2021-4-9 | 当代海洋经济论文
本文作者：狄乾斌 徐东升 周乐萍 单位：辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心
海洋经济可持续发展是可持续发展概念在海洋领域的体现，是促进海洋经济、社会、海洋资源和环境协调发展的战略思想，即以海洋资源的可持续利用和良好的海洋生态环境为基础，以海洋经济可持续发展为中心，以谋求社会的全面进步为目标的发展模式［１］。从海洋经济可持续发展的定义来看，海洋经济可持续发展系统涉及一个地区或国家之间的海洋资源与环境、经济和社会等诸多因素，是一个复杂的动态系统。从系统论的观点来看，海洋经济可持续发展是人与自然、环境交互作用的集中体现，海洋生态、经济、社会要素之间相互作用、相互联系构成了一个涉及众多因素的、动态的和存在多重反馈联系的复杂社会经济系统。目前研究社会经济系统最常用的方法有投入产出、目标规划、经济计量和系统动力学建模等，前３种方法都是以线性代数为基础，解决不了技术变化和投入产出中的时滞等一系列动态问题。系统动力学基于信息反馈的机制，通过对现实系统结构和功能的模拟分析，提供解决问题的方法和途径［２］。
１ＳＴＥＬＬＡ系统建模仿真软件简介
系统动力学（ＳＤ）可以定性（ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ）和定量（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ）地构建模型。口头描述和因果环图（ｃａｕｓａｌｌｏｏｐｄｉａｇｒａｍ）可以定性地描述系统；栈一流图（ｓｔｏｃｋ－ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍ）可以定量地描述系统。为了实现定量地描述系统并模拟运行系统随时间展开的动态性，相应的计算机软件是必需的，所以从一开始ＳＤ方法就和数字计算机仿真结合紧密。自２０世纪６０年代开发出第一代仿真软件Ｄｙｎａｍｏ后，尤其是２０世纪８０年代中后期，可用于计算机的仿真软件陆续问世，如，面向模型（模型结构对用户开放）的软件：ＳＴＥＬＬＡ、Ｖｅｎｓｉｍ、ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｙｎａｍｏ等［３］。ＳＴＥＬＬＡ软件是一种基于系统动力学的管理决策建模仿真软件，也是第一个允许图形模式输入的仿真软件。它的主要目的是帮助人们重塑思考方式，抛弃以前局部的、静态的思考方式，让人们以整体的、系统的观点来思考问题。
１．１ＳＴＥＬＬＡ软件的特点［４］
１．１．１简洁明了的层次结构
高层结构（ｈｉｇｈｌｅｖｅｌ）：是系统结构的整体反映。它把系统分为互相关联的子系统，从而保证使用者能从整体上把握其研究的系统。图层结构（ｇｒａｐｈ）它是整个系统模型的核心，是构造系统模型的主要空间。它的结构决定了模型的实质与函数层的数据结果。图层结构含有４种基本的语言符号：栈（ｓｔｏｃｋ）、流（ｆｌｏｗ）、数据转换器（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及连接器（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）。函数层结构（ｆｕｎｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌ）：包含模型中各变量之间的逻辑和数学关系。这些关系可用代数方程、各种变化曲线，或者逻辑函数来表示。ＳＴＥＬＬＡ图层的４个基本语言符号中最主要的是栈和流。栈表示积累，也表示系统所处的状态；流表示系统的活动，如，物质流、资金流和信息流等；数据转换器表示各种数据序列、代数关系，或常数；连接器表示栈、流和数据转换器３者之间的关系或传递信息。
１．１．２动态交互的系统演示过程
受外界的各种约束条件、长期以来形成的经验以及直接判断事物的习惯和研究对象的复杂程度等因素的束缚，人们有时很难了解系统中的结构影响行为的真相。但人脑一般具有较强的分析事物结构的能力。ＳＴＥＬＬＡ可以将人们头脑中所思考的事物结构转换成模型，并动态模拟事物的行为模式。通过４种基本的语言符号来描述人们头脑中构思的系统结构，输入必要的数学关系和参考数值，就可以在计算机上模拟出事物的动态发展过程。
１．１．３强有力的数学背景支持
ＳＴＥＬＬＡ背后有一个结构严谨的数学模型体系，它是以常微分方程组的形式来实现的。使用者不需直接构造艰深的数学方程式，只需通过图形化的语言方式来确定模型中各变量之间的关系（函数层中的数学关系），输入特定变量的初值，然后运行模型就可以得到所需变量的数值或者变化曲线了，因为复杂的数据运算工作完全是由计算机在后台操作。ＳＴＥＬＬＡ算法的一般步骤是：①按照一定的顺序产生栈、流和数据转换器的顺序列。②计算栈、流和数据转换器的初值。③根据计算步长和给定时间范围来计算和更新各个变量的值。
１．２ＳＴＥＬＬＡ软件系统建模的步骤［５］
ＳＴＥＬＬＡ的具体建模步骤遵循由简到繁、由浅入深和由部分到整体的原则，步骤如下。（１）确定问题（ｆｏｃｕｓｔｈｅｅｆｆｏｒｔ）：主要是指在建立模型之前明确所要分析的问题，并设定一个简明的目标，它要解决什么问题、范围有多大等。（２）构建高层结构图（ｍａｐｐｉｎｇ）：高层结构图（ｈｉｇｈｌｅｖｅｌ）是由子系统（或者一些关键因素）组成的。这一步要求把所分析的系统划分为若干子系统，然后把每个子系统中的关键因素找出来，子系统的数量不宜太多。（３）构建系统详细结构图（ｍｏｄｅｌｉｎｇ）：对模型进一步的细化，其中包括连接子系统之间的各种关系，对变量进行定义和初始化，定义变量之间的关系等。主要分４个步骤：①确定流跟栈之间的关系；②定义各个流的代数方程；③寻找闭环链，确定反馈链之间的关系；④对参数进行赋初值和初始化。（４）仿真运算（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）。（５）扩展模型（ｃｈａｌｌｅｎｇｅ）：主要是看模型在多大程度上能解决实际问题。深度扩展：看模型中的流和变量的代表性是不是足够充分，有没有一些细节性的问题、变量没有考虑到；广度扩展：看模型所包括的范围是不是足够全面，它所能解决的问题具有多大的普遍性。
２基于ＳＴＥＬＬＡ软件的海洋经济可持续发展系统动力学模型
２．１我国海洋经济可持续发展面临的问题
问题是指系统内部存在的矛盾、相互制约与作用以及产生的结果与影响，建模的目的就在于研究这些问题，并寻求解决它们的途径［６］。我国是一个发展中的海洋大国，海域自然环境和资源条件非常优越。从２０世纪８０年代初到２００９年，全国主要海洋产业总产值连翻７番多，２００９年已达到３１９６４亿元，海洋产业增加值达到１８７４２亿元，相当于同期国内生产总值的５．５％，海洋经济已成为国民经济重要的增长点［７］。但在经济快速增长的同时也存在资源浪费、环境污染和掠夺式经营等问题，尤其是由于污染海域，海洋生态环境遭到破坏，严重制约了海洋经济可持续发展。