1、1第二章第二章 环境管理的理论基础环境管理的理论基础n第二节第二节 系统论系统论n第三节第三节 控制论控制论n第一节第一节 三种生产理论三种生产理论2第一节第一节 系统论系统论概念概念系统、要素、联系、环境系统、要素、联系、环境系统的分类系统的分类系统论思想系统论思想3概念之一概念之一n系统是具有特定功能的、相互间具有有机系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。要构联系的许多要素所构成的一个整体。要构成一个系统，必须具备如下三个条件：成一个系统，必须具备如下三个条件：（1）要有两个或两个以上的要素；）要有两个或两个以上的要素；（2）要素之间要相互联系；）要素之间要相
2、互联系；（3）要素之间的联系必须是相干性联系，）要素之间的联系必须是相干性联系，即能产生整体功能。即能产生整体功能。4补充：系统的定义补充：系统的定义n美国的韦氏大辞典美国的韦氏大辞典：“系统系统”是指是指“有组织的有组织的或被组织化的整体；结合着的整体所形成的各或被组织化的整体；结合着的整体所形成的各种概念和原理的综合；由有规则的相互作用、种概念和原理的综合；由有规则的相互作用、相互依存的形式组成的诸要素集合，等等相互依存的形式组成的诸要素集合，等等”。n日本的日本的JIS标准：标准：“系统系统”是是“许多组成要素保许多组成要素保持有机的秩序，向同一目的行动的集合体持有机的秩序，向同一目的行
3、动的集合体”。n系统论的创始人贝塔朗菲：系统论的创始人贝塔朗菲：“系统系统”是是“相互相互作用的诸要素的综合体作用的诸要素的综合体”。n钱学森：钱学森：“系统是指依一定秩序相互联系着的系统是指依一定秩序相互联系着的一组事物一组事物”。5概念之二概念之二n要素要素q定义：指构成系统的组成部分。定义：指构成系统的组成部分。q客观世界一切事物都是系统与要素的对立统一体。系客观世界一切事物都是系统与要素的对立统一体。系统与要素的关系如下：统与要素的关系如下：相互依存，互为条件相互依存，互为条件相互联系和相互作用相互联系和相互作用相对性相对性1.运用系统思想和方法解决实际问题时，区分要素是一运用系统思想
4、和方法解决实际问题时，区分要素是一项重要工作。首先是要区分要素的层次结构，第二是项重要工作。首先是要区分要素的层次结构，第二是要决定要素的主次。要决定要素的主次。6n功能功能q指系统所能发挥的作用或效能，即系统从环境指系统所能发挥的作用或效能，即系统从环境接受物质、能量和信息，经过系统的变换，向接受物质、能量和信息，经过系统的变换，向环境输出新的物质、能量和信息。环境输出新的物质、能量和信息。n结构结构q互相关联、互相制约、互相作用的组成部分称互相关联、互相制约、互相作用的组成部分称为系统的结构。为系统的结构。概念之三概念之三7概念之四概念之四n联系联系q定义：指一个要素的存在与变化同另一个要
5、素的存定义：指一个要素的存在与变化同另一个要素的存在与变化之间的关系。在与变化之间的关系。q联系可以分为两种：联系可以分为两种：（1）相干性联系）相干性联系整体功能整体功能（2）非相干性联系（如随机联系）。）非相干性联系（如随机联系）。q联系的内容：物质流、能量流、信息流联系的内容：物质流、能量流、信息流 8概念之五概念之五n环境环境q系统以外的部分称为系统的环境，它是存在于系统之外系统以外的部分称为系统的环境，它是存在于系统之外与系统发生作用的事物的总称，为系统提供物质、能量、与系统发生作用的事物的总称，为系统提供物质、能量、信息或接受系统输出的物质、能量、信息。系统和系统信息或接受系统输出
6、的物质、能量、信息。系统和系统环境的分界称为系统边界。环境的分界称为系统边界。q系统对其环境的作用称为输出，环境对系统的作用称为系统对其环境的作用称为输出，环境对系统的作用称为输入。输入。q系统的功能体现一个系统与其环境之间的物质、能量、系统的功能体现一个系统与其环境之间的物质、能量、信息的输入与输出的变换关系，系统的结构和环境决定信息的输入与输出的变换关系，系统的结构和环境决定系统的功能，系统的输入输出关系体现系统的功能。系统的功能，系统的输入输出关系体现系统的功能。9系统的分类系统的分类n按构成系统的内容分为物质系统和概念系统按构成系统的内容分为物质系统和概念系统n按组成系统的要素性质分为
7、自然系统、人工系统按组成系统的要素性质分为自然系统、人工系统和复合系统和复合系统n按系统与环境的关系分为封闭系统和开放系统按系统与环境的关系分为封闭系统和开放系统n按系统的状态与时间的关系分为静态系统和动态按系统的状态与时间的关系分为静态系统和动态系统系统n按研究者对系统的认识程度可分为黑色系统、白按研究者对系统的认识程度可分为黑色系统、白色系统和灰色系统色系统和灰色系统10物质系统和概念系统物质系统和概念系统n物质系统是指由客观物质组成的系统。如原子、物质系统是指由客观物质组成的系统。如原子、分子、生物、企业、工厂、学校等自然物与人造分子、生物、企业、工厂、学校等自然物与人造物组成的系统。物
8、组成的系统。n概念系统是指由主观概念和逻辑关系等非物质组概念系统是指由主观概念和逻辑关系等非物质组成的系统，也称为人造抽象系统。如计划、法律、成的系统，也称为人造抽象系统。如计划、法律、政策、规章制度等系统。政策、规章制度等系统。11人工系统人工系统三个类型：三个类型：n一是由人们从加工自然物获得的人造物质系一是由人们从加工自然物获得的人造物质系统，如工具、建筑物、材料等；统，如工具、建筑物、材料等；n二是由一定的制度、组织、程序、手续等所二是由一定的制度、组织、程序、手续等所构成的管理系统和社会系统，如经济系统，构成的管理系统和社会系统，如经济系统，行政区域系统，军事系统等；行政区域系统，军
9、事系统等；n三是人造抽象系统，即概念系统。三是人造抽象系统，即概念系统。12系统论思想系统论思想整体性观点整体性观点 相关性观点相关性观点结构性观点结构性观点 层次性观点层次性观点 动态性观点动态性观点目的性观点目的性观点 环境适应性观点环境适应性观点 13整体性观点整体性观点n系统的整体性也称非加和性。含义：系统的整体性也称非加和性。含义：（1）系统的性质、功能和运动规律不同于其组成要素）系统的性质、功能和运动规律不同于其组成要素的性质、功能和运动规律；的性质、功能和运动规律；（2）作为系统整体中的组成要素具有它自身所没有的）作为系统整体中的组成要素具有它自身所没有的整体性，与它们各自独立存
10、在时有质的区别。整体性，与它们各自独立存在时有质的区别。n系统的整体属性与功能是由三方面决定的：系统的整体属性与功能是由三方面决定的：（1）组成系统的要素的性质）组成系统的要素的性质（2）系统内部各要素的数量）系统内部各要素的数量（3）系统的结构）系统的结构14相关性观点相关性观点n系统、要素、环境都是相互联系、相互作用、相互依存、相互制系统、要素、环境都是相互联系、相互作用、相互依存、相互制约的，这一特征叫做约的，这一特征叫做“相关性相关性”或或“关联性关联性”。n系统的相关性决定了系统的整体性。系统的相关性决定了系统的整体性。n客观事物的联系包括：客观事物的联系包括：q系统联系：系统与系统
11、之间在纵横方面所组成的关系；系统联系：系统与系统之间在纵横方面所组成的关系；q结构联系：系统内部各要素依一定秩序的排列组合关系；结构联系：系统内部各要素依一定秩序的排列组合关系；q功能联系：系统与外部环境之间的联系，即外部对系统的功能联系：系统与外部环境之间的联系，即外部对系统的输入和系统对外部的输出；输入和系统对外部的输出；q起源联系：揭示系统以怎样的方式产生和发展的；起源联系：揭示系统以怎样的方式产生和发展的；q因果联系：事物之间的因果关系。因果联系：事物之间的因果关系。15结构性观点结构性观点n系统的结构是指系统内部各要素相互联系、相互系统的结构是指系统内部各要素相互联系、相互作用的方式
12、或秩序，即各要素之间的具体联系和作用的方式或秩序，即各要素之间的具体联系和作用的形式。系统的内部形式就是系统的结构。作用的形式。系统的内部形式就是系统的结构。结构是系统的基本属性。结构是系统的基本属性。n结构的稳定性是系统存在的一个基本条件。结构的稳定性是系统存在的一个基本条件。n系统结构与功能的关系是辩证的关系，体现在系统结构与功能的关系是辩证的关系，体现在：（1）结构与功能是相互依存的。要素与结构是功能的内在）结构与功能是相互依存的。要素与结构是功能的内在根据，功能是要素与结构的外在表现。根据，功能是要素与结构的外在表现。（2）结构与功能又是相互制约、相互转化的。一方面，系）结构与功能又是
13、相互制约、相互转化的。一方面，系统的结构决定系统的功能，结构的变化，制约着整体的统的结构决定系统的功能，结构的变化，制约着整体的发展变化。另一方面，功能又具有相对的独立性，可反发展变化。另一方面，功能又具有相对的独立性，可反作用于结构。作用于结构。16层次性观点层次性观点 n系统由一定的要素组成，这些要素是由更低系统由一定的要素组成，这些要素是由更低一层的要素组成的子系统；另一方面，系统一层的要素组成的子系统；另一方面，系统本身又是更大系统的组成要素。这就是系统本身又是更大系统的组成要素。这就是系统的层次性的层次性。n系统的层次性具有多样性。系统的层次性具有多样性。n物质世界的层次是无限的，不
14、同层次具有质物质世界的层次是无限的，不同层次具有质的差别。的差别。17动态性观点动态性观点 n对任何系统，系统每时每刻都在运动、对任何系统，系统每时每刻都在运动、发展和变化，因而动态系统是绝对的。发展和变化，因而动态系统是绝对的。18目的性观点目的性观点n系统论的目的性观点是指系统依靠自身的系统论的目的性观点是指系统依靠自身的固有机制适应、调节着处于千变万化的环固有机制适应、调节着处于千变万化的环境中的行为，保持自身的相对稳定性，从境中的行为，保持自身的相对稳定性，从而保持系统行为的目的性。而保持系统行为的目的性。n系统论的目的性强调系统自身的固有机制系统论的目的性强调系统自身的固有机制（即反
15、馈机制），把目的性与有序性联系（即反馈机制），把目的性与有序性联系起来。起来。19环境适应性观点环境适应性观点 n所谓系统的环境适应性观点，就是当外界对系统输入所谓系统的环境适应性观点，就是当外界对系统输入物质、能量和信息时，系统能经过处理，向环境输出物质、能量和信息时，系统能经过处理，向环境输出新的物质、能量和信息，将输出结果与系统预期的目新的物质、能量和信息，将输出结果与系统预期的目标进行比较以决定下一步的措施，比较的结果，或可标进行比较以决定下一步的措施，比较的结果，或可保持原结构、功能，或需要改变，以使系统与环境相保持原结构、功能，或需要改变，以使系统与环境相适应。适应。n系统与环境之
16、间的四种关系：系统与环境之间的四种关系：（1）当系统与环境处于相互依赖的关系时，要考察环境对系）当系统与环境处于相互依赖的关系时，要考察环境对系统的输入或系统对环境的输出是否稳定可靠。统的输入或系统对环境的输出是否稳定可靠。（2）系统与环境的其它系统是否存在竞争关系。）系统与环境的其它系统是否存在竞争关系。（3）环境与系统是否存在破坏关系）环境与系统是否存在破坏关系（4）环境与系统是否存在吞食关系。）环境与系统是否存在吞食关系。20第二节第二节 控制论控制论n基本概念基本概念q可能性空间、控制、输入与输出、可能性空间、控制、输入与输出、反馈反馈n控制方式控制方式n控制系统控制系统21概念概念n
17、可能性空间可能性空间q可能性空间是指事物在发展变化中面临的所有可能情况的可能性空间是指事物在发展变化中面临的所有可能情况的全体，即各种可能状态的集合。全体，即各种可能状态的集合。n控制控制q人们根据确定的目的，设法改变和创造条件，对考察对象人们根据确定的目的，设法改变和创造条件，对考察对象施加某种作用，使事物沿着可能性空间内某个确定方向或施加某种作用，使事物沿着可能性空间内某个确定方向或状态发展，这种作用就叫做控制。状态发展，这种作用就叫做控制。n 输入和输出输入和输出q环境对系统的作用和影响叫做系统的输入；系统对环境的环境对系统的作用和影响叫做系统的输入；系统对环境的作用和影响叫做系统的输出
18、。作用和影响叫做系统的输出。n反馈反馈 q反馈是指系统的输出通过一定的通道反送到输入端，从而反馈是指系统的输出通过一定的通道反送到输入端，从而对系统的输入和再输出发生影响的过程。对系统的输入和再输出发生影响的过程。22实施控制的必备条件实施控制的必备条件n被控对象须存在多种变化发展的可能性。事物变被控对象须存在多种变化发展的可能性。事物变化发展的可能性空间不能是单元素集合，否则，化发展的可能性空间不能是单元素集合，否则，事物不可变，就谈不上控制；事物不可变，就谈不上控制；n目标状态必须存在于事物变化发展的可能性空间目标状态必须存在于事物变化发展的可能性空间内，并且是可以选择的；内，并且是可以选
19、择的；n具备一定的控制能力，要使事物向预定的目标改具备一定的控制能力，要使事物向预定的目标改变，达到控制的目的，就必须创造一定的条件。变，达到控制的目的，就必须创造一定的条件。q控制能力是创造条件改变事物在可能性空间内的状态的控制能力是创造条件改变事物在可能性空间内的状态的能力。能力。23实施控制的三个环节实施控制的三个环节n明确事物面临的可能性空间；明确事物面临的可能性空间；n根据确定的目标，在可能性空间中选择某一根据确定的目标，在可能性空间中选择某一状态或某一些状态为目标；状态或某一些状态为目标；n改变和创造条件，使事物向既定目标转化。改变和创造条件，使事物向既定目标转化。24系统的输入系
20、统的输入n系统的边界系统的边界 n系统的输入系统的输入q可控输入（输入）可控输入（输入）n可控输入指在对系统实施控制时是可以进行调节的输入。可控输入指在对系统实施控制时是可以进行调节的输入。q不可控输入（干扰）不可控输入（干扰）n控制的根本目的控制的根本目的q设法通过控制输入以得到符合我们愿望的输出。设法通过控制输入以得到符合我们愿望的输出。25反馈反馈n负反馈负反馈q如果反馈倾向于反抗系统偏离目标的运动，使系统如果反馈倾向于反抗系统偏离目标的运动，使系统沿减小目标差的方向运动，使系统趋于稳定状态，沿减小目标差的方向运动，使系统趋于稳定状态，实现动态平衡，这种反馈为负反馈。实现动态平衡，这种反
21、馈为负反馈。n正反馈正反馈q如果反馈的结果是倾向于加剧系统正在进行的偏离如果反馈的结果是倾向于加剧系统正在进行的偏离目标运动，使系统沿增大目标差的方向运动，使系目标运动，使系统沿增大目标差的方向运动，使系统越来越不稳定，最终导致系统的解体或崩溃，这统越来越不稳定，最终导致系统的解体或崩溃，这种反馈称为正反馈。种反馈称为正反馈。26控制控制n所谓控制就是施控者选择适当的控制手段，所谓控制就是施控者选择适当的控制手段，作用于受控者，以期引起或达到受控者的行作用于受控者，以期引起或达到受控者的行为状态发生合目的的变化。为状态发生合目的的变化。n控制论系统的两个基本要素控制论系统的两个基本要素q施控部
22、分（控制部分）施控部分（控制部分）q被控部分被控部分27基本的控制方式基本的控制方式n简单控制简单控制q不考虑系统承受的外部干扰和控制对象执行控制指令的效果，不考虑系统承受的外部干扰和控制对象执行控制指令的效果，只根据控制目标的要求以及对象在控制作用下可能行为的认只根据控制目标的要求以及对象在控制作用下可能行为的认识，制定控制指令，而且要求受控对象忠实执行指令。识，制定控制指令，而且要求受控对象忠实执行指令。n补偿控制补偿控制q根据控制目标来制定控制指令，同时要适时监测外部干扰，根据控制目标来制定控制指令，同时要适时监测外部干扰，并考虑为抵消干扰可能增加的控制因素，而且要反映在控制并考虑为抵消
23、干扰可能增加的控制因素，而且要反映在控制指令中，通过控制把干扰的作用取消掉，这便是补偿控制。指令中，通过控制把干扰的作用取消掉，这便是补偿控制。n反馈控制反馈控制q监测受控对象的运行状况，把输出变量的信息，反向传送到监测受控对象的运行状况，把输出变量的信息，反向传送到输入端；然后通过控制机构分析能够体现目标要求的控制变输入端；然后通过控制机构分析能够体现目标要求的控制变量与反馈信息进行比较，找出误差；再根据误差的大小调整量与反馈信息进行比较，找出误差；再根据误差的大小调整控制指令，改变对象（受控对象）的运行状况，逐步缩小乃控制指令，改变对象（受控对象）的运行状况，逐步缩小乃至最后消除误差，达到
24、控制目标。至最后消除误差，达到控制目标。28控制系统控制系统n施控部分是由多个具有不同功能的环节按施控部分是由多个具有不同功能的环节按一定的方式组织成为一个整体，称之为一定的方式组织成为一个整体，称之为“控制系统控制系统”。n有时也把受控对象作为环节包括在内。有时也把受控对象作为环节包括在内。29控制系统的环节控制系统的环节n敏感环节敏感环节q负责监测和获取受控对象和环境状况的信息。负责监测和获取受控对象和环境状况的信息。n决策环节决策环节q负责处理有关信息，制定控制指令。负责处理有关信息，制定控制指令。n执行环节执行环节q根据决策环节作出的控制指令对对象实施控制。根据决策环节作出的控制指令对
25、对象实施控制。n中间转换环节中间转换环节q在决策环节和执行环节之间，需要设置完成某种转换在决策环节和执行环节之间，需要设置完成某种转换任务的功能环节，同时要把这些环节按适当的方式组任务的功能环节，同时要把这些环节按适当的方式组织起来，以产生所需要的控制作用。织起来，以产生所需要的控制作用。30第三节第三节 三种生产理论三种生产理论31三种生产三种生产n物质生产物质生产q指人类利用技术手段从环境中索取自然资源并接受指人类利用技术手段从环境中索取自然资源并接受人的生产环节所产生的消费再生物，并将其转化为人的生产环节所产生的消费再生物，并将其转化为生活资料的总过程。生活资料的总过程。n人口生产人口生
26、产q指人类生存和繁衍的总过程，既包括人口的再生产指人类生存和繁衍的总过程，既包括人口的再生产(繁衍、生育繁衍、生育)，也包括人口在其生存过程中对物质，也包括人口在其生存过程中对物质资料的消费。资料的消费。n环境生产环境生产q指自然力和人力共同作用下环境对其自然结构和状指自然力和人力共同作用下环境对其自然结构和状态的维持与改善，包括消纳污染（加工废弃物、消态的维持与改善，包括消纳污染（加工废弃物、消费废弃物）和产生资源（生活资源、生产资源）。费废弃物）和产生资源（生活资源、生产资源）。32物质生产环节的基本参量物质生产环节的基本参量n资源利用率资源利用率q指的是将从环境中索取的资源和从废弃物中取
27、得的再生物指的是将从环境中索取的资源和从废弃物中取得的再生物转化为产品的比例。资源利用率高，意味着在产出同等产转化为产品的比例。资源利用率高，意味着在产出同等产品时，从环境中索取的资源少，加载到环境中的加工废弃品时，从环境中索取的资源少，加载到环境中的加工废弃物也少。物也少。n产品流向比产品流向比q指提供给人口生产的产品和服务与提供给环境生产的产品指提供给人口生产的产品和服务与提供给环境生产的产品的比例。的比例。n社会生产力社会生产力q社会生产力对应于生产生活资料的总能力。社会生产力对应于生产生活资料的总能力。33人口生产环节的基本参量人口生产环节的基本参量n人口数量人口数量n人口素质人口素质
28、q人口素质包括人的科学知识水平和文化道德人口素质包括人的科学知识水平和文化道德修养，决定了人参加物质生产和环境生产的修养，决定了人参加物质生产和环境生产的能力，还表现为调节自我生产和消费方式的能力，还表现为调节自我生产和消费方式的能力。能力。n消费方式消费方式q消费方式包含消费水准、消费入口比和消费消费方式包含消费水准、消费入口比和消费出口比三个基本分量。出口比三个基本分量。34消费方式的基本分量消费方式的基本分量消费水准指个人消费物质资料（包括生活资源和生活消费水准指个人消费物质资料（包括生活资源和生活资料），它和人口数量是决定社会总消费的主要因素。资料），它和人口数量是决定社会总消费的主要
29、因素。消费入口比表示在个人生活所消耗的物质资料中，生消费入口比表示在个人生活所消耗的物质资料中，生活资源与生活资料之比。消费入口比高，意味着社会活资源与生活资料之比。消费入口比高，意味着社会总消费中取自环境生产的生活资源较多，而取自物质总消费中取自环境生产的生活资源较多，而取自物质生产的生活资料较少，有利于减少对环境生产的压力。生产的生活资料较少，有利于减少对环境生产的压力。消费出口比表示物质经人的生产环节消费以后，回用消费出口比表示物质经人的生产环节消费以后，回用于物质生产的部分（消费再生物）与直接返回环境生于物质生产的部分（消费再生物）与直接返回环境生产的部分（消费废弃物）之比。消费出口比
30、高，表示产的部分（消费废弃物）之比。消费出口比高，表示转化为物质生产的资源比例大，成为环境污染物的比转化为物质生产的资源比例大，成为环境污染物的比例小，有利于减轻对环境资源生产力的压力。例小，有利于减轻对环境资源生产力的压力。35环境生产环节的基本参量环境生产环节的基本参量n污染消纳力污染消纳力q指环境接受从物质生产返回的加工废弃物指环境接受从物质生产返回的加工废弃物和从人口生产返回的消费废弃物，环境自和从人口生产返回的消费废弃物，环境自身消解这些废弃物的能力。身消解这些废弃物的能力。n资源生产力资源生产力q指环境产生或再生生活资源和生产资源的指环境产生或再生生活资源和生产资源的能力。能力。36三种生产的调和三种生产的调和n可持续发展需要三种生产的协调可持续发展需要三种生产的协调n三种生产的调和可以用指标来度量三种生产的调和可以用指标来度量q可持续发展的指标体系可持续发展的指标体系
