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1（略）

國內在環境信息科學的一些主要論題包括環境信息系統、環境遙感、環境模型、環境可視化、環境信息處理等方面都開展了一些研究工作。20世紀90年代以來，環境信息化發展迅速，特別是從上至下的各級政府主管部門環境信息系統的建設極大地推動了這一工作的進展，環境地理信息系統則已成為實現環境信息化的主要途徑。地理信息系統在環境領域的應用，正在從初期的信息管理、環境專題制圖發展到Gls與環境模型集成陳9]、35技術集成的多媒體環境系統、基于Gls的環境污染擴散模擬t‘’，‘“1、基于GIS的環境治理決策支持系統等。遙感技術在環境科學與工程領域有著廣泛應用，一些主要領域包括大氣污染遙感、水環境遙感、固體廢棄物遙感監測、城市熱島效應與熱環境監測、植被遙感、景觀格局遙感監測、海洋環境監測等。環境建模與模擬一直是環境工程研究的重要內容，一方面，各種數學模型、物理模型、統計模型在環境信息科學中得到大量應用，另一方面，基于環境過程機理的計算機模擬模型、元胞自動機(CA)模型、智能體(Agent)模型等也在環境領域受到重視。數據挖掘與知識發現是從海量數據庫中挖掘和提取對決策分析有用的、先前未知的隱含模式和規則的過程，筆者在1999年即面向環境信息化與數據挖掘技術的發展，試圖將二者結合，提出“環境數據庫中的知識發現”并進行了初步研究。可視化是表達和傳輸環境信息有效的形式，通過三維可視化、三維模擬實現環境現象、過程的真實感表達，能夠更加逼真地傳輸環境信息。近年來，虛擬現實技術在環境科學與工程領域的應用中受到了研究人員的重視卿]。“虛擬地理環境”是虛擬現實技術支持下地球科學研究的創新平臺，依托這一平臺，能夠進行環境科學與工程相關的理論研究、技術開發、工程實踐、模擬決策等活動。針對環境信息技術集成應用的趨勢，聶慶華提出了“數字環境”的概念，數字環境是環境信息化的過程和結果，是三維顯示的數字虛擬環境，包括環境信息數字化、環境信息傳輸網絡化、環境分析模型化和環境空間決策的智能化、環境過程和管理可視化。盡管國內目前在環境信息科學各個分支方向的研究非常活躍，但缺乏整體性、系統性的認識和探討。本文在分析環境信息科學研究進展的基礎上，基于環境信息流和信息分析處理構建了環境信息科學的體系結構，并以煤礦區環境監測治理與管理為例，全面分析了環境信息科學理論、方法與技術的應用，以期促進環境信息科學研究及其在構建和諧社會、推進可持續發展中的應用。

2環境信息科學的體系結構及其在煤礦區的應用

2.1環境信息科學的體系結構盡管環境信息科學的概念提出已有近20年的時間，但從目前國內外研究的現狀來看，對于環境信息科學的概念、學科體系還缺乏明顯的定義。已有的一些環境信息科學研究計劃中界定的范疇也不盡相同。因此，從促進環境信息科學研究的視角出發，首先需要對環境信息科學的體系結構進行界定。HuangGH等川提出的環境信息科學的構成要素及相互之間的關系見圖l，這是當前引用較多的環境信息科學體系結構。由圖1可見，環境信息科學是多學科集成的領域。傳感器綜合技術和通信技術的發展使得大尺度地面采樣技術成為可能，處理不同特征、尺度和復雜性問題的模型綜合成為新的挑戰，包括不同模擬、優化、評價模型以及相關信息技術與平臺的合并，不同技術輸人與輸出之間的聯接，社會經濟因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基礎上，HuangGH等「‘〕提出基于環境信息科學研究的環境決策支持系統計算機系統，其結構（圖略）USGS的研究報告’)中，將環境信息科學定義為:環境信息科學是為加強對不同復雜程度的環境現象的理解，并提出新的認識的，集成物理、生物學、計算機和信息科學的多學科方法的研發、試驗和應用的學科。不同定義都強調環境信息科學的多學科交叉、以信息技術為支持、解決復雜環境問題的特點。Huang等川的觀點顯然更強調以遙感、地理信息系統和GPS技術為基礎的空間信息技術與環境科學和工程的交叉，而USGS的定義則重點強調了現代計算技術、人工智能等在環境領域的應用，特別是USGS在其未來環境信息科學發展規劃中重點強調了計算智能等技的應用。基于以上觀點以及國內外研究的進展，結合我們的研究實踐與認識，以環境信息流和環境信息處理分析為主線，可以構建環境信息科學的體系結構及主要技術方法（圖略）。環境信息科學的理論基礎來源于面向環境科學與工程領域需求的多學科理論交叉，技術支持在于面向環境信息流的多技術手段集成，最終通過不同學科領域方法模型的綜合，實現環境科學與工程各個階段、各個過程的目標和任務。因此，需要從多學科理論交叉與多技術手段集成的角度推進環境信息科學研究。

2.2環境信息科學在煤礦區綜合應用的研究從一定意義上來講，環境信息科學并不是一門獨立存在的新興學科，而是諸多學科的交叉和集成。不同學科在研究過程中，特別是遙感與地理信息系統應用、資源環境規劃與城鄉管理、環境影響評價、信息科學、計算機技術等領域都從不同的角度開展著與環境信息科學密切相關的內容，這些學科的研究成果是促進環境信息科學發展的基礎和關鍵。換言之，以前進行的研究工作往往是從環境信息科學的開展的相關論題研究，其重點還在于不同學科方向，但已經構成了環境信息科學研究的基礎層。為了促進環境信息科學的研究，需要改變從外部到內部的“包圍型”研究模式，努力推進從核心到的“拓展型”發展模式，即從環境信息流出發，組織和集成相關學科的研究，特別是在不同學科交叉鏈接的關鍵論題上開展深入研究，以便形成適應環境信息科學體系與研究需求的理論方法體系和應用技術系統。煤礦區作為1種以資源開采為驅動力發展起來的特殊地理區域，由于煤炭資源開采(以下僅涉及地下開采礦區)破壞上覆巖層原始應力狀態，導致地下水流失、地面塌陷，進而引發土壤污染、水土流失，礦山排研形成的研石山壓占大量土地，堆積物導致嚴重大氣污染和土壤損害，甚至引發各種地質災害。因此，煤炭區是1種典型的由于礦山開采導致的景觀破壞、環境污染、生態退化的復雜區域，煤礦區的環境問題具有明顯的復雜性。目前，對于煤礦區生態環境主要的研究視角包括:(l)從煤礦開采損害角度出發研究開采沉陷與地表變形預計、監測與治理;(2)從煤礦區土地資源管理角度出發研究煤礦區土地利用/覆蓋變化與生態響應;(3)從煤礦區地質環境角度出發研究礦區地質環境評價與地質災害預防，(4)從煤礦區水資源環境角度出發研究礦井水害、水污染與水資源調控;(5)從景觀格局生態學角度出發研究煤礦區景觀格局;(6)從地理環境演變角度出發研究煤礦區地理環境演變與模擬;(7)從遙感與GIS應用角度出發研究礦區資源環境遙感與信息系統;(8)從大氣污染角度出發研究煤礦區大氣污染評價與控制;(9)從經濟學角度出發研究煤礦區環境經濟評價;(10)從管理學與可持續發展角度出發研究煤礦區環境規劃、環境管理與可持續發展決策;等等。對以上不同視角的研究進行綜合分析，可以看出多主題、多要素的時空環境信息是其中的關鍵，任何視角的研究都需要充分的信息和數據的支持、需要環境信息和背景信息的集成、需要計算機信息系統和分析工具的支持、需要環境知識和其它領域知識的交叉和集成。因此，從環境信息科學的角度出發，可以集成現有的研究工作，充分應用相關學科已有研究成果，通過成果整合與集成，在推進環境信息科學研究的同時，也進一步推動相關領域的研究。實現整合的關鍵在于不同研究視角之間的關聯關系構建、鏈接邊界選擇、信息傳輸反饋、系統相互作用。煤礦區環境信息科學綜合研究與應用體系框架（圖略）。按照該研究框架，煤礦區環境信息科學的重點在于多學科研究的交叉點，主要包括:(l)基于采礦環境影響機理的模型建立、參數獲取;(2)各種環境模型的建立、參數提取與模型驗證(面向環境系統分析的環境評價、污染擴散、環境演變模型和面向環境管理決策的規劃模型、優化配置、動態演變模型以及環境保護治理與生態重建方案設計);(3)面向環境監測的遙感信息源選擇與圖像處理、環境信息提取與分析，以及組織、集成與管理多種環境相關信息的數據庫設計與建立;(4)環境信息系統、地理信息系統平臺下的模型解算與解釋、分析結果可視化與應用;(5)集成信息、模型、數據庫、系統、知識的環境決策支持系統(專家系統)構建。(6)資源一環境一人類一計算機系統中的信息流與信息應用。

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關鍵詞：數字化；測繪；重要性

中圖分類號：P258 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-03-0049-1

隨著信息更新機制不斷完善，不斷建立和完善控制網數據庫、地形圖數據庫、數字高程模型數據庫、數字正射影像數據庫等，現代測繪技術建立了規模化的數字化生產和數據管理機制，切實擔負起各項測繪數據的及時獲取、處理、加工和提供的重任，構建了完整的空間數據基礎設施的數據集，形成龐大而實用的數據體系。在信息標準化方面，制定統一的基礎地理信息數據技術標準有利于行業穩步快捷的發展。

1 數字化擴展了測繪學的內涵和外延

測繪學由于數字化技術的不斷突破已日益向相關地學領域滲透，作為一門新的信息科學在經濟和社會可持續發展的諸多領域正發揮著愈來愈大的作用。例如數字化測繪技術在礦山測量方面、濕地保護方面、水利工程方面和精準農業方面的應用，在各個相關領域上互用數據，極大的減輕了科研或者測繪人員的工作量，工作時間縮短，工效大大提高，直接生產成本大幅度下降。數字化產品既可以存儲在軟盤上，也可以通過繪圖儀繪在所需的圖紙上，線條、線劃粗細均勻，注記、字體工整，圖面整齊、美觀，且便于修改，能更好地保證圖形的現勢性和不變形性，避免重復測繪造成的浪費，增加地形圖的實用性和用戶的廣泛性。

例如大地測量更成為研究地球動力學(包括海洋動力甚至大氣動力)的重要技術手段，GPS監測已能提供全球板塊運動和地殼形變精密數據，可用于研究地學災害(地震、滑坡和火山爆發等)的預測；GPS已可以和VLBI相近的精度和頻譜分辨率監測地球自轉的變化，由此研究地球深部結構和動力過程及全球變化；專題GIS也成為環境災害問題分析預測工具[1]。數字地球最重要的功能之一是為解決21世紀人類面臨的環境和災害問題提供一個可供觀察、分析、模擬和預測的全球信息系統，以期協調人與自然的關系。

為了有效地研究和解決有關地球的重大問題，目前世界上許多國家都在積極地發展和運用先進的科學技術，如以遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）為代表的地球空間信息技術，以數字的方式獲取、處理、分析和應用關于地球自然和人文要素的地理空間數據，并以此為基礎提出解決資源環境問題的科學方案和有力措施，增強對地球的認識能力。人們利用空間信息去認識、開發和保護人類有限的生存空間，研究國民經濟建設和社會發展在地域空間上的分布特征、運行狀況、資源環境條件和社會經濟基礎等，進行規劃、監測、管理、決策等。與此同時，隨著席卷全球的信息技術革命的迅猛發展，人類組織、傳輸和實現各類與地理坐標有關的海量信息的觀念和方式正在發生翻天覆地的變化。隨著計算機技術、互聯網技術的蓬勃發展，人們設想把有關地球的海量的、多分辨率的、三維的、動態的數據按地理坐標集成起來，形成一個數字地球[2]。借助這個數字地球，人們不論走到哪里，都可以高速地、直觀地、按地理坐標了解地球上任何一處、任何方面的信息。

通過網絡和技術的不斷提升，人們可以了解到世界上任何地方最新、最全面的實時情況。因此，數字測繪技術在許多方面具有潛在的廣泛的應用前景，如：生態環境的保護、氣候變化的預測、精細農業、減災、打擊犯罪活動、外交、國防等等。數字地球將使我們有可能對人為的和自然界的災害作出快速響應，所以必能產生廣泛的社會和經濟效益。

2 測繪工作的重要性不斷攀升

數字化測繪技術的迅猛發展彰顯其重要性。客觀地說，整合利用共享已有數據和信息資源，數字化測繪技術將成為可持續發展中信息資源的主體與核心，在社會發展、經濟建設、國防安全中有重要作用。數字化測繪技術展現了地球科學技術、空間科學技術、信息科學技術等學科領域交叉融合、服務人類發展的一個重要方向。作為測繪學科，測繪行業反應更顯強烈，數字化的概念為測繪事業發展提供了新的機遇和更高層次的發展前景。

測繪工作是國民經濟建設和社會發展的一項前期性、基礎性工作，是構成地理信息產業的基礎和主干。它為國家經濟建設和社會發展提供與地理位置有關的各種專題性和綜合性的基礎信息，其成果是進行資源調查、環境監測、農田建設、能源、交通、水利等大型工程建設、城鄉規劃建設、土地開發利用、重大災害監測預報和科學研究、國防建設以及國家宏觀管理決策必不可少的基礎資料。

目前，數字化的測繪技術已經成為信息時代的戰略制高點，運用新型的測繪戰略，我國的“數字中國”規劃已經提上議事日程，而作為其重要的組成部分之一的“數字城市”的建設必將扮演舉足輕重的角色。城市遙感信息是“數字城市”的多源信息的一個重要的分支，與城市的其他信息相比，有其特點和應用優勢[3]。遙感技術也是“數字城市”建設中的關鍵技術之一。遙感信息的獲取與處理技術隨著信息時代的到來正在高速發展，人們對遙感信息內在規律的了解也愈加深入，因此，遙感信息在城市領域的應用將越來越廣泛，必將推動“數字城市”乃至“數字中國”和“數字地球”的建設，對于提高城市建設的環境、經濟、社會等的綜合效益，以及城市的可持續發展規劃將起到十分重要的作用。

隨著數字化測繪技術的廣泛應用，測繪學面臨一個歷史性的發展新機遇，擁有智能化、自動化、精準化、數字化、人性化等諸多優點的數字測繪技術必將屹立于科學技術之林，以其快速、人性、精準優勢，以更強的活力向前發展，前景良好。

參考文獻

[1] GIS能源和公用事業市場報告,Gartner研究與顧問咨詢公司,

2009(3).

[2] 陳運迪.數字地球――將世界放在手掌中.網絡世界,1999

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地理信息系統是一門集計算機科學、地理學、測繪科學、環境科學、空間科學以及管理科學等學科為一體的交叉學科，GIS專業的學生不僅要有扎實的理論基礎，還應該具有較強的動手能力和軟件開發能力，同時自主學習能力是學生適應未來學科發展和拓展應用領域的基礎。對一個GIS本科生的基本要求是:熟練掌握一門計算機語言，能夠開發簡單的GIS應用模塊，能夠掌握二種以上的常見GIS軟件，并至少具有一種二次開發的能力，盡最大可能讓學生參與相關的科學研究與實用GIS工程項目的開發。由此可見，GIS專業學生能力除一般大學生所具備的能力和素質之外，更要突顯以下七個方面的能力:專業基礎理論與前沿技術、GIS軟件使用與數據采集處理能力、空間數據建模與分析能力、GIS工程建設能力、GIS二次開發設計能力、自主學習能力以及GIS科研與創新能力等。基于這七方面的能力，可以構建地理信息科學專業學生能力指標體系的一級指標，各一級指標又可以進一步細分為多個二級指標，總共分為21個二級指標，如表1所示。

2GIS專業學生能力培養途徑

學生能力培養應堅持知識、能力、素質、個性的協調發展和綜合提高的原則，以努力培養寬基礎、高素質、富有創新和實踐能力的高水平人才。GIS專業學生能力培養應該從課程體系設置、教學團隊建設、學生道德品質教育、實習基地建設、建立校企合作機制、加強實踐性教學環節、利用現代化教學手段、采取合理的考核方法、鼓勵參加競賽活動、本科生導師制等十個途徑進行實施。2．1合理的GIS課程體系設置GIS課程體系設置決定了學生的知識體系結構，因而在很大程度上決定了學生的能力培養。地理信息系統課程體系的設置應該既要滿足GIS專業理論基礎與基本技能的需要，同時應體現各學校專業服務領域的特點。有關課程體系的設置問題，王永興教授對我國部分高校GIS本科課程體系進行了比較研究，黃杏元、盛業華、錢樂祥教授等對GIS課程體系進行過研究，提出了GIS課程的基本框架［4-7］。從課程的性質來看，可將GIS專業課程分為數理基礎、測繪學、地球科學、計算機科學、GIS與RS共5大塊。由于各學校開設GIS專業所依托的學科不同，學生培養目標也不盡相同，各塊之間的比例關系會存在一定的差異，例如，以測繪學為依托的GIS專業，測繪學課程比例會高些;而依托計算機科學的GIS專業則會側重計算機方面的課程。一般而言，突出專業特色的課程可以放在選修課中［8］。為使學生有更多的時間從事實踐鍛煉、提高動手能力，并使準就業工作盡可能前移，采取“3+1”培養模式來編寫教學計劃，即前三年為基礎和專業課程學習和專業實驗(實習)課學習時間，后一年主要是從事畢業實習和畢業設計時間，這樣學生有連續較長的時間從事實際生產鍛煉。此外還應注意三個方面的問題:一是GIS專業課程知識結構合理分布(比例);二是應根據各課程知識點和先導課程知識要求合理安排各專業課程的前后順序;三是在實踐性課程(含教學實習)安排方面，做到四年不斷線，目的是使學生的動手能力做到循序漸進發展和提升。2．2注重加強教學團隊建設師資隊伍建設，是提高教學質量的基礎，也是提高學生動手能力的重要保證。教學團隊建設是培養合格專業師資隊伍的重要途徑。在團隊建設過程中，年紀較大的教師應側重專業理論知識的梳理、科研成果向教學成果的轉化，組織開展教學研究，撰寫高質量的教材和教研成果，青年教師則應突出實踐教學，側重學生動手能力培養和自身綜合能力的提高。要有計劃地派遣教師到國外訪問進修，參與國內GIS軟件企業組織GIS軟件操作開發與工程應用的培訓，或中國GIS行業協會教育與科普專業委員會組織的暑期青年教師培訓。筆者所在的東華理工大學GIS專業有13位教師，其中有4位具有國外的工作或學習經歷，3位教師參加過GIS軟件企業培訓，4位教師參加了暑期青年教師培訓，兩位青年教師參加全國青年教師講課比賽并獲獎。學校GIS專業于2010年申報成功“地理信息系統專業課程群教學團隊”省級教學團隊建設項目，為提升教師整體素質提供了良好的契機。2．3學生道德品質教育應貫穿每個教學環節合格的人才培養首先是培養學生如何做人，然后才是成才。道德品質的培養是要培養具有敬業、團結、誠信等品質的人才，這是一個循序漸進、潛移默化的過程。要求教師結合課程教學特點，把道德品質教育貫穿到每個教學環節，以良好的事例積極引導學生。例如空間信息的管理與共享是地理信息系統的目的，應該教育學生遵循共建共享、創新開發、熱忱服務的道德準則。此外，教師應加強自身品德素質的修養，以身作則做學生的表率，學校及學院也要營造一個開拓、創新、誠信、團結的學習與學術氛圍，例如，每年的9月15號是SuperMAPGIS軟件公司發起的“GIS日”，學院可以組織開展活動，讓學生增加GIS專業意識和自豪感;經常請GIS公司與企業的領導和專家來校作學術報告。2．4建設好課間與教學實習基地GIS專業學生動手能力，主要包括GIS軟件的使用、二次開發、GIS應用與工程設計、航測與遙感圖象處理軟件和數據采集軟件的使用等等。為了實現這一目標，學校需要建立相關的GIS實驗室，并購置一些國內外常用的與GIS專業密切相關的(GIS)軟件和相應的硬件設備，如ArcGIS，Super-MAP，ERDAS等。為使學生的理論學習與實際應用結合起來，加深對所學內容的理解，學校要與從事地理信息系統工程的單位或科研機構建立聯系，并采取聯合辦學或互惠互利的方式建立教學實習基地。這樣學校解決了教學實習的問題，生產單位也可以充分利用學生資源，從事空間數據的錄入甚至應用模塊的開發等工作，還可與高校教師聯合共同完成某些GIS工程任務。這樣的單位有省市級的基礎地理信息系統中心、國土規劃局、城市建設部門以及研究院所等。2．5建立校企合作機制“校企合作”是一種很好的培養企業人才的模式。目前，從事地理信息和測繪的單位有比較齊全的設備，生產任務比較多，缺少人手，尤其是近年國家和地方都在進行數字城市建設、天地圖建設以及三權發證等大型工程項目，各測繪與地理信息部門需要大量的地理信息專業的人才，希望本科生到自己單位實習以彌補人才短缺，這一形勢可以促成高校與企業建立良好的校企合作機制。對GIS技術含量比較高的企業，如GIS軟件公司、從事測繪與地理信息的科研院所，高校可以采取與他們共建聯合實驗室方式進行合作。一方面，企業可以為高校提供僅計成本價的GIS應用軟件，為高校進行GIS技術師資培訓。另一方面高校在使用GIS軟件過程中發現問題，提出新的用戶需求，為企業GIS軟件推廣使用做貢獻。2．6加強實踐性教學環節、注重能力培養根據地理信息科學專業總體目標和課程體系規劃GIS專業實踐性教學環節，同時為實踐性課程制定實綱、編制實習能力指標體系和相應的實習指導，以便讓學生在剛開始上某門課時就知道自己學完該門課后應該達到怎樣的要求。采取相應的措施調動學生參加實踐性教學的積極性和提高學生開發創造性思維能力的自覺性。一門課程的實驗實習內容應和專業應用知識緊密結合。例如開設數據結構課程時，應讓學生對TIN的數據組織、網絡分析等與GIS空間數據組織和空間分析相關的內容進行實習和編程。畢業實習與設計是培養學生創造性能力的重要環節，應盡可能地結合生產任務或科研項目進行，采取上文提到的“3+1”教學模式，可以增加畢業實習與設計的時間，使學生達到有效鍛煉的目的。2．7應用現代化教學手段，豐富教學內容GIS是構建在信息技術基礎之上的，大多數課程的教學內容很適合利用多媒體技術進行組織與教學，因此，GIS教學必須充分利用現代化信息技術中的多媒體、網絡化教學手段，開發多媒體和網絡課件。目前，Internet網上有關GIS教育的網址已有不少，互聯網上的GIS教育為學生在校期間尤其是畢業后的自我教育提供了一種重要的學習方式。教學中，應充分利用國際互連網上國際學術組織、大學和著名GIS軟件生產廠商創辦的豐富的GIS領域的免費遠程教育資源，使學生能更形象、快捷、多渠道、多方面接受專業知識，培養能力。教師應將國際互聯網上比較典型的GIS網站告訴學生，教會學生如何到網上查找GIS資源。2．8采用靈活多樣的考核方法為克服高分低能現象，培養學生創造性能力，應結合課程特點采取靈活多樣的考核方法，例如筆試、口試、作業、論文、實習報告(成果)、動手能力考試等。一般來講，對基礎理論課程可以采用筆試+作業的方法;對專業課程采用筆試+作業或論文的形式;對實踐性較強的課程可以采用實習報告(成果)+口試或動手能力考試的方法;對選修課程可以采用課程論文的考核方法。動手能力考試可以敦促學生自覺地完成每個實習環節，加深對教學內容的理解。2．9鼓勵和引導學生參加老師的生產科研活動和參加各類競賽活動產學研結合的教學方法是培養創新人才的有效途徑之一，有利于學生分析問題、解決問題以及創新能力的培養［9，10］。學校應創造條件讓學生參與實際生產項目，廣泛開展學生科研活動，使學生在老師的指導下及早培養科研能力，如參加大學生挑戰杯一類的比賽活動、讓品學兼優的學生參加教師承擔的科研項目等。學校測繪學院專業教師的生產項目，如地圖數字化、GIS數據建庫前的數據整理、GIS工程應用項目的開發等都可以讓本科生和研究生參與，學生老師雙贏，效果很好。目前GIS專業學生可以參加的各類競賽活動包括:“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生測繪科技創新論文大賽、全國大學生測繪儀器操作大賽、各大型GIS軟件公司等行業或單位舉辦的全國大學生GIS軟件操作與開發大賽，以及校級創新基金活動。2．10實行本科生導師制本科生導師制是指學生進入學校的第一個學期就為每位學生指定一位專業導師，根據每屆招收學生的多少每個導師一般指導5至10名學生，而多個研究方向相近的導師又可以組成一個導師組或教學團隊，導師組內部實行以老帶新。學生從大一到最后畢業實習與設計均由本科生導師負責。對于具有研究生導師資格的專業導師，導師可以安排研究生對本科生進行專業知識的傳授和GIS行業軟件使用與操作培訓，本科生也可以幫研究生做一些基礎性的資料整理工作。本科生導師制的設置可以讓學生更早地與專業老師接觸，有利于學生消除專業困惑，有機會參加導師的項目，加深學生對專業知識的理解和動手能力的提高。

3結束語

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關鍵詞：國家地質公園；科技旅游；開發模式

中圖分類號：F592.742文獻標識碼：A文章編號：1003-4161(2008)02-0153-04

1.地質公園研究進展與發展現狀

地質旅游在我國興起于20世紀80年代初，隨著聯合國教科文組織（UNESCO）“世界地質公園”計劃的推動，國土資源部于2001年3月16日準批成立了第一批國家地質公園11個，截止到2006年，我國共建立世界地質公園18處，國家地質公園138處。

1.1 地質公園的概念

地質公園是由一系列具有特殊科學意義，稀有性和美學價值的地質遺跡所組成，它的存在不只具有地質意義，還可能具有考古、生態學、歷史或文化價值。世界地質公園的建立有雙重目的，一是要保護環境，二是要促進區域社會經濟的發展［1］。

按照“國家自然和自然資源保護聯盟”的定義，地質公園規劃方案包含了保護利用地質遺跡和地質景觀內容：①面積不小于10km2，具有優美景觀、特殊生態或地形，具有國家代表性，未經過人類開采、聚居或建設；②為長期保護自然原野景觀、原生動植物群、特殊生態系統設置的保護區；③應由國家最高權利機構采取措施，限制工商業及聚居開發，禁止伐木、采礦、設廠、農耕、放牧及狩獵等行為，以有效地維護自然及生態平衡；④保持現有自然狀態，在一定條件下準許游人進入，可作為現代及未來的科研、教育、游覽與啟智場所［2］。

國土資源部對地質公園的定義是：“地質公園是以具有特殊的科學意義，稀有的自然屬性，優雅的美學觀賞價值，具有一定的規模和分布范圍的地質遺跡景觀為主體；融合自然景觀與人文景觀并具有生態、歷史和文化價值；以地質遺跡保護，支持當地經濟、文化教育和環境的可持續發展為宗旨，為人們提供具有較高科學品味的觀光游覽、度假休閑、保健療養、科學教育、文化娛樂的場所，同時也是地質遺跡景觀和生態環境的重點保護區，地質研究與普及的基地”［3］。

1.2 地質旅游資源的研究

旅游資源是旅游目的地籍以吸引旅游者的最重要因素，也是確保旅游開發成功的必要條件之一。地質公園的建立為開發新的旅游資源提供了基礎，而這種新的旅游資源的開發也促進了地質公園的發展。

對于地質旅游資源的定義，不同的學者做出了不同的定義。《中國旅游地質資源圖說明書》定義為：具有旅游價值的地質遺跡和與地質體直接有關的人類活動遺跡。馮天駟指出：由地質作用形成的自然旅游資源都可稱為地質旅游資源，一部分與地質形體有直接關系的旅游資源也可稱為人文地質旅游資源［4］。郭威、丁華將地質旅游資源定義為那些能夠吸引旅游者產生旅游動機并實施旅游行為的，能被旅游業利用，具有經濟效應、社會效應和生態效應的地質遺跡和地質體、地質作用直接有關的人類活動遺跡［5］。

關于“地質旅游資源”與“旅游地質資源”，在現有的大多數學術著作中無明確的界定，甚至有些是相混淆的。楊世瑜指出旅游地質資源是指具有旅游價值，可供人類游覽、觀賞、休閑、療養、考察、探險的各種地質景觀、地質遺跡、地質現象及地質環境，是一種獨特的和寶貴的地質資源，它泛指可作為旅游活動或發展旅游產業的一切地質資源；而地質旅游資源則是旅游地質資源中供專項地質旅游的那部分資源［6］。

1.3 地質公園科技旅游開發

地質科技旅游是指開發旅游地質資源（即那些具有旅游價值的地質遺跡和與地質體直接有關的人類活動遺跡）利用地質遺跡進行旅游活動，大力宣傳與之有關的地質科學知識，尤其是地質遺跡的形成，演化和發展規律，以提高人們的地學知識和保護地質環境的意識［7］（66）。

金利霞等人提出我國地質公園科技旅游的開發模式主要有三種：①生態科普與地質科技旅游并重模式；②以地質科技旅游為主，輔以生態及其他旅游項目的混合模式；③以生態科普為主，地質科技旅游和其他旅游項目為輔的混合模式［7］（68-69）。

1.4 地質公園走科技旅游開發道路的意義

目前我國對地質公園的旅游開發研究主要集中在概念、資源等方面，進行深入探討的還比較少，雖然在概念研究中提到了地質公園的科研教育功能，在產品設計和開發模式中也體現了地質公園的科技效用，但事實上我國地質公園的旅游資源開發還處于初步階段，實踐經驗遠遠落后于理論研究，其開發項目也主要集中于觀光旅游、生態旅游、度假旅游、漂流、民俗旅游等大眾化的旅游產品，對地質公園旅游資源的科技方面還沒有充分利用。

地質公園與其他性質的自然園（區）不同，進行科技旅游的開發有以下好處：①保護地質自然遺產及原有景觀特色，維護生態環境的良性循環；②以地質遺跡景觀為中心來規劃景點、景區，可突出自然科學情趣、山野風韻觀光等多種功能，形成獨特風格和地域特色的科學公園；③建立地質公園博物館和解說教育系統等科普旅游設施，可揭示地質科學奧秘；④深度開發獨特的科研價值，將地質公園變為一處野外科普教育基地，寓教于樂，使游客在游覽公園時能獲得地學科普知識，這對游人特別是青少年游客有很大的吸引力。

2.實證研究

2.1 選擇景泰黃河石林國家地質公園的依據

景泰黃河石林國家地質公園位于黃河上游的甘肅省白銀市景泰縣東南部中泉鄉龍灣村，北距景泰縣城70公里，南離甘肅省省會蘭州136公里，面積34平方公里，其中石林面積16平方公里。景泰黃河石林在揭示黃河上游干旱石林地貌的發展演化規律、地質環境演變規律等方面具有重要的科學研究價值。在甘肅地區，地質遺跡資源整體開發滯后，與資源優勢極不相稱，本文旨在通過對景泰黃河石林國家地質公園的實證研究為甘肅省地區地質公園的地質旅游資源開發起示范作用。

2.2 景泰黃河石林國家地質公園開發現狀

黃河石林景區內狹谷皆以溝命名，從東南至西北，共有八溝之多。正在開發的飲馬溝大峽谷內有“雄獅當關”、“獵鷹回首”、“大象吸水”、“千帆進發”、“西天取經”、“月下情侶”、“屈原問天”等眾多景點。景區內除石林外，尚有龍灣綠洲、灘壩戈壁、黃河曲流、河心洲及沙灘等景點［8］。石林與黃河山環水轉，動靜結合，有峰林映水之妙，是景區的主體資源。

景區將黃河、石林、沙漠、戈壁、綠洲、農莊等多種資源巧妙結合在一起,推出七大主體旅游項目：體驗風情畜力車、黃河漂流羊皮筏子、龍灣古水車、人間仙境盤龍洞、“農家樂”西部鄉俗游、風情萬種的篝火晚會、宗教圣地清涼寺，其次壩灘的滑沙、撿黃河奇石、沙灘排球以及石林獵奇探險等也是景區內別有情趣的娛樂項目。

2.3 景泰黃河石林國家地質公園存在的問題

在甘肅省內國家級和省級地質公園共有15個，其中國家級地質公園共有4個，分別是2001年12月授予的以雅丹地貌和黑色戈壁灘為地質特征的甘肅敦煌雅丹國家地質公園、以恐龍足印化石為主要地質遺跡的甘肅劉家峽恐龍國家地質公園；2004年3月授予的由桔黃色砂礫巖構成的石柱、石筍為特征的景泰黃河石林國家地質公園、以丹霞地貌為特征的平涼崆峒山國家地質公園［9］。但由于開發力度不夠，長期以來游客對其了解甚少，例如堪稱世界之最的敦煌雅丹地質公園、劉家峽恐龍足印化石平時很少有人問津，大多數游客對崆峒山的了解往往也只限于它的道教文化和自然風景。

近年來景泰黃河石林國家地質公園旅游開發方興未艾，羊皮筏子漂流、沙灘浴、做客農家等旅游項目深受游客歡迎。但是基本上仍停留在一般風景區的開發項目上，未能充分體現地質公園的獨有特色。其中存在的主要問題如下：

第一 沒有正確認識到地質公園的內涵及價值

公園的開發項目主要集中于觀光旅游、休閑度假、黃河漂流、民俗風情旅游等大眾化的旅游產品，而對地質公園特殊的地質旅游資源沒有充分利用，深入挖掘。雖然掛著國家地質公園的牌子，但宣傳推介仍停留在傳統風景區方面和影視基地方面，對相應的地質科學內容重視程度不夠，不能充分挖掘地質旅游資源，降低了地質公園的科學品味和內涵。同時，過分的開發和不充分的保護造成景區環境壓力過大，產生負面影響。

第二 地質公園旅游規劃開發忽略地質專業人才的重要作用

景區的管理和服務機構及導游人員普遍缺乏系統的地理學知識的學習，導致景區內資源管理和保護得不到地質專業知識的支撐；旅游標識不能突出地質景觀旅游資源，地質科技旅游特色不突出；在景區講解過程中，只停留在對石林的形狀和傳說講解的表面性上，缺乏對地質地貌的成因、演變和保護的科學解釋，地質教育作用不能充分發揮；地質公園內缺少地質科學內容宣傳介紹，造成地質公園名不副實。

第三 景區缺乏高科技手段支持，科技開發資金投入不夠

就我國數量龐大的國家地質公園而言，應用GIS的國家地質公園還是鳳毛麟角，只有吉林長白山、廣東丹霞山、四川九寨溝等少數幾個國家地質公園建立了地理信息系統［10］，與美國等國的國家地質公園GIS的建設和管理相比，石林景區的GIS工作還處于起步階段，在利用地質科學成果進行旅游規劃、景區景點的策劃和制定等方面，現代技術支持還不夠。

3.景泰黃河石林國家地質公園科技旅游開發

3.1 景泰黃河石林地質概況

3.1.1 地質構造：

石林景區是一處主要由新構造運動控制，雨洪沖蝕、重力崩塌和風蝕共同作用形成的地質地貌景觀，它的形成演化過程清晰地記錄了青藏高原抬升以來這一地區古地理環境的變遷。石林發育于2.5億年前的北山運動時期。距今65～23百萬年，強烈的燕山運動使甘肅大部分地區褶皺上升，米家山、松山升起，奠定了本區地形、地貌的格局。

景區核心景觀――古石林群形成于210萬年前的積砂礫巖層，由于新構造運動，雨洪侵蝕及重力崩塌，形成許多高80～200米的峭壁、巖柱組成的峰林和峰叢。

石林及周邊地區分布著距今約5億年的古奧陶系變質巖系，盆地中有沉積形成的下更新統灰黃色、灰紫色礫巖、局部夾粉紅色砂巖的五泉山組礫巖；溝谷中有多級跌水陡坎和水流攜帶泥沙在石林表面形成的泥幔；黃河在此形成Ⅰ、Ⅱ級階地、河心灘；還有風蝕作用形成的新月形沙丘。

3.1.2 石林地貌

景泰黃河石林是中國垂直節理發育最完整的沙礫石林地貌群，景區內石林與峽谷、斷崖并存，由于地殼運動、風化、雨蝕等地質作用，形成了以黃色砂礫巖為主，造型千姿百態的石林地貌奇觀。以河湖砂礫巖為主的集雅丹、丹霞、峰林為一體的地貌奇觀成為公園的主體。

在溝谷的不同位置分布著石林不同時期的形態：在溝谷最上游及溝岸兩側分布著石林地貌的最初形態――沖蝕凹槽和石芽；在溝谷的中部有石林發育早期的峰叢地貌；溝谷下游兩側有成熟期的形態為圓柱狀、圓錐狀、筍狀、蘑菇狀、城堡狀等的峰林地貌；還有主要分布于飲馬溝、豹子溝上游的石林發育較晚期的地貌形態――孤峰及晚期的地貌形態――殘丘和崩塌。在各個溝谷內還分布著圓形、長條形、紡錘形等不同形狀的風蝕穴和風蝕壁龕；在盤龍溝下游有風蝕作用改造巖壁上的泥幔形成的狀如窗欞的特殊地貌――窗欞地貌及風蝕作用沿層理改造峰林形成的后期地貌形態――搖擺石。

3.2 科技旅游產品設計

為了保護、開發和利用好這些豐富的地質旅游資源，就需要將科技賦予旅游開發之中，充分挖掘地質景觀的地理科技內涵，提高景區資源品味，設計出能滿足旅游者新的消費理念的科技旅游產品，實施科技旅游發展戰略。

3.2.1 市場定位

景泰黃河石林國家地質公園的科技旅游市場類型可以劃分為狹義市場和廣義市場，狹義市場指地質及相關專業的專家、學者科考市場，而廣義市場強調科普、觀光和健身等功能的大眾市場。從該地質公園的開發現狀來看，其市場定位既要面向專業化市場（學生教學旅游、專家學者科考旅游、一般科技工作者科考旅游），又要面向大眾化市場（普通旅游者科普教育旅游、普通旅游者觀光、探奇），而后者更是公園生存和發展的基礎。

3.2.2 開發新型產品、實施精品帶動戰略

第一 開展以廣大旅游者為對象的地質科普旅游活動，擴大地質遺跡知識的普及，使公園成為傳播知識、開展科普的基地。在游覽景區過程中增添科學內容，如對該地區的地質運動，氣候變化等知識的講解。講解詞中應減少神話和傳說比重，還應通俗易懂，如可將“節理”講解為“裂隙”，使游客不會感到講解的枯燥乏味，失去游覽的興趣。景區還可以在特定時間內組織由地質專家帶領的徒步旅游，寓科普教育于游覽，寓知識傳播于休閑。

第二 開展以中、小學為主體的教學旅游。通過參觀石林博物館，讓學生了解地學知識，認識地質地貌現象，普及地質科學知識；在觀景廊觀看雄偉的石林全景；在水車園了解水車原理；介紹黃河相關知識，了解黃河水污染嚴重的現狀，增強學生保護水資源，節約用水的良好意識。

第三 公園還可與大學和科研單位合作，開展以大專院校、研究機構和專業人員為主的科考旅游活動，共同開展地質科學研究，通過共同研究提高公園的科技含量，甚至可以成為某些重大地學問題的研究基地或中心，進行地質考察，野外研究，甚至還可以組織專題研討會。公園還可與專家合作出版相關地質書籍、照片、光盤甚至是一些標本和模型，把科普宣傳從野外延續到室內甚至是游客離開公園之后。

3.3 解說教育系統

解說教育系統是指運用各種媒體和表達方式，使特定信息傳播并到達信息接受者中間，幫助信息接受者了解相關事物的性質和特點并達到服務與教育的基本功能［11］。

由于地質公園與一般風景區相比，以科研價值和科普旅游為主導，屬高層次高品味的旅游地，所以地質公園的解說教育系統一般分為景區教育解說系統、景區道路布局指示、景區服務設施說明三部分。

3.3.1 景區教育解說系統

景區教育解說系統是地質公園科技旅游的重點，是地質公園教育功能發揮的必要基礎。如在石林風景區內特殊地質作用形成的形狀奇特的石筍、石柱、石峰等旁邊應重點樹立環保性解說牌示對其地質地貌演變過程、特點、成因進行科學的解釋說明；在必要時還可以配有地學專業知識培訓合格的導游人員圖文音并茂的講解，還可以給游客發放可攜式電子解說工具。景區內還可以專門出版有關石林地質地貌的書籍、平剖面地質圖、制作各種相關畫冊、照片集、明信片、DVD等，以及三維動態模擬技術的各種高科技視聽產品。

3.3.2 景區道路布局指示

景區道路布局直接影響游客游玩時的順序和方便程度，在考察了黃河石林風景區內的道路布局后，認為該景區內的道路布局比較合理。但在旅游旺季景區內游人增加時應考慮到景區容量，要適時限制景點的游客數，還應根據不同的地域分化出不同的保護等級和不同的旅游線路。景區內應該對不同的旅游線路有明確詳細的牌示（包括路段距離，難易度，趣味性和科普性的比重），方便旅游者在選擇時作出判斷。

其次，由于石林特殊的地質情況，鑒于地形、水和土壤的化學成分、肥力、山坡穩定以及地下水、黃河水的流動模式等是地質作用的主要決定因素，要對景區時時監控，在第一時間發現地質地貌的變動，并在易侵蝕地段，拐彎處設置各種方向指示牌，危險地段設置忠告警示牌，并在生態脆弱地段設置提示牌，避免對石林地質景觀的踐踏和破壞。

3.3.3 景區服務設施說明

景區服務設施說明主要是在游客服務中心。由于一般游客進入景區前都會先在游客服務中心逗留，可以在此放置一些印刷物，游客在此逗留時可以翻閱了解景區線路，精華景點的位置等。中心還可以設立大屏幕放映景區地質遺跡形成過程，如地殼運動，構造運動等，游客在此可以事先了解石林的相關地質遺跡的知識，還可以擺放一些地質遺跡的陳列，遺址的再現等，提高旅游質量。

4.結語

景泰黃河石林國家地質公園在甘肅省地質公園中占據著重要位置，但隨著旅游交通的發達和出省旅游的方便，使得公園面對的競爭越來越大，如何能在原先良好發展的基礎上長久立于不敗之地，就需要將地質公園的旅游做出特色，依靠先進的科技和開發力量，充分利用黃河石林獨特的地質旅游資源，實施科技旅游，滿足游客從地質公園中獲取地學知識的愿望，提升景區整體形象，打造獨特的國家地質公園科技旅游品牌。

基金項目：甘肅省教育廳科研項目《黃河沿岸甘肅段旅游空間結構優化與開發模式研究》（編號0601-02）；西北師范大學科技創新項目（編號NWNU-KJCXGU-03-20）。

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［作者簡介］石培基（1961-），男，西北師范大學地理與環境科學學院教授，博導。研究方向：經濟地理、城市與區域發展。

篇5

關鍵詞：城市承載力；城鎮化；研究述評

中圖分類號：F290 文獻標志碼：A 文章編號：1001-862X（2017）01-0086-009

隨著中國城鎮化的快速推進，人口向城市的大規模集聚與城市有限的承載力之間的矛盾逐漸顯現，尤其在特大城市和超大城市，這一矛盾更加突出且日益嚴重，表現出交通擁堵、環境污染、資源短缺等大城市病，成為城市發展研究領域面臨的重點難題問題。2005年建設部發文提出“著重研究城市的綜合承載能力”，城市承載力問題開始得到政策關注，相關研究大幅增加，“十一五”和“十二五”規劃均提出了“提高城鎮綜合承載能力”的戰略要求，“十三五”規劃建議也提出要“根據資源環境承載力調節城市規模”。為此，本文著重對城市承載力研究的起源、相關概念與內涵、評價思路與方法等進行綜述，并深刻反思以往研究存在的問題，提出未來研究方向，以期為城市規模與城市人口政策研究提供有益借鑒。

一、城市承載力研究的起源

承載力最初起源于生態學研究領域，表示某一生態系統能夠維持的某一物種最大的存在量。馬爾薩斯（1798）《人口原理》中的觀點是承載力研究的起源，引起了大量關于種群承載力和人類承載力的研究。在馬爾薩斯去世（1834）后的一個多世紀里，由于農業技術的進步與全球人口增長緩慢，世界人口增長并沒有出現讓人擔憂的結果，因此在很長一段時間里地球人類承載力問題受到的關注很少（Seidl & Tisdell，1999），除了Verhulst（1838）與Pearl（1920）各自構建了一個包含承載力約束的描述人口增長的邏輯斯蒂方程（Verhulst-Pearl Logistic Equation）。直到20世紀60年代末70年代初，伴隨著人口和經濟的指數級增長，一些資源的承載力面臨著上限（如食品供給、土地以及不可再生資源），地球人類承載力問題重新引起廣泛關注（Seidl & Tisdell，1999）。之后，聯合國教科文組織（UNESCO）和糧農組織（FAO）開展的關于區域土地承載力的研究（UNESCO & FAO，1985）開始引領學術界將地球承載力的研究應用到區域和城市領域。

從國內外關于城市承載力的研究來看，國外學者關于城市承載力的研究很少，主要有韓國學者Kyushik Oh等（2005）的研究；國內學者對城市承載力的研究起源于20世紀80年代末對城市土地承載力的研究，90年代中期之后關于城市水資源、交通等要素承載力研究陸續出現，2005年建設部提出“城市的C合承載能力”的概念之后，相關研究大量出現，出現了很多利用各種方法對不同城市（群）、不同要素承載力的理論分析和評價研究。

二、城市承載力的相關概念與內涵

聯合國教科文組織（UNESCO）20世紀70年代對承載力（carrying capacity）內涵的界定已經得到廣泛認可，指“一定地域范圍內，在可以預見的時期，利用該地的能源和其他自然資源及智力、技術等條件，在保證符合社會文化準則的物質生活水平條件下，所能持續供養的人口數量”（UNESCO & FAO，1985；齊文虎，1987）。這一承載力內涵界定主要包括三方面內容：承載要素（該地的能源和其他自然資源及智力、技術等條件）、承載對象（人口數量）、承載約束條件（保證符合社會文化準則的物質生活水平條件）。在將這一承載力內涵應用到城市承載力的過程中，針對不同的承載要素、承載力的內涵不同，由此也出現了城市承載力不同的相關概念。城市承載力根據承載要素不同可以大體分為單要素承載力和多要素承載力。在建設部提出綜合承載能力的概念之前，研究主要集中在單要素承載力方面，主要包括城市土地承載力、城市水資源承載力、城市交通承載力等；之后，關于多要素承載力的研究開始大幅增加，主要體現在城市綜合承載力和城市生態系統承載力的研究。

1.城市土地承載力

承載力的研究最早就是關注于土地承載力（地球承載力），相應的，城市土地承載力也是城市承載力研究的最早領域。關于城市土地承載力的研究主要包括早期的城市土地（資源）承載力研究和近期的城市土地綜合承載力研究兩大類。國內于80年代末開始對城市土地承載力進行研究（林戈等，1987；張劍光，1988；王宏，1988），早期研究主要是遵循馬爾薩斯等人考察地球承載力時“土地-糧食-人口”的思路，即以耕地為承載要素，以人均食物為約束條件，以人口規模為承載對象考察地球或區域的承載力。王書華等（2001）首次對土地綜合承載力進行研究，明確指出“以往土地承載力最終都歸結到‘養活多少人’這樣一個概念上來……這在一定意義上難以揭示區域人地關系的相互制約、相互促進的復雜關系”。隨著城市土地承載力研究的發展，尤其是在建設部2005年提出城市綜合承載力概念之后，土地綜合承載力研究也越來越多（瞿理銅等，2008；郭志偉，2008；李蕾等，2010；虞曉芬等，2012）。從學者對土地綜合承載力的界定來看，基本屬于城市綜合承載力的范疇，比如，李蕾等（2010）指出土地綜合承載力指“在一定時期、一定空間區域，以及一定的社會、經濟、生態環境條件下，土地所能承載的人類各種活動的規模和強度的閥值”。

2.城市水承載力

城市水承載力包括水資源承載力和水環境承載力，但由于兩類因素緊密聯系，只是側重點不同，大部分研究并沒有嚴格區分，部分研究者對城市水承載力的研究同時考察了水資源和水環境對城市人口規模的約束（齊枝花等，2012；鄔彬等，2012）。城市水資源承載力研究最早開始于90年代中后期（魏斌等，1995；王建華等，1999；薛小杰等，2000），從內涵來看，基本上是聯合國教科文組織的承載力內涵在水資源方面的應用，“指在一個可以預見的時期內，一定地域范圍內在保證符合社會文化準則的用水條件下，其水資源條件所能持續供養的人口數量”（童玉芬，2011）。城市水環境承載力也起源于90年代中后期（賈振邦等，1995；崔鳳軍，1998），但相對而言專門的城市水環境承載力研究較少，因為關于水資源承載力的研究往往將水污染作為對水資源供給的影響因素，由此將水環境承載力和水資源承載力結合起來（比如，童玉芬，2010）。

3.城市交通承載力

城市交通承載力包括交通基礎設施承載力和交通環境承載力兩個方面（侯德劭，2008；詹歆曄等，2008）。交通基礎設施承載力實際上是針對城市交通擁擠問題的路網容量問題（Idia，1972；陳春妹，2002；楊曉萍等，2005）；城市交通環境承載力最早引起關注是在90年代末（衛振林等，1997），主要指在一定時期和區域內，保持城市環境可持續發展的交通系統的最大容量（侯德劭，2008）。李振福（2004）將聯合國教科文組織對承載力的界定應用到城市交通承載力領域，將城市交通承載力界定為“在可預見的時期內，充分利用本地的交通資源及其他物質、智力、技術等條件，在不損害交通環境質量和破壞交通資源的前提下和保證城市交通功能有效發揮的條件下，該城市交通系統所能持續承載的人口數量”。由于交通基礎設施的承載力往往以交通擁堵、路網容量等問題的形式集中在城市交通研究領域，專門的城市交通承載力研究相對較少。

4.城市綜合承載力

城市綜合承載力的研究可以追溯到魏后凱（1989）對“城市區域承載能力”的解釋，劉殿生（1995）最早對秦皇島市的綜合承載力進行了評價。在2005年建設部發文提出城市綜合承載能力概念之后，關于城市綜合承載力的研究越來越多（葉裕民，2007；李東序，2008；龍志和等，2010；孔凡文等，2012），還出現了大量關于城市群綜合承載力的研究（歐朝敏等，2009；高紅麗等，2010；劉惠敏，2011；孫鈺等，2012；黃志基等，2012）。根據聯合國教科文組織對承載力內涵的界定，本文從承載要素、約束條件、承載對象等三個方面對以往關于城市綜合承載力的界定進行了總結（如表1所示）。總體來看，以往關于城市綜合承載力的理解大體可以分為三種：一種是從承載要素的角度理解，區別于單要素承載力（魏后凱，1989；Kyushik Oh等，2005）；第二種是從承載對象角度，區別于人口承載力，主要是一些關于土地綜合承載力的研究（王書華等，2001；李蕾等，2010）；第三種是從承載要素和承載對象角度均考慮綜合性，如葉裕民（2007）、李東旭（2008）等，還有關于城市生態系統承載力的研究也是從承載要素和承載對象角度均考慮綜合性（徐琳瑜，2011；畢東蘇等，2008）。

三、城市承載力的評價思路與方法

根據承載要素不同，城市承載力的評價也往往分為單要素評價和多要素評價（張燕等，2013；張貴祥等，2013；石憶邵等，2013），但實際上除了“短板效應”的評價思路通常只用于多要素評價之外（但也是基于單要素評價之后的比較分析），其他的評價思路與方法往往既適用于單要素評價也適用于多要素評價，因此，本文對評價方法的總結不區分單要素評價和多要素評價。從以往研究來看，比較常用的城市承載力的評價主要有以下七種思路和方法（如表2所示）。

概念模型法。某性亓Φ幕本原理出發，以資源總供給和人均需求量為基礎估算承載力，是最簡單直接的估算方法，最具代表性的模型是PER模型（人口-經濟-資源的環境承載力模型）（謝高地等，2011），在城市承載力估計方面主要有楊開忠（2006）對北京市水資源的估算，繆明月等（2013）對城市交通承載力的估算。

指標體系法。在城市承載力方面比較常用的指標體系法是要素加權法。通過構建城市承載力指標體系，對指標進行賦權并對數值進行標準化處理，得到各個分指標及綜合指標的標準值，由此對承載力各要素情況進行比較分析，有助于發現承載力的短板并提出對策。這一方法只是一般統計方法在承載力方面的應用，通常會結合其他評價思路使用，如狀態指數法、短板效應法等。城市承載力方面的主要研究有高紅麗等（2010）、黃志基等（2012）、李彥君（2013）。

生態足跡法。將各種不同的資源要素需求和供給轉化為一種要素（生態足跡）進行比較分析，如張穎（2006）、徐琳瑜等（2011）、彭文甫等（2012）、王建洪等（2012）等。William R.（1992）、Wackernagel M.和William R.（1997）最早提出生態足跡（ecological footprint）的概念。任何已知人口（某個個人、一個城市或一個國家）的生態足跡是生產這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產生的所有廢棄物所需要的生物生產土地的總面積（或/和水資源量）。將一個地區或國家的資源、能源消費同自己所擁有的生態能力進行比較，能判斷一個國家或地區的發展是否處于生態承載力的范圍內（張志強等，2000）。基于“轉化為一種要素進行分析”這一思路還有能值分析法，在承載力研究中比較常見，但在城市承載力應用較少。

多目標決策法。在城市承載力方面比較常見的是可能-滿意度多目標決策法。選取能夠反映承載力的社會、經濟、人口、生態環境等若干相互依存、相互制約的目標，按照可持續發展原則，通過數學模型求解同時滿足多個目標整體最優、次優、一般等不同滿意度的發展方案，其所對應的人口或社會經濟發展規模即為不同可能-滿意度下的承載力。這一方法最早由Millington（1973）在分析澳大利亞土地資源承載力時提出。在我國城市承載力方面的文獻主要有李振福（2004）、劉廣俊（2009）等。

系統動力學方法。認為承載力受很多相互作用的因素的影響，并建立系統動力學模型進行長期、動態、戰略性的仿真分析與研究，如馮海燕（2006）、張林波（2009）、童玉芬（2010）等。社會系統動力學方法最早起源于羅馬俱樂部Meadows（1972）在研究世界人口承載力時提出的世界模型，在UNESCO&FAO（1985）的ECCO模型（Enhancement of Carrying Capacity Options）中進一步應用。基本思路是：首先，將所研究的具體對象和涉及的主要因素劃歸到一個系統中，區分出系統的邊界；然后，用正反饋和負反饋的分析方式，分析這個系統內不同因素之間存在的因果關系，將系統內各個因素以直接或者間接的關系全部聯系起來，形成有多個反饋關系或正負反饋環聯系起來的分析系統；再次，分辨系統要素中的主要變量類型，以最基本的狀態變量為基礎，寫出各因素之間的定量方程；最后，在給定不同的參數條件下，系統將會給出各種可能的系統變量輸出結果，依此可以觀察各種方案設置下的系統運算結果，并進行政策性分析（李旭，2009；童玉芬，2010）。

狀態指數法。設定相應的狀態指數標準，對指標所處的狀態級別進行判斷，如“良好狀態”、“一般狀態”、“危機狀態”、“預警狀態”等，國內最早見于中國科學技術協會（2008），石憶邵等（2013）明確提出狀態指數法的概念。狀態指數法的評價往往與其他方法結合，如中國科學技術協會（2008）是在用指標體系得到承載力標準值的情況下，結合狀態指數法對承載狀態進行判斷，石憶邵等（2013）則是與概念模型法相結合。基本評價思路：選擇相關指標的閥值區間，設定不同的狀態取值區間；計算各指標的狀態指數進行判定。

短板效法。認為人口規模受一些單項要素的影響，然后以“短板效應”（木桶原理）確定承載力，如Kyushik Oh 等（2005）。短板效應法通常應用于綜合承載力的評價，實際上由于短板效應法需要首先對單要素進行評價，所以短板效應法本身只是一種思路，而需要與單要素評價的其他方法相結合進行分析，Kyushik Oh等（2005）是與概念模型法結合，還有研究與指標體系法結合，如呂斌等（2008）、孫莉等（2009）。基本評價思路：以Kyushik的研究為例，首先是測算各個單項資源的供給能力，然后確定單向資源人均需求標準；根據相應的供給能力和人均需求標準，計算各單項資源現實與潛在的可承載人口數量；根據“短板效應”，綜合確定現實與潛在的綜合承載力，即現實與潛在的可承載人口數量。

四、城市承載力評價案例：

以往關于北京市承載力的評價

關于城市承載力評價案例中，北京市承載力的研究相對較多，本文對北京市承載力評價的對象、方法、結果等進行簡單總結。從以往制訂的三次北京市總體規劃來看，北京市常住人口規模往往很快超過規劃控制目標，關于北京市到底能承載多少人的問題越來越迷惑。第三次修編的《北京城市總體規劃（ 2004―2020）》 要求2020 年北京實際居住人口控制在1800 萬人左右，但北京市2010年常住人口達到1962萬人（2012年達2069萬人），已經超過2020年規劃的人口規模。雖然北京市采取多種措施控制人口增長，但北京常住人口總量一直以每年50萬人左右的速度持續增長，交通擁堵、空氣污染、水資源短缺等問題日益嚴峻。由此，對北京市承載力的研究得到越來越多的關注，北京市設置專門課題對承載力進行研究，2013年《京津冀發展報告》也對京津冀區域“承載力測度與對策”進行了專題研究。表3總結了比較有代表性的關于北京市承載力的研究成果，研究者采取了多種不同的方法對水資源承載力、交通承載力、綜合承載力等進行了研究，以往的研究結果均顯示，北京市承載力在1800萬人以內，目前基本處于超載、不可持續狀態。

五、以往研究存在的問題

1.研究思路問題：簡單將地球承載力思路應用到城市領域，沒有考慮到城市系統與地球的差異，導致對城市承載力命題真偽的爭論。

目前的研究對城市承載力與地球承載力的異同一直缺乏重視。相對于地球來說，一個城市的承載力，由于存在各種各樣的外部聯系，其研究思路應該與類比為“孤島”、“飛船”的地球的承載力存在巨大差異。實際上，Cohen（1995）已經指出“人類承載力不能在國家（區域）層面進行定義，因為各個區域存在與其他區域的貿易（聯系），能夠共同分享全球資源如大氣、海洋、氣候、物種多樣化等”。由此，將地球承載力的思路和方法直接應用到城市承載力方面肯定是不合適的，這也導致城市承載力分析結果往往缺乏現實意義，引起對城市承載力命題真偽的爭論。在對城市承載力的評價實踐中確實面臨這一問題，童玉芬（2011）在對北京市水資源承載力進行多項研究之后，也提出這樣的疑問，“隨著北京市人口的增長，水資源壓力越來越大，可我們在實際生活中卻并沒有感覺到水資源人口承載力已經超載，或者說生活中并沒有明顯感覺到水資源困難和緊缺”，在對城市承載力進行反思之后，明確指出“城市地區……生活和生產中所需要的能源和物質資源絕大多數都需要從城市系統以外調入，使系統保持一種高度的開放性和高輸入特點……這樣導致城市人口承載力的計算在很多方面實際上失去了意義”。

2. 研究對象問題：單要素承載力研究較多，綜合承載力內涵缺乏共識，影響因素和影響機理研究不夠收入。

從以往的研究來看，對于城市承載力的研究，更多的是側重于對單要素承載力的研究，如城市水資源、土地資源等，對城市綜合承載力的研究相對不足。從已有的城市綜合承載力的研究來看，城市綜合承載力的內涵還不清晰，對綜合承載力的內涵界定較多但缺乏共識（如表1所示）（譚文墾等，2008；傅鴻源，2009），總的來看，有從承載要素角度解釋“綜合”，有從承載對象角度解釋“綜合”。但需要明確的是，以人口為承載對象更具現實意義，從承載要素角度而不是從承載對象角度考察“綜合承載力”更加合理。從英文來看，無論是城市綜合承載力、城市人口承載力、城市土地承載力都可以用“Urban Carrying Capacity”表示；結合承載力研究的起源與發展來看，承載力主要是考察某一區域范圍中能夠承載的人類或者是物種的數量，因此城市承載力實際上就是指城市人口承載力，這幾個概念都是考察可持續發展條件下城市能夠承載的合理人口數量。孔凡文等（2012）也指出“對城市綜合承載力的研究最終還應落到對人口的承載能力或容納量上……城市綜合承載力也可以稱為城市人口承載力”。城市綜合承載力內涵不清也導致了對城市綜合承載力影響因素的不確定以及影響機理的研究不足，聯合國教科文組織從承載要素、承載對象、約束條件對承載力進行了界定，但大部分的研究并沒有明確區分承載對象和約束條件，從而進一步導致對承載力的影響因素和影響機理缺乏研究。

3. 評價方法問題：各種評價方法對城市系統的開放型、動態性、因素互動性等考慮不足。

從以往關于城市承載力的評價方法來看，一個適當的有意義的方法至少需要具備以下幾方面要求：首先需要具有合適的評價思路，要能夠考慮到城市系統（區別于地球）的開放性問題；要能夠考慮到承載力的動態性問題，承載力受多種動態變化的因素影響；評價的結果最好應該是人口數量而不是其他，承載力起源于對物種或人類承載力的研究，經典研究得到的都是物種或人口的數量，數量、數量區間或者不同情景下的數量才是承載力研究的目的；對綜合承載力的評價最好能夠考慮到多種影響因素之間的相互關系。總體來看，概念模型法不能反映眾多影響因素，不能反映承載力的動態性；指標體系法和狀態指數法不能得到明確的關于人口數量的結果；生態足跡法沒有考慮到城市生態系統的開放性；多目標決策法不能考慮多個影響因素之間的相互關系；短板效應法不能充分考慮因素之間的關系。系統動力學方法因為能夠以系統的動態的方式評價城市承載力，同時能夠得到不同情景下的人口數量，是相對較好的城市承載力評價方法。

六、未來研究展望

針對以往研究存在的問題，未來對城市承載力的研究首先需要明晰城市綜合承載力的內涵、影響因素和機理。在此基礎上，選擇合適的評價思路和方法進行評價，提出相應的政策建議。

第一，明確城市綜合承載力的內涵、影響因素和影響機理，并基于此形成相應的評價思路和方法。需要在深入剖析城市承載力命題真偽的基礎上，將廣義的生態系統、耕地資源等受外部聯系較大的因素剔除，要緊緊圍繞交通擁堵、大氣污染、資源短缺等比較嚴重的城市病F象，從承載要素、承載對象、約束條件三方面明確城市綜合承載力的內涵，深入挖掘城市綜合承載力的影響因素和影響機理，并在此基礎上，構建相應的城市綜合承載力評價方法。

第二，針對我國城市發展規模結構不合理問題，加強特大城市綜合承載力研究。長期以來由于行政等級對資源分配的干預，資源大量向直轄市、副省級城市、省會（首府）城市等大城市集聚，導致我國城鎮規模體系“兩極分化”的問題突出，大城市規模膨脹，中小城市因為吸納能力不足導致數量與規模萎縮，小城鎮偏多，城鎮體系缺乏中小城市的有力支撐。可見，不同規模城市面臨的問題不同，大城市面臨承載能力不足問題，中小城市面臨的則是吸納能力不足問題（魏后凱，2011）。為此，對城市承載力的研究應當主要以特大城市為研究對象，加強特大城市綜合承載力研究。

第三，加強城市綜合承載力與城市最優規模等相關領域的聯系。城市最優人口規模問題的研究與城市承載力的研究均興起于20世紀70年代，從城市承載力、最優城市規模的概念內涵來看，當城市人口規模超過城市承載力或最優城市規模時，將不利于城市可持續發展。由此可見，這兩個領域研究的目的是一樣的，只是這兩類研究分別起源于生態學和經濟學領域，從而缺乏相互聯系。實際上，城市承載力研究重評價、輕理論，往往導致評價結果缺乏實踐意義；而最優城市規模重理論、輕評價，如果能夠將兩方面的研究互補，可能會有利于促進各自的研究。張燕等（2013）將城市人口密度或城市適度人口規模的測算作為城市人口承載力的間接測算方法，也表明城市承載力研究與城市規模研究在方法論上存在相互借鑒價值。

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