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运用系统工程思维促进林业生态保护探讨

2024-12-31 79 上传者：管理员

摘要：随着当今信息化发展，系统工程学科发展比较成熟，尤其是全过程管理，如将其技术应用到林业生态保护，特别是结合现代信息化技术，将大幅提高森林防火、动植物保护、有害生物防治的效率，同时降低管护成本。本文基于林业生态保护中存在问题，运用霍尔系统工程方法论，以“空天地人”森林防火监测技术应用为例对林业生态保护展开研究。

关键词：
林业
林场改革
森林防火
生态保护
系统工程
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近年来，随着国有林场改革、林长制等政策出台以及林业相关法律法规的完善，林业高质量发展成为一个复杂的系统工程，涉及面广，复杂程度大。这些系统工程促进了我国林业健康发展，但也存在一些问题。本文旨在运用系统工程思维分析当前林业生态保护中存在问题，通过硬件和管理优化，提升林业生态保护水平，助推我国林业生态保护高质量发展。

1、系统工程思维应用情况

1.1概述

系统工程思维是一个复杂的过程。在古代，例如《孙子兵法》系统军事战术。1938年，鲍德西科学小组负责人把他们从事的工作称为运筹学。如今，随着数字化技术发展，基于AI技术应用，发展为现在复杂系统工程方法MBSE。MBSE（基于模型的系统工程）是与工程知识系统相对应的系统知识工程[1]。

1.2定义

关于系统工程的定义有多种提法。我国著名科学家钱学森指出系统工程是一门组织管理技术，涉及规划、研究、设计、实验和科学规划方法[2]，美国学者H切斯纳提出系统工程是一个由若干小系统组成的，每个系统都是完整的整体。日本学者三浦武雄认为系统工程是跨学科、涉及多领域[3]。

根据以上综合，系统工程是一门研究大规模复杂系统的交叉学科，根据整体协调需要，综合运用各种现代科学思想、理论、技术、方法、工具，对系统进行研究分析、设计制造和服务，使系统整体达到协调和优化。

1.3特点

系统工程中整体思想是其核心观点。一方面，系统科学是关于整体性的科学，层次性是其表现，分为规范层次性和非规范层次性。另一方面，按照系统分类规模有小、大、巨3个系统，结构分简单系统和复杂系统，状态分为静态系统和动态系统，性质分自然系统、人工系统、复合系统，环境分为封闭系统和开放系统，形态分实体系统和概念系统。

1.4应用情况

系统工程在不同领域均有应用。陈红涛等[4]综合分析系统工程发展，得出未来发展趋势是基于模型的系统工程（MBSE），马雪莹等[5]将系统工程应用到中小企业管理中，运用模糊综合评分法分析解决中小企业在人才管理方面弊端。潘星等[6]结合工程特色探索创新教学模式。马辉等[7]运用系统工程方法论解决川藏铁路隧道工程建设相关问题。顾清华等[8]在研究计算机为代表的人工智能技术，将其应用到矿山系统工程，引领系统工程学科进入新的发展阶段。周家敏等[9]如运用系统工程理念总结出3种基本林业生态扶贫实践模式。郭贵芬等[10]指出在系统规划理论基础上，结合当前林业发展政策，提出提高我国林业工程造林管理策略。Nikologianni等[11]将系统工程运用到园林景观学科，指出BIM应用在微观尺度方面研究较多，但在园林景观设计方面研究不多，尤其是在景观设计中的景观与气候变化方面研究有限。因此，其通过近10年文献数据，研究分析了BIM与景观相关的气候变化。Sayed[12]运用BIM技术提高阿拉伯地区园林景观绿化在设计与施工问题。

2、林业生态保护存在问题

2.1保护难度逐渐显现

随着我国对森林资源保护的高度重视和程度不断提高，我国森林资源数量增加，质量不断改善[13]，但由于偏远山区、无人区交通不便、信息闭塞，林业人员整体素质有待提高等情况，这些地区林业生态保护多依靠传统方法，且资金投入有限，林业生态保护难度逐渐显现。

2.2软硬件均有待提升

近年来，有关单位在加强森林资源管护，针对不同林区特点实施分类管理[14]，“林长制”、国有林场改革、林业产业发展规划等顶层制度设计取得了不错成绩，在促进林场人员结构调整、基础民生建设、绿色产业发展等方面起到重要作用。随着林业资源不断开发，新问题逐渐增加，森林防火生物阻隔带、森林康养等项目，存在“重建轻管”思想[15]，人员素质提升、基础设施升级、开发过程中生态修复、资源保护等均为亟待解决的问题。

2.3协调联动能力不足

生态保护在促进生态安全过程中，也需要各种政策、部门、人员之间不断沟通、运用系统思维解决问题。当前，我国个别地区林业生态保护存在宣传重形式轻效果、重处罚轻预防，重点不重面等问题[16]。

3、系统思维在林业生态保护领域应用研究

3.1技术应用

随着信息化发展，“互联网+与森林防火管理”成为森林资源保护的一种新管理模式[17]，根据问题分析，运用霍尔系统工程方法论（见图1），以三维结构即时间维、逻辑维和知识维，构建林业生态保护空、天、地、人立体管护体系。“空天地人”森林防火监测技术应用（见表1）。

图1 霍尔的系统工程方法论

表1“空天地人”森林防火监测技术应用

“空天地人”四位一体运用系统工程思维具有三方面优势。一是预防体系优势。使林业高科技在森林防火预警中发挥良好防御优势。二是科学施救体系优势。建立全方位灭火扑救体系，实现立体监测，通过建立设施、安排人员，形成卫星遥感、无人机巡航、人瞭望、视频监控等全方位结合立体监测网络，实现火情早发现。三是后勤保障优势。将四位一体系统作为分系统纳入“林长制”总系统管理，资金统一管理、调配，实现强有力后勤保障。

3.2解决对策

“空天地人”森林防火监测技术中“空、天、地、人”总体设计运用了霍尔系统工程方法论知识维中的环境学、社会学、工程等不同学科理论。通过卫星、物联设备、人工等对森林防火进行事前精准监测、事中科学扑救、事后措施优化。从时间维和逻辑维实现了对森林防火全方位管护，是结合信息技术对霍尔系统工程方法论的应用典范，结合我国林业生态保护中存在问题，实现管理学科，优化策略的目的。

3.2.1坚持科技优先

通过可视化模型，加强对森林监控识别精度的研发与提升，使无人机性能升级、系统和设备更具兼容性，使其更智能。在物物互联、人物互联、人人互联方面加大研发力度，借助数字化技术，实现生态管护网格化管理，最终形成国家、省、市、县、乡五级管理体系[18]。

3.2.2加强队伍建设

信息化实现还需要专业人才。各大高校要加强开发满足现代林业需求课程，建立实战化训练基地，加快林业高技能人才培养和输送。同时，加强各级林业从业人员系统化培训，建立林业专业人才考核机制，通过培训、选拔、奖励等措施，确保林业专业队伍后备力量可持续发展和提升。

3.2.3强化互联互通

建立信息共享平台，解决物理空间互联。人与人、部门与部门互联，使林业生态保护与航空、气象、水利、农业、交通等部门之间建立互通互联关系，实现全民参与森林防火工作[19]，形成全民参与良好社会氛围[20]。定期组织联合行动和模拟演练，由单边作战变为协同作战，共同推进生态保护工作。制定和实施相关政策、法律和规章，促进不同部门和区域合作。建立评估体系，定期对协同作战的效果进行评价，根据反馈调整策略和行动计划。

4、结论

系统工程理论是一种跨学科方法论，强调在复杂系统设计和管理工作中采用整体性、系统性思考方式。将系统工程理论原理运用到林业生态保护领域，可通过生态系统模拟对森林火灾、林业有害生物等方面进行预测，进而根据预测结果采取不同措施，选择最优方案。同时，系统工程强调跨学科合作，将林业生态保护涉及的气象学、土壤学等多学科融合，可解决更多林业生态保护相关问题。

参考文献:

[1]栾恩杰.系统工程思想的演化:古代先贤的系统工程观到当代复杂系统工程方法[J].工程管理科技前沿,2022,41(05):1-8.

[2]中国航天系统科学与工程研究院·钱学森智库办公室.以系统工程方法助推钱学森智库建设[J].中国航天,2019(01):50.

[3]白思俊,郭云涛.系统工程(第四版)[M].北京:电子工业出版社,2023.

[4]陈红涛,侯俊杰,赵滟,等.工程系统工程的基本原理和未来发展[C]//中国系统工程学会.中国系统工程学会第19届学术年会论文集.北京:2016.

[5]马雪莹,董君.系统工程方法在中小型企业人才管理中的应用[J].知识经济,2022,622(20):72-74.

[6]潘星,康锐.工程系统工程研究生课程教学体系研究[J].高等教育研究学报,2010,33(01):46-48.

[7]马辉,高明忠.基于系统工程方法论的川藏铁路隧道工程建设管理探讨[J].现代隧道技术,2020,57(03):1-8.

[8]顾清华,江松,李学现,等.人工智能背景下采矿系统工程发展现状与展望[J].金属矿山,2022(05):10-25.

[9]周家敏,胡学如.生态文明视域下林业扶贫发展模式创新[J].经济师,2021(03):11-13.

[10]郭桂芬,钟张胜.林业工程造林管理策略探讨[J].种子科技,2021,39(09):135-136

[13]林平.我国非法采伐林木行为治理对策探析[J].林产工业,2022,59(12):67-72.