人水系统建模新突破：价值-技术-政策交互作用定量数据集构建与应用

本研究针对人水系统建模中社会因素动态过程量化不足的难题，开发了包含价值(V)、技术(T)、政策(P)三大社会要素的9个过程性定量数据集。通过系统收集17,003篇新闻、801份公众意见、1,337项古代技术、40,303项专利及720份政策文件，采用基于Lasswell"5W"模型的内容分析法，首次实现了V-T-P要素在时空维度(when/where)、主体(who)、主题(what)及影响(what effect)的全过程量化。该数据集为揭示人水系统阈值机制、改进CHNS/SES模型提供了关键社会驱动参数，对理解人类世(Antheopocene)人水关系具有里程碑意义。

　　

水作为连接地球系统能量-养分-碳循环的核心要素，其管理正面临人类世(Antheopocene)带来的根本性挑战。传统水文模型将人类活动视为外生驱动，而最新研究揭示人水系统已形成高度耦合的整体。然而现有模型对社会因素的刻画存在明显缺陷：多采用保险覆盖率等单一代理指标，无法捕捉价值观念(Value)、技术能力(Technology)和政策规则(Policy)这三个关键社会要素的动态累积过程及其交互作用。这种简化导致模型难以解释水资源实践变迁的社会根源，严重制约了对人水系统阈值的预测能力。

为解决这一难题，Shuanglei Wu领衔的国际团队在《Scientific Data》发表了开创性研究。研究人员创造性地构建了覆盖不同时空尺度的9个定量数据集，首次系统量化了V-T-P要素的演化过程。研究采用"5W"内容分析框架，从权威文本源（如Trove新闻档案、WIPO专利库、中国农业技术史典籍）提取关键信息，通过人工编码将非结构化文本转化为包含时间(when)、空间(where)、主体(who)、主题(what)和影响(what effect)的结构化数据。为确保数据质量，采用Krippendorff's α>80%的编码一致性标准，最终形成包含17,003篇新闻、801份公众意见等海量信息的数据库。

主要技术方法

1. 1.

   采用构造周抽样法处理百年尺度新闻数据；2) 基于Lasswell"5W"模型设计统一编码表；3) 人工内容分析结合Krippendorff's α检验确保编码可靠性；4) 从Pantentscope等权威平台获取全球专利数据；5) 对中国古代农业技术典籍进行系统梳理。

研究结果

价值演化数据集

通过分析中澳两国主流报纸（如《人民日报》《悉尼晨锋报》）1946-2020年的报道，发现：

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  澳大利亚社会对水的认知经历了"经济开发→生态保护"的转型，1980年后环境导向内容占比提升47%

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  中国三峡工程国际报道呈现"技术争议(1980s)→生态影响(2000s)"的议题演变

技术发展数据集

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  中国古代农业技术史分析揭示灌溉技术发明与王朝更替存在显著相关性

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  全球河流相关专利分析显示1900-2020年间防洪技术占比下降32%，而生态修复技术增长400%

政策法规数据集

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  澳大利亚维多利亚州1862-2016年水法规显示：每30年出现重大政策修订周期

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  智利水政策分析表明市场导向制度与水资源冲突存在统计学关联

讨论与意义

该研究突破了传统模型用代理指标简化社会因素的局限，首次实现了V-T-P要素的全过程量化。数据集具有三重价值：

1. 1.

   独立用于分析特定区域水治理演变规律，如通过新闻语调分析可预测政策接受度；

2. 2.

   支持跨案例比较，揭示不同社会制度下V-T-P交互模式差异；

3. 3.

   为CHNS(耦合人类自然系统)、SES(社会生态系统)等模型提供过程性参数，显著提升对人类世水系统突变的预测能力。

研究也存在一定局限，如数据主要反映主流社会群体的价值取向。未来可结合社交媒体数据增强包容性。这项工作为人水系统建模建立了新的数据标准，其方法论框架也可拓展至能源、土地等其他资源系统研究。正如作者强调，只有准确把握"快变量"(自然过程)与"慢变量"(社会过程)的交互机制，才能真正理解人类世复杂系统的演化规律。