地理信息科学研究方向范文

导语：如何才能写好一篇地理信息科学研究方向，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1（略）

国内在环境信息科学的一些主要论题包括环境信息系统、环境遥感、环境模型、环境可视化、环境信息处理等方面都开展了一些研究工作。20世纪90年代以来，环境信息化发展迅速，特别是从上至下的各级政府主管部门环境信息系统的建设极大地推动了这一工作的进展，环境地理信息系统则已成为实现环境信息化的主要途径。地理信息系统在环境领域的应用，正在从初期的信息管理、环境专题制图发展到Gls与环境模型集成陈9]、35技术集成的多媒体环境系统、基于Gls的环境污染扩散模拟t‘’，‘“1、基于GIS的环境治理决策支持系统等。遥感技术在环境科学与工程领域有着广泛应用，一些主要领域包括大气污染遥感、水环境遥感、固体废弃物遥感监测、城市热岛效应与热环境监测、植被遥感、景观格局遥感监测、海洋环境监测等。环境建模与模拟一直是环境工程研究的重要内容，一方面，各种数学模型、物理模型、统计模型在环境信息科学中得到大量应用，另一方面，基于环境过程机理的计算机模拟模型、元胞自动机(CA)模型、智能体(Agent)模型等也在环境领域受到重视。数据挖掘与知识发现是从海量数据库中挖掘和提取对决策分析有用的、先前未知的隐含模式和规则的过程，笔者在1999年即面向环境信息化与数据挖掘技术的发展，试图将二者结合，提出“环境数据库中的知识发现”并进行了初步研究。可视化是表达和传输环境信息有效的形式，通过三维可视化、三维模拟实现环境现象、过程的真实感表达，能够更加逼真地传输环境信息。近年来，虚拟现实技术在环境科学与工程领域的应用中受到了研究人员的重视卿]。“虚拟地理环境”是虚拟现实技术支持下地球科学研究的创新平台，依托这一平台，能够进行环境科学与工程相关的理论研究、技术开发、工程实践、模拟决策等活动。针对环境信息技术集成应用的趋势，聂庆华提出了“数字环境”的概念，数字环境是环境信息化的过程和结果，是三维显示的数字虚拟环境，包括环境信息数字化、环境信息传输网络化、环境分析模型化和环境空间决策的智能化、环境过程和管理可视化。尽管国内目前在环境信息科学各个分支方向的研究非常活跃，但缺乏整体性、系统性的认识和探讨。本文在分析环境信息科学研究进展的基础上，基于环境信息流和信息分析处理构建了环境信息科学的体系结构，并以煤矿区环境监测治理与管理为例，全面分析了环境信息科学理论、方法与技术的应用，以期促进环境信息科学研究及其在构建和谐社会、推进可持续发展中的应用。

2环境信息科学的体系结构及其在煤矿区的应用

2.1环境信息科学的体系结构尽管环境信息科学的概念提出已有近20年的时间，但从目前国内外研究的现状来看，对于环境信息科学的概念、学科体系还缺乏明显的定义。已有的一些环境信息科学研究计划中界定的范畴也不尽相同。因此，从促进环境信息科学研究的视角出发，首先需要对环境信息科学的体系结构进行界定。HuangGH等川提出的环境信息科学的构成要素及相互之间的关系见图l，这是当前引用较多的环境信息科学体系结构。由图1可见，环境信息科学是多学科集成的领域。传感器综合技术和通信技术的发展使得大尺度地面采样技术成为可能，处理不同特征、尺度和复杂性问题的模型综合成为新的挑战，包括不同模拟、优化、评价模型以及相关信息技术与平台的合并，不同技术输人与输出之间的联接，社会经济因子的量化，以及大尺度集成模型的解算策略。在此基础上，HuangGH等「‘〕提出基于环境信息科学研究的环境决策支持系统计算机系统，其结构（图略）USGS的研究报告’)中，将环境信息科学定义为:环境信息科学是为加强对不同复杂程度的环境现象的理解，并提出新的认识的，集成物理、生物学、计算机和信息科学的多学科方法的研发、试验和应用的学科。不同定义都强调环境信息科学的多学科交叉、以信息技术为支持、解决复杂环境问题的特点。Huang等川的观点显然更强调以遥感、地理信息系统和GPS技术为基础的空间信息技术与环境科学和工程的交叉，而USGS的定义则重点强调了现代计算技术、人工智能等在环境领域的应用，特别是USGS在其未来环境信息科学发展规划中重点强调了计算智能等技的应用。基于以上观点以及国内外研究的进展，结合我们的研究实践与认识，以环境信息流和环境信息处理分析为主线，可以构建环境信息科学的体系结构及主要技术方法（图略）。环境信息科学的理论基础来源于面向环境科学与工程领域需求的多学科理论交叉，技术支持在于面向环境信息流的多技术手段集成，最终通过不同学科领域方法模型的综合，实现环境科学与工程各个阶段、各个过程的目标和任务。因此，需要从多学科理论交叉与多技术手段集成的角度推进环境信息科学研究。

2.2环境信息科学在煤矿区综合应用的研究从一定意义上来讲，环境信息科学并不是一门独立存在的新兴学科，而是诸多学科的交叉和集成。不同学科在研究过程中，特别是遥感与地理信息系统应用、资源环境规划与城乡管理、环境影响评价、信息科学、计算机技术等领域都从不同的角度开展着与环境信息科学密切相关的内容，这些学科的研究成果是促进环境信息科学发展的基础和关键。换言之，以前进行的研究工作往往是从环境信息科学的开展的相关论题研究，其重点还在于不同学科方向，但已经构成了环境信息科学研究的基础层。为了促进环境信息科学的研究，需要改变从外部到内部的“包围型”研究模式，努力推进从核心到的“拓展型”发展模式，即从环境信息流出发，组织和集成相关学科的研究，特别是在不同学科交叉链接的关键论题上开展深入研究，以便形成适应环境信息科学体系与研究需求的理论方法体系和应用技术系统。煤矿区作为1种以资源开采为驱动力发展起来的特殊地理区域，由于煤炭资源开采(以下仅涉及地下开采矿区)破坏上覆岩层原始应力状态，导致地下水流失、地面塌陷，进而引发土壤污染、水土流失，矿山排研形成的研石山压占大量土地，堆积物导致严重大气污染和土壤损害，甚至引发各种地质灾害。因此，煤炭区是1种典型的由于矿山开采导致的景观破坏、环境污染、生态退化的复杂区域，煤矿区的环境问题具有明显的复杂性。目前，对于煤矿区生态环境主要的研究视角包括:(l)从煤矿开采损害角度出发研究开采沉陷与地表变形预计、监测与治理;(2)从煤矿区土地资源管理角度出发研究煤矿区土地利用/覆盖变化与生态响应;(3)从煤矿区地质环境角度出发研究矿区地质环境评价与地质灾害预防，(4)从煤矿区水资源环境角度出发研究矿井水害、水污染与水资源调控;(5)从景观格局生态学角度出发研究煤矿区景观格局;(6)从地理环境演变角度出发研究煤矿区地理环境演变与模拟;(7)从遥感与GIS应用角度出发研究矿区资源环境遥感与信息系统;(8)从大气污染角度出发研究煤矿区大气污染评价与控制;(9)从经济学角度出发研究煤矿区环境经济评价;(10)从管理学与可持续发展角度出发研究煤矿区环境规划、环境管理与可持续发展决策;等等。对以上不同视角的研究进行综合分析，可以看出多主题、多要素的时空环境信息是其中的关键，任何视角的研究都需要充分的信息和数据的支持、需要环境信息和背景信息的集成、需要计算机信息系统和分析工具的支持、需要环境知识和其它领域知识的交叉和集成。因此，从环境信息科学的角度出发，可以集成现有的研究工作，充分应用相关学科已有研究成果，通过成果整合与集成，在推进环境信息科学研究的同时，也进一步推动相关领域的研究。实现整合的关键在于不同研究视角之间的关联关系构建、链接边界选择、信息传输反馈、系统相互作用。煤矿区环境信息科学综合研究与应用体系框架（图略）。按照该研究框架，煤矿区环境信息科学的重点在于多学科研究的交叉点，主要包括:(l)基于采矿环境影响机理的模型建立、参数获取;(2)各种环境模型的建立、参数提取与模型验证(面向环境系统分析的环境评价、污染扩散、环境演变模型和面向环境管理决策的规划模型、优化配置、动态演变模型以及环境保护治理与生态重建方案设计);(3)面向环境监测的遥感信息源选择与图像处理、环境信息提取与分析，以及组织、集成与管理多种环境相关信息的数据库设计与建立;(4)环境信息系统、地理信息系统平台下的模型解算与解释、分析结果可视化与应用;(5)集成信息、模型、数据库、系统、知识的环境决策支持系统(专家系统)构建。(6)资源一环境一人类一计算机系统中的信息流与信息应用。

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关键词：数字化；测绘；重要性

中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-03-0049-1

随着信息更新机制不断完善，不断建立和完善控制网数据库、地形图数据库、数字高程模型数据库、数字正射影像数据库等，现代测绘技术建立了规模化的数字化生产和数据管理机制，切实担负起各项测绘数据的及时获取、处理、加工和提供的重任，构建了完整的空间数据基础设施的数据集，形成庞大而实用的数据体系。在信息标准化方面，制定统一的基础地理信息数据技术标准有利于行业稳步快捷的发展。

1 数字化扩展了测绘学的内涵和外延

测绘学由于数字化技术的不断突破已日益向相关地学领域渗透，作为一门新的信息科学在经济和社会可持续发展的诸多领域正发挥着愈来愈大的作用。例如数字化测绘技术在矿山测量方面、湿地保护方面、水利工程方面和精准农业方面的应用，在各个相关领域上互用数据，极大的减轻了科研或者测绘人员的工作量，工作时间缩短，工效大大提高，直接生产成本大幅度下降。数字化产品既可以存储在软盘上，也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上，线条、线划粗细均匀，注记、字体工整，图面整齐、美观，且便于修改，能更好地保证图形的现势性和不变形性，避免重复测绘造成的浪费，增加地形图的实用性和用户的广泛性。

例如大地测量更成为研究地球动力学(包括海洋动力甚至大气动力)的重要技术手段，GPS监测已能提供全球板块运动和地壳形变精密数据，可用于研究地学灾害(地震、滑坡和火山爆发等)的预测；GPS已可以和VLBI相近的精度和频谱分辨率监测地球自转的变化，由此研究地球深部结构和动力过程及全球变化；专题GIS也成为环境灾害问题分析预测工具[1]。数字地球最重要的功能之一是为解决21世纪人类面临的环境和灾害问题提供一个可供观察、分析、模拟和预测的全球信息系统，以期协调人与自然的关系。

为了有效地研究和解决有关地球的重大问题，目前世界上许多国家都在积极地发展和运用先进的科学技术，如以遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）为代表的地球空间信息技术，以数字的方式获取、处理、分析和应用关于地球自然和人文要素的地理空间数据，并以此为基础提出解决资源环境问题的科学方案和有力措施，增强对地球的认识能力。人们利用空间信息去认识、开发和保护人类有限的生存空间，研究国民经济建设和社会发展在地域空间上的分布特征、运行状况、资源环境条件和社会经济基础等，进行规划、监测、管理、决策等。与此同时，随着席卷全球的信息技术革命的迅猛发展，人类组织、传输和实现各类与地理坐标有关的海量信息的观念和方式正在发生翻天覆地的变化。随着计算机技术、互联网技术的蓬勃发展，人们设想把有关地球的海量的、多分辨率的、三维的、动态的数据按地理坐标集成起来，形成一个数字地球[2]。借助这个数字地球，人们不论走到哪里，都可以高速地、直观地、按地理坐标了解地球上任何一处、任何方面的信息。

通过网络和技术的不断提升，人们可以了解到世界上任何地方最新、最全面的实时情况。因此，数字测绘技术在许多方面具有潜在的广泛的应用前景，如：生态环境的保护、气候变化的预测、精细农业、减灾、打击犯罪活动、外交、国防等等。数字地球将使我们有可能对人为的和自然界的灾害作出快速响应，所以必能产生广泛的社会和经济效益。

2 测绘工作的重要性不断攀升

数字化测绘技术的迅猛发展彰显其重要性。客观地说，整合利用共享已有数据和信息资源，数字化测绘技术将成为可持续发展中信息资源的主体与核心，在社会发展、经济建设、国防安全中有重要作用。数字化测绘技术展现了地球科学技术、空间科学技术、信息科学技术等学科领域交叉融合、服务人类发展的一个重要方向。作为测绘学科，测绘行业反应更显强烈，数字化的概念为测绘事业发展提供了新的机遇和更高层次的发展前景。

测绘工作是国民经济建设和社会发展的一项前期性、基础性工作，是构成地理信息产业的基础和主干。它为国家经济建设和社会发展提供与地理位置有关的各种专题性和综合性的基础信息，其成果是进行资源调查、环境监测、农田建设、能源、交通、水利等大型工程建设、城乡规划建设、土地开发利用、重大灾害监测预报和科学研究、国防建设以及国家宏观管理决策必不可少的基础资料。

目前，数字化的测绘技术已经成为信息时代的战略制高点，运用新型的测绘战略，我国的“数字中国”规划已经提上议事日程，而作为其重要的组成部分之一的“数字城市”的建设必将扮演举足轻重的角色。城市遥感信息是“数字城市”的多源信息的一个重要的分支，与城市的其他信息相比，有其特点和应用优势[3]。遥感技术也是“数字城市”建设中的关键技术之一。遥感信息的获取与处理技术随着信息时代的到来正在高速发展，人们对遥感信息内在规律的了解也愈加深入，因此，遥感信息在城市领域的应用将越来越广泛，必将推动“数字城市”乃至“数字中国”和“数字地球”的建设，对于提高城市建设的环境、经济、社会等的综合效益，以及城市的可持续发展规划将起到十分重要的作用。

随着数字化测绘技术的广泛应用，测绘学面临一个历史性的发展新机遇，拥有智能化、自动化、精准化、数字化、人性化等诸多优点的数字测绘技术必将屹立于科学技术之林，以其快速、人性、精准优势，以更强的活力向前发展，前景良好。

参考文献

[1] GIS能源和公用事业市场报告,Gartner研究与顾问咨询公司,

2009(3).

[2] 陈运迪.数字地球――将世界放在手掌中.网络世界,1999

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地理信息系统是一门集计算机科学、地理学、测绘科学、环境科学、空间科学以及管理科学等学科为一体的交叉学科，GIS专业的学生不仅要有扎实的理论基础，还应该具有较强的动手能力和软件开发能力，同时自主学习能力是学生适应未来学科发展和拓展应用领域的基础。对一个GIS本科生的基本要求是:熟练掌握一门计算机语言，能够开发简单的GIS应用模块，能够掌握二种以上的常见GIS软件，并至少具有一种二次开发的能力，尽最大可能让学生参与相关的科学研究与实用GIS工程项目的开发。由此可见，GIS专业学生能力除一般大学生所具备的能力和素质之外，更要突显以下七个方面的能力:专业基础理论与前沿技术、GIS软件使用与数据采集处理能力、空间数据建模与分析能力、GIS工程建设能力、GIS二次开发设计能力、自主学习能力以及GIS科研与创新能力等。基于这七方面的能力，可以构建地理信息科学专业学生能力指标体系的一级指标，各一级指标又可以进一步细分为多个二级指标，总共分为21个二级指标，如表1所示。

2GIS专业学生能力培养途径

学生能力培养应坚持知识、能力、素质、个性的协调发展和综合提高的原则，以努力培养宽基础、高素质、富有创新和实践能力的高水平人才。GIS专业学生能力培养应该从课程体系设置、教学团队建设、学生道德品质教育、实习基地建设、建立校企合作机制、加强实践性教学环节、利用现代化教学手段、采取合理的考核方法、鼓励参加竞赛活动、本科生导师制等十个途径进行实施。2．1合理的GIS课程体系设置GIS课程体系设置决定了学生的知识体系结构，因而在很大程度上决定了学生的能力培养。地理信息系统课程体系的设置应该既要满足GIS专业理论基础与基本技能的需要，同时应体现各学校专业服务领域的特点。有关课程体系的设置问题，王永兴教授对我国部分高校GIS本科课程体系进行了比较研究，黄杏元、盛业华、钱乐祥教授等对GIS课程体系进行过研究，提出了GIS课程的基本框架［4-7］。从课程的性质来看，可将GIS专业课程分为数理基础、测绘学、地球科学、计算机科学、GIS与RS共5大块。由于各学校开设GIS专业所依托的学科不同，学生培养目标也不尽相同，各块之间的比例关系会存在一定的差异，例如，以测绘学为依托的GIS专业，测绘学课程比例会高些;而依托计算机科学的GIS专业则会侧重计算机方面的课程。一般而言，突出专业特色的课程可以放在选修课中［8］。为使学生有更多的时间从事实践锻炼、提高动手能力，并使准就业工作尽可能前移，采取“3+1”培养模式来编写教学计划，即前三年为基础和专业课程学习和专业实验(实习)课学习时间，后一年主要是从事毕业实习和毕业设计时间，这样学生有连续较长的时间从事实际生产锻炼。此外还应注意三个方面的问题:一是GIS专业课程知识结构合理分布(比例);二是应根据各课程知识点和先导课程知识要求合理安排各专业课程的前后顺序;三是在实践性课程(含教学实习)安排方面，做到四年不断线，目的是使学生的动手能力做到循序渐进发展和提升。2．2注重加强教学团队建设师资队伍建设，是提高教学质量的基础，也是提高学生动手能力的重要保证。教学团队建设是培养合格专业师资队伍的重要途径。在团队建设过程中，年纪较大的教师应侧重专业理论知识的梳理、科研成果向教学成果的转化，组织开展教学研究，撰写高质量的教材和教研成果，青年教师则应突出实践教学，侧重学生动手能力培养和自身综合能力的提高。要有计划地派遣教师到国外访问进修，参与国内GIS软件企业组织GIS软件操作开发与工程应用的培训，或中国GIS行业协会教育与科普专业委员会组织的暑期青年教师培训。笔者所在的东华理工大学GIS专业有13位教师，其中有4位具有国外的工作或学习经历，3位教师参加过GIS软件企业培训，4位教师参加了暑期青年教师培训，两位青年教师参加全国青年教师讲课比赛并获奖。学校GIS专业于2010年申报成功“地理信息系统专业课程群教学团队”省级教学团队建设项目，为提升教师整体素质提供了良好的契机。2．3学生道德品质教育应贯穿每个教学环节合格的人才培养首先是培养学生如何做人，然后才是成才。道德品质的培养是要培养具有敬业、团结、诚信等品质的人才，这是一个循序渐进、潜移默化的过程。要求教师结合课程教学特点，把道德品质教育贯穿到每个教学环节，以良好的事例积极引导学生。例如空间信息的管理与共享是地理信息系统的目的，应该教育学生遵循共建共享、创新开发、热忱服务的道德准则。此外，教师应加强自身品德素质的修养，以身作则做学生的表率，学校及学院也要营造一个开拓、创新、诚信、团结的学习与学术氛围，例如，每年的9月15号是SuperMAPGIS软件公司发起的“GIS日”，学院可以组织开展活动，让学生增加GIS专业意识和自豪感;经常请GIS公司与企业的领导和专家来校作学术报告。2．4建设好课间与教学实习基地GIS专业学生动手能力，主要包括GIS软件的使用、二次开发、GIS应用与工程设计、航测与遥感图象处理软件和数据采集软件的使用等等。为了实现这一目标，学校需要建立相关的GIS实验室，并购置一些国内外常用的与GIS专业密切相关的(GIS)软件和相应的硬件设备，如ArcGIS，Super-MAP，ERDAS等。为使学生的理论学习与实际应用结合起来，加深对所学内容的理解，学校要与从事地理信息系统工程的单位或科研机构建立联系，并采取联合办学或互惠互利的方式建立教学实习基地。这样学校解决了教学实习的问题，生产单位也可以充分利用学生资源，从事空间数据的录入甚至应用模块的开发等工作，还可与高校教师联合共同完成某些GIS工程任务。这样的单位有省市级的基础地理信息系统中心、国土规划局、城市建设部门以及研究院所等。2．5建立校企合作机制“校企合作”是一种很好的培养企业人才的模式。目前，从事地理信息和测绘的单位有比较齐全的设备，生产任务比较多，缺少人手，尤其是近年国家和地方都在进行数字城市建设、天地图建设以及三权发证等大型工程项目，各测绘与地理信息部门需要大量的地理信息专业的人才，希望本科生到自己单位实习以弥补人才短缺，这一形势可以促成高校与企业建立良好的校企合作机制。对GIS技术含量比较高的企业，如GIS软件公司、从事测绘与地理信息的科研院所，高校可以采取与他们共建联合实验室方式进行合作。一方面，企业可以为高校提供仅计成本价的GIS应用软件，为高校进行GIS技术师资培训。另一方面高校在使用GIS软件过程中发现问题，提出新的用户需求，为企业GIS软件推广使用做贡献。2．6加强实践性教学环节、注重能力培养根据地理信息科学专业总体目标和课程体系规划GIS专业实践性教学环节，同时为实践性课程制定实纲、编制实习能力指标体系和相应的实习指导，以便让学生在刚开始上某门课时就知道自己学完该门课后应该达到怎样的要求。采取相应的措施调动学生参加实践性教学的积极性和提高学生开发创造性思维能力的自觉性。一门课程的实验实习内容应和专业应用知识紧密结合。例如开设数据结构课程时，应让学生对TIN的数据组织、网络分析等与GIS空间数据组织和空间分析相关的内容进行实习和编程。毕业实习与设计是培养学生创造性能力的重要环节，应尽可能地结合生产任务或科研项目进行，采取上文提到的“3+1”教学模式，可以增加毕业实习与设计的时间，使学生达到有效锻炼的目的。2．7应用现代化教学手段，丰富教学内容GIS是构建在信息技术基础之上的，大多数课程的教学内容很适合利用多媒体技术进行组织与教学，因此，GIS教学必须充分利用现代化信息技术中的多媒体、网络化教学手段，开发多媒体和网络课件。目前，Internet网上有关GIS教育的网址已有不少，互联网上的GIS教育为学生在校期间尤其是毕业后的自我教育提供了一种重要的学习方式。教学中，应充分利用国际互连网上国际学术组织、大学和著名GIS软件生产厂商创办的丰富的GIS领域的免费远程教育资源，使学生能更形象、快捷、多渠道、多方面接受专业知识，培养能力。教师应将国际互联网上比较典型的GIS网站告诉学生，教会学生如何到网上查找GIS资源。2．8采用灵活多样的考核方法为克服高分低能现象，培养学生创造性能力，应结合课程特点采取灵活多样的考核方法，例如笔试、口试、作业、论文、实习报告(成果)、动手能力考试等。一般来讲，对基础理论课程可以采用笔试+作业的方法;对专业课程采用笔试+作业或论文的形式;对实践性较强的课程可以采用实习报告(成果)+口试或动手能力考试的方法;对选修课程可以采用课程论文的考核方法。动手能力考试可以敦促学生自觉地完成每个实习环节，加深对教学内容的理解。2．9鼓励和引导学生参加老师的生产科研活动和参加各类竞赛活动产学研结合的教学方法是培养创新人才的有效途径之一，有利于学生分析问题、解决问题以及创新能力的培养［9，10］。学校应创造条件让学生参与实际生产项目，广泛开展学生科研活动，使学生在老师的指导下及早培养科研能力，如参加大学生挑战杯一类的比赛活动、让品学兼优的学生参加教师承担的科研项目等。学校测绘学院专业教师的生产项目，如地图数字化、GIS数据建库前的数据整理、GIS工程应用项目的开发等都可以让本科生和研究生参与，学生老师双赢，效果很好。目前GIS专业学生可以参加的各类竞赛活动包括:“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生测绘科技创新论文大赛、全国大学生测绘仪器操作大赛、各大型GIS软件公司等行业或单位举办的全国大学生GIS软件操作与开发大赛，以及校级创新基金活动。2．10实行本科生导师制本科生导师制是指学生进入学校的第一个学期就为每位学生指定一位专业导师，根据每届招收学生的多少每个导师一般指导5至10名学生，而多个研究方向相近的导师又可以组成一个导师组或教学团队，导师组内部实行以老带新。学生从大一到最后毕业实习与设计均由本科生导师负责。对于具有研究生导师资格的专业导师，导师可以安排研究生对本科生进行专业知识的传授和GIS行业软件使用与操作培训，本科生也可以帮研究生做一些基础性的资料整理工作。本科生导师制的设置可以让学生更早地与专业老师接触，有利于学生消除专业困惑，有机会参加导师的项目，加深学生对专业知识的理解和动手能力的提高。

3结束语

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关键词：国家地质公园；科技旅游；开发模式

中图分类号：F592.742文献标识码：A文章编号：1003-4161(2008)02-0153-04

1.地质公园研究进展与发展现状

地质旅游在我国兴起于20世纪80年代初，随着联合国教科文组织（UNESCO）“世界地质公园”计划的推动，国土资源部于2001年3月16日准批成立了第一批国家地质公园11个，截止到2006年，我国共建立世界地质公园18处，国家地质公园138处。

1.1 地质公园的概念

地质公园是由一系列具有特殊科学意义，稀有性和美学价值的地质遗迹所组成，它的存在不只具有地质意义，还可能具有考古、生态学、历史或文化价值。世界地质公园的建立有双重目的，一是要保护环境，二是要促进区域社会经济的发展［1］。

按照“国家自然和自然资源保护联盟”的定义，地质公园规划方案包含了保护利用地质遗迹和地质景观内容：①面积不小于10km2，具有优美景观、特殊生态或地形，具有国家代表性，未经过人类开采、聚居或建设；②为长期保护自然原野景观、原生动植物群、特殊生态系统设置的保护区；③应由国家最高权利机构采取措施，限制工商业及聚居开发，禁止伐木、采矿、设厂、农耕、放牧及狩猎等行为，以有效地维护自然及生态平衡；④保持现有自然状态，在一定条件下准许游人进入，可作为现代及未来的科研、教育、游览与启智场所［2］。

国土资源部对地质公园的定义是：“地质公园是以具有特殊的科学意义，稀有的自然属性，优雅的美学观赏价值，具有一定的规模和分布范围的地质遗迹景观为主体；融合自然景观与人文景观并具有生态、历史和文化价值；以地质遗迹保护，支持当地经济、文化教育和环境的可持续发展为宗旨，为人们提供具有较高科学品味的观光游览、度假休闲、保健疗养、科学教育、文化娱乐的场所，同时也是地质遗迹景观和生态环境的重点保护区，地质研究与普及的基地”［3］。

1.2 地质旅游资源的研究

旅游资源是旅游目的地籍以吸引旅游者的最重要因素，也是确保旅游开发成功的必要条件之一。地质公园的建立为开发新的旅游资源提供了基础，而这种新的旅游资源的开发也促进了地质公园的发展。

对于地质旅游资源的定义，不同的学者做出了不同的定义。《中国旅游地质资源图说明书》定义为：具有旅游价值的地质遗迹和与地质体直接有关的人类活动遗迹。冯天驷指出：由地质作用形成的自然旅游资源都可称为地质旅游资源，一部分与地质形体有直接关系的旅游资源也可称为人文地质旅游资源［4］。郭威、丁华将地质旅游资源定义为那些能够吸引旅游者产生旅游动机并实施旅游行为的，能被旅游业利用，具有经济效应、社会效应和生态效应的地质遗迹和地质体、地质作用直接有关的人类活动遗迹［5］。

关于“地质旅游资源”与“旅游地质资源”，在现有的大多数学术著作中无明确的界定，甚至有些是相混淆的。杨世瑜指出旅游地质资源是指具有旅游价值，可供人类游览、观赏、休闲、疗养、考察、探险的各种地质景观、地质遗迹、地质现象及地质环境，是一种独特的和宝贵的地质资源，它泛指可作为旅游活动或发展旅游产业的一切地质资源；而地质旅游资源则是旅游地质资源中供专项地质旅游的那部分资源［6］。

1.3 地质公园科技旅游开发

地质科技旅游是指开发旅游地质资源（即那些具有旅游价值的地质遗迹和与地质体直接有关的人类活动遗迹）利用地质遗迹进行旅游活动，大力宣传与之有关的地质科学知识，尤其是地质遗迹的形成，演化和发展规律，以提高人们的地学知识和保护地质环境的意识［7］（66）。

金利霞等人提出我国地质公园科技旅游的开发模式主要有三种：①生态科普与地质科技旅游并重模式；②以地质科技旅游为主，辅以生态及其他旅游项目的混合模式；③以生态科普为主，地质科技旅游和其他旅游项目为辅的混合模式［7］（68-69）。

1.4 地质公园走科技旅游开发道路的意义

目前我国对地质公园的旅游开发研究主要集中在概念、资源等方面，进行深入探讨的还比较少，虽然在概念研究中提到了地质公园的科研教育功能，在产品设计和开发模式中也体现了地质公园的科技效用，但事实上我国地质公园的旅游资源开发还处于初步阶段，实践经验远远落后于理论研究，其开发项目也主要集中于观光旅游、生态旅游、度假旅游、漂流、民俗旅游等大众化的旅游产品，对地质公园旅游资源的科技方面还没有充分利用。

地质公园与其他性质的自然园（区）不同，进行科技旅游的开发有以下好处：①保护地质自然遗产及原有景观特色，维护生态环境的良性循环；②以地质遗迹景观为中心来规划景点、景区，可突出自然科学情趣、山野风韵观光等多种功能，形成独特风格和地域特色的科学公园；③建立地质公园博物馆和解说教育系统等科普旅游设施，可揭示地质科学奥秘；④深度开发独特的科研价值，将地质公园变为一处野外科普教育基地，寓教于乐，使游客在游览公园时能获得地学科普知识，这对游人特别是青少年游客有很大的吸引力。

2.实证研究

2.1 选择景泰黄河石林国家地质公园的依据

景泰黄河石林国家地质公园位于黄河上游的甘肃省白银市景泰县东南部中泉乡龙湾村，北距景泰县城70公里，南离甘肃省省会兰州136公里，面积34平方公里，其中石林面积16平方公里。景泰黄河石林在揭示黄河上游干旱石林地貌的发展演化规律、地质环境演变规律等方面具有重要的科学研究价值。在甘肃地区，地质遗迹资源整体开发滞后，与资源优势极不相称，本文旨在通过对景泰黄河石林国家地质公园的实证研究为甘肃省地区地质公园的地质旅游资源开发起示范作用。

2.2 景泰黄河石林国家地质公园开发现状

黄河石林景区内狭谷皆以沟命名，从东南至西北，共有八沟之多。正在开发的饮马沟大峡谷内有“雄狮当关”、“猎鹰回首”、“大象吸水”、“千帆进发”、“西天取经”、“月下情侣”、“屈原问天”等众多景点。景区内除石林外，尚有龙湾绿洲、滩坝戈壁、黄河曲流、河心洲及沙滩等景点［8］。石林与黄河山环水转，动静结合，有峰林映水之妙，是景区的主体资源。

景区将黄河、石林、沙漠、戈壁、绿洲、农庄等多种资源巧妙结合在一起,推出七大主体旅游项目：体验风情畜力车、黄河漂流羊皮筏子、龙湾古水车、人间仙境盘龙洞、“农家乐”西部乡俗游、风情万种的篝火晚会、宗教圣地清凉寺，其次坝滩的滑沙、捡黄河奇石、沙滩排球以及石林猎奇探险等也是景区内别有情趣的娱乐项目。

2.3 景泰黄河石林国家地质公园存在的问题

在甘肃省内国家级和省级地质公园共有15个，其中国家级地质公园共有4个，分别是2001年12月授予的以雅丹地貌和黑色戈壁滩为地质特征的甘肃敦煌雅丹国家地质公园、以恐龙足印化石为主要地质遗迹的甘肃刘家峡恐龙国家地质公园；2004年3月授予的由桔黄色砂砾岩构成的石柱、石笋为特征的景泰黄河石林国家地质公园、以丹霞地貌为特征的平凉崆峒山国家地质公园［9］。但由于开发力度不够，长期以来游客对其了解甚少，例如堪称世界之最的敦煌雅丹地质公园、刘家峡恐龙足印化石平时很少有人问津，大多数游客对崆峒山的了解往往也只限于它的道教文化和自然风景。

近年来景泰黄河石林国家地质公园旅游开发方兴未艾，羊皮筏子漂流、沙滩浴、做客农家等旅游项目深受游客欢迎。但是基本上仍停留在一般风景区的开发项目上，未能充分体现地质公园的独有特色。其中存在的主要问题如下：

第一 没有正确认识到地质公园的内涵及价值

公园的开发项目主要集中于观光旅游、休闲度假、黄河漂流、民俗风情旅游等大众化的旅游产品，而对地质公园特殊的地质旅游资源没有充分利用，深入挖掘。虽然挂着国家地质公园的牌子，但宣传推介仍停留在传统风景区方面和影视基地方面，对相应的地质科学内容重视程度不够，不能充分挖掘地质旅游资源，降低了地质公园的科学品味和内涵。同时，过分的开发和不充分的保护造成景区环境压力过大，产生负面影响。

第二 地质公园旅游规划开发忽略地质专业人才的重要作用

景区的管理和服务机构及导游人员普遍缺乏系统的地理学知识的学习，导致景区内资源管理和保护得不到地质专业知识的支撑；旅游标识不能突出地质景观旅游资源，地质科技旅游特色不突出；在景区讲解过程中，只停留在对石林的形状和传说讲解的表面性上，缺乏对地质地貌的成因、演变和保护的科学解释，地质教育作用不能充分发挥；地质公园内缺少地质科学内容宣传介绍，造成地质公园名不副实。

第三 景区缺乏高科技手段支持，科技开发资金投入不够

就我国数量庞大的国家地质公园而言，应用GIS的国家地质公园还是凤毛麟角，只有吉林长白山、广东丹霞山、四川九寨沟等少数几个国家地质公园建立了地理信息系统［10］，与美国等国的国家地质公园GIS的建设和管理相比，石林景区的GIS工作还处于起步阶段，在利用地质科学成果进行旅游规划、景区景点的策划和制定等方面，现代技术支持还不够。

3.景泰黄河石林国家地质公园科技旅游开发

3.1 景泰黄河石林地质概况

3.1.1 地质构造：

石林景区是一处主要由新构造运动控制，雨洪冲蚀、重力崩塌和风蚀共同作用形成的地质地貌景观，它的形成演化过程清晰地记录了青藏高原抬升以来这一地区古地理环境的变迁。石林发育于2.5亿年前的北山运动时期。距今65～23百万年，强烈的燕山运动使甘肃大部分地区褶皱上升，米家山、松山升起，奠定了本区地形、地貌的格局。

景区核心景观――古石林群形成于210万年前的积砂砾岩层，由于新构造运动，雨洪侵蚀及重力崩塌，形成许多高80～200米的峭壁、岩柱组成的峰林和峰丛。

石林及周边地区分布着距今约5亿年的古奥陶系变质岩系，盆地中有沉积形成的下更新统灰黄色、灰紫色砾岩、局部夹粉红色砂岩的五泉山组砾岩；沟谷中有多级跌水陡坎和水流携带泥沙在石林表面形成的泥幔；黄河在此形成Ⅰ、Ⅱ级阶地、河心滩；还有风蚀作用形成的新月形沙丘。

3.1.2 石林地貌

景泰黄河石林是中国垂直节理发育最完整的沙砾石林地貌群，景区内石林与峡谷、断崖并存，由于地壳运动、风化、雨蚀等地质作用，形成了以黄色砂砾岩为主，造型千姿百态的石林地貌奇观。以河湖砂砾岩为主的集雅丹、丹霞、峰林为一体的地貌奇观成为公园的主体。

在沟谷的不同位置分布着石林不同时期的形态：在沟谷最上游及沟岸两侧分布着石林地貌的最初形态――冲蚀凹槽和石芽；在沟谷的中部有石林发育早期的峰丛地貌；沟谷下游两侧有成熟期的形态为圆柱状、圆锥状、笋状、蘑菇状、城堡状等的峰林地貌；还有主要分布于饮马沟、豹子沟上游的石林发育较晚期的地貌形态――孤峰及晚期的地貌形态――残丘和崩塌。在各个沟谷内还分布着圆形、长条形、纺锤形等不同形状的风蚀穴和风蚀壁龛；在盘龙沟下游有风蚀作用改造岩壁上的泥幔形成的状如窗棂的特殊地貌――窗棂地貌及风蚀作用沿层理改造峰林形成的后期地貌形态――摇摆石。

3.2 科技旅游产品设计

为了保护、开发和利用好这些丰富的地质旅游资源，就需要将科技赋予旅游开发之中，充分挖掘地质景观的地理科技内涵，提高景区资源品味，设计出能满足旅游者新的消费理念的科技旅游产品，实施科技旅游发展战略。

3.2.1 市场定位

景泰黄河石林国家地质公园的科技旅游市场类型可以划分为狭义市场和广义市场，狭义市场指地质及相关专业的专家、学者科考市场，而广义市场强调科普、观光和健身等功能的大众市场。从该地质公园的开发现状来看，其市场定位既要面向专业化市场（学生教学旅游、专家学者科考旅游、一般科技工作者科考旅游），又要面向大众化市场（普通旅游者科普教育旅游、普通旅游者观光、探奇），而后者更是公园生存和发展的基础。

3.2.2 开发新型产品、实施精品带动战略

第一 开展以广大旅游者为对象的地质科普旅游活动，扩大地质遗迹知识的普及，使公园成为传播知识、开展科普的基地。在游览景区过程中增添科学内容，如对该地区的地质运动，气候变化等知识的讲解。讲解词中应减少神话和传说比重，还应通俗易懂，如可将“节理”讲解为“裂隙”，使游客不会感到讲解的枯燥乏味，失去游览的兴趣。景区还可以在特定时间内组织由地质专家带领的徒步旅游，寓科普教育于游览，寓知识传播于休闲。

第二 开展以中、小学为主体的教学旅游。通过参观石林博物馆，让学生了解地学知识，认识地质地貌现象，普及地质科学知识；在观景廊观看雄伟的石林全景；在水车园了解水车原理；介绍黄河相关知识，了解黄河水污染严重的现状，增强学生保护水资源，节约用水的良好意识。

第三 公园还可与大学和科研单位合作，开展以大专院校、研究机构和专业人员为主的科考旅游活动，共同开展地质科学研究，通过共同研究提高公园的科技含量，甚至可以成为某些重大地学问题的研究基地或中心，进行地质考察，野外研究，甚至还可以组织专题研讨会。公园还可与专家合作出版相关地质书籍、照片、光盘甚至是一些标本和模型，把科普宣传从野外延续到室内甚至是游客离开公园之后。

3.3 解说教育系统

解说教育系统是指运用各种媒体和表达方式，使特定信息传播并到达信息接受者中间，帮助信息接受者了解相关事物的性质和特点并达到服务与教育的基本功能［11］。

由于地质公园与一般风景区相比，以科研价值和科普旅游为主导，属高层次高品味的旅游地，所以地质公园的解说教育系统一般分为景区教育解说系统、景区道路布局指示、景区服务设施说明三部分。

3.3.1 景区教育解说系统

景区教育解说系统是地质公园科技旅游的重点，是地质公园教育功能发挥的必要基础。如在石林风景区内特殊地质作用形成的形状奇特的石笋、石柱、石峰等旁边应重点树立环保性解说牌示对其地质地貌演变过程、特点、成因进行科学的解释说明；在必要时还可以配有地学专业知识培训合格的导游人员图文音并茂的讲解，还可以给游客发放可携式电子解说工具。景区内还可以专门出版有关石林地质地貌的书籍、平剖面地质图、制作各种相关画册、照片集、明信片、DVD等，以及三维动态模拟技术的各种高科技视听产品。

3.3.2 景区道路布局指示

景区道路布局直接影响游客游玩时的顺序和方便程度，在考察了黄河石林风景区内的道路布局后，认为该景区内的道路布局比较合理。但在旅游旺季景区内游人增加时应考虑到景区容量，要适时限制景点的游客数，还应根据不同的地域分化出不同的保护等级和不同的旅游线路。景区内应该对不同的旅游线路有明确详细的牌示（包括路段距离，难易度，趣味性和科普性的比重），方便旅游者在选择时作出判断。

其次，由于石林特殊的地质情况，鉴于地形、水和土壤的化学成分、肥力、山坡稳定以及地下水、黄河水的流动模式等是地质作用的主要决定因素，要对景区时时监控，在第一时间发现地质地貌的变动，并在易侵蚀地段，拐弯处设置各种方向指示牌，危险地段设置忠告警示牌，并在生态脆弱地段设置提示牌，避免对石林地质景观的践踏和破坏。

3.3.3 景区服务设施说明

景区服务设施说明主要是在游客服务中心。由于一般游客进入景区前都会先在游客服务中心逗留，可以在此放置一些印刷物，游客在此逗留时可以翻阅了解景区线路，精华景点的位置等。中心还可以设立大屏幕放映景区地质遗迹形成过程，如地壳运动，构造运动等，游客在此可以事先了解石林的相关地质遗迹的知识，还可以摆放一些地质遗迹的陈列，遗址的再现等，提高旅游质量。

4.结语

景泰黄河石林国家地质公园在甘肃省地质公园中占据着重要位置，但随着旅游交通的发达和出省旅游的方便，使得公园面对的竞争越来越大，如何能在原先良好发展的基础上长久立于不败之地，就需要将地质公园的旅游做出特色，依靠先进的科技和开发力量，充分利用黄河石林独特的地质旅游资源，实施科技旅游，满足游客从地质公园中获取地学知识的愿望，提升景区整体形象，打造独特的国家地质公园科技旅游品牌。

基金项目：甘肃省教育厅科研项目《黄河沿岸甘肃段旅游空间结构优化与开发模式研究》（编号0601-02）；西北师范大学科技创新项目（编号NWNU-KJCXGU-03-20）。

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［作者简介］石培基（1961-），男，西北师范大学地理与环境科学学院教授，博导。研究方向：经济地理、城市与区域发展。

篇5

关键词：城市承载力；城镇化；研究述评

中图分类号：F290 文献标志码：A 文章编号：1001-862X（2017）01-0086-009

随着中国城镇化的快速推进，人口向城市的大规模集聚与城市有限的承载力之间的矛盾逐渐显现，尤其在特大城市和超大城市，这一矛盾更加突出且日益严重，表现出交通拥堵、环境污染、资源短缺等大城市病，成为城市发展研究领域面临的重点难题问题。2005年建设部发文提出“着重研究城市的综合承载能力”，城市承载力问题开始得到政策关注，相关研究大幅增加，“十一五”和“十二五”规划均提出了“提高城镇综合承载能力”的战略要求，“十三五”规划建议也提出要“根据资源环境承载力调节城市规模”。为此，本文着重对城市承载力研究的起源、相关概念与内涵、评价思路与方法等进行综述，并深刻反思以往研究存在的问题，提出未来研究方向，以期为城市规模与城市人口政策研究提供有益借鉴。

一、城市承载力研究的起源

承载力最初起源于生态学研究领域，表示某一生态系统能够维持的某一物种最大的存在量。马尔萨斯（1798）《人口原理》中的观点是承载力研究的起源，引起了大量关于种群承载力和人类承载力的研究。在马尔萨斯去世（1834）后的一个多世纪里，由于农业技术的进步与全球人口增长缓慢，世界人口增长并没有出现让人担忧的结果，因此在很长一段时间里地球人类承载力问题受到的关注很少（Seidl & Tisdell，1999），除了Verhulst（1838）与Pearl（1920）各自构建了一个包含承载力约束的描述人口增长的逻辑斯蒂方程（Verhulst-Pearl Logistic Equation）。直到20世纪60年代末70年代初，伴随着人口和经济的指数级增长，一些资源的承载力面临着上限（如食品供给、土地以及不可再生资源），地球人类承载力问题重新引起广泛关注（Seidl & Tisdell，1999）。之后，联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）开展的关于区域土地承载力的研究（UNESCO & FAO，1985）开始引领学术界将地球承载力的研究应用到区域和城市领域。

从国内外关于城市承载力的研究来看，国外学者关于城市承载力的研究很少，主要有韩国学者Kyushik Oh等（2005）的研究；国内学者对城市承载力的研究起源于20世纪80年代末对城市土地承载力的研究，90年代中期之后关于城市水资源、交通等要素承载力研究陆续出现，2005年建设部提出“城市的C合承载能力”的概念之后，相关研究大量出现，出现了很多利用各种方法对不同城市（群）、不同要素承载力的理论分析和评价研究。

二、城市承载力的相关概念与内涵

联合国教科文组织（UNESCO）20世纪70年代对承载力（carrying capacity）内涵的界定已经得到广泛认可，指“一定地域范围内，在可以预见的时期，利用该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件，在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下，所能持续供养的人口数量”（UNESCO & FAO，1985；齐文虎，1987）。这一承载力内涵界定主要包括三方面内容：承载要素（该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件）、承载对象（人口数量）、承载约束条件（保证符合社会文化准则的物质生活水平条件）。在将这一承载力内涵应用到城市承载力的过程中，针对不同的承载要素、承载力的内涵不同，由此也出现了城市承载力不同的相关概念。城市承载力根据承载要素不同可以大体分为单要素承载力和多要素承载力。在建设部提出综合承载能力的概念之前，研究主要集中在单要素承载力方面，主要包括城市土地承载力、城市水资源承载力、城市交通承载力等；之后，关于多要素承载力的研究开始大幅增加，主要体现在城市综合承载力和城市生态系统承载力的研究。

1.城市土地承载力

承载力的研究最早就是关注于土地承载力（地球承载力），相应的，城市土地承载力也是城市承载力研究的最早领域。关于城市土地承载力的研究主要包括早期的城市土地（资源）承载力研究和近期的城市土地综合承载力研究两大类。国内于80年代末开始对城市土地承载力进行研究（林戈等，1987；张剑光，1988；王宏，1988），早期研究主要是遵循马尔萨斯等人考察地球承载力时“土地-粮食-人口”的思路，即以耕地为承载要素，以人均食物为约束条件，以人口规模为承载对象考察地球或区域的承载力。王书华等（2001）首次对土地综合承载力进行研究，明确指出“以往土地承载力最终都归结到‘养活多少人’这样一个概念上来……这在一定意义上难以揭示区域人地关系的相互制约、相互促进的复杂关系”。随着城市土地承载力研究的发展，尤其是在建设部2005年提出城市综合承载力概念之后，土地综合承载力研究也越来越多（瞿理铜等，2008；郭志伟，2008；李蕾等，2010；虞晓芬等，2012）。从学者对土地综合承载力的界定来看，基本属于城市综合承载力的范畴，比如，李蕾等（2010）指出土地综合承载力指“在一定时期、一定空间区域，以及一定的社会、经济、生态环境条件下，土地所能承载的人类各种活动的规模和强度的阀值”。

2.城市水承载力

城市水承载力包括水资源承载力和水环境承载力，但由于两类因素紧密联系，只是侧重点不同，大部分研究并没有严格区分，部分研究者对城市水承载力的研究同时考察了水资源和水环境对城市人口规模的约束（齐枝花等，2012；邬彬等，2012）。城市水资源承载力研究最早开始于90年代中后期（魏斌等，1995；王建华等，1999；薛小杰等，2000），从内涵来看，基本上是联合国教科文组织的承载力内涵在水资源方面的应用，“指在一个可以预见的时期内，一定地域范围内在保证符合社会文化准则的用水条件下，其水资源条件所能持续供养的人口数量”（童玉芬，2011）。城市水环境承载力也起源于90年代中后期（贾振邦等，1995；崔凤军，1998），但相对而言专门的城市水环境承载力研究较少，因为关于水资源承载力的研究往往将水污染作为对水资源供给的影响因素，由此将水环境承载力和水资源承载力结合起来（比如，童玉芬，2010）。

3.城市交通承载力

城市交通承载力包括交通基础设施承载力和交通环境承载力两个方面（侯德劭，2008；詹歆晔等，2008）。交通基础设施承载力实际上是针对城市交通拥挤问题的路网容量问题（Idia，1972；陈春妹，2002；杨晓萍等，2005）；城市交通环境承载力最早引起关注是在90年代末（卫振林等，1997），主要指在一定时期和区域内，保持城市环境可持续发展的交通系统的最大容量（侯德劭，2008）。李振福（2004）将联合国教科文组织对承载力的界定应用到城市交通承载力领域，将城市交通承载力界定为“在可预见的时期内，充分利用本地的交通资源及其他物质、智力、技术等条件，在不损害交通环境质量和破坏交通资源的前提下和保证城市交通功能有效发挥的条件下，该城市交通系统所能持续承载的人口数量”。由于交通基础设施的承载力往往以交通拥堵、路网容量等问题的形式集中在城市交通研究领域，专门的城市交通承载力研究相对较少。

4.城市综合承载力

城市综合承载力的研究可以追溯到魏后凯（1989）对“城市区域承载能力”的解释，刘殿生（1995）最早对秦皇岛市的综合承载力进行了评价。在2005年建设部发文提出城市综合承载能力概念之后，关于城市综合承载力的研究越来越多（叶裕民，2007；李东序，2008；龙志和等，2010；孔凡文等，2012），还出现了大量关于城市群综合承载力的研究（欧朝敏等，2009；高红丽等，2010；刘惠敏，2011；孙钰等，2012；黄志基等，2012）。根据联合国教科文组织对承载力内涵的界定，本文从承载要素、约束条件、承载对象等三个方面对以往关于城市综合承载力的界定进行了总结（如表1所示）。总体来看，以往关于城市综合承载力的理解大体可以分为三种：一种是从承载要素的角度理解，区别于单要素承载力（魏后凯，1989；Kyushik Oh等，2005）；第二种是从承载对象角度，区别于人口承载力，主要是一些关于土地综合承载力的研究（王书华等，2001；李蕾等，2010）；第三种是从承载要素和承载对象角度均考虑综合性，如叶裕民（2007）、李东旭（2008）等，还有关于城市生态系统承载力的研究也是从承载要素和承载对象角度均考虑综合性（徐琳瑜，2011；毕东苏等，2008）。

三、城市承载力的评价思路与方法

根据承载要素不同，城市承载力的评价也往往分为单要素评价和多要素评价（张燕等，2013；张贵祥等，2013；石忆邵等，2013），但实际上除了“短板效应”的评价思路通常只用于多要素评价之外（但也是基于单要素评价之后的比较分析），其他的评价思路与方法往往既适用于单要素评价也适用于多要素评价，因此，本文对评价方法的总结不区分单要素评价和多要素评价。从以往研究来看，比较常用的城市承载力的评价主要有以下七种思路和方法（如表2所示）。

概念模型法。某性亓Φ幕本原理出发，以资源总供给和人均需求量为基础估算承载力，是最简单直接的估算方法，最具代表性的模型是PER模型（人口-经济-资源的环境承载力模型）（谢高地等，2011），在城市承载力估计方面主要有杨开忠（2006）对北京市水资源的估算，缪明月等（2013）对城市交通承载力的估算。

指标体系法。在城市承载力方面比较常用的指标体系法是要素加权法。通过构建城市承载力指标体系，对指标进行赋权并对数值进行标准化处理，得到各个分指标及综合指标的标准值，由此对承载力各要素情况进行比较分析，有助于发现承载力的短板并提出对策。这一方法只是一般统计方法在承载力方面的应用，通常会结合其他评价思路使用，如状态指数法、短板效应法等。城市承载力方面的主要研究有高红丽等（2010）、黄志基等（2012）、李彦君（2013）。

生态足迹法。将各种不同的资源要素需求和供给转化为一种要素（生态足迹）进行比较分析，如张颖（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）最早提出生态足迹（ecological footprint）的概念。任何已知人口（某个个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生物生产土地的总面积（或/和水资源量）。将一个地区或国家的资源、能源消费同自己所拥有的生态能力进行比较，能判断一个国家或地区的发展是否处于生态承载力的范围内（张志强等，2000）。基于“转化为一种要素进行分析”这一思路还有能值分析法，在承载力研究中比较常见，但在城市承载力应用较少。

多目标决策法。在城市承载力方面比较常见的是可能-满意度多目标决策法。选取能够反映承载力的社会、经济、人口、生态环境等若干相互依存、相互制约的目标，按照可持续发展原则，通过数学模型求解同时满足多个目标整体最优、次优、一般等不同满意度的发展方案，其所对应的人口或社会经济发展规模即为不同可能-满意度下的承载力。这一方法最早由Millington（1973）在分析澳大利亚土地资源承载力时提出。在我国城市承载力方面的文献主要有李振福（2004）、刘广俊（2009）等。

系统动力学方法。认为承载力受很多相互作用的因素的影响，并建立系统动力学模型进行长期、动态、战略性的仿真分析与研究，如冯海燕（2006）、张林波（2009）、童玉芬（2010）等。社会系统动力学方法最早起源于罗马俱乐部Meadows（1972）在研究世界人口承载力时提出的世界模型，在UNESCO&FAO（1985）的ECCO模型（Enhancement of Carrying Capacity Options）中进一步应用。基本思路是：首先，将所研究的具体对象和涉及的主要因素划归到一个系统中，区分出系统的边界；然后，用正反馈和负反馈的分析方式，分析这个系统内不同因素之间存在的因果关系，将系统内各个因素以直接或者间接的关系全部联系起来，形成有多个反馈关系或正负反馈环联系起来的分析系统；再次，分辨系统要素中的主要变量类型，以最基本的状态变量为基础，写出各因素之间的定量方程；最后，在给定不同的参数条件下，系统将会给出各种可能的系统变量输出结果，依此可以观察各种方案设置下的系统运算结果，并进行政策性分析（李旭，2009；童玉芬，2010）。

状态指数法。设定相应的状态指数标准，对指标所处的状态级别进行判断，如“良好状态”、“一般状态”、“危机状态”、“预警状态”等，国内最早见于中国科学技术协会（2008），石忆邵等（2013）明确提出状态指数法的概念。状态指数法的评价往往与其他方法结合，如中国科学技术协会（2008）是在用指标体系得到承载力标准值的情况下，结合状态指数法对承载状态进行判断，石忆邵等（2013）则是与概念模型法相结合。基本评价思路：选择相关指标的阀值区间，设定不同的状态取值区间；计算各指标的状态指数进行判定。

短板效法。认为人口规模受一些单项要素的影响，然后以“短板效应”（木桶原理）确定承载力，如Kyushik Oh 等（2005）。短板效应法通常应用于综合承载力的评价，实际上由于短板效应法需要首先对单要素进行评价，所以短板效应法本身只是一种思路，而需要与单要素评价的其他方法相结合进行分析，Kyushik Oh等（2005）是与概念模型法结合，还有研究与指标体系法结合，如吕斌等（2008）、孙莉等（2009）。基本评价思路：以Kyushik的研究为例，首先是测算各个单项资源的供给能力，然后确定单向资源人均需求标准；根据相应的供给能力和人均需求标准，计算各单项资源现实与潜在的可承载人口数量；根据“短板效应”，综合确定现实与潜在的综合承载力，即现实与潜在的可承载人口数量。

四、城市承载力评价案例：

以往关于北京市承载力的评价

关于城市承载力评价案例中，北京市承载力的研究相对较多，本文对北京市承载力评价的对象、方法、结果等进行简单总结。从以往制订的三次北京市总体规划来看，北京市常住人口规模往往很快超过规划控制目标，关于北京市到底能承载多少人的问题越来越迷惑。第三次修编的《北京城市总体规划（ 2004―2020）》 要求2020 年北京实际居住人口控制在1800 万人左右，但北京市2010年常住人口达到1962万人（2012年达2069万人），已经超过2020年规划的人口规模。虽然北京市采取多种措施控制人口增长，但北京常住人口总量一直以每年50万人左右的速度持续增长，交通拥堵、空气污染、水资源短缺等问题日益严峻。由此，对北京市承载力的研究得到越来越多的关注，北京市设置专门课题对承载力进行研究，2013年《京津冀发展报告》也对京津冀区域“承载力测度与对策”进行了专题研究。表3总结了比较有代表性的关于北京市承载力的研究成果，研究者采取了多种不同的方法对水资源承载力、交通承载力、综合承载力等进行了研究，以往的研究结果均显示，北京市承载力在1800万人以内，目前基本处于超载、不可持续状态。

五、以往研究存在的问题

1.研究思路问题：简单将地球承载力思路应用到城市领域，没有考虑到城市系统与地球的差异，导致对城市承载力命题真伪的争论。

目前的研究对城市承载力与地球承载力的异同一直缺乏重视。相对于地球来说，一个城市的承载力，由于存在各种各样的外部联系，其研究思路应该与类比为“孤岛”、“飞船”的地球的承载力存在巨大差异。实际上，Cohen（1995）已经指出“人类承载力不能在国家（区域）层面进行定义，因为各个区域存在与其他区域的贸易（联系），能够共同分享全球资源如大气、海洋、气候、物种多样化等”。由此，将地球承载力的思路和方法直接应用到城市承载力方面肯定是不合适的，这也导致城市承载力分析结果往往缺乏现实意义，引起对城市承载力命题真伪的争论。在对城市承载力的评价实践中确实面临这一问题，童玉芬（2011）在对北京市水资源承载力进行多项研究之后，也提出这样的疑问，“随着北京市人口的增长，水资源压力越来越大，可我们在实际生活中却并没有感觉到水资源人口承载力已经超载，或者说生活中并没有明显感觉到水资源困难和紧缺”，在对城市承载力进行反思之后，明确指出“城市地区……生活和生产中所需要的能源和物质资源绝大多数都需要从城市系统以外调入，使系统保持一种高度的开放性和高输入特点……这样导致城市人口承载力的计算在很多方面实际上失去了意义”。

2. 研究对象问题：单要素承载力研究较多，综合承载力内涵缺乏共识，影响因素和影响机理研究不够收入。

从以往的研究来看，对于城市承载力的研究，更多的是侧重于对单要素承载力的研究，如城市水资源、土地资源等，对城市综合承载力的研究相对不足。从已有的城市综合承载力的研究来看，城市综合承载力的内涵还不清晰，对综合承载力的内涵界定较多但缺乏共识（如表1所示）（谭文垦等，2008；傅鸿源，2009），总的来看，有从承载要素角度解释“综合”，有从承载对象角度解释“综合”。但需要明确的是，以人口为承载对象更具现实意义，从承载要素角度而不是从承载对象角度考察“综合承载力”更加合理。从英文来看，无论是城市综合承载力、城市人口承载力、城市土地承载力都可以用“Urban Carrying Capacity”表示；结合承载力研究的起源与发展来看，承载力主要是考察某一区域范围中能够承载的人类或者是物种的数量，因此城市承载力实际上就是指城市人口承载力，这几个概念都是考察可持续发展条件下城市能够承载的合理人口数量。孔凡文等（2012）也指出“对城市综合承载力的研究最终还应落到对人口的承载能力或容纳量上……城市综合承载力也可以称为城市人口承载力”。城市综合承载力内涵不清也导致了对城市综合承载力影响因素的不确定以及影响机理的研究不足，联合国教科文组织从承载要素、承载对象、约束条件对承载力进行了界定，但大部分的研究并没有明确区分承载对象和约束条件，从而进一步导致对承载力的影响因素和影响机理缺乏研究。

3. 评价方法问题：各种评价方法对城市系统的开放型、动态性、因素互动性等考虑不足。

从以往关于城市承载力的评价方法来看，一个适当的有意义的方法至少需要具备以下几方面要求：首先需要具有合适的评价思路，要能够考虑到城市系统（区别于地球）的开放性问题；要能够考虑到承载力的动态性问题，承载力受多种动态变化的因素影响；评价的结果最好应该是人口数量而不是其他，承载力起源于对物种或人类承载力的研究，经典研究得到的都是物种或人口的数量，数量、数量区间或者不同情景下的数量才是承载力研究的目的；对综合承载力的评价最好能够考虑到多种影响因素之间的相互关系。总体来看，概念模型法不能反映众多影响因素，不能反映承载力的动态性；指标体系法和状态指数法不能得到明确的关于人口数量的结果；生态足迹法没有考虑到城市生态系统的开放性；多目标决策法不能考虑多个影响因素之间的相互关系；短板效应法不能充分考虑因素之间的关系。系统动力学方法因为能够以系统的动态的方式评价城市承载力，同时能够得到不同情景下的人口数量，是相对较好的城市承载力评价方法。

六、未来研究展望

针对以往研究存在的问题，未来对城市承载力的研究首先需要明晰城市综合承载力的内涵、影响因素和机理。在此基础上，选择合适的评价思路和方法进行评价，提出相应的政策建议。

第一，明确城市综合承载力的内涵、影响因素和影响机理，并基于此形成相应的评价思路和方法。需要在深入剖析城市承载力命题真伪的基础上，将广义的生态系统、耕地资源等受外部联系较大的因素剔除，要紧紧围绕交通拥堵、大气污染、资源短缺等比较严重的城市病F象，从承载要素、承载对象、约束条件三方面明确城市综合承载力的内涵，深入挖掘城市综合承载力的影响因素和影响机理，并在此基础上，构建相应的城市综合承载力评价方法。

第二，针对我国城市发展规模结构不合理问题，加强特大城市综合承载力研究。长期以来由于行政等级对资源分配的干预，资源大量向直辖市、副省级城市、省会（首府）城市等大城市集聚，导致我国城镇规模体系“两极分化”的问题突出，大城市规模膨胀，中小城市因为吸纳能力不足导致数量与规模萎缩，小城镇偏多，城镇体系缺乏中小城市的有力支撑。可见，不同规模城市面临的问题不同，大城市面临承载能力不足问题，中小城市面临的则是吸纳能力不足问题（魏后凯，2011）。为此，对城市承载力的研究应当主要以特大城市为研究对象，加强特大城市综合承载力研究。

第三，加强城市综合承载力与城市最优规模等相关领域的联系。城市最优人口规模问题的研究与城市承载力的研究均兴起于20世纪70年代，从城市承载力、最优城市规模的概念内涵来看，当城市人口规模超过城市承载力或最优城市规模时，将不利于城市可持续发展。由此可见，这两个领域研究的目的是一样的，只是这两类研究分别起源于生态学和经济学领域，从而缺乏相互联系。实际上，城市承载力研究重评价、轻理论，往往导致评价结果缺乏实践意义；而最优城市规模重理论、轻评价，如果能够将两方面的研究互补，可能会有利于促进各自的研究。张燕等（2013）将城市人口密度或城市适度人口规模的测算作为城市人口承载力的间接测算方法，也表明城市承载力研究与城市规模研究在方法论上存在相互借鉴价值。

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