信息论在环境管理中的应用

摘 要：信息论作为一种科学方法与环境管理存在不可分割的内在联系：信息既是环境工作的基础，也是环境管理的重要手段。以信息论指导环境工作主要应建立和完善信息检测、信息处理和信息管理三位一体的环境信息系统，保障环境管理的科学决策。

关键词：信息论; 环境; 管理

1、关于信息论

信息本身是一个在日常生活中长期使用的术语，而作为科学研究意义上的信息概念，学术界迄今仍未达成一致。在不同学科中，信息的含义大相殊异，如著名信息学家马克卢普(F. Machlup)就称之为“信息研究中的语义诡辩”。[2]但就认识论意义而言，信息应该是认识主体接收到的、可以消除对事物模糊认识的新消息、新内容、新知识。人们对信息研究的重视可以追溯到20世纪的20年代，哈特莱在《信息传输》一文中探讨了信息的传输、量度问题，为信息论的建立提供了思路。第二次世界大战中由于雷达、电子通信、自动控制和计算机技术的发展，促使许多国家加强了对信息问题的研究。1948年，美国数学家申农(G·Shannon)在前人研究基础上发表了《通信的数学理论》(《A Mathematical Theory of Communication》)一文，标志着信息论的诞生。

概括地讲，信息论方法就是把事物看成是一个以信息为中心的运动系统，运用数学工具来研究系统信息的传输、储存、转换、检索、处理，从而达到对某个复杂对象规律性认识的研究方法。它主要有以下特点：

第一，抽象性。它可以完全撇开研究对象的具体运动形态，不需要对事物的整体结构加以剖析，而仅仅考察其流程，也就是把系统的有目的性运动抽象为一个信息交换过程。

第二，整体性。信息论方法实际上也是一种整体综合方法，它不是通过割裂系统的联系，用形而上学的方法去研究对象，也不是把复杂对象分解为零散部件，再以机械组合来解释复杂事物系统，而是从系统的角度出发，把对象视为不可分割的完整体系，通过它的信息联系掌握其运动规律。

第三，可类比性。类比是由两个对象内部属性关系的某些相似，据此得出它们在其他方面可能相似的推理方法，是一种从特殊到特殊的逻辑推论。通过类比，信息论方法发现了低级运动和高级运动、有机体和无机体、人和机器之间的共同本质：它们虽然千差万别，但本质上都是一种信息传递和转换的系统。

2、信息与环境管理的关系

现代化的环境管理是一个复杂的大系统，在整个系统的管理活动中存在着两种“流动”，一种是人力、物力、财力等的物质流动;另一种是随之产生的大量的环境数据、资料、指标、图纸、报表以及与环境有关的经济、社会发展等信息的流动。前一种流动是环境管理活动的主体流程，后一种流动则是前一种流动的表现或者说描述，这两种流动的交互作用，就构成了实际的环境管理活动。为使环境管理取得最优效果，就必须对人流、物流、财流加以科学的计划、组织和调节，“使它们按着一定的规律运动”，[3]而人流、物流、财流合乎目的运动的前提，是信息流的畅通，信息流调节着人流、物流，财流的数量、质量、方向和速度，信息流的任何阻塞都会造成人流、物流、财流的紊乱甚至中断，环境管理活动就要停顿或遭到破坏，管理目标就难以实现。所以信息既是环境管理组织的中枢神经，又是环境管理的重要资源，现代环境管理中首要的任务是对信息进行有效处理。

2.1、信息是环境管理工作的基础。

各级环保部门、企事业单位最关键的管理职能就是：计划、组织和调节(包括环境数据统计和控制)。而为了完成既定目标，执行上述职能，就离不开信息。特别是当今的环境管理规模越来越大、各部门分工日益精细、环保部门内部以及和其他部门(如经济部门、行政部门等)的联系和交往越来越紧密，使得环境管理中的信息量将更加庞杂。对这些庞杂的信息，如果不作准确周密的综合分析，以最快、最有效的形式向各级管理人员提供必要信息，环境管理工作就无法正常进行。关于这一点，我们可以从制定环境管理计划的过程中看到，计划是环境管理工作的基础，如果计划是低劣的、错误的，那么整个环境管理工作都将是无的放矢，而陷入盲目。环境信息是环境管理计划、决策的基础，计划、决策是获得信息、分析处理、做出决断的过程，计划、决策需要信息，如同生产需要原料一样。因此环保部门在制定计划，做出决策前，必须要及时、准确地取得环境信息。如果环境信息不能及时输送到环保部门及各相关企业，那么，所做出的决策将是“事后诸葛亮”，起不到预期效果;如果信息不准确，就保证不了决策判断的准确性，制定不出周详科学的管理计划，即使好不容易制定出计划来，这种计划也只能对管理工作起阻碍破坏作用，造成环境管理的混乱。

2.2、信息反馈是环境管理的重要手段

所谓信息反馈是指把系统发出的部分再输送回来，以便同原来规定的标准值或目标值进行对比，及时发现偏差，加以纠正，从而调节再输出，达到最优效果。要实现对环境的科学控制与管理必须要有及时的信息反馈。没有健康畅通的信息反馈系统，环保部门以及相关企事业单位就无法对各项实践活动进行有效的监控和调整。为了达到既定的管理目标，管理人员必须对各个方面的工作制定一定的标准，如果根据反馈，实际执行的结果不符合原定的规划标准，就要立即进行原因查找和分析，采取措施纠正偏差。在环境管理工作中信息反馈又是一个不断循环的过程，这个过程可以用下图表示：

这个环境信息反馈循环过程是经久不息的，每经过一轮循环，环境管理质量就前进一步，因此可以说信息反馈是现代化环境管理不可或缺的手段和方式，是环保部门达到预定目标的重要保证。

3、建立完备的环境信息系统

高效的完备的环境信息系统是环境管理得以正常运行的先决条件。它应该由信息检测、信息处理和信息管理三个方面构成。

3.1、构建环境信息检测系统

环境检测是指测定代表环境质量的各种标志数据的过程。环境检测一方面可以获得环境信息作为制订或者修改各类环境质量标准的依据，被国家或地区的环境法规所采用，作为执行环保法规的技术仲裁;另一方面，也可以为人们生活提供必要的信息，以约束矫正自己的行为，提高人们的生活水平和质量。环境检测可以归纳为以下几个步骤：

3.1.1选择采样点。由于环境检测所涉及的范围广、规模大，所以必须在相当大的地域选择相当多的采样点。所谓采样点，就是指收集环境信息的地区或地点，它是环境检测方案制订的前提和基础。采样点的选择因研究的对象和具体条件而异。以大气污染检测为例，在调查一个城市或地区二氧化硫污染状况时，采样点的选择最好用几何网络法，即将检测范围均匀地划分成若干个小块，大小则由具体条件而定，这样设置采样点的优点是不受人为因素(主观性)的影响，随机性也较强，能客观地反映二氧化硫的空间分布和污染程度。

3.1.2确定采样时段。环境污染物浓度的时间分布受污染物排放的规则性及其他环境因素的影响较大。所以检测中对采样时段的选择也非常重要。还是以大气污染检测为例，如果要测定一个城市大气污染最高一次浓度，就应该在污染最严重的时间(上午或下午)，天气条件不利(如雾天)的时间，短时期采样，采样点应比较多，各样点的样品数不能很少。如果为了测定城市污染最低日平均浓度，应在条件有利的时间段里采样，并且应连续测定，为了节省人力，每天可以选择有代表性的时段(浓度最高、最低、中等程度)进行几次，求其平均值代表日平均浓度。

3.1.3观测关联因素。环境污染是污染物和其他环境因素共同作用的结果，因此，在环境污染物检测的同时，还必须对其他关联因素进行观测。在大气污染检测过程中，在采集样品的同时，还需要在各个采样点观测与污染有关的气象因素(如风力、气温、风向等)、天气现象(如雨、雪、雾等)和地形地貌等，在此基础上还要对这些因素观测材料进行分析，了解其与大气污染的关联程度，有利于合理地评价环境质量。

3.2、构建环境信息处理系统

由环境检测而获得的信息是庞杂的、凌乱的，无法直接成为研究决策的依据。因此，信息处理就显得十分必要。环境信息处理系统主要应完成以下两项使命：

3.2.1建立信息数据库。环境检测之后必须将通过各种途径采集的数据经过分析、综合，吸收有益数据，摒弃无效信息，然后再经过分门别类、细致梳理，形成脉络，存放于相应的数据库备查。数据库存储的环境信息就是日常积累的大量数据(数据量越大，包含的信息就越多)，它是进行环境管理系统分析、决策支持的基础。

3.2.2构织检测信息网。环境检测信息网是由各级环境检测部门组成的跨地区、跨部门的环境检测信息协作体系，其主要任务是在环境检测工作的前提下，在收集大量的环境信息的基础上，建立和完善环境信息传输的形式和渠道，提高环境信息的利用效率，以满足环境管理现代化的需要。环境检测信息网组成应该是纵横交错的，它以国家各级环境检测部门为雏形，同时吸收相关行业、企业的检测机构以及相对独立的**机构。以市级环境检测部门为主体开展工作，它主要负责对各类环境检测信息进行输入、建档、输出，同时，将上级的工作指导和任务安排、分解给下级检测站或企业，保证检测和信息管理渠道畅通，传递自如。

3.3、构建环境信息管理系统

环境信息管理系统要由三个基本要素构成：管理者、管理对象和联系两者之间及其它们内部关系的信息检测和处理系统。在整个系统中，管理者、管理对象和管理**相互作用、密切结合，组成了完整的有机体。其中，管理者扮演着大脑的角色，处于最高监管地位;管理对象即环境信息以及由此形成的储存库和信息网，它扮演着系统躯干的角色，处于主体地位;管理**即信息检测和处理系统，它扮演着神经中枢的角色，是信息的收集者和传送者，每一条信息流都可看作神经系统的一个神经元，不时地给系统输送新鲜血液。这样就使管理、检测、处理等系统熔为一体，促进了环境治理的高效运转。特别是随着环境信息的日益多元化、复杂化，管理者的队伍建设显得尤为重要，它通过监督和调控信息操作过程，保障着信息的正确获取和传输，影响系统的全局。为确保信息管理任务的完成，除提高环保部门专业人员素质以外，还应调动一部分社会力量协助参与，即通过各种渠道，将各企业、工厂等部分环保或其他人员集中或分散地进行专门培训，使他们拥有专业技能和管理素质，参加基层监管，并及时反映情况提供建议，为促进信息管理的科学化、民主化贡献力量。

参考文献

[1]Machlup F, Mansfield U. The Study of Information: Interdisciplinary Messages. N. Y.: Wiley, 1983.16.

[2]陈依元.走向系统、控制、信息时代[M].北京：人民出版社，1988.118.

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