生态和社会 生态和社会
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洞察力，一部分的特别功能寻求拉丁美洲土地利用的可持续途径

从水政治环境中的视觉边界对象中引出心理模型的系统思维方法:来自皮尔科马约河流域的一个案例研究

1爱达荷大学水资源项目，2波特兰州立大学系统科学专业，3.麻省大学波士顿环境学院，4维多利亚大学水资源创新与全球治理实验室，5奥斯汀皮伊州立大学传播系6华盛顿大学人本设计与工程系，7密歇根州立大学社区可持续发展系，8密歇根州立大学哲学系，9劳森评估设计有限责任公司

摘要

与国际淡水有关的跨界合作对于确保公平、高效和可持续地共享获取我们星球上最基本的资源至关重要。视觉制品，如知识地图，作为边界对象，被用于水政治环境中，以传达理解，并促进跨尺度的从多个角度对挑战和机遇的讨论。这种讨论的焦点对于建立共同的、通过社会协商的优先事项和综合国际跨界水资源中自然存在的各种不同的、往往是不同的文化观点是很有价值的。视觉边界对象还可以代表行为国和跨界机构的集体思维模式，并包含它们对共享资源的特定“问题”区域内复杂的水文-社会循环的看法。为了研究和综合这些多重概念，我们开发了一种新的方法，将内容分析与边界对象的理论框架和系统思维结合起来，从社会生态环境中的视觉边界对象中引出心理模型。利用这种方法，我们分析了在南美皮尔科马约河流域正式与决策相关的公开文件中所代表的视觉边界对象。考虑到困扰该地区一个多世纪的独特的社会和生物物理挑战，皮尔科马约河流域是研究代表国家之间国际合作决策的一个独特案例。利用我们的框架，我们能够深入了解利益相关者、组织和决策机构的集体心理模式，与流域不同区域和规模的不同社会经济、文化、政治和生物物理驱动因素之间的优先事项、脆弱性和适应策略有关。
关键词:边界对象;hydropolitics;心智模式;生态系统;系统思考

介绍

水政治被定义为“与地缘政治机构以一种政治上可持续的方式管理共享水资源的能力有关，即，政治实体之间没有紧张或冲突”(UNEP 2007:22)，被各种从业者和学者认为是邪恶的(Rittel and Webber 1973)、混乱的(Ackoff 1979)、纠结的(Dawes et al. 2009)，甚至是滑滑的(Rothman 1995)。因此，国家间关于共享国际河流的政治争端实际上相当普遍(Dinar 2007)。在更深层次上，主要原因是水政治是基于与水相关的社会价值，而这些价值在很大程度上受到文化的制约(Faure和Sjostedt 1993年，Turton和Henwood 2002年)。布拉特等人(2001:14)将文化定义为“一个社会群体共有的规范认知信仰或世界观，而不是先前经验的累积沉淀。”根据这种观点，文化也可以被称为一种共享的心智模式(Cabrera and Cabrera 2015)，这并不意味着一种相同的心智模式，而是指“导致共同期望的兼容的心智模式”(Jensen and Kushniruk 2016:252)。

心理模型是基于生活经验、感知和世界观构建的对世界的内在认知表征(Jones et al. 2011, 2014)。Cabrera等人(2015)认为，恶劣的问题是外部现实与个人基于心理模型对现实的感知不匹配的结果。然而，在水社会背景下，“不同观点的人之间的交流并不一定会导致其中一个交流者改变他们的心智模式”(Abel et al. 1998:86)。现有的心智模型可以用来过滤信息，根据与当前对世界的理解的契合程度，这些信息可能会被拒绝，也可能被用来加强自己(Jones et al. 2011)。其含义是，水政治中的文化可以是一种祝福，当演员之间的价值观、沟通和互动相似时，也可以是一种诅咒，当这些属性不同和/或跨文化边界存在普遍的负面情绪时(Dinar 2007)。因此，在水文政治背景下研究集体思维模式是很重要的，无论是考虑到个体利益相关者群体、区域或国家机构，还是基于跨国的治理/管理实体。

鉴于跨界合作的这些基本复杂性，在水文政治环境中使用了各种类型的工具，以促进对话和促进共同理解，包括对复杂的社会生态系统(SES)的视觉表现。韦斯特维尔特和科恩(2012:292)观察到，“社会已经达到了这样一个点，环境、人际关系和跨机构联系的复杂性增长的速度超过了人类思维进化来理解它们的速度。”认知科学和心理学的研究结果表明，人类已经通过使用认知人工制品，如地图、图表等，克服了思考、推理和记忆的这些限制，使认知过程更有效，并可能放大整体认知(Arias-Hernandez et al. 2012)。更重要的是，认知科学还认为，这种社会构建的外部中介装置为共享理解和知识提供了基础，是组织环境中完成任务和解决问题的必要条件(Lorenz 2001)。通过这种方式，这些视觉设备充当了“边界对象”的功能，通过灵活和适应性实现了跨群体的互动、对话和翻译，同时传达了更具体的含义(Star and Griesemer 1989)。我们发现这一概念有助于描述国际跨界水协议中复杂的跨文化谈判所涉及的意义制定。

系统思维和DSRP

另一个研究领域是系统思维(Cabrera and Cabrera 2015)，它专注于改善思维模式，以更好地匹配现实，提高协作能力，并面对棘手的问题。根据Nandalal和Simonovic(2003:2)的说法，“复杂的水资源规划问题严重依赖于系统思维，它被定义为通过参与基于心智模型的构建、比较和解决过程来产生理解的能力。”Winz等人(2009)认为，要有效地管理和理解复杂系统，必须对系统结构有更全面的理解。此外，系统思维作为一个跨学科的研究领域已被发现可以有效地充当社会科学和生物物理科学之间的桥梁，影响许多学科中的现有理论和概念(Cabrera et al. 2008)。

研究系统思维或将系统思维框架应用到特定的环境中有些困难，因为随着时间的推移，存在着大量的专业、方法和途径(Cabrera et al. 2015)。最近开发了一个名为DSRP的框架，它通过应用描述系统思维关键方面的通用词汇来超越多元主义(Cabrera et al. 2015)。根据Cabrera et al.(2015)，在所有系统思维子领域和方法中都包含四种简单的普遍认知思维模式:事物/想法之间的区别(D);部分整体的事物/思想体系(S);事物/观念之间的关系(R);DSRP框架自然地引导人们进入一个更复杂、更健壮、更完整和更系统的思考过程;因此，这些通用模式与系统思维相对应(Cabrera and Cabrera 2015)。就水政治而言，DSRP的使用可以通过系统思想者的出现支持跨文化合作，这些思想者的思维模式可以更灵活，以及“更有道德、更有同情心、更自我反思和亲社会的个体”(Cabrera et al. 2015:539)。

方法

数据选择

这项探索性研究的重点是分析国际跨界合作的边界对象，这些对象是Eppler和Burkhard(2007)所称的知识地图类型的信息的可视化表示。更具体地说，被选择用于分析的26个这样的图形被描述为问题/解决方案树、概念模型、因果马赛克等。附录1提供了六个例子。如前所述，文献证实，视觉表征是通过社会生态系统的心理模型的变化而产生、理解和影响的，因此，视觉表征是在水文政治环境中使用的重要和相关的工具。

所有这些图片都是官方文件的一部分，可在皮尔科马约河流域发展三方委员会(http://www.pilcomayo.net)，该公司是负责根据条约管理皮尔科马约盆地的跨国实体。该网站包含1500多份与政策、管理、公共推广、报告等相关的文件，这些文件都经过了审查，以确定能够很好地代表社会生态信息和社会与生态现象之间的明确关系的潜在视觉效果。然后使用迭代过程，通过我们的研究小组之间的三角测量缩小选择。文档名称和网站位置在附录2的表格中提供。

在这些数字中，21个是机构或社会讲习班过程的一部分，15个显示利益攸关方、组织和机构投入的结果，这是联合国环境规划署协商过程的一部分皮尔科马约河流域项目综合管理和总体规划．控件中包含了其余的边界对象皮尔科马约河流域环境和社会经济基线报告以及总体规划项目的其他文件，以及2010年皮尔科马约河总体规划的综合管理,本身。因此，每一个选择用于分析的边界对象都是参与过程的一部分，并且/或展示了与流域的利益相关者、组织和机构接触的直接结果。因此，这些图不仅提供了丰富的社会-生态关系，很好地展示了DSRP的大部分或所有方面，而且也是构建流域心智模型的内容/地图类型分析的优秀候选对象。

分析

内容/地图分析的修正版本(Carley and Palmquist 1992, Carley 1993)整合了用于系统思考的DSRP理论(Cabrera et al. 2015)，用于引出参与边界对象视觉构建的机构和参与利益相关者/组织的心理模型。在之前的研究中，内容/地图分析已被成功用于引出参与者与水文社会环境相关的心理模型(Abel et al. 1998, Jones et al. 2011, 2014)。本研究建立在内容/地图分析理论的基础上，通过对部分-整体系统和视角的分类，探索概念和关系，从而引出心理模型，从而使理解更加全面。此外，概念/地图分析通常应用于文本，因此关系可能主要是隐含的和/或需要对社会知识的深刻理解(Carley 1993)。通过专注于明确表示关系的知识地图类型的视觉效果(例如，用箭头)，我们相信心智模型的诱导可能会得到改善，特别是在一些不熟悉的环境中，或者当需要更快速的评估时。然而，为了解决Carley(1993)的观点，即包括隐性概念也允许对额外的共享意义和社会知识进行比较，我们还回顾了文档中包含、引用或与边界对象相关的部分。额外的阅读还能使视觉上的文本含义更加清晰，特别是在使用缩略词或短语时。考虑到所有文件都是用西班牙语写的，这也确保了在翻译中丢失的含义得到了减少。

由于DSRP的附加元素和在这些选定的可视表示中常见的大量概念，通常在内容/地图分析中执行的映射类型是不够的。此外，考虑到所选边界对象的知识地图性质，它们已经具有适合进行结构相似性比较的格式，因此无需转换为另一种地图格式。因此，我们使用表格来重新组织和比较不同的概念、部分-整体系统、关系和透视图。针对不同场景和应用的适当方法将是未来研究的一个领域。

皮尔科马约河流域的水政治和社会生态环境

尽管拉普拉塔河流域的一些初步协议是以项目为基础的，但阿根廷、巴拉圭和玻利维亚在1995年签署《皮尔科马约河流域条约》时采取了一种综合的分流域方式，该条约通过项目和总体规划关注该流域的水资源问题，并成立了三方皮尔科马约委员会(UNEP 2007年，del Castillo Laborde 2008年)。更具体地说，协定赋予三国委员会下列目标:

2000年，在欧盟和委员会的支持下，这些国家开始在皮尔科马约河流域项目综合管理和总体规划主要关注水质、数量和侵蚀问题(del Castillo Laborde 2008)。

皮尔科马约河流域是南美洲为数不多的没有水坝等水利工程治理的河流之一(Smolders et al. 2002)。天然水系起始于玻利维亚的安第斯山脉，自西向东流经查科平原，形成阿根廷和巴拉圭的边界，并在Ascunsción间接与巴拉圭河相连(del Castillo Laborde 2008, Martín-Vide et al. 2014)。泥沙体积小以及降雨循环对河流流量的强烈影响导致了严重的侵蚀和随后的泥沙沉积，阻塞了河流，并在查科平原形成了冲积扇系统(Smolders et al. 2002)。这令人难以置信的泥沙量是世界上最高的负荷之一(平均1.4亿吨)，主要是在短短三个月的雨季中携带的，这导致河流每年向上游后退数公里(Martín-Vide et al. 2014)。据预测，当堵塞达到某个临界点时，河流将完全改变流向，不再作为阿根廷和巴拉圭之间的边界(Smolders et al. 2002)。现在，阻塞的水流已经以随机的模式溢出平原，有时会导致两个国家中的一个国家的人口、养牛和洄游的鲥鱼渔业没有水，而这是三个国家的重要收入和食物来源(Martín-Vide et al. 2014)。

该盆地的另一个重要方面是玻利维亚Potosí的Cerro Rico拥有世界上最大的银矿床，白银和许多其他金属的密集开采已经进行了五个世纪，导致酸性矿井水(AMD)的持续排放，继续对下游的河岸环境产生影响(Strosnider etal . 2013)。近年来，主要排放来源之一是泡沫浮选废物及其尾矿直接进入源头支流(Miller等，2004年)。尽管玻利维亚的环境法越来越严格，但不遵守的现象普遍存在，几个世纪以来的废石、尾矿、矿石堆积场、矿井通道、废弃矿山的水淹和脱水等也释放出AMD (Strosnider et al. 2013)。最近，尾矿坝的破坏导致下游数百公里的鱼类大量死亡(Hudson-Edwards et al. 2001)。下游社区也受到了影响，因为他们使用河水灌溉作物以维持生计和商业销售，污染导致灌溉土壤和作物中的金属浓度超过了人类健康准则(Miller等人，2004年)。在皮尔科马约河下游较远的地区，金属浓度的增加比自然背景水平高出几个数量级，这与河岸土著社区的生育率和儿童发育不足有关(Strosnider等人，2013年)。

结果与讨论

区别

在内容/地图分析和DSRP中都有必要识别不同的概念/想法，看看它们是如何关联的。为了将26种视觉效果与许多特定的个体概念进行比较，找到能够结合起来的相似或重叠的理念也很重要，从而使分析的下一个步骤更易于管理。下面列出了17个更广泛的概念和一些额外的描述，以表征视觉效果:

值得注意的是，这些知识地图的开发包括自然现象、体制基础设施、人类过程、生态健康和社会福利类概念，这可以追溯到更综合的条约办法和管理计划项目，以及作为其创建的一部分而出现的参与性过程的包容性。重要的一点是，这些文件确实讨论了对土著社区及其需要的独特影响，但边界对象本身并没有提及这些具体概念。因此，所有的社会福利类型的想法是更广泛的，但他们肯定把重点放在农村社区，更普遍。

系统(part-whole)

DSRP的第二部分探讨了如何将概念集中到部分-整体系统中，这在传统的内容/地图分析中没有考虑到。考虑到这些是视觉边界对象，识别概念是如何明确分组的并不困难，因为它们是通过使用颜色、更大的框等进行组合的。将我们的方法应用到纯文本格式将更加困难，需要对上下文和社会知识有更深入的理解。然而，从下面的列表中可以看出，仅仅使用图中提供的显式分组并不能获得太多的见解。因此，在这里显示每个整体的所有部分被认为是没有价值的，但它们可以很容易地在原始图中识别出来(示例见附录1)。此外，有11个图要么不包含任何部分-整体结构，要么只有一些概念以这种方式分组。更普遍地说，我们假设从这些类型的视觉中引出思维模式会更有趣，试图也识别隐性的部分-整体结构，可以通过查看文本和想法本身来理解。在某种程度上，我们通过结合上述区别部分中讨论的想法来执行此操作。然而，对于这部分内容——dsrp心智模型的诱导，更有意义的方法可能需要对包含边界对象的文档进行更深入的阅读，并理解整体上下文，而这并不是本次探索性研究的一部分。这样的调查也将有助于更好地理解已经是部分本身的整体的不同概念。例如，森林砍伐和生物多样性等概念对不同的区域可能具有不同的含义，即它们可以描述原生和非原生植被，等等。

视角

我们应用的下一个DSRP元素(检查图中表示的透视图)在应用内容/地图分析时通常也没有考虑到。需要注意的是，在一般意义上应用DSRP时，考虑边界对象内部和/或边界对象外部(例如，农民、渔民、政策制定者等)可以采取的许多视角可能是有用的。为了本研究的目的，我们只使用了每个知识地图中所代表的主要视角或主要思想。鉴于这些特定边界对象的来源和用途，可以合理地假定，主要的外部视角是参与制定文件的机构、利益攸关方和组织的综合团体(包括前面讨论的讲习班和协商过程)。然而，当这一过程被应用到其他环境中时，这样的假设不一定是合适的，额外的关于外部视角的调查或分析将提供更有意义的心理模型启发。从下图中所示的所有透视图列表中可以看出，我们发现考虑透视图确实提供了一些额外的有用的洞察，了解哪些优先级、重点和问题驱动了这些讨论和过程。同样，正如学术文献所讨论的，生物物理问题(即侵蚀和河流后退)和环境退化/污染是高度优先的问题。我们还再次发现，一些边界对象的主要焦点与综合管理有关。有趣的是，其中8位主要对生活质量问题感兴趣，这再次证明了过程的参与式设计/性质。这里的另一项重要发现是，虽然经济发展反映在总体概念中，但就观点而言，它不是主要重点。

的关系

连接内容/地图分析和DSRP的另一个关键组件是概念/想法之间的关系。26幅图片中的关系一般被描述为因果关系、因果关系和行动者-结果关系，只有少数缺乏描述，没有其他关系类型。在所有情况下都提供了关系(箭头)的方向性。没有提供表明积极或消极关系的迹象。然而，概念的语言(例如，缺陷、改进、影响等)以及关系描述作为符号的充分指示。关系强度只在其中一个图像中提供，因此没有在分析中考虑。与部分-整体系统一样，在某些情况下，也可能对文档文本进行进一步分析，以收集与关系强度相关的更多理解，但在这种情况下，这不是我们的经验。类似地，与关系类型相关的附加信息(例如，何时引起的?,如何?，etc.) was not sufficiently demonstrated in the document text for the majority of the figures.

附录3提供了一个表，演示了26个知识地图中每个不同概念/想法(如上所述)之间关系的表示频率。该表还显示了这一想法是否完全如上文所述，或相反(即缺乏机构能力，生物多样性减少，或环境排放减少，等等)，这也提供了对关系方向性的理解。在少数情况下，这种关系代表了对一个已经是积极的概念(即，改进的可持续使用)的增加，但我们认为，简单地考虑积极的表征(即，可持续使用)就足以达到本研究的目的。这些关系的结果可以通过多种方式进一步分析和讨论，但我们认为，为了本探索性研究的目的，简单地讨论与心智模型相关的一些主要发现和有趣的点是合适的。

其中两个截然不同的想法与其他想法的联系频率很高。这些概念类别之一是“未控制/未预测/未改变的自然现象”，这一概念一再被证明对其他自然现象、机构、生态健康和社会福利类型的概念具有影响。在这种情况下，大多数不受控制的现象与其他自然现象的关系被表示为直接的(即，自然洪水循环搬运泥沙)。然而，在生态健康类型的概念方面，直接和反向关系的混合表现出来，这表明承认生态系统的复杂性，以及人类如何在社会上构建理想条件的想法。不受控制的现象与机构型概念的关系都是相反的，主要集中于区域间协调/有效的流域管理。正如预期的那样，对社会福利类型概念的影响也主要是相反的，但有六个是直接的，表明控制机制可以为一些人提供资源，同时减少另一些人的获得。

在几个类别中出现频率较高的第二个明显概念是“地表水、沉积物、土壤和/或作物质量”。与各机构的关系是积极的，并在数字中表示为因果关系，特别着重于区域间协调和知识能力。这些具体的联系在案文中没有很好地解释，也许是为了表示一种指标而不是一种原因。不出所料，这一概念类别与以农业、林业等和可持续利用为代表的人类过程型概念都有直接关系。这些关系也都直接与生态健康类概念有关，例如生境/生物多样性。最后，六个社会福利类型的概念中有五个被认为与这一独特的概念直接相关，这表明对Pilcomayo盆地的机构和利益相关方来说，泥沙、土壤和作物质量的重要性得到了广泛关注。

“经济生产力/发展”在人际关系中有中等或较高的频率。与机构型概念的关系是直接的，重点是知识能力，这表示需要经济资源进行培训、监测等。与人类过程类型概念的关系也是直接的，这在农业、林业等方面是意料之中的，但与可持续使用/开发的直接因果关系提供了一个有趣的讨论点。与可持续利用类似，与生态健康类型概念的关系更为复杂，因为与地表水质量等有直接关系，但数字也表明，采矿开发会导致环境质量退化。经济生产力的关系几乎都与社会福利类型的概念直接相关，包括财富和人类健康等，有一个异常值表明，采矿发展对财富分配有消极影响。

“农、牧、林、渔、猎”的鲜明观念也有适度和少数高频次的结果。与地表水概念类似，没有很好地解释与区域间协调的直接关系。与人类过程类型概念(包括同一类别的其他方面和可持续使用)的关系都是直接的，只有一种情况例外，即中性/良好的畜牧做法与超出承载能力的不良做法有关。这一概念类别与生态健康类型概念的24种关系分为直接关系和反向关系，且几乎都是负-负或正-负关系，表明中性/良好和不良做法都可能影响生境/生物多样性和环境质量。

结论

本探索性研究的目的是测试一个新的框架，利用内容/地图分析概念结合水政治环境下的DSRP框架，从视觉边界对象中引出心理模型。我们发现，总体而言，该过程成功地从单个知识地图视觉中获得洞察，以及比较许多这样的边界对象，以引出国际跨界河流流域的整体共享心智模型。此外，我们发现DSRP的视角方面的添加不仅有意义，而且增强了在此背景下对心理模型的理解。DSRP的部分-整体系统方面也增加了一个有趣的组成部分，但是需要为这种特定的方法进一步开发适当的应用程序，这取决于需要显式使用还是隐式使用。这一分析的深度足以证明概念，然而，更深入理解心智模型的下一步是对DSRP的不同元素进行交叉比较，如检查相似视角的关系等。康奈尔大学的Cabrera研究实验室开发了一个名为Plectica (www.plectica.com)的在线软件，它有助于促进这种高级DSRP分析，并将对进一步的研究有用。

虽然我们的目的是测试这种方法在视觉边界对象上的分析和比较速度比文本更快，但我们相信这种方法也可以用于更深入的文档分析，用于心智模型的启发。该方法也可能被用于其他类型的静态甚至动态视觉，但还需要进一步的研究来调查这些应用。虽然我们有目的地选择了水政治环境，因为边界对象的重要性更高，使用的可能性也更高，但我们也认为，这种方法在其他自然资源环境和较小规模下通常是有意义的，特别是在冲突和/或合作已经明显或预期将在未来发生的情况下。

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致谢

这项工作得到了国家社会环境综合中心(sessync)的支持，资金来自国家科学基金会DBI-1052875。我们要感谢我们项目的外部专家，爱达荷大学法学院的Barbara Cosens和康奈尔大学的Derek Cabrera以及他在美国农业部ThinkWater项目的同事们提供的宝贵建议。

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