生物多样性评估政策工具集成平台研究

童文君，于丹丹，乐志芳，曹铭昌，徐海根

(生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042)

生物多样性是地球上所有生物及其所处环境的生态复合体[1]，由于全球生物多样性严重丧失，生物多样性保护受到国内外的广泛关注[2-3]。评估生物多样性现状、识别其受威胁因素、模拟并预测生物多样性未来趋势是生物多样性保护的基础，可为人类加深对生物多样性的了解、制定生物多样性保护政策提供重要的科学依据，对全球生物多样性保护和可持续发展目标的实现具有重要意义[4-5]。

《生物多样性公约》认为生物多样性指标是概括复杂环境问题、表征生物多样性总体状态和趋势的信息工具，而采用多种指标构建生物多样性评估指标体系是开展生物多样性评估的主要方法[6-8]。2020年9月15日，联合国《生物多样性公约》秘书处发布第5版《全球生物多样性展望》(GBO-5)，就2020年全球生物多样性目标(以下简称“爱知目标”)完成情况和所取得进展发布最终报告，报告总结认为，全球部分实现了20个纲要目标中的6个目标，没有1个目标完全实现[9-10]。究其原因，科学技术对政策的支持不够是全球生物多样性保护未达标的主要因素之一[11]。

近年来，随着国内外有关政策工具的研究兴起，对政策工具的分析应用逐渐增多[12-13]。作为生物多样性领域首个政府间、多学科、跨领域的综合性科学政策平台，联合国生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services,IPBES)通过确定与政策有关的工具和方法，支持政策的制定和执行，从而加强生物多样性保护，实现人类福祉和可持续发展，对全球生物多样性保护产生重要影响[14]。2019年5月，IPBES发布《全球生物多样性和生态系统服务评估报告》，对国内外已有的政策工具和方法进行了总结，将相关的技术方法划分为7个系列的政策支持工具和方法组合，并指出政府、科学和教育组织以及私营部门等决策者需要采取创新的治理方法，通过遏制造成自然恶化的潜在间接驱动因素来实现变革性改变[15]。

我国作为发展中大国，从20世纪90年代与国外同步开始生物多样性评价指标的探讨，目前主要采用驱动力(driving forces)-压力(pressures)-状态(state)-影响(impact)-响应(responses)模型(DPSIR)的综合评分法开展生物多样性评估[16]。基于这一方法，我国的生物多样性评估仍存在评估指标体系不够完善、与生物多样性保护政策决策联系不够紧密、体现功能的指标比较缺乏等问题[17]。该研究针对当前我国生物多样性保护目标设计存在的科学性系统性不够、与政策决策联系不紧、可达性难以评估等难题，通过利用IPBES平台已有的政策工具和方法，在分析生物多样性评估与政策制定相互关系的基础上，研发了可将各层次生物多样性保护目标纳入区域和行业发展规划与决策制定中的有效政策工具平台，实现了生物多样性评估指标体系管理、政策设计、政策进展评估以及评估结果输出等核心功能。笔者选择江苏省为案例区开展研究，以期为地方生物多样性保护工作提供科技支撑。

1 平台总体设计

1.1 平台总体架构设计

平台使用模块化设计方式，利用B/S系统技术架构，采用标准的软件开发流程和数据可视化等信息技术手段，展示国内外生物多样性相关政策工具原理和内容，实现生物多样性评估指标体系管理、政策设计、政策进展评估与评估结果输出等核心功能。平台总体架构由下至上分为基础层、数据层、平台层和展示层(图1)。

基础层主要包括各子系统的网络部署硬件、数据存储、网络安全，例如操作系统、数据库软件、中间件以及服务器和网络环境等。

数据层通过收集用户上传的指标体系数据，经过系统质检后，根据数据类型进行分析归类，并按数据来源与分类进行组织和处理，形成生物多样性评估政策工具集成平台数据库。

平台层是核心业务系统模块，对提供的功能和业务起基本管理功能，支持B/S软件架构，应用功能支持嵌入式组件的紧耦合方式，为整个系统提供核心功能服务。

展示层通过平台层提供的数据服务和功能服务，构建生物多样性评估政策工具集成平台，建立政策介绍、政策设计、政策进展、政策效果等模块。平台的下层为上层提供功能服务和信息支撑，也通过上层进行数据的收集与可视化展示，各层逻辑分离又同为一个整体。

1.2 平台总体功能设计

针对生物多样性评估政策工具平台建设目标和开发需求，该平台总体功能结构分为政策介绍、政策设计、政策进展和政策效果4个子系统。其中政策介绍包含政策原理介绍和政策工具介绍子功能；政策设计包含指标配置、政策设计和政策投票子功能；政策进展包含爱知目标进展评估和《中国生物多样性保护战略与行动计划(2011—2030年)》(NBSAP)进展评估子功能；政策效果包含指标体系、成效评估和综合统计子功能(图2)。

1.3 系统开发与运行环境

根据生物多样性评估政策工具开发的技术要求和软件技术发展现状，系统开发采用模块集成的方式，设有完备的系统内外部接口，便于组件化的系统实施，也便于各子系统的数据交换和功能互联。基于数据可视化技术，采用主流技术路线，系统整体采用基于SOA的架构方式，系统开发采用基于B/S的架构，使用Java语言，开发工具选择Intellij IDEA，数据库采用MySQL 5.7，系统能够部署在Windows、Unix、Linux等主流操作系统平台上。系统通过浏览器进行访问，支持Chrome浏览器55.0、360极速浏览器8.7、Microsoft Edge浏览器79.0、Firefox浏览器44.0及以上版本，建议使用最新版本的浏览器，建议显示器最低分辨率为1 366×768。

2 平台总体介绍

2.1 政策介绍子系统

该子系统作为平台首页，设计界面友好，通过图文并茂的方式展示国内外生物多样性评估政策工具信息，内容涵盖政策周期简介、政策工具与方法信息、IPBES平台的政策工具和方法介绍以及其他相关政策工具等，主要以轮播图的方式展示并支持左右翻页(图3)。

在首页下半部分，主要展示相关政策工具，包括mDSS决策支持系统、基于Web的场景工具箱、CBA成本效益分析等。将鼠标悬停在政策工具图片上方,会出现“查看详情”按钮，点击按钮会进入查看政策工具详情页面。该子系统便于用户在使用时查阅国内外政策工具相关内容，及时获取国内外先进的生物多样性评估政策工具资料。

2.2 政策设计子系统

该子系统实现的功能主要包括指标体系维护和政策设计，分为模型简介、指标配置、政策设计和政策投票4大模块(图4)。政策设计工具分为3个阶段，包括概念阶段、设计阶段和选择阶段。其中概念阶段主要是利用DPSIR来概念化和结构化决策环境，从决策者的角度来识别和描述环境问题，并将不同格式的社会经济和环境信息以指标集的形式存储；设计阶段包括政策选项定义和模拟，在该阶段，不同类型的模型将通过一个公用的接口执行，以此来获取模型结果，所有的结果数据以分析矩阵的形式展现，这些结果数据可以展示不同政策选项的优劣；选择阶段是利用多目标决策分析模型，根据解决问题的贡献度来判断最终的政策选项结果，从而预判政策制定是否符合需求。

其中，指标配置模块包含指标尺度、指标角色、指标名称、所属部门、指标类型等信息，用户可以根据不同指标尺度、不同指标角色进行设计，指标数据支持新增、修改、删除、查询及以Excel表形式批量导入导出。当指标配置完成后，进入政策设计页面，通过选择政策、选择指标、指标赋值、指标标准化、权重分配、评判排序6个步骤可以查看政策关联的指标结果。政策投票模块支持对政策进行投票，具有统计票数的功能。

2.3 政策进展子系统

该子系统包含“爱知目标”进展评估和NBSAP进展评估2个部分，系统提供独立的界面以实现指标体系管理、进展评估结果预测分析等功能。用户进入进展评估指标体系页面后，可以根据不同指标尺度、指标角色、指标来源等对指标进行赋值，也可以新增、修改、删除、以Excel表形式批量导入导出指标数据。指标设置完成后，进入进展评估页面，可以按照选择指标(可单选或多选)—指标赋值(按不同参考年限进行赋值)—指标预测(数据拟合预测)—结果输出(不同趋势图展示)4个步骤得到计算结果和对应的历年变化趋势图。

在“爱知目标”进展评估界面，结合中国关于“爱知目标”的国家生物多样性评估指标体系[18]，以“爱知目标”12——受威胁物种状况为例，通过运行政策进展子系统，实现该目标下的指标趋势和结果预判。评估结果显示，目标12取得一定进展但速度缓慢(图5)。

在NBSAP进展评估界面，参照NBSAP中10个优先领域和30个优先行动构建的评估指标体系进行分析预测[19]，通过对生物多样性指标量化、数值标准化、权重设置(层次分析、德尔菲法)等步骤得到综合分值。NBSAP进展评估子系统结果显示，在10个优先领域中，优先领域四、五、九、十完全实现预期目标；优先领域一、二、六、七、八有很大进展；优先领域三的进度较慢，但依然有较大进展(图6)。

2.4 政策效果子系统

该子系统包括指标体系、成效评估和综合统计3大模块，主要用于实现生物多样性保护成效评估综合分析功能(图7)。

其中，指标体系包括目标层、系统层、因素层和指标层，用户可以通过新增、修改、删除、查询、以Excel表形式批量导出和导入数据对指标体系进行维护管理。成效评估使用综合评分法，用户进入保护成效评估页面，可以通过对指标值量化、数值标准化、权重设置等步骤计算生物多样性保护成效综合得分，各层次的权重设置和指标层的评估参数可根据实际情况选择。综合统计方法包括按部门统计和按年度统计，统计结果用来评估在指定时间内各部门对生物多样性保护的贡献率(各部门之间的比较)以及某一时间段部门生物多样性的保护成效(部门自身不同时间段的比较)，最终得出各部门对相关指标的贡献情况以及历年变化趋势统计图。

3 实践应用

3.1 BSAP进展评估设计

江苏省是长三角平原地区生物多样性的典型代表区域，江苏省委、省政府高度重视生物多样性保护工作，积极推动生物多样性保护。2014年，江苏省生物多样性保护委员会组织编制了《江苏省生物多样性保护战略与行动计划(2013—2030年)》(简称“BSAP”)，对生物多样性保护进行总体规划和部署。

选择江苏省为代表性案例区，根据江苏省生物多样性数据的收集、掌握情况及生物多样性评估的要求，参照“爱知目标”和NBSAP评估指标体系构建方法，针对BSAP提出的6大战略任务及20个优先行动，构建了包含41个指标的评估指标体系，利用生物多样性评估政策工具平台对BSAP发布以来的实施进展进行综合评估(图8、表1)。

表1 《江苏生物多样性保护战略与行动计划(2013—2030年)》实施进展评估指标体系Table 1 《Jiangsu Biodiversity Conservation Strategy and Action Plan(2013—2030)》implementation progress assessment indicator system

3.2 BSAP进展评估结果

评估结果采用五分法，即全部实现(100分)、有很大进展(>80～100分)、有较大进展(>60～80分)、有一定进展(>0～60分)和没有进展(0分)5个等级。综合评估结果显示，在6个战略任务中，战略任务三、六完全实现预期目标；战略任务一、五有很大进展；战略任务二、四的进度较慢，但依然有较大进展(图8)。

4 结论与展望

该研究通过生物多样性评估政策工具集成平台的搭建，旨在探索将各层次生物多样性保护目标纳入区域和行业发展规划与决策制定中，并通过数据可视化分析验证了多层次生物多样性保护目标设定的可行性。研究内容将为制定有效的生物多样性保护管理政策提供科学依据，未来在地方生物多样性保护领域具有广泛的应用和推广价值。

随着生物多样性信息学的蓬勃发展，生物多样性大数据的挖掘及其应用已经成为国际生物多样性的热点问题和前沿内容。目前，生物多样性评估政策工具集成平台尚未建立完善的数据库系统，数据挖掘、政策效果分析、政策反馈等功能有待加强。结合当前生物多样性研究热点，生物多样性评估政策工具集成平台在今后的系统更新和升级中，应侧重以下几个方面的研究：(1)与其他业务系统进行数据对接，整合并集成现有的物种分布、自然保护地等数据资源，构建更加完善的数据库系统，充分挖掘多元数据，为生物多样性指标体系构建提供更全面的数据支撑，为生物多样性管理决策提供更准确的分析判断；(2)综合使用多种政策工具，在数据与分析结果的标准化、政策评估的简单化与规范化等方面加强研究，满足不同用户多个方面和不同层次的需求；(3)在实际应用中，不断引入新的方法，优化数据计算模型和可视化分析方法，完善平台模块功能开发，实现评估报告实时生成等功能，为用户提供更便捷的信息服务。