【大学课件】环境决策支持系统的应用之二.ppt

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1、第十二讲：环境决策支持系统 的应用之二,http:/ 决策与预测的关系 预测：预言未来，基于分析、研究、仿真、实验 决策：创造未来，基于预测，实现将来一个目标 例如：灾害预测与防灾决策、日常预测与决策、经营预测与决策、宏观预测与决策、贯序预测与决策、为重大决策作预备性研究等。,http:/ DSS与MS/OR的关系 MS：处理结构化问题，运用分析的观点。 OR：处理结构化问题，研究对象主要集中在数学规划、决策论、对策论等理论和方法上。 DSS：处理战略、规划等半结构化和非结构化一类的决策问题。,http:/ DSS与MIS的关系 MIS：收集、传递、存储、加工处理各种信息，监测运营数据，利用历

2、史数据预测未来，用指定的数学方法分析数据，提供全面数据和分析报告。面向管理人员，提供低层次的决策支持。 DSS：面向决策者，提供适当的决策支持，是MIS的高级阶段。 但为了有利于作深入的专门研究，为了满足组织管理决策现代化与科学化的迫切需要，针对性DSS的专门开发与应用也是可行的。,http:/ DSS与ES的关系 ES：利用知识和推理机，处理半结构化和非结构化问题。 DSS：使用数据和模型，处理半结构化问题，与ES结合后，可处理半结构化和非结构化问题。 IDSS = DSS + ES,http:/ 针对管理者,半结 构决策问题 强调支持 模型和用户共同驱动 交互式处理方式,http:/ 模型

3、库及其管理系统； 数据库及其管理系统； 方法库及其管理系统； 交互式计算机硬件及软件； 对用户友好的建模语言。,http:/ Management System (T.P.Gerity, 1971)：其作用是支持投资者对顾客证券管理的日常决策，具有股票分析、证券处理和分类功能。 2.Brand aid(J.D.C.Little,1975)：它用于产品推销、定价和广告决策的混合市场模型。它规定了一种设计模型的准则，用户根据这个准则来优选模型或者把模型与其它信息连接起来。这个系统提供了一种结构，把商品销售和利润与经理的行动联系起来，从而使经理和管理人员进行战略分析和决策制定。,http:/ 4.G

4、eodata Analysis and Display System (GADS)：是由IBM研究部开发的一个实验性系统，其作用是用计算机构造和演示地图，它被用于警察巡逻路线的辅助设计、城市发展规划、学校辖区范围的安排等 。,http:/ Information System (CIS)：适用于大型卡车生产厂家的规划部。它可以迅速建立或修改产品计划，包括安排计划进度，协调部件和最终产品。它并不提出解决问题的每一个细节，只作辅助规划决策。 6. Generalized Management Information System (GMIS)：该系统的目标在于集成现有的工具，决策者可以利用他们熟悉

5、的语言和数据管理系统，即使其中某些工具相互之间不相容也没有什么关系，系统可以完成其中必要的转换。该系统主要用于处理能源规划。,http:/ 一般性决策支持系统案例： 有一制造厂为决定它的生产规模和合适的库存量，建立一个决策支持系统。 数据库中存有历年销售量、资金流动情况、成本等原始数据。 模型库：由生产计划、库存模拟模型 (如预测、库存控制模型)等组成。 人机交互系统：决策者通过计算机终端屏幕，根据DSS提供最佳订货量和重新订货时间，以及相应的生产成本、库存成本等信息，进行 “如果将会怎样?“ 的询问，对所提方案进行灵敏度分析，或者以新的参数进行模拟而得到一个新的方案。,http:/ 分布式决

6、策支持系统(DDSS)：研究多个物理位置上分离的决策体如何并发计算、协调一致地解决问题 智能决策支持系统(IDSS)：DSS与AI（人工 智能）相结合的产物,http:/ 1985年Owen等人提出了由专业人员组成的，支持决策者使用DSS解决决策问题的决策支持中心 (DSC)的概念 综合决策支持系统(SDSS)：在DSS原有的三库基础上结合数据仓库、OLAP及数据开采技术形成 基于Web的决策支持系统(WDSS)：20世纪末21世纪初，基于Web的决策支持系统（WDSS）成为决策支持系统研究领域新的发展阶段 智能交互综合 I3DSS:智能的、交互式的、集成化的（Intelligent, Int

7、eractive and Integrated）DSS,http:/ 支持多人或集体共同决策： 利用通信技术（网络、电话会议、电子信息交换） 计算机技术（多用户系统、数据库、数据分析OLAP、数据存储、数据仓库、数据挖掘） 决策支持技术（议程设置) AI与推理技术 决策模型方法如决策树、风险分析、预测方法等，结构化群决策方法如德尔菲法等）,http:/ 有效的综合能力 良好的决策支持能力 匿名输入 减少消极的群体行为 能实施并行通信 自动保存记录 成本高且控制复杂,http:/ 研究DSS在分布式环境中、与分布式技术相结合相关的技术问题。,http:/ AI与DSS技术相结合，形成了高级别的、

8、具有知识处理能力的DSS。 组成：四库系统+接口。知识库、数据库、模型库、方法库及人机接口，还有问题求解模块。,http:/ 功能：提供办公决策支持，具有定性定量相结合的综合集成功能。 组成：以决策支持小组为核心，为决策的全过程提供技术支持。,http:/ I3DSS 含义：智能的、交互式的、集成化的（Intelligent, Interactive and Integrated）DSS。 特点：面向问题，有机集成。 综合采用系统分析、运筹学方法、计算机技术、知识工程、专家系统等技术，使之有机结合，而不是单一的以信息为基础的系统，或单一的以数学模型为基础的系统，或单一的以知识为基础的系统。在面

9、向问题的前提下，充分发挥各自的优势，特别是发挥它们在联合运用时的优势，即集成化（Integrated）。,http:/ 当DSS进入到高层次的决策活动领域时，由于处理的问题多半是半结构化或非结构化的，为了帮助决策者进一步明确问题、认定目标和环境约束，产生决策方案和对决策方案进行综合评价，系统应具有更强的人机交互能力，这种应用方式就是决策支持系统的交互性（Interactive）。,http:/ 中办发200217号文转发的国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见已明确把“金水工程”作为十五期间要加快建设的12个重要业务系统之一启动建设。,金水工程的由来,http:/ 存在的主要问题,ht

10、tp:/ 2、计算机网络与信息传输 3、数据库：水文数据库、各专业数据库。 4、信息处理,http:/ 信息共享困难 应用基础薄弱,http:/ 众多急需的相关基础信息资源建设还极不完善，服务于多层次业务需求的各专业数据库的建设尚未全面启动。 信息的规范化和数字化程度过低。动态信息采集环节薄弱，信息积累未能全面规范化。与相关行业的信息交流不畅。,http:/ 标准规范不全，形成数字鸿沟 共享机制缺乏，产生信息壁垒 基础设施不足，阻碍信息交流,http:/ 资源开发层次低、成本高、维护困难,http:/ 规划的范围,http:/ 1、应用先导 2、整体性与阶段性 3、开放性与标准化 4、安全优先

11、 5、适度前瞻性,http:/ 各部门根据本规划，分别制定或完善本地区、本部门的具体建设规划。,http:/ 建设目标 实施原则 建设任务,http:/ 平台公用，资源共享 急用先建，务求实效,http:/ 中期：基本完成金水工程建设，为实现水利现代化奠定基础； 远期：全面实现水利信息化。,http:/ 强化保障措施 充分利用资源 重视科学研究 建设管理并重,http:/ 业务应用 保障环境,http:/ 水利信息网 水利数据中心,http:/ 中期完善已建系统，基本建成十大水利业务应用； 远期以全面实现水利业务应用信息化为目标，提高水利综合服务能力。,http:/ 保障环境的建设需适度超前。

12、 规划近期：制定和执行相应的政策法规、技术标准，做好保障环境自身的建设。 规划中期：主要采取相应的行政和技术手段，预防和解决水利信息化过程中存在的矛盾和问题。 规划远期：通过政策、标准、规范、措施等要素的不断完善，形成完整的金水工程保障环境。,http:/ 确保安全 理顺关系 培养人才,http:/ 金水工程基础设施 业务应用体系 保障环境,http:/ 金水工程基础设施由水利信息采集、水利信息网、水利数据中心三大部分构成。,http:/ 信息分类与分布 信息采集模式,http:/ 水利信息网从国家防汛指挥系统工程的实施中开始建设。 政务内网的建设，严格执行国家的相关政策和有关规定。,http

13、:/ 由信息汇集与存贮、信息服务和支撑应用组成。,http:/ 业务应用体系结构框架 业务应用实现,http:/ 安全体系 建设和运行管理机制 相关政策 投资 人才队伍,http:/ 水利行政资源管理 水资源管理决策 水质监测与评价 水土保持监测与管理 水利工程建设与管理 农村水电及电气化管理 水利信息公众服务 水利规划设计管理 水利专业数字图书馆,http:/ 的时间，建成覆盖七大江河重点防洪地区，先进、实用、高效、可靠的防汛指挥系统，能为各级防汛部门准确、及时地提供各类防汛信息，进行洪水预报、防洪调度决策和指挥防洪抢险救灾提供科学依据和有力手段。并要基本建成覆盖重点易旱地区的抗旱信息收集和

14、处理系统。,项目建设目标,总目标：,http:/ 统筹兼顾，公专结合，充分利用电信、电力、农业、气象以及水利部门现有的通信，网络及信息资源，避免重复建设； 先进、实用、高效、可靠； 统一规划设计，分期实施，边建边受益； 投资分摊，多方筹资，调动各方积极性；,项目建设原则,http:/ 通信系统 计算机网络系统 决策支持系统 天气雷达应用系统,系统组成,http:/ 267个旱情分中心 224个水情分中心,松辽委、海委、黄委、淮委、长委、太湖局、珠委防办,31个省（区、市）防办,流域系统,省（区、市）系统,地（市）系统,通信系统,计,算,机,网,络,系,统,通信线路,县级及其以下,决,工情 采集

15、点 （927 ）,中央报 汛站 （3002）,移动工情采集点 （15）),旱情采集点 (1265) 旱情监测站 (1800),策,支,持,系,统,系统总体结构,http:/ 统工程的基础 防汛抗旱工作需要四大类基本信息 水雨情信息 工情信息 旱情信息 灾情信息,http:/ 224,中央报汛站3002,工情分中心 65,工旱情分中心 163,旱情分中心 104,工情采集点 545,旱情采集点 883,移动工情采集点 15,旱情监 测站 1800,工旱情采 集点 382,信息采集系统建设任务,http:/ 计算机网络系统提供可靠的信 道保障 （2）为抗洪抢险和各级防汛抗旱的 调度提供通信保障,h

16、ttp:/ 邮电公用通信网与水利防汛专用 通信网的关系及分工的协议” （2）充分利用现有通信资源，公专结 合，互为补充。,http:/ 和共享，全面提高防汛抗旱自 动化的水平和工作效率，为防 汛抗旱信息畅通，及时抗洪救 灾，提供有效的计算机网络通 信保障 （2）为水利信息化提供网络支持,建成NFCnet互连互通的四级网络系统,http:/ 预测预报 方案设计 决策,气象信息 水雨情信息 水库、蓄滞洪区运用信息 工程安全信息 灾害信息 .,暴雨预报 洪水量级估算 洪水预报 预测工程出险部位 预测灾害发展 灾区范围及损失 防洪形势分析 旱情预测分析,拟定调度方案(水量调度方案、工程抢护方案) 拟定

17、防灾减灾方案,发布洪水警报 下达工程运用方案 组织人力物料抢护 洪泛区人、物撤离 估算灾害损失 各种应急措施,决策支持系统(中央系统),http:/ 效益和水平，具体达到：,能快速及时地收集、处理和存储各类防汛抗旱信息； 能快速地进行数据挖掘，并以图、文、声、像等方式为防汛抗旱 工作提供全面的信息服务； 提高暴雨和洪水预测预报的精度和预见期； 改善防洪调度手段，加强模拟仿真功能，增加决策的科学性和严密性; 能迅速地、较准确地预测、统计和评估实际灾情，指导救灾减灾工作； 为防汛抗旱管理和决策实施提供现代化管理手段和技术支持； 能进行旱情信息收集、管理、分析和旱情趋势预测。,决策支持系统(中央系统

18、),http:/ 关键是支持，非代替决策或进行决策 (提供信息、计算分析、模拟评估的手段、决策支持的环境) 人机交互 着眼于提高决策能力和水平，追求决策效益，与 一般的管理信息系统(MIS)不同； 防洪决策是群体决策，会商为主要方式和关键环节。,http:/ 三峡工程是长江中下游防洪综合治理中的关键工程。 三峡工程建成后, 长江中下游就形成了以堤防为基础, 以三峡工程为骨干,辅以分蓄洪工程及其它支流水库、河道整治工程组成的较完整的防洪系统, 可使长江上游洪水得到有效控制, 从根本上减轻洪水对长江中下游广大平原地区的的洪水压力, 缓解长江中下游洪水来量大与河湖蓄泄能力不足的尖锐矛盾。,http:

19、/ 要求长江中游荆江河段防洪标准不低于100 年一遇, 遇类似历史上1870 年特大洪水时, 防止南北两岸堤防溃决而发生毁灭性灾害, 城陵矶以下河段防御1954 年洪水, 重点城市能防御100 年一遇洪水。,http:/ 除继续完成防洪工程体系的建设、进一步提高防洪能力外,非工程措施亦是减免洪水灾害行之有效的配套措施。 针对长江中下游防洪决策的实际问题, 充分利用现代科学技术, 如计算机、信息处理、网络和通讯、系统仿真、人工智能以及遥感遥测等技术, 建立人机交互式的防洪决策支持系统则是一项不可缺少的重要手段。 这对雨、水、工情的掌握, 防洪调度预案的制定、选择和实施, 洪灾调查与损失估计, 都

20、有重大的使用价值, 可以大大提高防洪工程措施的效能和防汛调度的灵活性, 对减少洪水灾害具有重要的现实意义和社会经济效益。,http:/ 近年来, 决策支持系统在国内外发展迅速, 已在水资源系统规划、设计和管理中得到了成功的应用。在防洪方面, 人们普遍认为从实时洪水预报系统过渡到防洪决策支持系统是当前的发展趋势, 欧美发达国家竞相开展这类研究和开发工作, 但目前仍处于针对系统开发中的关键技术进行探索, 并在中小河流域试验开发的阶段, 尚未见到大型复杂河流的防洪决策支持系统投入实用。 防洪决策支持系统必须建立在对防洪系统、防洪工作内容以及防洪预报- 调度- 决策流程的实际理解上, 尤其是雨、水情预

21、报模型、洪水演进和调度仿真模型、防洪优化调度以及决策过程描述因流域而异, 具有明显的地域特殊性, 不可能套用其它流域的模型决策流程。 因此, 我国在“八五”期间平行安排了长江、黄河、淮河防洪决策支持系统的开发。这些系统的原型均已初步建成, 目前陆续开展系统的后续开发实体建设和具体实施, 在应用过程中不断提高系统的成熟度, 最终形成完整的可以在防洪决策中实际使用的决策支持系统。,http:/ 日益重视信息查询与模型仿真的有机结合, 广泛应用地理信息系统技术, 其结构设计正朝着更加可视、交互、智能、集化方向发展 , 主要趋势概括如下: (1) 更加重视防洪决策过程的信息需求分析, 强调信息查询与模

22、型仿真相结合, 尤其注重复杂庞大水系洪水演进和调度仿真模型的开发。 (2) 日益重视图形、图像技术及多媒体技术的应用开发, 主要包括图形用户界面、多窗口技术、信息的图形、图象表示及快速查询, 与G IS 结合的地理空间数据处理技术, 配合模型的信息处理及其反馈信息的图形、图像表达等。 (3) 采用先进的信息集成处理技术, 将信息的收集、传送、处理、结果表达等集成在统一的计算机网络环境中, 以加快信息运用的速度, 满足实时防洪决策快速响应的要求。 (4) 在库管理技术方面, 通过方案管理技术来改善模型库管理系统的功能; 采用面向对象的数据库管理技术及SQL 查询方式, 增加数据更新的灵活性, 提

23、高信息的查询速度, 减少数据冗余, 提高数据的安全性。 (5) 由于防洪决策问题的半结构化特点, 如何将专家知识和经验引入决策支持系统, 以及采用何种方式激发专家的创造性思维, 产生有利于正确决策的直觉和灵感, 是防洪决策支持系统智能化亟待解决的难题。,http:/ 系统开发的区域是长江宜昌至螺山之间的中游地区。长江干流宜昌至螺山河段,全长426km , 总面积289410km2。河段内主要纳入清江及洞庭湖水系的来水, 包括的荆江河段, 分别有松滋、太平、藕池、调弦(已于1959 年建闸控制) 四口分流入洞庭湖, 水流极为复杂。洞庭湖区中, 湖泊部分分别由七里湖、目平湖、南洞庭湖、东洞庭湖组成

24、。为了分蓄长江中游洪水的超额洪量, 该河段内有荆江分洪区(包括: 氵宛市扩建区、虎西备蓄区、人民大垸)、洪湖分蓄洪区、洞庭湖分蓄洪区的24 个重点蓄洪垸, 其有效容积共为392 亿m 3。水库工程除正在建设中的三峡水库外, 主要有汉江丹江口、资水柘溪、沅水五强溪、清江隔河岩水库等。防洪决策支持系统的开发主要是针对上述区域展开的。为了反映天气形势和水雨情的变化, 系统范围在需要时有所扩大, 将包括长江上游干支流及中游的广大区域。,http:/ 先研究三峡建设期间和建成初期长江三峡至螺山河段防洪系统的防洪调度运行决策, 重点研究决策支持系统的总体设计, 并以此为指导建立一“原型”系统提供应用和进一

25、步完善。 所建系统在给定的软、硬件环境下, 在雨、水、工情信息和防洪调度及水流仿真模型的支持下, 能快速、灵活、直观地为防洪决策者提供多层次、多方位和准确的信息, 以增强和扩充其在防洪决策过程中的分析、综合、洞察和判断能力。,http:/ 在有三峡工程情况下, 长江中下游的实时防洪决策的大致过程为: 根据实时雨、水情信息及对未来一定时段内雨、水情变化的预测, 进行防洪形势分析; 在整体防洪规划的约束下, 按照优化的防洪调度方式确定三峡工程的蓄泄对策, 分析计算如采用这样的蓄泄对策而长江中下游各地将发生的水情, 将上述信息全部进入防洪决策支持系统; 决策部门主要根据以上信息及工情、灾情等其它信息

26、, 经过判断, 提出防洪调度预案集; 然后通过防洪调度模型和洪水演进模型对预案进行水情仿真, 评价其效果和影响, 再由专家分析、对比、判断、综合, 最后经决策部门确定采取的三峡工程蓄泄对策及其它堤防、分蓄洪工程如何运用的决策, 并付诸实施。 决策确定后, 还要分析计算采取这样的决策后各地的水情, 以及时指导各地的防汛工作。,http:/ 防洪决策支持系统的工作特点可概括为: 要求多方面协同工作, 信息查询和系统仿真相结合, 人机交互快速同步进行, 主要目的是激发群体智慧, 选择合理可行、易于实施的防洪决策方案。 一般而言, 要求防洪决策支持系统应具有如下主要功能:,http:/ 运用现代化网络

27、通讯和信息处理技术, 通过数据和知识库查询检索大量有关的历史和实时水情、雨情、工情信息, 经专家群体分析综合, 汲取其中最有价值的内容, 以丰富、扩展专家群体智慧, 深化定性分析。 (2) 将专家群体在会商过程中提出的调度方案、抉择、数据等各种信息, 与电子计算机、仿真、模拟技术结合起来, 对水情变化和调度预案反复进行定性、特别是定量的分析, 使之能从感性到理性、从微观到宏观、从局部到整体、迅速得出较精确的汛情发展势态和防汛决策的效果, 进一步调动专家群体的知识和经验, 激发创造性思维。 (3) 利用可视化或多媒体技术, 特别是遥感、遥测和信息网络技术, 不仅可以直观、形象地观测到大范围天气形

28、势的动态变化, 而且可以将远在千里之外的洪水场景同步传输到防汛指挥中心, 犹如身临其境, 极大地扩展了人的认识范围, 更加全面、准确、如实、动态地把握雨、水情变化和洪水环境, 审定所提方案的适用性, 并不断予以调整, 找出最佳方案。,http:/ 在防汛过程中, 随着汛情的不断发展, 必须及时利用现代化信息网络, 快速将提出的防洪决策方案在实施中遇到的问题与新情况反馈回来, 显示在会商中心的电子屏幕上, 迅速调整各种模型、方案与数据, 预测新的效果, 再提供新的最佳决策。如此不断循环往复下去, 一次比一次更准确、更高明。 (5) 把科学理论与经验知识结合起来。一些不成文的实际经验, 甚至灵感,

29、 潜意识等等, 虽然目前人类对其知之甚少, 但对解决复杂防洪决策问题, 往往有着十分重要的作用, 取得“画龙点睛”之效。防洪决策支持系统所提供的信息环境有助于充分发挥专家经验和知识的作用, 激发专家的创造性联想, 产生对防汛决策和关键问题进行判断和抉择的直觉和灵感。,http:/ 可以看出, 系统开发涉及学科众多, 系统结构复杂, 关键技术密集, 建库建模量大。为保持所建系统结构完整, 系统开发顺利进行, 拟定系统开发的原则如下:,http:/ 以长江中游防洪决策流程为基础, 目标为可运行的实用系统。 (2) 重点做好总体设计, 提供一个可操作的原型, 以反映系统的技术特点、功能、设计风格以及

30、应用前景。 (3) 防洪决策过程极为复杂、涉及因素众多, 其辅助支持是科学理论及方法、经验和专家判断力的结合。在开发过程中, 注重“信息- 经验- 反馈”之间的联系, 发挥综合集成系统的整体优势。 (4) 注重系统的统一完整性和系统的逐步完善要求。为此, 重点考虑子系统模块的接口预留和延拓。对于子系统中目前尚未形成实用技术的若干研究内容, 只考虑预留接口, 以待今后的工作来充实。,http:/ 对于部分高新技术的应用, 既要考虑到其技术发展的先进性、又要兼顾现实的可能性。对于G IS, 在本阶段暂不考虑其作为主要支撑软件, 但采用其地图信息输入与编辑及空间拓扑分析等功能。对人工智能只对知识处理中的若干关键技术进行探索, 为下一阶段开发智能型防洪决策支持系统奠定基础。 (6) 针对主用户建立和开发系统, 在一定程度上兼顾次级用户要求。不追求通用系统, 但 要求总体设计和系统能提供一个处理类似问题的框架和结构, 以满足其他部门在修改、扩充、调整、转换的基础上建立自己的系统(推广应用意义所在)。 (7) 该系统主要用于实时防洪调度, 但兼顾规划、设计方面的要求。 (8) 充分利用现有数据、模型及研究成果, 尤其注重经过实践检验行之