西部国家重点生态功能区生态安全预警和仿真调控研究—以甘南黄河重要水源补给生态功能区为例

The project revolves ecological security problem about the significant eco- function areas. Using the combination of theoretical research and case analysis, ecological security early warning and simulation control of significant eco-function area of the West is studied through multidisciplinary integration. The main contents includes: (1)Studying on operation mechanism of regional ecological system security based on the brittleness theory and methods；(2)Developing an extension ecological security early warning model, researching a method of a small sample ecological security prediction and showing the visual expression way of the ecological security status；(3)Studying the ecological security of SD policy control model and multi-scenario analysis method, to determining the system parameters in the system dynamic model by using the cloud model, and trying to solve the problem of qualitative quantitative conversion and uncertainty parameters in the system dynamics modeling; (4) Making an empirical analysis of the Yellow River Water Supply Area of Gannan, proposing appropriate management measures and recommendations. This study provides theoretical underpinnings and management decision-making basis for the ecological function of ecological security management. Futher more， it provides an important theoretical and realistic significance on protecting western ecological security and promoting the formation of the major function areas.

本课题围绕主体功能区建设中重点生态功能区的生态安全问题，采用理论研究与实例分析相结合的方式，通过多学科交叉融合，研究西部国家重点生态功能区生态安全预警方法和政策仿真调控机制，主要内容包括：（1）基于复杂系统脆性理论，对生态功能区生态安全的作用机理进行分析，揭示生态安全的系统本质和状态演化过程；（2）建立生态安全可拓预警模型，研究小样本生态安全预测方法，给出生态安全状态的可视化表示方法；（3）研究生态安全SD政策仿真调控模型和多情景分析方法，并采用云模型来确定系统动力学模型中的系统参数，试图解决系统动力学建模中参数定性定量转化和不确定性问题；（4）对甘南黄河重要水源补给生态功能区进行实证研究，提出相应的管理对策与建议。通过本研究，为生态功能区生态安全管理提供科学理论支撑和管理决策依据，对保障西部生态安全，促进主体功能区形成具有重要的理论和现实意义。

生态功能区作为一个包括经济、社会、自然的复杂巨系统，认识、管理和控制这个复杂系统的安全性，尤其是大数据和社会感知计算快速发展背景下，探索区域生态安全预警方法，既是对区域生态系统安全预警理论方法创新的需要，也是西部国家重点生态功能区生态安全管理的现实要求。本项目基于系统科学视角，定性分析与定量分析相结合、理论方法研究与实证研究相结合、传统方法与大数据方法相结合，采用多学科交叉融合方法，对西部国家重点生态功能区生态安全预警和调控方法展开研究，主要研究内容包括：生态功能区生态安全系统研究方法、生态安全作用机理分析、生态安全预警方法、生态安全政策仿真与调控、大数据背景下生态安全研究新思路和西部重点生态功能实证研究等六个方面。围绕以上研究内容，本项目取得了以下重要结果：（1）基于系统工程理论和方法，建立了基于WSR方法论的区域复合生态系统安全理论框架；（2）提出了基于复杂系统脆性理论的区域生态安全机理分析方法，揭示了生态安全系统本质和演化过程；（3）建立了生态功能区生态安全预警体系和预警模型方法；（4）形成了基于SD方法的生态安全政策仿真调控模型和多情景分析方法；（5）探索了大数据背景下生态安全预警研究的主要思路，提出了公众生态环境群智感知方法，开发了基于手机在线提交生态环境感知数据的手机app系统（印象生态），研制了可以检测个人生态环境质量的设备（生态盒子），为开展生态安全大数据分析采集了原始数据；（6）以西部国家重点生态功能区甘南黄河重要水源补给生态功能区和祁连山水涵养重点生态功能区为例，开展了实证研究。通过以上研究，完善了区域生态安全预警和仿真调控理论方法，尤其是基于大数据和移动群智感知生态安全研究新方法，通过公众手机收集的生态环境感知大数据，为开展基于大数据分析的生态安全预警研究提供了宝贵的数据。相关研究成果为重点生态功能区生态安全和可持续发展管理工作提供决策依据。