朱建軍，陳 翔，魏志祥

(1.鎮(zhèn)江高等?？茖W(xué)校 醫(yī)藥與化材學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028； 2． 河北工程大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 邯鄲 056038； 3. 江蘇大學(xué) 馬克思主義學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

隨著人類文明的進步，生態(tài)風(fēng)險悄然逼近。或許，在某一時刻，我們自認為輝煌的文明會被日趨膨脹的生態(tài)風(fēng)險所吞噬。人類應(yīng)該為文明的進步賦予新的內(nèi)涵，強化生態(tài)管理，不過分凸現(xiàn)人類的中心地位。

1 內(nèi)涵與功能

生態(tài)安全是國家安全的一個核心要素，但也逐步成為一個不穩(wěn)定因素。1977年，美國著名環(huán)境專家Lester R Brown發(fā)表了《重新定義國家安全》報告，最早在理論上將環(huán)境問題納入國家安全和國際政治的范疇，并建議重新界定國家安全。

生態(tài)風(fēng)險已經(jīng)成為一種常規(guī)風(fēng)險。地球生態(tài)環(huán)境的形成，是46億年進化的結(jié)果，而短短的200 a的工業(yè)革命已經(jīng)使地球原始生態(tài)面目全非。2005年，Palmer代表美國生態(tài)學(xué)會指出，在未來，我們的生存環(huán)境大部分由人類支配的生態(tài)系統(tǒng)(human-dominated ecosystems)構(gòu)成，人們將會有意識或無意識地對這些生態(tài)系統(tǒng)進行管理。

生態(tài)風(fēng)險(Ecological Risk，ER)是指某一地區(qū)的一個種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個景觀的正常功能由于受到外界因素的脅迫，從而在現(xiàn)在或?qū)頊p少系統(tǒng)內(nèi)部某些要素或其本身的健康、生產(chǎn)力、遺傳結(jié)果、經(jīng)濟價值和美學(xué)價值的可能性。從生態(tài)系統(tǒng)的視角來看，生態(tài)風(fēng)險評價主要考慮外界的壓力因素對生態(tài)系統(tǒng)造成不利生態(tài)效用的可能性；從評價對象來看，生態(tài)風(fēng)險評價主要考慮人為活動和一些負面事件發(fā)生的概率。

在現(xiàn)代社會，生態(tài)風(fēng)險管理依賴生態(tài)應(yīng)急決策支持系統(tǒng)(EDSS)，而數(shù)據(jù)倉庫是決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)倉庫是一種新興數(shù)據(jù)庫技術(shù)，生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫是數(shù)據(jù)倉庫的一種子類型。1993年，William H Inman在BuildingtheDataWarehouse中第一次系統(tǒng)闡述了數(shù)據(jù)倉庫的思想和理念，并將數(shù)據(jù)倉庫定義為一個面向主題的、集成的、隨時間變化的、非易失性的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理層的決策過程。1996年，美國聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會開啟了框架示范工程計劃(framework demonstration projects program，F(xiàn)DPP)，成為美國空間數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，標志著數(shù)據(jù)倉庫用于地理地質(zhì)方向的研究。生態(tài)風(fēng)險與危機的研究較為復(fù)雜，涉及自然問題、社會問題等。

在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)倉庫作為一種成熟的數(shù)據(jù)集成和分析方法得到了廣泛應(yīng)用。生態(tài)風(fēng)險與危機管理數(shù)據(jù)是一個典型的大數(shù)據(jù)實例，遠比一般的災(zāi)害應(yīng)急或城市應(yīng)急數(shù)據(jù)復(fù)雜。因此，有必要在數(shù)據(jù)倉庫環(huán)境下實現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險與危機數(shù)據(jù)的管理、分析與應(yīng)用功能。

2 我國相關(guān)研究描述

在現(xiàn)代生態(tài)管理環(huán)境下，只有依靠精確、高效、穩(wěn)健的生態(tài)應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，才能有效地實現(xiàn)生態(tài)應(yīng)急。目前，盡管我國尚不存在真正意義上的生態(tài)應(yīng)急決策支持系統(tǒng)和生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫，但存在一些相近或相關(guān)的數(shù)據(jù)倉庫。如表1所示，熊利亞提出在資源環(huán)境管理中使用數(shù)據(jù)倉庫的問題[1]，常晉義建議使用數(shù)據(jù)倉庫進行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測[2]，王雄、孫水裕探討了數(shù)據(jù)倉庫用于城市環(huán)境保護的路徑[3]，厲青、王橋等提出了環(huán)境信息數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)的構(gòu)想[4]，樊明輝、陳崇成闡述了科學(xué)數(shù)據(jù)倉庫在環(huán)境專題研究中的應(yīng)用價值[5]。隨后，數(shù)據(jù)倉庫在國家地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、城市生態(tài)系統(tǒng)、土壤環(huán)境監(jiān)測、海洋環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、水環(huán)境管理、三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)示范區(qū)環(huán)境保護等方面的應(yīng)用和價值得到關(guān)注。這些研究在某些方面與生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫交匯，可以為生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計和建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持和技術(shù)參考。

表1 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)相關(guān)研究

這些研究雖然與生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫相關(guān)，但差異也很明顯。生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)倉庫沒有關(guān)注生態(tài)災(zāi)害的形成與控制問題，只關(guān)注環(huán)境的現(xiàn)實狀態(tài)。城市生態(tài)數(shù)據(jù)倉庫是由城市自然、社會、經(jīng)濟等方面數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)倉庫，部分與生態(tài)危機相關(guān)。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)倉庫僅用于對生態(tài)危機的監(jiān)測，缺乏預(yù)警和應(yīng)急功能。

3 建模流程、邏輯結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)功能分析

3.1 建模流程分析

數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、完整的、非易失的、不同時間的、用于支持決策管理的數(shù)據(jù)集合。目前，數(shù)據(jù)倉庫的應(yīng)用從商業(yè)拓展到環(huán)保、地質(zhì)、大氣等自然科學(xué)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)倉庫對生態(tài)風(fēng)險與應(yīng)急管理具有重要意義，可提高風(fēng)險控制和應(yīng)急處理的效率[15]。數(shù)據(jù)倉庫的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。主要數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)包括規(guī)則發(fā)現(xiàn)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、決策樹分類技術(shù)、模糊發(fā)現(xiàn)、可視化技術(shù)等。數(shù)據(jù)倉庫的建模流程如圖1所示，同樣適合于生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的建模。

圖1 數(shù)據(jù)倉庫建模流程圖

3.2 邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)分析

生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫既具有社會科學(xué)數(shù)據(jù)倉庫的時間敏感性，又具有自然科學(xué)數(shù)據(jù)倉庫的空間變異性，可以分為數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲管理、數(shù)據(jù)使用3個層次。數(shù)據(jù)獲取層是基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計的核心，包括數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加載等模塊。數(shù)據(jù)存儲管理層的主要功能是按照不同的主題將數(shù)據(jù)分門別類地存放。數(shù)據(jù)使用層的主要功能是使生態(tài)風(fēng)險分析與決策人員能夠通過簡便而快捷的輸出形式訪問數(shù)據(jù)倉庫并進行預(yù)操作，可分為數(shù)據(jù)展示和用戶兩個子層。我國生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫邏輯結(jié)構(gòu)

生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫包括生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)倉庫、生態(tài)環(huán)境背景基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、生態(tài)環(huán)境本底基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集成器、監(jiān)控與管理工具等，具備數(shù)據(jù)挖掘、查詢與分析功能，數(shù)據(jù)倉庫的物理結(jié)構(gòu)詳見圖3。

圖3 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫物理結(jié)構(gòu)

3.3 系統(tǒng)功能分析

傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫的設(shè)計和實現(xiàn)相互獨立，缺乏內(nèi)在統(tǒng)一性，但數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘構(gòu)成的決策支持系統(tǒng)，三者是有效統(tǒng)一的。數(shù)據(jù)倉庫決策支持系統(tǒng)(DSS)一般由數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)(Data Warehousing，DW)、聯(lián)機分析處理技術(shù)(On-line Analytical Processing，OLAP)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)(Data Mining，DM)3個要素組成。生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)功能層次結(jié)構(gòu)

4 設(shè)計與實施

總體而言，我國生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)滯后，尚未形成真正意義上的生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫?，F(xiàn)有的土壤監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、海洋環(huán)境等數(shù)據(jù)倉庫雖然具有生態(tài)應(yīng)急的局部功能，但遠不能滿足生態(tài)應(yīng)急的要求，需要改造和整合。

我國生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)應(yīng)遵循如下基本原則： 1) 在現(xiàn)有各類相關(guān)數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)整合，形成新型數(shù)據(jù)倉庫，剔除非生態(tài)性數(shù)據(jù)，保留生態(tài)性數(shù)據(jù)。2) 不斷融入新的生態(tài)管理思想和經(jīng)驗，尤其是立足于我國現(xiàn)有的經(jīng)濟、社會、政治、文化、技術(shù)環(huán)境，吸納西方生態(tài)馬克思主義和生態(tài)社會主義的若干思想和理念。3) 重視自然科學(xué)和社會科學(xué)數(shù)據(jù)的獲取，明白生態(tài)風(fēng)險不是一種純自然的風(fēng)險，而是人為因素引起的自然風(fēng)險。4) 吸收聯(lián)機分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的最新成果，形成強大功能的決策支持系統(tǒng)。

在具體設(shè)計和實施上，我國生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)應(yīng)遵循如下4個基本方向：

1) 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)應(yīng)面對生態(tài)應(yīng)急的主題。生態(tài)應(yīng)急決策數(shù)據(jù)倉庫需要面向生態(tài)應(yīng)急組織數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)倉庫具有典型的空間屬性，在數(shù)據(jù)組織中應(yīng)包含子主題的信息地、物的空間屬性。在數(shù)據(jù)倉庫中，數(shù)據(jù)的組織是以生態(tài)應(yīng)急業(yè)務(wù)的主題為主線，針對不同的主題組織相應(yīng)的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)倉庫。

2) 提高數(shù)據(jù)冗余的管理水平。生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)來源于不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，如地震、大氣污染、地質(zhì)災(zāi)害、洪澇、化工泄露等數(shù)據(jù)庫。這些專業(yè)數(shù)據(jù)庫存在數(shù)據(jù)冗余，數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)標準存在差異。為了確保數(shù)據(jù)倉庫的分析功能，源數(shù)據(jù)必須經(jīng)過適當?shù)募庸ぬ幚?，以最適合的方式進入數(shù)據(jù)倉庫。一般而言，數(shù)據(jù)加工主要包括提煉、轉(zhuǎn)換、空間變換等形式。在這個過程中，要盡量降低數(shù)據(jù)倉庫的冗余度。

3) 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計應(yīng)遵循科學(xué)數(shù)據(jù)倉庫的原則?？茖W(xué)數(shù)據(jù)倉庫是指以自然科學(xué)和社會科學(xué)的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)而構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉庫，主要應(yīng)用于科學(xué)研究和社會實踐。生態(tài)應(yīng)急決策不僅涉及地質(zhì)災(zāi)害、山體滑坡、泥石流、大氣污染、地震等自然科學(xué)數(shù)據(jù)，也涉及人類活動等社會科學(xué)數(shù)據(jù)，因而是一種典型的科學(xué)數(shù)據(jù)倉庫。

4) 生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)收錄社會消費或市場營銷的數(shù)據(jù)。生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫不是面向純粹的自然科學(xué)，還包括社會因素。按照西方生態(tài)馬克思主義的觀點，生態(tài)危機的根源在于人類的異化消費，即人類的奢侈性、豪華性、炫耀性消費加大了生態(tài)危機發(fā)生的可能性，因此，生態(tài)災(zāi)害的預(yù)防必須充分考慮社會消費行為。這是生態(tài)應(yīng)急決策支持數(shù)據(jù)倉庫與傳統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)倉庫的重要區(qū)別，因為后者主要考慮自然環(huán)境因素，很少考慮社會因素。

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