Создание многоцелевой ГИС "Россия-Украина" для оценки перспектив скоординированного социально-экономического развития России и Украины в общеевропейском контексте

Размещено на http://www.allbest.ru/

Создание многоцелевой ГИС "Россия-Украина" для оценки перспектив скоординированного социально-экономического развития России и Украины в общеевропейском контексте

Гвишиани А.Д.

академик РАН, директор Геофизического центра РАН

Любовцева Ю.С.

к.ф.-м.н., Геофизический центр РАН

Красноперов Р.И.

к.ф.-м.н., Геофизический центр РАН r.krasnoperov@gcras.ru

Введение

Интенсивное накопление пространственных данных требует разработки и использования эффективных и современных информационных технологий анализа с целью получения новых знаний. Для получения новых фундаментальных научных обобщений перспективным подходом является использование современных географических информационных систем (ГИС), предоставляющих доступ к данным различной тематики и позволяющих выполнять как традиционные операции по работе с массивами пространственных данных, так и сложный интеллектуальный анализ. Современные аналитические ГИС представляют собой универсальный эффективный и удобный инструмент для работы с пространственными данными различной направленности. ГИС позволяют выполнять ввод и преобразование данных различных типов; управление обширными специализированными базами данных; анализ с использованием сложных интеллектуальных алгоритмов; визуализацию и представление пространственных данных в виде карт на любую территорию, любого масштаба, с нужной нагрузкой, ее выделением и отображением требуемыми условными знаками.

Создание многоцелевой ГИС «Россия-Украина»

В Геофизическом центре РАН накоплены значительные объемы пространственных данных различной тематики. Имеющаяся база геоданных включает в себя данные геологии и геофизики [7], а также данные по некоторым социально-экономическим явлениям, климату и демографии [4]. В рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 38 «Перспективы скоординированного социально-экономического развития России и Украины в общеевропейском контексте» в Геофизическом центре РАН выполняется ряд проектов, один из которых посвящен созданию многоцелевой ГИС «Россия-Украина». Целью проекта является создание современной многодисциплинарной аналитической интеллектуальной ГИС для поддержки совместных междисциплинарных исследований. Также одной из основных задач проекта является создание в среде аналитической ГИС интерактивных цифровых карт для интеграции, визуализации и представления пространственных социально-экономических данных по России и Украине, предоставляемых в ГЦ РАН как от участников Программы, так и от украинской стороны.

Основными задачами в разработке многоцелевой ГИС являются интеграция в единой геоинформационной среде баз пространственных данных и реализация системы их представления, которая обеспечивает взаимодействие между ГИС и пользователями посредством «тонкого» клиента. Главная особенность разработанной ГИС состоит в наличии пространственных данных различных тематик, что позволяет решать широкий спектр задач в рамках выполняемой Программы и делает возможным проводить сложный многофакторный анализ и обеспечивает принятие управленческих решений в различных областях научной и практической деятельности.

ГИС, разработанная в Геофизическом центре РАН, предназначена для комплексного анализа пространственных данных для России и Украины. Ее основные особенности:

– Специализированное программно-аппаратное обеспечение необходимо лишь разработчику системы. Пользователю предлагаемой ГИС требуется только программное обеспечение, находящееся в свободном доступе, для просмотра веб-страниц.

– Предлагаемая реализация многоцелевой ГИС в виде приложения на основе картографического веб-сервиса обладает ясным и простым в обращении интерфейсом и не требует специальной подготовки и квалификации пользователя.

– Система функционирует в режиме удаленного доступа и требует только наличия Интернет-соединения.

Принципиальной особенностью создаваемой ГИС является наличие в ее составе приложения для взаимодействия удаленных пользователей с соответствующими цифровыми слоями. Это обеспечено функционированием специального картографического веб-сервиса, не требующего от конечных пользователей установки дополнительного программного обеспечения. Данный инструмент прост в использовании и не требует квалификации ГИС-специалиста. Все цифровые слои пространственных данных и соответствующая атрибутивная информация хранятся централизованно на ГИС-сервере с обеспечением доступа в многопользовательском режиме. Непосредственный доступ к данным на сервере возможен только для администраторов системы. Все слои пространственных данных сопровождаются подробным описанием, которое содержится в соответствующих файлах метаданных. Доступ к описанию ГИС, метаданным, а также опубликованным веб-сервисам осуществляется посредством единого веб-ресурса.

Доступ к пространственным данным в виде тематических цифровых карт осуществляется с помощью картографических веб-сервисов. Веб-ресурс предоставляет несколько вариантов доступа к данным: ArcGIS JavaScript, готовый для встраивания в другие веб-ресурсы; использование онлайн сервиса ArcGIS.com Map; визуализация данных с помощью Google Earth; доступ с помощью коммерческого настольного пакета ESRI ArcMap или ArcGIS Explorer. На рис. 1 приведен интерфейс картографического сервиса ArcGIS.com.

В настоящее время через картографический веб-сервис можно получить доступ к данным по следующим тематическим категориям: география, население, транспорт, геология и полезные ископаемые, дистанционное зондирование Земли. Приведем примеры некоторых тематических карт:

География

Географическая карта России 1:500 000

Цифровая топографическая карта Украины 1:500 000

Население

Демографические показатели (2005 и 2009 гг.)

Состояние здоровья и болезни (2005 и 2009 гг.)

Геология и полезные ископаемые

Месторождения полезных ископаемых (твердые)

Крупные и сверхкрупные месторождения полезных ископаемых

Геологическая карта России 1:2 500 000

Минерагеническая карта России и сопредельных государств 1:2 500 000 (Аэрогеология)

Перспективность нефтегазоностности (ВСЕГЕИ)

Рис. 1. Картографический веб-сервис по Программе Президиума РАН № 38.

Дистанционное зондирование Земли

Ночные огни Земли (1992-2010 гг.).

Демографическая структура населения России и Украины. Сравнительный анализ

При формировании любых социально-экономических программ необходимо учитывать демографические проблемы. Чтобы развивать экономику и социальную сферу следует опираться на серьезный демографический потенциал. То есть для успешного экономического роста должно иметься достаточное количество квалифицированных специалистов. Поэтому важно располагать систематизированными сведениями о населении регионов, в отношении которых намечается та или иная программа, сведения о распределениях по возрастным группам, половом составе, распределения по заболеваемости основными опасными болезнями

В связи с этим в рамках работ по проекту в Геофизическом центре РАН создается ГИС-проект, нацеленный на интеграцию демографических данных. Геоинформационная система по демографии (ДемГИС) может служить эффективным средством сбора и хранения информации, необходимой для выполнения социально-экономического анализа системы в контексте Программы. Предварительные результаты, полученные в ходе выполнения программы в этом направлении, подтвердили серьезность данной проблемы. ДемГИС создается как часть общей ГИС «Россия-Украина».

Одна из целей создания ДемГИС, охватывающей территорию России и Украины, - получение информации о связях и корреляции демографических показателей с изменяющейся климатической и экологической ситуацией на территории обеих стран. ДемГИС составляется на основе накопленной информации о динамике изменений климата, изменений состояния экосистем в пространстве и во времени, рисков заболеваемости и смертности населения.

Для оценки и картирования демографической структуры России и Украины разработан специальный ГИС-проект - ДемГИС, - который содержит карты демографической ситуации в России и на Украине, данные о динамике изменения численности населения России и Украины, основных причин смертности и основных факторах здоровья населения.

В состав созданной в ГЦ РАН ДемГИС включены три группы тематических слоев: демография, состояние здоровья и болезни населения и изменения климата для 2005 и 2009 гг., резко различающихся по климатическим характеристикам [4]. В раздел демография входят следующие карты для России и Украины 2005 и 2009 гг.:

– население в возрасте старше трудоспособного;

– общий коэффициент смертности;

– коэффициент младенческой смертности детей до одного года.

Заболеваемость населения в 2005 и 2009 гг. для России и Украины представлена на следующих картах:

– первичная заболеваемость взрослых болезнями системы кровообращения;

– первичная заболеваемость злокачественными образованиями;

– первичная заболеваемость хроническим алкоголизмом.

В России и на Украине на протяжении последних лет население непрерывно сокращается. На рис. 2 показан прирост населения в странах мира за период 1992-2007 гг. в процентах к уровню 1992 г. Следует отметить, что прирост населения наблюдается среди некоторых развитых стран: Германия, Япония, Италия, Китай, США. Больших значений прирост достигает в развивающихся странах: Кения, Малайзия, Эфиопия, Ангола, Уганда, Йемен. В ряду стран с отрицательным значением прироста населения стоят Россия и Украина. Чрезвычайно важно, что сокращение численности в этих странах происходит из-за его естественной убыли, т.е. превышения смертности над рождаемостью. В качестве примера на рис. 3 показана динамика изменения рождаемости, смертности и естественного роста населения России с 1970 года.

Из рис. 3 видно, что в 1993 году впервые была зафиксирована убыль населения на 0,14% или на 206 000 чел. Начиная с 1995 года, убыль населения стала устойчивой. Сначала интенсивность убыли не превышала 0,2% в год, в 1999 г. - 0,4% в год, а в 2003 г. - 0,55% в год [5]. За период с 1992 по 2010 год в России зафиксировано 27 554,1 тыс. родившихся, а число умерших составило 40 674,5 тыс. человек, т.е., смертность в России превышала рождаемость в полтора раза. Только за 2010 год потеря численности населения составила 239,6 тыс. человек за счет естественной убыли. Это средние характеристики по России [2].

географический информационный система массив

Рис. 2. Прирост населения за период 1992-2007 гг. в странах мира с населением в 1992 г. более 10 млн. человек, проценты к уровню 1992 г. [3]

Длительная негативная динамика естественной убыли населения в обеих странах оказала заметное влияние на изменение демографической ситуации и возрастно-половой структуры населения.

Рис. 3. Естественный рост населения России с 1970 г. [5]

При снижении общей численности населения количество людей в возрасте 55-59 лет почти удвоилось, численность детей до 5 лет увеличилась на 21%, 20-24 года - на 13%, численность детей 10-14 лет сократилась на 43%, а в возрасте 15-19 лет - на 25%. Региональное распределение населения старше трудоспособного возраста для России и Украины приведены на рис. 4.

В 2009 году только 15,9% постоянного населения России составляли люди моложе трудоспособного возраста, 21,2% - старше трудоспособного возраста и 62,9% - трудоспособного возраста. Средний возраст населения изменился с 34,9 лет в 1990 году до 38,8 лет в 2009 году.

Региональное распределение по возрастам оказалось неравномерным. Максимальное количество детей (до 15 лет) в Чеченской республике - 32,9%, в Ингушетии - 28,8%, в Дагестане - 25,7%., в республике Тыва - 28,9%, а также в Ненецком, Чукотском, Ямало-ненецком округах 21-22%; минимальное - в Москве и Санкт-Петербурге (12,5%). На рис. 4 показано, что доля населения старше трудоспособного возраста максимальна в ЦФО (23,5-27,4%) и минимальна в республиках Кавказа (8,6-11,4%).

В северных районах России с суровыми природно-климатическими условиями доля пожилого населения существенно снижена из-за их оттока в связи с реальными угрозами здоровью. В Ямало-Ненецком, Ханты- Мансийском и Чукотском автономных округах их доля составил 8,8-10,5% в 2009 году. В целом по России население в возрасте старше трудоспособного увеличилось с 20,4% до 21,6% с 2005 по 2009 год [6].

Рис. 4. Региональное распределение населения старше трудоспособного возраста для России и Украины в 2009 г. в процентах

На Украине [1] процент населения старше трудоспособного изменяется от 18,5% (Закарпатье) до 28,8% (Черниговская область). В районах, сопредельных с Россией, (Черниговская, Сумская, Харьковская, Луганская, Донецкая области) этот процент максимален (24,5-26%, т.е., практически каждый четвертый - пенсионер). Состояние демографической нагрузки на Украине существенно отличается от России - здесь нет районов, где основу составляет молодое население (количество пенсионеров меньше 10%).

Одной из причин создавшейся демографической нагрузки в сопредельных с Россией районах Украины может быть миграция. По оценкам Росстата до 18% общего миграционного потока населения из стран СНГ составляют представители Украины.

Смертность и здоровье населения России и Украины

Пространственное распределение по территории России и Украины общего коэффициента смертности для 2005 и 2009 годов показано на рис. 5.

Здесь общий коэффициент смертности означает число умерших на 1000 человек. Карты региональной зависимости Косм прежде всего наглядно показывают, что его уровень существенно различается для отдельных регионов России.

По данным Росстата [2], наиболее высокий общий коэффициент смертности наблюдается в Центральном федеральном округе (17,4) и в Северо-Западном федеральном округе (17,7), где велика доля пожилых людей. Наименьший Косм - в Южном федеральном округе - 13,2. Диапазон изменения Косм достаточно велик: от 24,5 (Псковская область) до 3,8 (Ингушетия) в 2005 г. и от 20,9 до 3,7 соответственно в 2009 г.

Рис. 5. Региональное распределение общего коэффициента смертности для России и Украины в 2005 и 2009 гг. (число умерших на 1000 человек)

При сравнении карт 2005 и 2009 гг. видно, что смертность в 2005 г. существенно выше в районах Западной Сибири, Приамурья, Приморья и Забайкалья, где наблюдалось максимальное потепление по сравнению с 2009 г. Максимальное различие для 2005 и 2009 гг. общего Косм наблюдается в Западной Сибири: Ямало-Ненецкий А.О. (5,9 и 5,4), Ханты-Мансийский (7,1 и 6,6), Тюменская область (9,8 и 8,8), Омская область (15,5 и 13,6), Новосибирская область (16,1 и 14,1), Томская область (14,5 и12,9). В 2005 г. значение общего Косм варьирует от 18,7-16,7 для Кемеровской и Иркутской области. Для этих же районов в 2009 г. Косм=15,9-13,5.

На Украине Косм изменяется от 10,7 для Киева до 20,7 для Черниговской области. Область минимальных значений Косм характерна для Западной Украины: Косм=12,4-14,5 [1].

На рис. 6 приведены данные по региональному распределению уровня первичной заболеваемости взрослого населения (в возрасте 18 лет и старше) для России и Украины в 2005 и 2009 гг.

Рис. 6. Региональное распределение уровня первичной заболеваемости взрослого населения (18 лет и старше) для России и Украины в 2005 и 2009 гг. (число первичных обращений на 100 000 человек).

Заключение

Непрерывный рост объемов данных геопространственных данных по различным отраслям знаний требует создания современных ГИС систем, позволяющих проводить их комплексный анализ. Представленная в настоящей статье многодисциплинарная ГИС представляет собой удобный инструмент для работы с различными тематическими данными при анализе социально-экономического развития России и Украины. Лежащие в ее основе технологии находят широкое применение при создании подобных систем.

Сопоставление приведенных в статье факторов сложившейся демографической ситуации России и Украины показало общность проблем двух стран. Прежде всего, это сложная демографическая ситуация в обеих странах:

– нет естественного прироста населения (смертность превышает рождаемость);

– идет процесс демографического старения, процент населения старше трудоспособного возраста очень высок во многих районах России и Украины (22-25%);

– основные причины смертей в России и Украине одинаковые: болезни системы кровообращения и новообразования;

– в сопредельных регионах России и Украины коэффициент смертности один из самых высоких в Европе.

Региональное распределение по возрастам в России и на Украине неравномерно. Различие демографической ситуации по регионам приводит к существенному различию коэффициентов и причин смертности. Это должно учитываться при разработке социальной политики в наших странах.

Таким образом, распределение по возрастам в сопредельных областях двух стран не позволяет рассчитывать на эффективное развитие экономики. Повышение рождаемости может дать необходимую подпитку работоспособной возрастной группы через 10-20 лет. Развитие экономики с акцентом на старшую возрастную группу требует повышения пенсионного возраста и, соответственно, модернизации системы здравоохранения.

Список литературы

1. Демографический ежегодник России. 2010: Стат. сб. - М.: Росстат, 2010. - 525 c.

2. Калабеков И.Г. Российские реформы в цифрах и фактах. Издание второе, переработанное и дополненное. - М.: РУСАКИ, 2010. - 498 с.

3. Любовцева Ю.С., Макоско А.А. , Воронова Е.В. , Пятыгина О.О. , Шибаева А.А. , Красноперов Р.И. . Медицинская геоинформационная система России в условиях изменяющегося климата // Труды международной конференции «Влияние космической погоды на человека в космосе и на земле» (ИКИ РАН, Москва, Россия 2-8 июня 2012 года).

4. Российский статистический ежегодник. 2011: Стат. сб. - М.: Росстат, 2011. - 795 с.

5. Численность населения Российской Федерации по полу и возрасту на 1 января 2009 г.: Статистический Бюллетень. - М.: Росстат, 2009. - С. 26-29.

Размещено на Allbest.ur