1、可持续发展基础-资源环境生态巨系统结构控制前言 可持续发展的入门书籍、杂志与报刊文章很多很多。越看越感到问题尖锐、棘手，终于发现集中的起因问题是“人口爆炸，资源匮乏，环境恶化，生态失衡”这四大显性因素。因此奔涌起一种冲动：用宏大的系统论方法来弄清它们之间的内层链连。尽管有些妄自菲大，但更多的是一种略带“霸气”的使命感：航空宇航博士后“一览众山小”的乌瞰俯视力与地理学博士后“环球同凉热”的人地融合力，激励着我在心中勾勒“天地相合”的大跨度跳跃谱线。由此决定了本书的研究内容：资源、环境、生态。 可持续发展的系统论控制论方法研究尚属空白，但可持续发展的理论形成必须通过它的构建才能实现。至今人文学家、
2、社会学家、地学家形成了研究的主体梯队，他们需要工程系统及控制论方面专家加入同一研究行列。因此跃跃一试，想从工程系统控制领域转向该研究。尽管这是自身成长的一种冒险，但经过近一年的窥视，终于使自信感占了上风：本科电气工程、硕士传感器与测量、博士精密仪器与机械的专业背景正好形成了任一工程系统构建的三大技术知识要素。十年(本 4+硕 3+博 3)磨一剑今日不搏，更待何时?抽象看去，资源环境生态巨系统运作实质是物质、能量、信息流使然，对应一个具体的工程系统，其机械结构对应着物质流，电气工程对应着能量流，传感器测量对应着信息流。如此一一对应，不似偶然，也趋必然!由此决定了本书的研究主线：巨系统结构控制。
3、可持续发展的规划研究包括战略、社会、经济、物质体系四个方面。其中战略实施、社会保障、经济政策都是以物质体系为出发点，从而说明可持续发展以物质体系研究作为基础。因此，酝酿起一股激情：展开可持续发展物质体系基础研究，而物质体系的内涵正为资源、环境、生态所包络。不过，基础理论研究是极其艰辛而前景难卜的。但资源、环境、生态基础书籍的大量学习，积累起一种略带“呆气”的责任感：十余年工科的实证素养，与近一年多理科逻辑推理的周边熏陶，铸成了一种实干中思考升华的特性，而这正是基础研究的执着秉性。由此决定了本书的研究基点：可持续发展基础。 可持续发展的实践尚还不为多数人所认识，更不要说与研究相结合。问问我的同学
4、、同事及周围的人，多数还不知其所以然。例如在工程技术界，由于繁重的研究任务，很难及时同社会、经济、热点问题挂钩。因此引发一种热望：开拓可持续发展控制论与资源环境生态闭环巨系统的理论与工程体系。理论与实践的结合是民众认同事业的桥梁，但理论与工程实践的结合又具有巨大的困难。不过更多地是略带刺激的事业感：学习工作学习的往复交叉经历，使我能够在理论与工程体系的交叉上迸发出创造的灵感，在职攻读学位的艰辛使我把建立系统发展观念、激发民众认同可持续发展事业作为该项研究的重要目标之一。由此决定了本书的研究价值取向：理论与工程体系结合，系统的哲学发展观与可操作性相结合。 第一章首先试图回答：人类为何提出可持续发
5、展?可持续发展的终极意义、基础命题、动态载体都是什么?资源、环境、生态为何成为可持续发展的基础?它们相互关系如何?我以为：冷静认真地思考这些问题，远比罗列众人皆碑的事实、往复“炒作”而爽口的观念要深遂、严肃得多。 第一章还刻意把资源、环境、生态独立列举出来，从不同层面阐述各自特点与相互差异。这是本书的一个特色。因为众多的述说资料中，这三者的描述总是模模糊糊，没有鲜明的个性，尤其是环境与生态。实质上，这正是由于这三者的交互关联性迷糊了人们的各味感知。科学地看，这种混淆无法对它们展开可操作性的定量研究，更无法上升到理论的高度去提炼。因此，去伪存真，去彼及里，将它们一个个置于合适的位置上，突出个性，
6、才能认识共性与升华理性。全书就是严格按这样的基调展开讨论研究的。 第二章是对资源全面展开的研究。可持续发展的终极意义是资源物质变换，因此首先以可持续发展观念对资源进行分类。以 50 年为量化评价基准，划分出“绝对” 、 “相对”不可再生资源及“相对” 、 “绝对”可再生资源；同时确定了它们与常规分类、圈层分类、区域分类、能量属性分类的一一对应关系，从而与地理学、地质学、区域学、能源等研究成果相互渗透、包容。文中推导了资源开导代价评价机制、2/3 最佳开采率等理论公式；将各类资源与圈层、能量、生态的关联进行了较深入分析。具有较强的可操作性。 第三章是对环境全面展开的研究。首次将环境的圈层属性，物
7、理固、液、汽三态属性，社会属性的原生(自然)性状、次生(人为) 性状，科学属性的物理、化学、生态特点进行了严格分类并一一描述，研究了环境生产稳定三角关系，它是环境问题“治本”的方法。研究了环境建设目标、指标体系，降解与不可降解废弃物划分与处理方法，人力在环境生产中的作用等。 第四章是对生态全面展开的研究。讨论了生态系统控制论框图，表明植物、微生物为基本反馈环，动物(包括人)是外环反馈，对基本反馈环起能动校正作用。生态与环境的分开研究具有重要意义，尽管它们之间有千丝万缕的联系，但主体量纲是不一致的，不可能也不应混淆。当然这种区分要非常严格、小心谨慎。本章还首次将人在生物金字塔不同级别时与其它生物
8、的定量比例关系进行论述，旨在说明人对生态的影响作用。 第五章将资源、环境、生态的物质、能量、信息流本质进行了研究，并将它们一一对应起来。这样的赏试曾遇到极大困难，但最终获得成功。当站在这样的高度去考察资源、环境、生态时，一种全新的、系统的科学观就活生生地展现在我们人类的面前。本章还利用物质引力作用，在物理上证明了资源有限封闭性；研究了地球环境与能量的热力学特性及守恒作用；定义生态系统基因信息与特征信息本质与作用等。 第六章从数学、物理、化学角度研究了资源、环境、生态的物质、能量、信息作用与定量关系。研究了人类获取资源物质的生态位改变方法；人体与地球环境化学同构的作用及影响；人类在生态系统中的能
9、动校正控制。根据现有人口量、生物量建立数学模型推导出理想人口量、生物量与人类饮食结构分配目标，以及实现该目标动态过程的状态方程描述、监控全过程的实施。探讨了人类在地球空间中的生存扩展设计方案。 本书的全部研究内容与主体成果都是作者独立完成的。作者期待它能为高中文化以上的读者就可持续发展问题带来一些启迪。有些公式可以在阅读时省略不看，不会妨碍读者对全书观点的理解。由于本书完全是探索性研究，难免有错，诚心祈盼帮助。 本书的完成得到了国内很多领域专家、学者、领导的热情支持与深切关注。院士为本书写了序。华夏出版社副社长刘力副编审在出国前亲自审阅了全书原稿，提出了诸多宝贵意见，陆瑜硕士担任了本书责任编辑
10、，出谋划策。 事业刚刚起步，任重道远。表面看，本书撰写到出版仅是 8 个多月，但整个知识的积累却是近 20 个春秋。我感谢祖国对我的培养，感谢培育我的母校，我要说一句常说的话：南航(南京航空航天大学本科) 给予我基因；海工(海军工程学院硕士)给予我血脉，清华(清华大学博士)给予我头脑，北航( 北京航空航天大学第一站博士后)给予我眼睛，北大(北京大学第二站博士后)给予我展示的舞台。我将继续求索，在可持续发展的研究中扎实迈进。作者1997 6 15 于北京大学承泽园让我们用我们的血肉来拥抱养育我们的广袤大地，用我们的整个身心来亲吻供我们生息的一片沃土后记本文手稿从 96 年 12 月落笔到 97
11、年 3 月而成。可谓孤独面壁四个月, 不闻人世烟与火。一个例子是 97 年元旦刚过, 我的儿子乘着父亲繁忙、母亲痛楚、姐姐祝福之际呱呱落地。当来自广西壮乡的岳父母为我们能“享受”到国家有关政策而乐不可支时, 我却不得不奔向实验室继续修炼。夜间我和全家奋战, 抵御儿子的哭闹; 白天则要抵御渴求与家人同享天伦的欲望, 毅然出走, 埋头苦干。一天两天好办, 可每天出门前割断情感羁绊、压抑心理欲望的积累效应, 却令人难以承受, 并使我铭刻心扉地感受到多年来对家庭的歉疚。春节的除夕、初一、初二、初三, 我独自于遥感楼工作, 累了就站立窗前, 和盘端出肌体内的心理遥感器, 遥望寒冬瑟瑟的静寂大地, 感慨新
12、春融融的欢快家境。我突然意识到: 人类营造的温馨家园, 在苍茫无垠的漫漫空间中 , 是那么脆弱、那么孤单、那么珍奇! 一种沉甸甸的迫切感、使命感、责任感, 顿然溶解了我对家庭的依恋之情。于是, 我又在“乐不思蜀”的氛围下陶冶自己的“事业情结”, 加速自己的研究进程。3 月春暖花开。我怀着诚惶诚恐的心情将本文手稿（作为作者地学的第一项研究）交给我的合作导师马蔼乃教授。马先生放下手中其他工作认真审看了全文, 提出了中肯意见, 并给予作者的研究方向以全面的支持与帮助。之后, 在我的老同学聚会中, 清华大学吴维库博士、朱惠忠博士、张玉云博士、扬向东博士, 航天总公司梁斌博士, 北京邮电大学邓中亮博士,
13、 Canada 李建军博士等从不同工程学科角度对作者工作的社会价值与趋势预测, 给予了充分肯定。 本文的进一步研究很快得到了国内外很多领域专家、学者、领导的热情支持与深切关注。英国的 Kecheng Liu 博士, 美国的 Henry Tom 教授、Jimmyn Chen 博士、 Matthew He 博士, 澳大利亚的 Meng Li 博士等对作者的工作给予了帮助, 进行了不同程度的交流探讨。对作者的研究方向表示关心并给予指导的专家有: 工程院院士邹竞先生、陆建勋先生, 欧亚科学院院士承继成先生、廖克先生、何建邦先生, 长江水利委员会黎安田、傅秀堂、潘天达、刘一是等教授级高工, 长江经济技术
14、学会成绶台高级编辑, 华中理工大学陈绵云教授, 自然资源综合考察委员会赵士洞研究员, 中科院地理所刘毅研究员, 中国改革发展研究院迟福林常务副院长, 北京航空航天大学范跃祖教授, 北京大学李京教授, 国防科工委魏兰高工等。我所在单位北京大学遥感与地理信息系统研究所的 3 位所领导、7 位教授中的 5 位 (另 2 位出差国外) 都对本文初稿进行了审阅并提出了宝贵意见, 他们是所长杨开忠教授, 副所长秦其明副教授、曾琪明副教授, 马蔼乃教授、徐希孺教授、刘燕君教授、李琦教授。同时阅读全文并提出宝贵意见的有教员谭仲军博士、周乃君硕士, 博士生赵永平等。对本文初稿进行了审阅并提出宝贵意见的其他单位专
15、家有: 工程院院士葛修润先生（中科院武汉岩土力学所） 、文伏波先生（长江水利委员会） 、钱易先生（清华大学）; 资源与环境信息国家重点实验室周成虎研究员, 中科院生态中心王如松研究员, 中科院华南植物所彭少麟研究员, 北京大学城市与环境学系杨吾扬教授、陶澍教授等。就本文有关内容与作者进行了专门讨论的各方面专家有: 资源与环境信息国家重点实验室鲁学军博士后、王劲峰研究员、龚建华博士后, 清华大学吴维库博士, 北京航空航天大学程伟博士, 测绘遥感信息国家重点实验室陈晓玲博士, 厦门大学赵丽霞博士, 北京大学博士后周毅（社会学） 、宫辉力（遥感所） 、郑兰哲与俞文华（城环系） 、徐斌（生物系） 、博
16、士生马洪兵, 法制日报社韩乐悟编辑、北京源音科贸发展公司李春琳工程师, 华夏出版社刘力硕士、陆瑜硕士等。作者 1997 6 15 于北京大学承泽园可持续发展基础资源、环境、生态巨系统结构控制Base of Sustainable Development -System and Structure control on Resources, Environment & Ecology晏磊 北京大学 (1997/03/31)内容提要 本书针对引出可持续发展命题的四大显性因素“人口爆炸，资源匮乏，环境恶化，生态失衡”问题，以系统论控制论为切入点，研究人类可持续发展条件下资源、环境、生态的相互关系及其
17、巨系统的结构控制方法。本书第一章探讨了资源、环境、生态在可持续发展中的基础作用；第二章提出了可持续发展意义下一整套资源定量分类与开采方法；第三章从不同层次划分、探讨了环境问题及相互关系，提出了环境建设的闭环反馈控制结构；第四章构建了生态平衡网络结构，探讨了人类的特殊能动校正调整作用；第五章探讨了资源、环境、生态的物质、能量、信息流本质及其相互间一一对应关系；第六章定量探讨了人类在资源利用中的数理规则、地球环境中的化学同构、生态系统中的校正控制、物理空间中的扩展设计等。全书从一种全新的系统发展观与控制观视角，深刻剖析了可持续发展的有关基础性问题，耐人深思与回味。书中思想新颖，语言朴实，理论严谨，描述通俗，适合高中以上知识水平的人阅读。有些理论公式即使避开不看，也不影响对全书思想的理解。本书对可持续发展理论研究及有关部门科学决策亦有参考价值与方法论指导作用。
