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第一章 环境系统分析概论 第一节 系统及其特征 第二节 系统的结构化 第三节 系统分析 第四节 环境系统分析 引言 系统的由来：人类长期的社会实践而来的。 1.1系统的定义与分类 什么是系统? 系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约、执行特定功能的元素组成的有机整体。 系统的特点： 一个系统包含两个或两个以上的元素。 系统元素之间相互独立又相互制约。 各个元素组成一个整体，执行特定的功能。 分类 按系统的成因分类：自然系统、人工系统和复合系统。 其中复合系统是人工系统和自然系统综合而成的系统，环境保护系统基本上都是复合系统。 按系统的时间过程特征分类：动态系统和稳态系统。状态随时间变化的系统称为动态系统，相反为稳态系统。从绝对意义 上，稳态系统是不存在的。环境保护系统属于动态系统。 按系统与周围环境的关系分类：开放系统和封闭系统。 复合系统 开放系统与其周围的环境存在物质、能量和信息的交换，而封闭系统则不存在交换。环境保护系统一般是开放系统。 在解决实际问题时，复合系统、动态系统和开放系统都是比较难以处理的复杂系统，环境保护系统就属于这种复杂的系统，在处理复杂系统时，有两种方法可以选择：采用复杂的技术，力图真实地反应系统的复杂性；或者对系统进行某种程度的简化，采用比较简便的方法反映系统的主要特征。 系统的特征 1.目的性 2.集合性 3.阶层性 4.相关性 5.整体性 6.环境适应性 7复杂性 8.矛盾性 1.2 系统的结构化 一个系统是由多个元素或子系统组成的，它们并不是看上去的那么杂乱无章，而是按照一定的结构程序有序分布的。 结构模型解析是确定复杂系统中大量元素之间相互联系真的技术，通过各种元素之间的因果关系、大小关系和隶属关系的识别，构建复杂系统的分解和多级递阶结构形式。我们可以通过有向图和相关矩阵的有关运算，可以得到可达性矩阵，然后对可达性矩阵进行分解，得到复杂系统条理分明的多级递阶结构形式。 一.有向连接图、相邻矩阵和可达性矩阵 1.有向连接图 如果一个系统有若干个子系统（或元素）构成，每个子系统之间有带有箭头的边表示，这个系统的图形就构成了有向连接图。 2.相邻矩阵 用以表示有向连接图中各个元素之间连接状态的矩阵称为相邻矩阵。 3.可达性矩阵 用矩阵形式来反映有向连接图各元素之间通过一定的路径可以到达的程度。 有向连接图 相邻矩阵 可达性矩阵 二.区域分解 1.3系统分析 基本概念 系统分析的研究对象是复杂的大系统。大系统的特征是在系统中存在着许多互相矛盾的和不确定因素，从长期的工程实践中认识到，要实现系统的优化设计和优化运行，就需要对系统进行全面的、互相关联的和动态的分析，这就是系统分析。 系统分析可以被理解为一个对研究对象进行有目的、有步骤的探索过程，子系统通过分解与综合的反复协调，寻求满足系统目标最佳的方案。 系统分析的最大特点是追求总体目标的最优，为了追求总体的目标最优，有时有必要放弃局部目标或子系统目标最优。 系统分析的总过程 问题识别→系统分解→系统综合→系统协调与评估→系统输出 系统分析总体过程 二.系统分析的发展 作为一门学科，系统分析开创于20世纪40~50年代，但是系统分析的思想和方法的运用可以追溯到久远的古代。 战国时期（公元250年左右）的都江堰灌溉、防洪系统，就是运用系统分析思想的杰作。都江堰由“鱼嘴”、“飞沙堰”、“宝瓶口”等工程组成。 20世纪30年代，英国科学家在研究军事战略过程中逐步发展起来的“运筹学”可以说是现在系统分析学科的发端。军力的部署、战略物资的储运、借助运筹学可以达到最佳状态，发挥最佳效益。联军在二次大战中也因此而取胜。 20世纪40年代，美国电话电信公司（贝尔）正式启用“系统工程”一词，系统科学在规划、设计、生产和管理的领域得到了飞速的发展。1947年，奥地利生物学家贝塔朗菲全部创建了“普通系统论”。贝塔朗菲认为把孤立的各部分的活动方式简单相加，不能说明高一级水平的活动性质和活动方式。如果了解各组成部分之间存在的全部联系， 那么高一级水平的活动就能够由组成部分推导出来计算机技术的发展由又促进了系统科学的扩张。系统科学的应用已经远远超过了传统科学的观念，进入到解决各种复杂的社会-技术系统和社会-经济系统的优化规则、优化设计、优化控制和优化管理阶段。 系统分析的主要对象是复杂的大系统。系统科学发展起来的大系统分解协调方法和技术为复杂大系统问题的解决提供了基础。 三.系统分析的特征 系统分析的特点 1.研究方法上的整体化