多目标决策系统

第二讲

环境决策支持系统系统框架

北京大学环境工程研究所

2007年3月9/18/2022上节课程内容回顾一.环境决策支持系统的相关概念二.环境决策支持系统的特点三.环境决策支持系统的进展

9/18/2022·什么是决策？

决策是为了达到某一目的而在若干可行方案中经过科学的分析、比较、判断，从中选取最优方案并赋予实施的过程。决策过程一般分为五个步骤：（1）识别问题或对决策的要求；（2）分析和阐明方案（对策）；（3）做出选择（决策）；（4）传达和执行决策；

（5）追踪和反馈决策的结果。9/18/2022

根据决策过程的可描述程度，西蒙（H.A.Simon）把决策划分为结构化、非结构化和半结构化决策三种。

（1）结构化决策：一般指决策方法和决策过程有固定的规律可循，目标比较明确，过程结构比较清楚，可用形式化的方法描述和求解的一类决策问题。通常用数学方法来解决的决策问题；

（2）非结构化决策：一般指决策方法和决策过程没有什么规律可循，并难以用常规定量数学方法进行问题描述和求解，而必须借助于人工智能等技术的决策；

（3）半结构化决策：是指介于前两者间的一种情况，即决策方法和决策过程有一定的规律可循，但又不完全确定的情况。通常社会经济和管理活动中所遇到的决策大部分属于这种情况。

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环境决策支持系统（辅助决策）

(EnvironmentDecisionSupportSystem-EDSS)

环境决策支持系统（简称EDSS），是将DSS引入环境规划、管理、决策工作中的产物。它的主要目的是帮助决策者解决环境问题中常遇到的病态或半结构化的问题。

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什么是智能决策支持系统？

(IDSS-IntelligentDecisionSupportSystem)

是在决策支持系统中进一步引入人工智能技术。如：专家系统解决非结构化问题，提高系统决策自动化程度。

9/18/2022天地人机信息一体化网络(OuterSpace-GeographicalInformationIntegrativeNetwork)遥感卫星系统（RSS）遥测卫星系统（RMS）DCSGPS通信卫星系统（CSS）输入（Input）输入（Input）决策层（Policymaker)管理层（Manager）专家层（Expert）技术层（Technician）遥感信息系统（RSIS）影像库（IB）遥感信息模型

(RSIM)地理信息系统（GIS）辅助决策系统（DSS）管理信息系统（MIS）环境专家系统（EES）图形库（GB/CAD）属性库（AB）数据库（DB）知识库（KB）逻辑库（LB）地理信息编码模型（GICM）方法库（MeB）模型库（MoB）输出（Output）规划模型（PM）博弈模型（GM）对地观测系统人地信息系统环境工程波谱库（SB）虚拟现实（VR）地面数据（GD）9/18/2022

决策支持系统的特点：

（1）主要解决半结构化的决策问题。虽然解决问题的方法、模型已有规律可循，但又因人、因时、因条件而异，不是唯一和确定的，这就是典型的半结构化问题，是DSS研究和支持的主要对象；（2）面向决策者。DSS的输入和输出、起源和归宿都是决策者；（3）强调支持的概念。力求扩展决策者做出科学决策的能力，而不是取而代之；

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决策支持系统的特点：（4）模型和用户共同驱动。决策过程和决策模型是动态，根据决策的不同层次、周围环境，按用户需求提供新的性能；（5）强调交互式的处理方式。问题的解决是一个交互的和递归的过程，通过大量、反复、经常性的人机对话方式将计算机无法处理的因素（如人的偏好、主观判断能力、经验、价值观念等）输入计算机，并以此规定和影响着决策的进程。

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决策支持系统的求解问题的一般过程：

DSS求解问题的过程一般可分五个步骤：

（1）识别问题：用户通过交互语言系统，把关于问题的描述和要求输入DSS交互语言系统对识别和解释；

（2）建立模型：问题处理系统，通过知识系统中的知识库或数据库系统，收集与该问题有关的各种数据、信息和知识，判定问题的性质和求解过程。通过模型库系统，集成构造解题需要的规模或数学模型，对该模型进行分析鉴定；

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决策支持系统的求解问题的一般过程：

DSS求解问题的过程一般可分五个步骤：（3）执行模型：在方法库中识别进行模型求解需要的具体算法，并进行模型的分析求解，对得到的结果进行分析评价；

（4）评判决策：综合评判分析，若不满意则进入下一步；

（5）修改模型：修改或重建模型，整个过程可以迭代式进行，直到结果满意为止。9/18/2022

环境决策支持系统的特点

近年来，可持续发展概念的兴起，从根本上丰富了环境保护的理论，环境系统、社会系统、经济系统已经紧密地结合在一起，环境决策也不单纯是环境污染治理、环境保护，而是强调环境、社会、经济的统一决策，实现在公平基础上的总体量优或满意的决策。

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环境决策支持系统的特点总体上讲，环境决策可总结如下特点：

·涉及范围广，是社会、经济、环境等因素的综合；

·开放性、复杂性；

·动态性；

·滞后性，由于环境本身的特点，决策实施后的影响需要一定的时间才能显现。

9/18/2022环境决策支持系统的技术基础

1、遥感（RS）技术

2、全球定位系统（GPS）技术

3、地理信息系统（GIS）技术

4、专家系统（ES）

5、决策方法9/18/2022环境决策支持系统子系统特点

遥感系统(RS):大规模数据获取(遥感数据---GIS数据)

空间要素分类与提取全球定位系统(GPS):提供数据的地理定位信息地理信息系统(GPS)：地理数据管理与表现，属性数据空间化空间信息查询、分析与表达专家系统(ES):专家知识的存储，模型库，专家推理过程环境决策支持系统9/18/2022交通导航辅助决策系统数据库基础信息、路网信息、公交系统信息、历史路况信息、路况实时信息方法库最短路径算法、空间Buffer方法等模型库针对不等交通方式的交通方案生成与评估模型等9/18/2022城市污水处理厂选址辅助决策系统数据库城市基础信息、城市市政基础信息（管网等）等方法库最短路径算法、空间Buffer方法等模型库污水处理厂选址方案与评估模型等9/18/2022城市污水处理厂运行辅助决策系统国际水质协会(IAWQ)20世纪70年代末提出的仪器化、控制化和自动化(ICA)目标，在此基础上发展了城市污水处理系统运行辅助决策支持系统城市污水处理厂运行决策支持系统包含专家系统、模拟系统等,具有运行预测、分析问题和提出建议等功能。专家系统是在运行出现问题的时候,操作人员输入所观察到的问题,系统一步步提示如何对问题进行分解。在进行了必要的实验分析和周边条件清晰之后,得到分析结果,最后给出处理问题的建议报告。活性污泥污水处理模拟系统如EFOR、GPS-X、West、THASS等,大多采用IAWQ提出的活性污泥模型ASM1、ASM2/ASM2D、ASM3。这些模型综合了活性污泥系统中碳氧化、硝化、反硝化和生物除磷等多个过程,能够用于模拟污水生物处理的全过程。模拟系统基于国际上最新的IAWQ模型，结合其它模型如二沉池模型,通过与实时系统的数据连接,对污水处理厂的运行状态进行模型分析,能够预测污水处理厂未来的运行状态,为该厂可靠运行提供理论依据。其主要功能是通过从数据库取得有效数据,对污水生物处理过程进行数学模拟,计算出生物处理系统主要运行参数发生的变化,提供变化趋势,并对可能发生的事故进行报警。9/18/2022国外环境决策支持系统的研究进展

从70年代起，国际上开始研究EDSS，到现在的几十年里，计算机、人工智能、数据采集与管理、远程通讯等技术得到飞速发展。而信息高速公路的建设，目前更是风靡全球，这一切为EDSS的研究、开发与应用创造了良好的外部条件和广阔前景。国内外在EDSS的理论研究和实际应用上都已取得了一定的成就。9/18/2022

在国外，DSS已应用于各类企业组织的业务管理中。如美国普渡大学研制的原为支持河流净化规划的决策支持系统（DSS-Gplan）已广泛应用于能源与森林管理决策中。美国社会系统公司研制的DSS-Simplan

已用于公司的长期规划、财务预测、资本预算、策略模拟、损益计划和资本投资审核等决策问题中。美国Execucom

系统公司研制的DSS-IFPS，应用于合作计划、财务计划、销售策略等决策中。

R.L.Kloss

等人研制的AAIMS，用于美国航空公司的计划、业务、销售、运行业务中。RAND和IIASA公司也研制了许多诸如石油、水资源、环境污染等方面的决策支持系统。

9/18/2022中国环境决策支持系统研究进展

我国对EDSS的研究起步较晚，但近年来得到了迅速的发展。许多大学和科研单位，为国家和有关省（区）研制了整体发展EDSS

和社会经济综合发展EDSS。国内一些著名的系统工程研究机构，还对国内重大的工程项目用决策分析方法进行研究。如上海交大的“用系统工程方法对上海新港址进行评价和优选”、西安交大的“山西煤炭基地的发展战略决策”，以及以三峡工程为目标的“大型水利工程决策研究”等。

9/18/2022中国环境决策支持系统研究进展近年来，该系统在防洪领域中的应用也得到了长足的进展。国家环境质量决策支持系统（NEQDSS）是中国环境科学研究院研制的用于全国52个重点城市的水环境和大气环境规划与管理的大型EDSS。它具有数据库管理、决策模拟以及决策比较评价3大功能，主要特点为：9/18/2022

（1）采用了80年代兴起的半结构化决策的快速原型设计方法开发了能适应不同情况和信息要求的60多套模拟决策模型及其灵活的模型管理技术；（2）实现了模型库、数据库和方法库的一体化，在一般数据库的基础上增设了参数生成功能；（3）采用了国际上先进的离散型多准则交互式决策软件DISCRET；

另外，中国环境科学院管理所孙启宏等人进行了城市环境实用决策支持系统（UEDSS）的研究。9/18/2022

EDSS为环境决策创造了优越的决策条件，提供了良好的决策手段，在实际环境规划与管理工作中表现了快速、准确、高效的特点。为充分发挥EDSS的优势，加强其分析、解决问题的能力，需要：（1）重视用户界面设计（2）强增空间数据处理能力（3）发挥人工智能在交互多目标决策中的作用

9/18/2022（1）重视用户界面设计用户界面是EDSS与用户的人机接口界面，它负责接收和检查用户的各种要求，协调数据库管理系统、模型库管理系统和方法库管理系统之间的通讯，向用户提供图形、菜单、报表等各种获取信息的手段。用户界面是否容易掌握和便于使用，是否具有高度的灵活性，对于EDSS的成功具有举足轻重的影响，对于用户来说，接口就是DSS。研究表明，用户界面的研制在建立DSS软件中所耗的费用最大，对用户界面的设计应引起足够重视，须对最终用户进行广泛深入调查，在充分征询意见的基础上，设计出良好的用户界面。

9/18/2022（2）强增空间数据处理能力

宏观环境规划与管理需要对大量的空间数据进行分析和处理，普通的数据库管理系统已难以胜任这一要求，而地理信息系统（GIS）在这方面却表现出了其特有的优势。GIS是空间数据的获取、存储、检索与显示的计算机化数据库管理系统。它的使用可以大大减轻工作人员在数据采集与整理过程中的繁重手工操作，并可随时反映出环境的动态变化，强大的图形功能更是为问题分析和决策效果评价提供了一条非常直观的研究手段。美国Arnold等人研制的海湾水质管理DSS和中国孙启宏等人研制的UEDSS都成功地应用了GIS技术，取得了良好的效果。

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（3）发挥人工智能在交互多目标决策中的作用

传统的交互式多目标决策成功与否，在很大程度上取决于决策者的判断和偏好，而事实上决策者并非万能的，不可能做到永远正确。决策者说一系统不敢说二的EDSS，是不负责任的系统，将人工智能引入决策过程中，可在最大程度上减少决策者的主观随意判断，消除决策者的任意性，其对EDSS提出的备选方案会作出详尽解释，同时对决策者的判断和选择也可作出客观评价，提出专家建议。

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决策支持系统软件DICODESS9/18/2022本节课程内容一.环境决策支持系统案例二.环境决策支持系统总体框架

9/18/20229/18/2022DSS的构造与系统结构9/18/2022深圳湾填海岸线选择决策支持系统一.环境决策支持系统案例9/18/2022主要内容1概述2填海岸线选择优选的综合方法3深圳湾填海岸线的优选9/18/20221概述填海造地能够带来巨大的社会和经济效益。因此，填海工程实践的历史可以追溯到很久以前。“上帝造海、荷兰人造陆”，早在罗马时代荷兰人就已在北海沿岸围垦造地，由此使荷兰增加了1/3的国土资源。著名的填海工程有须德海工程和三角洲工程。须德海原是一个海湾，1932年在海湾口建成32km的拦海大坝将海湾封堵，围成1660km2的土地，并在湾内进行开发和垦植，为发展农业、建设新镇和开辟旅游休养等提供用地。9/18/20221概述日本是多山岛国，随着城市化的发展，填海造地的活动在东京湾、三河湾、大阪湾等多个沿海区域持久进行。20世纪60年代中，神户港岛的填筑、六甲人工岛的建设和关西机场的兴建都是在4～20m水深的浅海之上通过填海工程得以实现。填海工程在其它国家同样具有重要的意义。英国的填海面积达310km2；美国在大西洋沿岸海滩上已开垦2.3万km2的土地；亚洲的韩国、新加坡、马来西亚、印度尼西亚等国也都一直高度重视填海造地。9/18/20221概述我国的填海工程也历史悠久。千百年来，我国的围海、退海之地约达10多万km2。近50年来，全国围海面积达1.1～1.2万km2。浙江围海造地1650km2，上海市730km2，珠海市270km2，江苏2270km2。这些新围土地可以为约2000万人提供生存空间。9/18/20221概述香港和澳门是地狭人稠地区，多年来一直通过围海造地开拓城市建筑用地。从1849年围海建设文咸街开始，香港围海造地从未间断。填海区的深度愈来愈大（达到15m），速度也愈来愈快，近几年平均每年填海5km2。至1995年香港填海总面积达到62km2，占香港陆地面积的5.7%。填海土地用于香港城市发展最重要的设施如港口、机场、陆路通道及主要街市，填海区面积占香港现有建成区面积160km2的40%，而且是香港最繁华的区域[4]。1912年，澳门地区的土地面积只有12.7km2，到1999年扩大为28km2。澳门在新填出的土地上，兴建了住宅、商业楼宇和公共设施，其中跨海大桥、澳门国际机场、还有海堤公路改善了交通状况，使澳门形成了发达的海陆空运输体系[5]。9/18/20221.1填海工程实施的作用

1）农业、养殖业开发2）风暴潮灾害防治3）港口码头建设、工业开发和城市发展4）房地产开发、商业开发和旅游业开发

目前，填海土地用于农业和工业开发的比例逐渐减小，用于房地产开发、商业开发和旅游业开发的比例正不断上升。利用环境优美的自然条件，兴建住宅、商业楼宇和公共设施形成居民区、商业区，或者建造宾馆、别墅、娱乐旅游场所成为旅游胜地、度假村和游乐园，已成为填海开发的重要内容。9/18/20221.2填海工程的主要影响

填海造地对人类社会的发展意义重大，但因填海工程往往会对填海区域及其周边范围的生态环境造成影响，所以需要全面考虑和合理分析。

1）对自然环境的影响：具体地表现为区域水动力学条件、泥沙输移条件和冲淤环境、污染物迁移转化规律等方面的变化。9/18/20221.2填海工程的主要影响

2）对生态系统的影响 填海工程的生态影响与其对自然环境的影响有着密切关系。由于填海侵占了海滩及海床，生物将失去栖息地，许多珍贵的物种将消失。

例如：我国海南岛尖峰岭在50年代还被称为“海边森林”，后来93.3km2的红树林因围海造田被砍，致使这一珍贵的“胎生”植物减少一半。填海造成的厦门港沉积环境的改变，还导致珍贵的文昌鱼几乎绝迹，海豚减少。曾是我国著名渔场的大亚湾，生长着珍贵的真鲷、金钓虾、马氏珍珠贝等多种名贵水产品。9/18/20221.2填海工程的主要影响3）对港口航道的影响 填海工程对港口航道的影响直接源于它对自然环境的影响。填海造成的水流减缓，有可能使港口航道的淤积增加。

例如：厦门西海域的海岸工程和围垦造地使海湾的纳潮量减少了67%左右，潮汐对泥沙的输运能力因此大大减弱，使厦门港的淤积加重、通航条件受到影响，每年必须花800多万元费用清理航道[8]。9/18/20221.2填海工程的主要影响4）对防洪防潮的影响 填海工程对防洪防潮的影响是水动力学条件改变的直接结果。河口地区的填海，有可能影响河流泄洪的能力。

例如：1994年夏，华南地区发生了200年一遇的特大洪灾，但降雨量并非很大。有关专家分析，这是填海造地阻塞了部分入海河道，影响了排洪。9/18/20221.2填海工程的主要影响5）对风景旅游的影响 大规模填海工程还可能破坏邻近地区的沙滩、礁林等风景。

例如：辽宁大连市黑石礁湾曾有大片黑石礁林，是北方著名的海滨假石林景观。近年来，由于沿岸工程施工和填海，使这一自然景观遭到毁灭性破坏。9/18/20221.3填海工程的主要约束填海工程的实施受制于多种约束。有些约束只与工程本身实现的难易程度有关，如工程实施的地质地理环境、经济能力和技术水平等，而另一些约束则是对工程可能产生的最大影响的必要限制。9/18/20221.3填海工程的主要约束首先，填海工程会受到区域地质地貌、水文潮汐等自然状况的约束。河口海岸的自然演变规律如地质活动状况和侵蚀淤积趋势等都影响着填海岸线的稳定性。海岸线曲折、多浅湾、水流缓、潮差小是实施填海的优良环境条件。对于潮汐动力强、波浪较高和受台风影响较大的海岸，不利于填海工程的实施。工程技术水平也影响着填海工程的规模。过去围海高程的确定，往往与平均高潮位相近，低于这样的高程，围堤很难站住脚，所以填海被限制在高滩以上。近年来，海岸工程技术的显著进展，如人工和生物促淤、软基处理、土工布垫层、护岸工程、防冲的沉井和插板等技术的出现和逐步完善，使得填海工程的范围从高滩、到中低滩、发展到浅海区域，从近岸填海发展到离岸的人工岛。9/18/20221.4填海岸线研究的内容和模型填海岸线的设计主要包括以下内容：（1）调查海岸带的水文、地貌、地质特征和资源状况；（2）根据区域经济社会发展的需要选择填海工程开发目标；（3）预测分析填海工程可能造成的生态环境问题，从影响和约束两个方面论证填海规模和新岸线的科学性和可行性。9/18/20221.4填海岸线研究的内容和模型1）水动力学数学和物理模型填海对当地或周边地区潮流特性、防洪、通航及港口的潜在影响，已经在许多填海工程的岸线确定中得到充分重视。对于一些重要的河口、港湾地区，还通过物理模型试验和数学模型计算对填海岸线方案进行论证。2）泥沙模型许多研究者对填海后泥沙运动规律的改变及其对港口航道的影响进行了深入研究。

9/18/20221.4填海岸线研究的内容和模型3）水质/富营养化模型随着世界各国对环境问题的日益重视，填海工程的环境影响也已成为不可忽视的方面。

4）生态模型近年来，海岸工程造成的区域生态系统退化逐渐受到重视，不少研究者开始在水动力学、泥沙和水质模型预测的基础上应用生态模型对填海的生态影响进行研究。

9/18/20222填海岸线优选的综合方法当多种约束需要考虑时，填海岸线的确定必须以填海工程各种影响的综合分析为前提。这些影响的方面及其影响因子之间可能构成一个复杂的层次体系，由相应的数学模型量化影响因子，用权重反映各个影响方面和影响因子的相对重要性，然后再对多个影响方面和影响因子的作用进行综合集成。1)填海适宜区的综合评价方法:该方法完全依赖于专家的经验、知识和主观判断，对填海影响的评价有主观不确定性。此外，评价规则比较简单，得到的评价结果也比较粗略。2)快速影响评价矩阵（RIAM）方法:RIAM方法中定义了待评价的环境因素和评价的标准，以及如何利用评价标准、客观分析和主观判断的结果对环境因子进行评分的方法。

RIAM作为一种半定量的环境影响评价的通用方法，还处于不断发展和完善之中，将它用于具体问题，如填海工程岸线确定时，将有许多地方需要改进。9/18/2022RIAMRIAM的评价标准分为五类，如表1-1所示。对单个环境因子影响的综合评分采用如下公式计算：

其中，ES为综合评分；a1和

a2分别为环境因子的重要性和变化程度的量化值；b1、b2和b3代表为环境因子变化在永久性、可逆行和累积性等方面的特征量化值。

9/18/2022RIAMRIAM方法为在填海工程环境影响评价和方案选择时同时考虑和比较来源于客观分析和主观判断的结论提供了较有效的工具。

9/18/20222.1填海岸线优选方法的框架9/18/2022填海岸线方案的优选实质上属于有限方案的多约束决策问题。经济效益为填海的目标，填海造成的各种潜在影响都是有待评价的影响方面。岸线决策中通常考虑的主要影响有：水动力环境的变化、泥沙冲淤规律的变化、污染物迁移规律的变化、对港口航道的影响、对防洪防潮的影响和对生态的影响等每种影响都可以通过若干个影响因子来体现，例如，海湾填海后水动力学条件的变化可以通过潮流大小、方向以及波高等指标来表示。9/18/2022因此，根据层次分析法的思想，可以建立一个3层的填海影响评价层次系统，并采用层次分析法确定各种影响方面及影响因子的权重。数学模型可以用来预测各种填海岸线方案对应的影响，模型的预测结果将为影响因子的评分提供依据。填海岸线确定方法的总体框架可以由图2-1表示，具体的步骤描述如下。

9/18/2022综合评价层次图9/18/2022综合评价的步骤（1）分析填海工程的主要影响方面及影响因子，建立它们之间的层次关系；（2）采用AHP法确定各类影响及影响因子的权重；（3）应用数学模型对各影响因子进行预测；（4）根据数学模型的计算结果对各方案下的影响因子进行评分；（5）通过加权叠加得到各方案的综合评价，判别各种填海岸线的优劣；（6）进行综合评价结果对权重和模型计算误差变化的敏感性分析，检验评价结果的可靠性。

9/18/20222.2权重分配方法层次分析法赋权的基本原理可以用以下的简单事例分析来说明。假设有n个物体A1，A2，…，An，它们的重量分别记为W1，W2，…，Wn

。现将每个物体的重量两两比较如下：9/18/20222.3填海影响的预测模型

2.3.1土地开发的最优规划模型

9/18/20222.3.2水动力学模型用于描述河口海岸水动力条件的数学模型是依据质量守恒和牛顿第二定律等基本原理建立起来的。模型控制方程的维数、动力条件的范围、时间和空间的模拟精度以及潮间带动边界的处理方法需根据工程的目的和填海区域的水文地貌特点进行选择。

以二维浅水动力学模型为例，在潮流、床面摩擦阻力、柯氏力和风力等力作用下河口海岸水流运动的控制方程为:

9/18/20222.3.2水动力学模型9/18/20222.3.2水动力学模型9/18/20222.3.2水动力学模型9/18/20222.3.3泥沙输移模型海岸泥沙有淤积、起动、悬浮、絮凝成团、沉降等多种存在状态，从泥沙输移的形式可以归纳为悬沙输移、底沙推移和浮泥流三种形式。泥沙运动的规律不仅与波浪、潮流等水动力要素有关，而且还和泥沙粒径、容重等物理特性及泥沙的水力特性有关[49]。因此，用于模拟海岸泥沙运动的数学模型主要有悬沙运移、底沙推移和浮泥运动模型，以及相应的床底变形模型，其形式多种多样，在应用时要根据实际情况进行选择

.9/18/20222.3.3泥沙输移模型（1）泥沙模型的选择模型的维数悬沙运移、底沙推移和浮泥运动

耦合与非耦合

饱和与非饱和

波浪对泥沙的作用

9/18/20222.3.3泥沙输移模型9/18/20222.3.4水质模型污染物在水流中的扩散、迁移与转化是物理运动、化学反应和微生物活动的综合，其变化是十分复杂的。填海工程对河口海岸污染物迁移与转化规律的影响，需要借助水质模型进行预测和分析。针对海岸河口水流在潮汐作用下往复运动的特点，一般选择平面二维动态水质模型研究填海工程对水环境的影响。水质模型的基本方程是一个对流扩散迁移方程，它能描述任一水质变量的时间与空间变化情况。9/18/20222.3.4水质模型9/18/20229/18/20222.4.2综合评价列举出所有可能的填海岸线方案，利用数学模型分别对各种方案下的填海的潜在影响进行预测；然后依据模型的计算结果对各种影响因子打分，而各种因子间的相对权重通过层次分析法给出；通过加权迭加得到每种填海方案下的总评分，比较总评分，可以得到各种填海方案的优劣排序。因此，填海岸线的决策问题可以用如下简单的数学形式表达：9/18/20223

深圳湾填海岸线的优选

9/18/20225种方案9/18/2022框架图9/18/2022AHP确定权重9/18/2022AHP确定权重9/18/2022水动力学模型

9/18/2022图3-7a潮位验证（珠江基面）图3-7b流速大小验证3-7c流速方向验证图3-7水动力模型验证9/18/20223.3.2泥沙输移模型

位置：VS1位置：VS29/18/20223.3.3水质模型

深圳湾排污口和水质监测点

9/18/2022WQ1WQ29/18/20223.3.4生态模型

9/18/20223.4单约束条件下的填海岸线优选

3.4.1水动力学条件（1）纳潮量

9/18/20223.4单约束条件下的填海岸线优选

因此，单就纳潮量改变最小的要求来看，方案四相对较优。9/18/20223.4单约束条件下的填海岸线优选（2）流场

9/18/20229/18/2022（3）潮位

9/18/20223.4.2泥沙运动规律

丰水期枯水期9/18/20223.4.2泥沙运动规律因此，单就进出深圳湾泥沙变化最小的要求来看，各方案的优劣顺序为：方案三、一、五、二、四。

9/18/20223.4.2泥沙运动规律（2）含沙量方案一的平均含沙量变化最大，而方案四最小。9/18/2022（3）冲淤分布

香港现状深圳香港深圳方案一香港深圳方案二香港深圳方案三香港深圳方案四香港深圳方案五-100～-55～2020～100冲刷区弱淤积区强淤积区单位：mm/year图3-17填海前后年淤积速率分布填海区单就深圳湾泥沙冲淤分布变化最小的要求来看，各方案的优劣顺序为：方案四、三、一、五、二。

9/18/20223.4.3污染物输移

（1）余流场

方案五和方案二相对较差，其它3个方案较优。

香港现状深圳香港深圳方案一香港深圳方案二香港深圳方案三香港深圳方案四香港深圳方案五填海区5cm/s9/18/20223.4.3污染物输移

（2）水质

方案一至方案五对应污染指数增大的幅度分别为2.7%、4.7%、3.6%、1.4%和2.3%。

9/18/2022（3）环境容量9/18/20223.5填海综合优化岸线确定

将因子评分加权叠加，便可计算出五种填海岸线方案的综合评分（如表3-28），依次分别为：81.5、82.8、84.0、80.0、79.8。因此，各方案优劣的排列顺序为方案三、二、一、四、五。

9/18/2022DSS－模型

数据模型决策方法模型预测、分析、规划模型9/18/2022二.环境决策支持系统总体框架9/18/2022近十多年来，通过世界银行支援项目“中国省级环境信息系统建设”，在我国27个省建立省级环境信息中心,提供先进的计算机网络的软硬件设备,以及为各省开发通用的应用软件等。省级通用应用软件包括公共数据库、环境管理模块和环境决策支持系统DSS（DecisionSupportSystem）。目标是为省级环境保护管理决策部门提供实用的和基本的基于地理信息系统(GIS)和模型方法的环境分析、现状评价、影响预测和环境规划等方面的决策支持软件包,并提供基本空间数据管理、模型管理和对公共数据库调用的框架,为各省开发自己较复杂的特殊应用提供一个开放环境。9/18/2022DSS的基本功能DSS的基本概念，最初由美国的Qerrity等人在1970～1971年间提出的，当时称为人机决策系统。信息系统研究的实践证明，结构化的决策过程能够自动化，通过计算机程序来实现。而半结构或非结构化的决策问题则不容易或不可能完全自动化。当今的环境管理和决策领域中，信息量庞大，所需解决的问题一般为半结构化的或非结构化的，决策人员一方面要根据经验进行分析，另一方面需要借助计算机为决策提供各种辅助信息，才能做出正确而有效的判断。9/18/2022DSS的重点是在“决策支持”DSS是以现代信息技术为手段，针对某一类型的半结构化或非结构化决策过程的决策问题为特征的计算机信息系统。它能为决策者提供所需要的数据、信息和背景材料，帮助明确决策目标和进行问题的识别，建立、修改决策模型，提供各种备选方案，并对各种方案进行评价和优选，并通过人机交互进行分析、比较和判断，为管理者做出正确决策提供帮助。DSS的重点是放在“支持”而不是决策工作的自动化上。9/18/2022DSS三个技术层次DSS发展到今天，已形成三个技术层次专用DSSDSS生成器DSS工具目前国内专用DSS和DSS生成器都有所发展，其中专用DSS居多。9/18/2022DSS的基本结构DSS的基本结构包括4个单元：数据库及其管理系统DBMS模型库及其管理系统方法库及其管理系统MEBMS人机接口单元IMS随着人工智能技术的普及应用，出现了一种新的DSS－智能DSS。它不仅具有DSS的基本功能结构，而且有存放各种规则、因果关系、决策人员经验的知识库及知识库管理系统，具有能够综合利用知识库、数据库和定量计算结果并进行推理和问题求解的推理机能，从而可以模拟人类思维过程，使查询、计算、分析和推理过程完全自动化，提高决策支持的及时性和正确性。9/18/2022DSS的逻辑功能DSS是一个以支持决策过程为目标的，由多种功能协调配合而成的集成系统，它集决策支持、事务处理、专用DSS（或MIS）开发于一体图2.1DSS逻辑功能框图9/18/2022DSS组成DSS通常由以下6个部分组成：（l）模型库子系统包括模型库（MB）和模型库管理系统（MBMS）。模型库用于存放决策过程中常用模型，这些模型是按照一定的方式进行组织和管理的。为了便于用户访问和调用。一般规定：存入模型库中的模型必须经规范化处理，以主－子模块形式分类存放。由模型库管理系统进行集中控制和管理。模型库管理系统提供模型构造、输入、维护、更新、检索、联接、装载等功能。9/18/2022DSS组成DSS通常由以下6个部分组成：（2）方法库子系统包括方法库（MEB）和方法库管理系统（MEBMS）方法库用于存放决策过程中常用方法，从计算机角度看，方法是能完成预定功能的程序单位。通常将一部分常用方法进行编程，经标准化处理后，以子程序的形式，分类存入方法库中。这些方法按照一定的组织原则有机地汇集起来，由方法库管理系统进行集中控制和管理。方法库管理系统对标准方法进行维护和调用，同时，可以调用内部公用子程序和外部程序。这要求系统提供一个执行方法的环境，实现方法库系统与操作系统之间的通讯，以便申请资源，完成虚拟存贮、动态装配、自动执行，获得系统环境的信息等。9/18/2022DSS组成DSS通常由以下6个部分组成：（3）数据库子系统包括数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）和为完成一些应用而设计的软件。其主要任务是：数据的收集、加工、储存和分析，并能从多种信息源中提取数据，将它们转换成DSS要求的各种内部数据。从某种意义上讲，其主要工作就是一系列复杂的数据转换过程。包括：输入生成，数据提取，输出生成，报表生成和图形生成9/18/2022DSS组成DSS通常由以下6个部分组成：（4）系统维护子系统它提供对模型库、方法库和数据库的系统级维护，包括：重新排序、浏览修改、筛选修改、条件修改和快速替换，以及系统转储、恢复、检测等功能9/18/2022DSS组成DSS通常由以下6个部分组成：（5）DSS生成子系统它是开发专用DSS的有效工具。包括如下功能：①系统生成：实现系统参数和系统库的自动生成。②DSS定义：用户可在系统的帮助和引导下进行数据库模式定义，浏览修改，筛选模型和方法。③DSS生成：实现模型库、方法库、数据库概念模式与物理结构的自动生成，以及模型、方法、数据、编码实体库的自动生成。④DSS检测：实现SDSS的完备性自动检测。⑤DSS装封：实现SDSS自动封装，生成系统盘。这样，系统开发人员可利用以上功能，通过重新定义，反复修改，快速生成，以达到优化设计，建立自适应性系统之目的。9/18/2022DSS组成DSS通常由以下6个部分组成：（6）对话子系统它是系统的人－机接口，负责接受和检测用户的请求，协调各部分之间的通讯，为用户提供各种支持功能。9/18/2022DSS系统结构

图2.2系统结构框图9/18/2022DSS是以模型驱动的，因此模型库系统在整个系统中占主导地位，是系统的核心部分。模型库系统与对话部分交互作用，可使用户控制对模型的操作、处置和使用；它与数据部分交互作用，以便提供各种模型所需要的数据，实现模型输入、输出和中间结果存取自动化；它与方法部分交互作用，实现目标搜索、装载运行自动化。9/18/2022DSS特点（1）用户界面友好：面向各类用户，界面友好，使用方便。（2）安全可靠：采取分别授权，分层保密的保护措施，以保证资源不被侵害。系统通过严格地测试，并具有自动检测功能，以保证可靠性。（3）标准化：将系统程序模块化，模型规范化，方法标准化，而且在系统程序与所处理的对象之间，以及“三库”之间，建立了标准的接口，使得系统程序独立于所处理的对象，模型独立于方法，方法独立于数据。（4）通用性：系统是采用标准化方法用通用程序实现的。这就使得专用DSS（MIS）的开发变得十分容易，用户只需给出专用DSS（MIS）定义，系统会自动生成专用DSS（MIS）。9/18/2022对开发者来说，几乎没有编程任务，除非他想在输出生成时，做某种特殊处理，在那里为特殊处理程序留有接口。（5）开放性：系统提供了标准的模型、方法和功能。同时，又为用户构造模型、建立方法、定义功能提供手段和支持，并把用户定义的模型、方法和处理功能与标准的有机地结合起来，构成一个开放性系统。（6）自适应性：系统具有很强的应变能力。面对决策环境不断的变化，基于DSS生成功能，采用循环设计方法建立一个自适应性系统。使得在短期运行中，系统允许在相对窄的范围内寻求答案，在中期水平上，通过修改和扩充它的能力，让系统“进行学习”；在长期运行情况下，将演变成自适应性系统。面向决策支持、事务处理、专用DSS和MIS开发，为决策者、管理人员和系统开发人员提供强有力支持。可帮助决策者提高决策能力和决策水平，最终实现提高决策质量和效果。同时，适用于专用DSS和MIS类应用系统的开发，可提高系统开发效率和质量，降低开发费用。9/18/2022DSS的软件环境

决策过程包括问题发现和诊断、决策问题分析和求解思路研究、备选方案的制定和优选以及决策方案实施的管理等。理想的决策支持系统应能支持决策全过程中较为规范化或可进行结构化处理的问题,如诊断预警,决策问题分析,决策问题求解和试验验证等。要解决这些问题,单凭一个模型或一类模型非常困难,而需要多个模型或多类模型的组合。为此,一些研究者(如GiorgioGuariso等)提出了下图所示的决策支持系统的软件环境的系统框架。9/18/2022图2.3决策支持系统软件环境一般结构9/18/2022上图所示系统结构中,模拟方法库和最优化方法库提供有关模拟和最优化过程的深层次知识,它们由系统管理员进行维护操作。模型库、数据库和试验库分别存贮模型、数据和试验的分类与实例的结构性信息,它们由系统管理员和用户共同处理。工作表格一般存贮用户处理特定问题而产生的信息,它完全在用户的控制之下。9/18/2022DSS用户接口

用户接口是用户与系统进行联系的窗口，以会话方式实行用户与系统的交互，以达到用户对系统的操纵，以及系统对用户的服务和支持。其功能是：提供使用系统的手段和辅助信息。它上要由会话命令及解释程序组成，借助这些命令可转入各子系统。用户以“点菜单”的方式使用这些命令，系统将按照用户的选择，调用相