农村水环境经济系统分析与决策研究

论文摘要

采集农村社会、经济、水资源和水环境等方面的海量数据和地理物貌,利用物元模型和GIS技术构建农村水环境经济系统数据库。针对农村区域水环境经济的运行和多目标决策,建立多个数理分析模型组成农村水环境经济系统模型库。在数据库和模型库的基础上,采用可视化手段,并结合实际案例,建立农村水环境经济决策支持系统,为农村水资源的合理配置、农村水环境的有效改善和保护、以及农村经济的可持续发展提供决策支持。主要研究内容和成果有: (1) 由于农村区域地理广阔、地貌特征丰富,以及社会、经济、环境方面的海量数据,因此农村水环境经济决策异常复杂。本文将地理信息系统GIS与传统决策支持系统DSS有机结合,以农村水环境经济系统为研究对象,建立一种全新的决策支持系统,可大大增强数据管理、可视化水平、系统空间分析能力和友善性; (2) 针对农村社会、经济、水资源和水环境等方面的海量数据和地理物貌,采用物元模型建立属性数据库,利用GIS技术建立空间数据库。面对我国农村经济年鉴中两百多项的统计项目,在各物元特征指标集的构造中,采用关联度和最短距离建立相似接近度指标,通过聚类分析将相似接近度较大的统计项目归为一类,作为物元特征指标集的主成分; (3) 基于投入产出法,对区域水环境经济系统的净水投入——废水产出关系进行了分析,从理论上解释了只有采用使污染物脱离水循环的污水处理方法才能有效维护水环境系统的生态功能。并据此,针对农村中小型河道水环境整治,提出了河道疏浚、河道生态护岸、河道水质处理等一整套物理、生物、化学将污染物脱离水循环的综合整治方法; (4) 农村区域的水环境承载能力将影响经济发展的速度和规模,本文根据资金资本和人力资本的“趋水性”特征,采用指数函数定量反映水环境对经济生产的影响,建立反映水环境影响的区域经济运行数理分析模型;在水环境影响农村区域经济系统运行的同时,经济运行对水环境也产生重要影响,其中包括水资源需求和水生态污染,本文采用小波神经网络模型对区域需水量和区域污染物排放量进行预测分析,以对经济发展的环境性影响进行评估; (5) 在水环境——经济多目标决策分析中,一般主要采用多目标优化方法,本文提出多目标博弈方法,对多目标决策模型进行博弈描述,采用非合作博弈模型进行求解。利用Nash均衡博弈模型解决无目标偏好的多目标决策问题,利用Stackelberg寡头博弈模型解决有目标偏好的多目标决策问题,并给出了相应的求解步骤。多目标博弈方法的提出,发展和丰富了农村水环境经济可持续发展的规划理论和决策方法; (6) 选择东台市头灶镇进行实例分析,验证本文所建立系统的有效性和正确性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 我国农村水环境经济特征与分析
• 1.2.1 农村水环境经济系统分析
• 1.2.2 农村水环境经济系统的决策分析
• 1.3 国内外对水环境经济的研究现状分析
• 1.3.1 国内外对水环境经济的研究特点分析
• 1.3.2 国内外对水环境经济的研究与应用综述
• 1.3.3 当前国内外在农村水环境经济研究中存在的不足
• 1.4 本文研究目标、研究内容、关键问题及创新点
• 1.4.1 本文的研究目标
• 1.4.2 本文的主要研究内容
• 1.4.3 本文拟要解决的关键问题
• 1.4.4 本文创新与特色
• 1.4.5 技术路线
• 第二章 基于物元模型的农村水环境经济系统基础数据库构造
• 2.1 物元模型的一般介绍
• 2.1.1 物元变换
• 2.1.2 基于物元模型的综合评判方法
• i的确定'>2.1.3 各特征指标权系数?_i的确定
• 2.2 农村水环境经济系统的物元模型构造
• 2.2.1 农村水环境经济系统的社会生产物元层
• 2.2.2 农村水环境经济系统的地理信息物元层
• 2.2.3 各物元特征指标集的构造
• 2.2.4 事物特征量值的采集
• 2.3 基于物元模型的综合评判方法在农村水环境评价中的应用
• 2.3.1 河道状况的评价指标
• 2.3.2 确定经典域和节域
• 2.3.3 确定待评事物
• 2.3.4 确定待评事物各指标关于各类别等级的关联度
• 2.3.5 待评事物的评价结果
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于GIS的农村水环境经济决策系统设计
• 3.1 系统的一般特征
• 3.1.1 系统设计目标
• 3.1.2 系统设计的原则
• 3.1.3 系统开发方法
• 3.2 系统开发设计的主要内容
• 3.2.1 系统分析
• 3.2.2 系统的设计
• 3.2.3 系统开发实施
• 3.2.4 系统实验
• 3.2.5 系统运行和更新
• 3.3 系统开发的技术路线
• 3.3.1 数据库的设计
• 3.3.2 系统总体设计分析
• 3.3.3 系统界面
• 3.3.4 系统的功能分析
• 3.4 系统开发工具与技术
• 3.4.1 系统开发工具
• 3.4.2 系统关键技术
• 3.4.3 系统的总体结构
• 3.5 本章小结
• 第四章 区域水环境经济系统的运行分析
• 4.1 区域水环境经济系统的运行框图
• 4.2 水环境经济系统的投入产出分析
• 4.2.1 投入产出关系
• 4.2.2 污水处理对废水产出的影响分析
• 4.2.3 农村水环境治理方法
• 4.3 区域水环境——经济系统相互作用的经济性分析
• 4.3.1 区域经济系统数理分析模型的假设
• 4.3.2 基本数理模型
• 4.4 区域水环境——经济系统相互作用的环境性分析
• 4.4.1 小波神经网络预测模型
• 4.4.2 算例分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 区域水环境——经济系统多目标决策分析
• 5.1 多目标优化模型与求解方法
• 5.1.1 基于经济与环境的多目标水资源优化配置模型
• 5.1.2 多目标优化模型的一般求解方法
• 5.2 多目标模糊优化方法
• 5.2.1 模糊数学的一般概念
• 5.2.2 应用模糊数学理论建立多目标评价函数
• 5.3 多目标博弈决策方法
• 5.3.1 博弈的一般描述
• 5.3.2 多目标博弈分析
• 5.4 实例分析
• 5.4.1 计算数据
• 5.4.2 多目标模糊优化计算结果
• 5.4.3 多目标博弈计算结果
• 5.4.4 结果讨论
• 5.5 本章小结
• 第六章 典型案例—东台市头灶镇农村水环境经济决策支持系统
• 6.1 系统界面
• 6.2 系统的主要功能界面
• 6.2.1 数据管理
• 6.2.2 查询功能
• 6.2.3 信息高级显示
• 6.3 系统的分析功能
• 6.3.1 水环境经济分析
• 6.3.2 模型分析
• 6.3.3 资料分析
• 6.3.4 空间模式分析
• 6.4 数据库系统
• 6.4.1 空间数据库
• 6.4.2 属性数据库
• 6.4.3 集成地图开发技术
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要研究成果
• 7.2 与国内外同类技术的比较
• 7.3 本文的创新点
• 7.4 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 在研期间发表的论文及科研获奖情况