Совершенствование теоретических и методических положений формирования ГИС-атласа для эколого-экономических исследований: на примере Московской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат географических наук Федотов, Алексей Леонидович

• Федотов, Алексей Леонидович
• кандидат географических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат географических наук Федотов, Алексей Леонидович

Введение.

Глава 1. Анализ возможностей современных ГИС и ГИС-технологий как инструмента для разработки электронных атласов.

1.1. Ретроспективный анализ проблем и тенденций в создании и использовании электронных атласов.

1.2. Проблемы использования существующих атласов в интересах эколого-экономических исследований.

1.3. Оценка возможностей современных ГИС и ГИС-технологий как базы для разработки электронного эколого-экономического атласа.

Глава 2. Разработка структуры и содержания электронного атласа региона для эколого-экономических исследований (на примере Московской области).

2.1. Построение структуры эколого-экономической системы.

2.2. Обоснование структуры и содержания электронного атласа для эколого-экономических исследований.

2.3. Функциональные возможности использования электронного атласа в исследовании эколого-экономической системы региона (на примере

Московской области).

Глава 3. Эколого-экономическое районирование Московской области

3.1. Анализ современных проблем эколого-экономического районирования.

3.2. Разработка методики решения задачи эколого-экономического районирования на основе ГИС технологий.

3.3 Проведение эколого-экономическое районирование территории

Московской области на основе ArcGIS 9.2.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование теоретических и методических положений формирования ГИС-атласа для эколого-экономических исследований: на примере Московской области»

Актуальность темы исследования обуславливается сложностью эко-лого-экономических исследований регионов в силу неравномерности их внутреннего развития, многообразия внутренних и внешних связей, многогранности социально-экономических процессов, влияющих на них факторов, а также трудности их формализации. Исследование выполнено на примере Московской области — крупного хозяйственного комплекса, районы которого обладают разным экономическим потенциалом, уровнем загрязнения окружающей среды и различной степенью их вовлеченности в хозяйственную деятельность.

Для того, чтобы иметь возможность оперативно оценивать ситуацию в регионе, в том числе и эколого-экономическую, для целей управления земельными ресурсами, рационализации размещения промышленных и сельскохозяйственных предприятий необходима система, обладающая широкими возможностями по обработке пространственных данных. Такими возможностями обладает эколого-экономический геоинформационный атлас (ГИС-атлас), разработанный на основе геоинформационных систем и технологий. С его помощью можно не только эффективно использовать уже имеющиеся карты, данные дистанционного зондирования и другую, в том числе и статистическую информацию, но и создавать на их основе синтетические карты, а также добавлять статистические данные, выполнять необходимые аналитические операции или графические построения.

В рамках исследования на основе обоснованных научно-методических подходов было проведено интегрирование возможностей географических информационных систем и их средств отображения информации, специализированных баз данных, а также традиционных атласов при разработке электронного эколого-экономического атласа, позволяющего реализовать новые методы комплексного эколого-экономического районирования Московской области.

Объект исследования — комплексное геоэкологическое исследование территории на основе геоинформационных систем.

Предмет исследования — электронный ГИС-атлас Московской области, как средство решения задач геоэкологической оценки и анализа территории региона.

Цель исследования — разработка научно-методических основ к созда нию электронного атласа на основе геоинформационных систем и технологий для решения задачи эколого-экономического районирования, обеспечивающего комплексную оценку антропогенного воздействия на природу (на примере Московской области).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Выполнить анализ ГИС как инструмента для обработки географической информации и создания электронного атласа;

2. Раскрыть структуру эколого-экономической системы;

3. Обосновать структуру и содержание геоинформационного эколого-экономического атласа (на примере Московской области);

4. Провести эколого-экономическоме районирование региона (на примере Московской области); :

5. Оценить возможности геоинформационного атласа для комплексного геоэкологического анализа территории (на примере Московской области).

Методологическая основа. В работе были использованы теоретические разработки отечественных и зарубежных авторов (Мартыненко А.И., Пролеткин И.В., Чумаченко А.Н., Трофимов A.M., Рубцов В.А., Тикунов B.C., Берлянт A.M., Шарыгин М.Д., Заиканов В.Г., Минакова Т.Б., Майкл Зейлер, Энди Митчелл и другие) по геоинформационным системам, геоинформационному картографированию, моделированию, эколого-экономическому районированию, теории территориальных систем, геоэкологии.

Методическая база представлена теорией геоинформационных систем, геоинформационным картографированием, системно-структурным и территориальным подходами в исследовании территории, методами математической статистики и комплексом традиционных картографических методов (описания, картографирования, сравнительно-географическим, количественным, районирования, классификации).

Для решения поставленной цели была использована геоинформационная система ArcGIS 9.2 и ее дополнительные модули.

Исходная информация. В исследовании использовалась статистическая информация Мособлстата. Картографический материал составлялся на основе изданных тематических карт, литературных источников и статистики; часть карт предоставлена ЗАО «Ассоциированный картографический центр» и институтом геологии РАН.

Научная новизна и практическая значимость. Разработан функционально-структурно-иерархический подход к исследованию эколого-экономических систем (ЭЭС), позволивший обосновать структуру и содержание эколого-экономического атласа и обеспечивший комплексные исследования природно-хозяйственной системы. Основной областью применения ГИС-атласа является информационная поддержка управленческих решений администрации области в части оценки антропогенной нагрузки по районам, анализа эколого-экономических последствий реализации комплексных программ и выполнения отдельных земельно-оценочных мероприятий.

Особенностью ГИС-атласа является использование функциональных возможностей ГИС, особенно в части обновления информации в атрибутивных таблицах, создания собственных атрибутивных таблиц и слоев данных для решения эколого-экономических задач. Кроме того, ГИС-атлас позволяет моделировать эколого-экономические процессы, отличающиеся высокой степенью динамичности, что представляется чрезвычайно важным в эколого-экономических исследованиях.

Использование геоинформационных технологий предоставляет возможность автоматизировать процессы мониторинга земель, пространственного анализа, районирования и оценки экологической, социально-экономической ситуации в административных структурах области. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Методика построения структуры эколого-экономической системы, необходимая для выявления ее подсистем и взаимосвязей между ними;

• Методические основы к созданию структуры и содержания электронного эколого-экономического атласа Московской области для эколого-экономических исследований с разработанным комплексом карт;

• Методика эколого-экономического районирования региона (мезоуро-вень) на примере Московской области, как способ комплексной оценки антропогенной нагрузки на территорию.

Апробация результатов. Результаты диссертационного исследования докладывались на ежегодных научно-практических конференциях МГОУ (2005 - 2007 гг.), а также конференции молодежного научного общества Западного Окружного Управления Образования города Москвы в 2009 году.

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе, 3 в журналах

ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 6 таблиц. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы и 6 приложений. Список литературы включает ссылки на 100 источников информации, из них 12 на иностранных языках. К работе прилагается DVD диск с разработанной частью эколого-экономического ГИС-атласа Московской области для эколого-экономического районирования рассматриваемой территории.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Федотов, Алексей Леонидович

Основные ВЫВОДЫ диссертационного исследования:

1. Анализ отечественного и зарубежного опыта показал, что в настоящее время в современных электронных атласах (доступных) используется достаточно ограниченный набор средств!по обновлению и обработке геоданных, что не позволяет проводить комплексные эколого-экономические исследования на их основе. Из чего следует необходимость разработки электронного ГИС-атласа, обладающего необходимыми адаптированными функциями.

2. Для успешного решения прикладных задач с помощью атласа необходимо научное обоснованние его структуры. В основу атласа положена факторно-функциональная иерархическая структура эколого-экономической системы, на основе которой была создана общая структура геоинформационного эколого-экономического атласа Московской области, включающая в себя четыре основных раздела (природный, социально-экономический, рекреационных ресурсов и экологических проблем);

3. Представлена система эколого-экономических показателей, позволяющих наиболее полно раскрыть эколого-экономическую ситуацию в регионе. Достигнуто это посредством их выведения из структуры эколого-экономической системы, где каждый ее структурный элемент характеризуется соответствующими показателями или показателем;

4. Разработанная методика создания эколого-экономического атласа представлена в эколого-экономическом ГИС-атласе Московской области, который позволяет представлять географическую информацию в трехмерном виде и в динамике, использовать встроенные инструменты геообработки, а также применять специализированные модели для эколого-экономических исследований и создавать свои;

5. Предложены наиболее оптимальная методика по анализу исходной информации в эколого-экономических исследованиях, основанные на статистической обработке данных и картографическом методе наложения карт, что является актуальным в силу разнородности исходной информации;

6. Проведено эколого-экономическое районирование Московской области на мезоуровне. Всего выделено 11 районов с разным уровнем напряженности экологго-экономической обстановки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Федотов, Алексей Леонидович, 2009 год

1. Айвазян СЛ., Мхитарян B.C. Прикладная статистика в задачах и упражнениях. Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

2. Алаев Э.Б. Социально-экономическая география. Понятийно-терминологический словарь. — М.: Мысль, 1983;

3. Алаев Э.Б. Экономико-географическая терминология. М.: Мысль, 1977;

4. Анненская Г.Н., Жучкова В.К., Калинина В.Р., Мамай И.И., Низовцев В.А., Хрусталева М.А., Цесельчук Ю.Н. Ландшафты Московской области и их современное состояние. Под ред. И.И. Мамай. Изд-во СГУ, Смоленск 1997;

5. Анучин В.А. Теоретические основы географии. М.: Мысль, 1972;

6. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. М., 1997;I

7. Берлянт A.M. Картографический метод исследования. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1998;

8. Блануца В.И. Интегральное экономическое районирование: концепция и методы. Новосибирск, 1993;

9. В.З.Макаров, И.В.Пролеткин, А.Н.Чумаченко. География и геоинформатика совместный прорыв в XXI век. - http://www.sgu.ru;I

10. Взаимодействие картографии и геоинформатики / Под ред. A.M. Берлянта и О.Р. Мусина. М.: Научный Мир, 2000;

11. Вилков А.Ю. Мультимедийные технологии картографирования архитектурного комплекса Московского университета на Воробьевых горах // ГИС Ассоциация. http://www.gisa.ni/l 0260.html;

12. Владимир А. Инструментарий ГИС. Интернет архив. Журнал Компьютерра, 1999. http://cta.net.ru;

13. Воронин В.В., Трофимов A.M.,, Шарыгин М.Д. Социально-экономическая география (современная категория науки) / Под общ. ред. В.В. Воронина. Самара: Изд-во Самарск. гос. экон. акад., 2001;

14. Воронин В.В., Шарыгин М.Д. Социально-экономическая география на рубеже тысячелетий (теоретико-методологический аспект) / Под общ. ред. В.В. Воронина. Самара: Изд-во Самарск. гос. экон. акад., 1998;

15. Воронин Ю.А., Спивак Л.Ф. Теория районирования и управление территориями. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2004;

16. Гаврилов О.Е. Экономико-географический анализ природных ресурсов Чувашской республики. Чебоксары: Изд-во Чувашского ун-та, 2005;

17. Геодинамическое районирование территории Московской области (Алексеев В.К., Батугин А.С., Батугина И.М., Гаранькин Н.В., Калинин А.М., Петухов И.М., Челпан П.И.) Ступино: «СМТ», 2003;

18. Глазачев С.Н., Косоножкин В.И. Практикум по экологии. Часть 1. Энергия и бигеохимические циклы. М., МГОПИ им. М.А. Шолохова; ТЭКОЦЕНТР; МГОУ, 2003;

19. Глазачев С.Н., Косоножкин В.И. Практикум по экологии. Часть 3. Энергия и бигеохимические циклы. М., МГОПИ им. М.А. Шолохова; ТЭКОЦЕНТР; МГОУ, 2003;

20. Гузеев М.М., Плякин А.В. Региональная природно-хозяйственная система: проблемы исследования и мониторинга. Волгоград: Волгоградское научное издательство, 2004;

21. Д.Е. Андрианов Геоинформационные системы: исследование, анализ, разработка. М.: Государственный научный центр Российской Федерации - ВНИИгеосистем, 2004;

22. Дубров A.M., Мхитарян B.C., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы. М.: «Финансы и статистика», 2000. 352 е.: ил.

23. Евченко А.В., Железняков С.С. Регулирование территориальной социально-экономической ассиметрии в регионе: Монография / Курск, гос. техн. ун-т. Курск, 2004;

24. Жиров А.Ю. Введение в регрессионный и факторный анализ. Монино, 1991;

25. Игнатьева Е.Д., Кутрубас К.А. Теоретические и методические аспекты использования геоинформационных технологий в исследованиях территориальных экономических систем. Препринт. Екатеринбург: Институт экономики УрО РАН, 2004;

26. К.Т.Н. Колосова Н.Н., к.т.н. Чурилова Е.А. Атлас Московской области. Атлас. М.:СЮО «ДИ ЭМ БИ», 2004;

27. Комитет по физической культуре и спорту Московской области. http://www.kfs.mosreg.ru.:

28. Комплексный электронный атлас мира «Наша Земля» // Дата+. -http ://www.dataplus .ru;

29. Котляков В.М. Трофимов A.M., Селиверстов Ю.П., Солодухо Н.М., Каш-бразиев Р.В. Моделирование экологических ситуаций // Изв. РАН Сер. Географ., 1995. №1 с. 5-20;

30. Любарский Е.А., Трофимов A.M. Экологические исследования. Казань: Изд-во КГУ, 1995;

31. Майкл Зейлер Моделирование нашего мира: Руководство ESRI по проектированию базы данных. М.: Дата+, 1999;

32. Мартыненко А.И. Картографическое моделирование и ГИС // Геодезия и картография. 1994. - №9. с. 43-45;

33. Мартыненко А.И. Электронная картография Земли в XXI веке // Геоде-зисть. 2005. - № 1-3. С. 13-18;

34. Методология системного экологического картографирования / Отв. ред. акад. В.В. Воробьев, чл-корр. РАН В.А. Снытко. Иркутск: Издательство института географии СО РАН, 2002;

35. Миграция населения на территории Московской области за 2006 год: статистический сборник. М.: Изд-во Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Московской области, 2007;

36. Московская область / Экспертра. Рейтинговое агенство. http ://www.raexpert.ru;

37. Новаковский Б.А., Прасолов С.В., Прасолова А.И., Садов А.П., Тульская Н.И. Использование геоинформационных технологий и цифрового моделирования в тематическом картографировании // Геодезия и картография. 2006. - №8;

38. Новаковский Б.А., Симонов Ю.Г., Тульская Н.И. Эколого-геоморфологическое картирование Московской области. М.: Научный Мир, 2005;

39. Носонов A.M. Территориальные системы сельского хозяйства (экономико-географические аспекты исследования). М.: Янус-К, 2001;

40. Орлова Е.А. Диагностика состояния территориальной социально-экономической системы. Препринт. Екатеринбург, Институт экономики УрО РАН, 2003;

41. Побединский Г.Г., Корнилова JI.B., Базина М.А., Шкидина Т.И. Атлас «Российская Федерация. Приволжский Федеральный округ». Какимдолжно быть третье издание? // Геопрофи. — 2004. №5;i

42. Потапов" Г.П. Критерий регионального анализа эколого-экономической системы. Казань: Изд-во КГТУ, 1998;

43. Применение ГИС. http://gis-laris.narod.ru

44. Природа и ресурсы Московской области. Атлас. М.: Инфо-Терра, 2002;

45. Разумовский М.В. Эколого-экономическое районирование (теоретические аспекты). Ленинград: Наука, 1989;

46. Розанова Л.Н. Территориальные социо-эколого-экономические системы: общие подходы к оценке // Академия управления «ТИСБИ». -http://tisbi.ru/science/vestnik/2001/issue3/economr51.htmlI

47. Рубцов В.А., Степин А.Г. Структурно-функциональная устойчивость территориально-производственных систем (вопросы метризации). 2-е изд., испр. - Казань: Издательский дом «Медцок», 2005;

48. Саушкин Ю.Г. История и методология географической науки. М.: Изд-во МГУ, 1969;

49. Слюсаренко В.К. Эколого-экономическое районирование / АН УССР. Инт экономики промышленности. Ворошоловградский филиал; Отв. ред. Б.Г. Розовский. Клев: Наук, думка, 1990;

50. Социальное и экономическое . положение муниципальных образований Московской области в 2006 году: статистический сборник. М.: Изд-во Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Московской области, 2007;

51. Тикунов В. С. Разработка алгоритмов распознавания, классификации и картографирования географических комплексов с помощью ЭВМ// Новые методы в тематической картографии. М.: Изд-во МГУ, 1978.

52. Тикунов B.C., Цапук Д.А. Устойчивое развитие территории: картографо-геоинформационное обеспечение. — Москва — Смоленск, Издательство СГУ, 1999;

53. Трофимов A.M. Моделирование геосистем (концептуальный аспект). (Развитие основных идей и путей математизации и формализации геограIфии). Казань: Экоцентр, 1997;

54. Трофимов A.M., Игонин Е.И. Концептуальные основы моделирования в географии. Развитие основных идей и путей математизации и формализации в географии. Казань. Изд-во «Матбугат Йорты», 2001;

55. Трофимов А.М., Рубцов В.А. Региональный геоэкологический анализ. -Казань: Издательский дом «Медцок», 2005;I

56. Улицы Санкт-Петербурга 2005 // ABB DOLES. http://media.doles.ru:

57. Шарыгин М.Д. Эколого-экономические районы (теоретико-методические аспекты развития). Пермь: Изд-во Пермского ун-та, 1995;

58. Широкова C.JI. Основы построения ГИС управления природопользованием: монография. — Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2003;

59. Эколого-экономические районы (теоретико-методические аспекты развития) / Под ред. д-ра геогр. наук М.Д. Шарыгина. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 1995;

60. Эколого-экономические системы. Модели, информация, эксперимент. / Под ред. Дамешека Л.Ю. Новосибирск, 1987;

61. Эколого-экономические условия Московской области / ЭкоФлорис. январь 2007. http://ecomoscow.ru;

62. Экономическая и социальная география на пороге XXI века. Смоленский государственный университет. Смоленск: Издательство СГУ, 1997;I

63. Электронный атлас «Москва Современная» // Атлас Принт. http://atlas-print.ru;

64. Электронный атлас Северо-Востока России // NE Atlas. http://atlas.magis.ru;

65. Ю.Р. Архипов, Р.Г. Хузеев Процессы взаимодействия в экономико-географических системах. Казань: Изд-во Казанского университета, 1980;

66. Atkinson P.M. Geographical information science: geostatistics and uncertainty // Progress in Physical Geography. 1999. V. 23, n.l. - P. 134 - 142;

67. Canadian Atlas of Literacy and Disability Developed With GIS // ArcNews. -2005. V. 27, №1.-P. 18-19;

68. Karami Hassan A., Houston Benjamin H. Evaluating strategies for integratin-genvironmental models with GIS: Current trends and future Needs // Comput. Environ and Urb. Syst. 1996 - 20 №6. - C. 413 - 425;

69. Lang N. GIS: a selling proposition // GIS Europe. 1995. V.4, №1. P. 40 - 43;

70. National Geographic Atlas of the World, Eighth Edition, Updated with GIS // ArcNews. 2005. V. 27, №2. - P. 30 - 31;

71. Pebesma EJ, Wesseling CG. GSTAT: A program for geostatistical modelling, prediction and simulation // Computers & Geosciences. 1998. P. 24, n.l. - P. 17-31;

72. The Congressional Cartography Program Responds to United States Senate and House of Representatives with GIS // ArcNews. 2005. V. 27, №2. - P. 26 -27;

73. Промысловый атлас промГИС-Атлантик автоматизированное представление промыслово-статистических данных. http://www.atlantniro.ru/onpr/docs/promgis.pdf;

74. RAIL-Атлас электронный aTJjtac железных дорог России, стран СНГ и Балтии. - http://www.nitaks.ru

75. ГИС-атлас «Недра России» // Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского. 2004. http://www.vsegei.ru

76. Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 2: Учеб. пособие для студ. вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикуно-ва. -М.: Издательский центр «Академия», 2004;

77. Electronic atlas // GIS DEVELOPMENT: The Geospatial Resource Portal. -http://www.gisdevelopment.net;

78. Necla ULUGTEKIN, i. Oztug BiLDIRiCi. ADVANCED MAPPING TECHNOLOGIES: ELECTRONIC ATLASES // Geodesy and Photogram-metry Department, Cartography Division, Istanbul. www.karto.itu.edu.tr;

79. Берлянт A.M. Картография и интернет // Русский переплет: литературный интернет журнал. 1999. - http://www.pereplet.ru

80. Kobben В., Koop О. DUTCH ATLAS INFORMATION SYSTEM: Using the Internet for electronic atlas data retrieval // Dept. of Cartography, Faculty of Geographical Sciences, Utrecht University. www.kartografie.nl

81. Web maps and atlases // Web Cartography. April 2002. -http://www.kartografie.nl;

82. Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 1: Учеб. пособие для студ. вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикуно-ва. -М.: Издательский центр «Академия», 2004;

83. MapMachine: Satellite, street maps and more in our online atlas //NATIONAL GEOGRAPHIC. -2006. http://ngm.nationalgeographic.com;

84. Google Планета Земля // Google Earth. 2008. - http://earth.google.com;

85. Arizona Electronic Atlas. http://atlas.library.arizona.edu:

86. Карты природной среды интерактивного атласа Балтики // ArcReview. -2001. Вып. 16, №1. С. 3;

87. Этот атлас посвящен птицам // ArcReview. 1999. Вып. 10, №3. - С. 13;

88. Хакимов Э.М., Уразметов И.А., Амиров Р.В. Моделирование эколого-экономических отношений в PfC использованием ГИС технологий // Татарский государственный гуманитарно-педагогический университет. -http://vuz.exponenta.ru/PDF/FOTO/kaz/Articles/hakimov.pdf

89. Картографический метод // БСЭ. http://bse.sci-lib.com/article059565.html;

90. Методические рекомендации по построению профиля // GEOSITE: Все о географии. 2004. - http://geosite.com.ru:

91. ГИС-Атлас «Недра России» // Всеросийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского. 2004. http://www.vsegei.ru ,

92. Профессиональная ГИС карта 2008 // КБ Панорама. http://www.gisinfo.ru

93. ArcGIS 9: Что такое ArcGIS.: Пер. сангл. М.: Дата+, 2004;

94. Коммунальное хозяйство // Современный толковый словарь. -http://rus.freecopy.ru