全 文 ： 。 +一
算 1 6卷 第 6剌
1 9 9 6羊E 1 2 月
生 态 学 报
ACTA ECO I OGICA SINICA
如 )
V0_．1 6．No．6
Dec．． 1 996
A
区域生态经济型防护林体系建设模式
智能决策支持系统的研制开发
勇
陆守一 一 王 久 丽
(北京林1k大学计算机中 ，北京．100085)
高志义
c 嚣 ． 京林业大学 持 艨，10083)
摘要 根据生态经济蛩防护林体系厦其建设模式的内涵，研制开发出了j 专 为樟心，包括数据厦数据
7．
关键词 压 防护林体系
／ ==
建设模式，智能决莆系统
DEVELoPM ENT oF INTELLIGENT DECISIoN SYsTEM FoR
REGIoNAL CoNSTRUCTIoN PATTERNS oF ECo—
ECoNoM IC PRoTECTIoN F0REST SYsTEM
Lu Shouyi Wang Jiuli
(C~nputer~ nter，m 0 Forestry Uni~rs Beiji~g·100083，China)
Ren Yong Gao Zhiyi
(Morder P。 ⋯ Re~earch C~ter f0 Enver~ wnt (Instaute D s_ml and w m c【m㈣ ⋯
d^ Fx-~ zy， P^，BeU~ng，100035 Beijing F~estryUni~,ersity，Beijlng，100083)
Abstract According to the concepts of eco—economic protection forest system and its construc—
tion pattern．an intelligent decision system with a key modle of expert system related to data
base ，graphics base．and math modles base．has been developed to help users to make a deci
sion for protection forest construction in a certain region．
Key words： eco—economic protection forest system ，construction pattern．intelligent de—
cision system ．
嫂犒 只期 ：1 094 09 16，修 改稿收 到 日期 ：1995—04 22
维普资讯 http://www.cqvip.com
6期 陆守一等 ：区域生态经济型防护林体 系建设模式智能决策支持系统的研制 『f赘 603
生态经济型防护林体系是中国防护建设工程实践的产物；是中国生态建设与地区经济
落后国情结台的典范 ；是控制水土流失、改善生态环境，启动地区经济发展的重大举措。
较传统防护林而言在理论和实践上具有重大的意义“ 生态经济型防护林体 系建设模式 系
统是建设生态经济型 防护林体系的一般规律或方法系统 其核心是研究体系中各林种生
态系统之间以及与其它生态系统(作物、牧草等)之间的空间格局，以形成共生互利的功能
关系；及林种生态系统内部物种的多样性、结构和功能 ，以达到结构合理、功能完善、生物
学稳定 ，生态经济高效的 目的 ，即林种的水平配置和立体配置。通过这一方法系统就可以
为一给定区域塑造出人们期望的生态经济型防护林体系。它包括区域生态经济系统诊断、
土地生态评价、体系的林种水平及立体配置、体系及区域生态经济系统优 化、效益评价各
部分 各环节相互联系、相互依赖、层层深入，形成完整的建设模式方法 系统
如何应用完善的数学分析方法和先进的计算机技术 ，依据生态经济型防护林体系建设
模式方法系统的内涵，开发出可供生产实际应用的计算机软件系统，针对某一给定 区域，
提出生态经济型防护林体系建设的具体优化模式 ，使之成为生产实施的方案。在理论研究
和生产实践中就显得意义重大。
1 生态经济型防护林体系建设模式智能决策支持系统(简称 IDSSCPPFS)设计思想
生态经济型防护林体系建设模式研究涉及 自然、社会经济等因素，具有大量的试(实
验和调查资料 ，它们或为一、二维数据 ，如土地资源属性和社会经济状况 ；或为三维数据 ．
如土地基本单元的地理位置等。如何有效地组织和管理这些数据信息为防护林体系建设模
式各部分的分析研究服务，是一项重要的基础性环节。因此利用 MIS技术，建立和设计数
据及数据库管理子系统、图形及图形库管理子系统是整个决策系统的基础。
就防护林体系建设模式研究所面临问题的结构化特点看 ，可以分为具有较好结构化的
问题和非结构化问题 。结构化问题就是可以用一定的统计分析或数学模型方法加以解决的
问题 。如区域系统的一些 自然、社会经济指标的统计和预测 ；土地分类及其生态评价、防
护林体系及 区域经济结构优化等问题就可以借助统计分析、灰色理论、模糊数学、运筹学
等方法构建模型来较好地解决 所以建立相对完善而可靠的数学模型及模型库管理子系统
是决策支持系统中必不可少的一部分 。 。
非结构化问题是那些很难用模型来研究的问题。这是防护林体系建设模式研究中极为
突出和重要的特点。林种的水平和立体配置是防护林体系建设模式的核心．然而是典型的
非结构化问题，而且配置问题所涉及的资料并不是真正意义上的信息，而是在林学等理论
的指导下，经过科学研究和长期生产实践的总结 ，对气候 、土壤、树种及相关的社会经济
等基本信息的综台再加工的产物 ，即知识或经验规律。这些知识和经验在生产 中行之有
效 ，为防护林领域的专家、教授、生产者所拥有，并散布于大量的书本、科学研究报告及生
产实践之中 所以林种配置研究就是总结提炼这些知识和经验 ，形成可以随时为一定区域
提出台理的林种配置技术的动态决策系统。因此 ，必须借助人工智能技术中专家系统来解
决 。专家系统正是在知识的水平上处理非结构化问题 ，能模拟专 门领域的专家求解 问题
的能力，对复杂问题做出专家水平的结论 ，是一种典型的智能型决策系统 ，可随时随地为
生产实际提供决策咨询服务 。广泛地总结了不同层次的知识和经验使专家系统比任何一个
人类专家更具权威性；它本身又是一种计算机程序系统 ，所 具有解决问题的高散性。因
而专家系统是防护林体系建设模式智能决策支持系统的灵魂。
维普资讯 http://www.cqvip.com
生 态 学 报
至此 ，由数据和数据库管理子系统、图形及 图形库管理子系统 、模型及模型管理子系
统和专家系统相互联系、相互支撑，有机地构成了一个结构清晰、功能完善的智能型决策
支持系统，完成生态经济型防护林体系建设模式研究的各环节 。其设计流程如图 1。
信息源 甲甲 甲
— — — — — —
]
圈 一圈 一固 一圈
I 4 l I
圈 1 1DSSCPPFS设 计佩程 图
F 1 The flow ana~sis for deign of 1DSSCPPFS
1 Topographicat map and speciat subject【Ⅱap，2 Land re ces socMty and economy data，3 Knowledge and ex
pe fience，4 Graphic and graphics base management subsystem ，5 Data and-data base ma nagem ent suhsy~em ，6 ‘
Modet and models management subsystem，7 Expert system ，8 Diagnosis for region economic sFstem ，9
Land c]assifica6oneco icat evatution．10 Configurationforforest-typean d【 e_species，11 Optimizationfor口ro_
tectlon forest and region system ，12 Co~ truction pa~ern for eqc~ecc0aomlc protection{0res【system
．
2 IDSSCPPFS软件的开发
2，1 IDSSCPPFS软件开发的原则
(1)为生态经济型防护林体系建设服务，开发目的决定系统结构和功能。针对性和通
用性兼顾 。
(2)汉化，以菜单方式操作 ，方便用户 。
(3)模块性强，结构清晰，便于系统维护管理。
2．2 IDSSCPPFS的总体结构
本系统是以数据及数据库管理 、图形及图形库管理模块为基础 ，模型及模型管理库模
一
维普资讯 http://www.cqvip.com
5期 陆守一等：匿域生志经薪型防护林体系建设模式智能决策支持系统的研制开发 GO5
块为分析手段，专家系统为智能决策核心的多功能系统，各模块相对独立．可以白成体系一
完成特定的功能，又能以数据管理模块为中介，组成有机整体，依据生态经济型防护林体
系建设优化模式的逻辑关系，层层深入．向用户提交图文并茂的分析结果和优化决策方
案。其 总体控制结构如图 2。
田 库管
图 2 IDSSCPPFS总体结构控制图
Fig 2 General structul~ 0f IDSSCPPFS
I Main menu t 2 Graphic and graphics base management，3 Data and da均 base m~aRement，4 Model and
models base mamagement．5 Expe：t system r 6 Graphic input-7 Graphic processing output，8 Data input，9
Data display，10 Inquiry staristics，I2 Data update，13 Data output，14 Prediction mode1．15 Classi{ieation
model，16 Evaluation mode1．17 Multi 0b pmRra~ ing，18 Scheme optimization．19 Knowledge⋯ ge
， 20 【 ren query，21 lnteracti~,n query．
2．3 数据及数据库管理模块
数据及数据库管理模块是旨在对诸如土地资源属性、社会经济等一维或二维数据以二
维关系表的形式进行组织管理的模块 为图形及图形管理模块和模型管理模块提供信息，
并将其部分结果记录下来．以供进一步调用 因此 ，它是系统内部相互联结的纽带。包括
数据输入、显示、查询统计、更新和输出等功能。
2．4 图形及图形管理模块
该模块是对诸如地形特征、土地单元的空间格局等三维空间数据信息进行组织管理的
模块。它在本系统中的作用是为生态经济型防护林体系建设模式研究的过程和结果提供图
形信息，以便于深入了解研究区域。因为结合数据库管理模块 ，它可以形象直观地反映出
研 究区土地的空间特征，提交各种专题图。同时，在此基础上，可以更容易、准确地配置防
护林体系的林种的空间布局，因为林种的水平 配置是以土地资源的空间分布格局为依据
的。这样就能高效率、低消耗地以图的方式为生产实际提交切实可行 、易于操作的模式建
设方案
U 。
同
下田
田
维普资讯 http://www.cqvip.com
生 态 学 报 16卷
2．5 模型及模型库管理模块
该模块是一个数学模型库 。它用来在研究一定区域生态经济型防护林体系建设模式的
过程中，解决那些结构化较强，需要用一定的数学分析方法来研究的问题 。它包括进行土
地分类的分类模型、进行土地生态评价的评价模型、进行体 系和区域经济优化的多 目标规
划模型、以及系统诊断或效益评价中一些指标的预测模型等。其数据来源可以是数据库或
文件，运行结果可以根据需要写入数据据库或文件中。它在系统中充当着重要的分析工具
的角色。
2．6 专家系统
专家系统是整个系统的核心，充当着智能决策者的角色【 其作用是借助广泛总结和
提炼给定区域生态经济型防护林体系建设的经验和知识，用逻辑推理的办法 ，根据给定区
域的自然、社会经济条件提供诸如土地利用方式 、适地适树、林种立体配置方法和管理措
施等咨询服务。提交可供选择的防护林体系林种配置方案，帮助制定体系及区域经济结构
优化模型，通过模型管理模块，求出给定区域生态经济型防护林体系的林种、树种及其它
各业的优化发展 比例。结合其它模块，最终提交出一整套从定性到定量、图文并茂、先进
可行的生态经济型防护林体系建设的优化模式方案。
该专家系统是一个产生式专家系统。其中知识管理模块 ：是以近似汉语形式 ，将人
类专家的知识通过编辑器的输入、编译模块的编译转化成专家系统的知识库，以便用以系
统咨询推理的调用。专业咨询模块是为防护林体系林种配置而开发的推理机，可以为用户
直接进行有关土地利用方向、树种选择。 、立体配置的咨询决策。交互式咨询是一具普通
推理机，为知识的调试或其它领域应用的二次开发之用。两个推理机均采用逆 向推理方
式，并用似然推理技术中的置信度表示出每一咨询结果的可行(信)性程度，这样，用户就
可很容易地对系统提供的各种决策方案进行选择。同时系统在咨询推理过程中都具有记忆
和辑释的功能，增加了系统的透明度和用户的可信度 本专家系统是一个相对通用的专家
系统 工具 。
在总结提炼了 30多位专家的知识和经验的基础上，该系统 已建立了山西省听水河流
域生态经济型防护林体系建设模式专家知识库 。在整个智能决策支持系统的支持下 ，曾
对流域 内隰县雁沟垣示范医提出一整套图文并茂的生态经济型防护林体系建设模式方案，
目前方案正在实施之中，实践证明了该智能决策支持系统达到了设计开发的目的
参 考 文 献
1 高志义，任勇．生态经济型防护林体系及其建设模式 系统 西北林学院学报，1993．(4)，17～2O
2 Wang Shuling，Ym Zhihing．Principle of＆ System BeijingI Scie．ce andTechnology PublishingHouse of China．
1991
3 W u Xindong．D Expert Syrtem．BeJjing{Scien~ and Technology Pubhshirl8 House 0f China，1990
khn R．Barrett，Km ge Engi~eeHng。f Ag Past，Preset and Fm‘ 。Pro~elng of IFAC Workshop∞
Expert S"tem in Agriculture，1992·1
5 Fan—Lun xLT1g，Knowledge向 ‘Agriculture m ，Pro=eedingof WAC Workshop o力Expert System in Agricultu~，
1992，4
5 Xiong F L，Chen JM Li， ．The e~pert systems
．
Fertillzatlon Cropmnd ItsA##l~atlon Proceeding of Second
national conference 0n agricultural knowled窖e engineering(AKE)．Nov．1991 97～104
7 马蔼乃，周长发 地理专家系统的试验研究 地理学报 ．1992，(47)：252~259
维普资讯 http://www.cqvip.com