Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Природно-ресурсная подсистема территориальной социально-экономической системы регионального уровня: подходы к идентификации и оценке 10
1.1. Проблематика изучения природных ресурсов в контексте регионального развития 10
1.2. Методологические и методические подходы к экономической оценке природно-ресурсного потенциала на региональном уровне 20
Глава 2. Геоинформационная система как инструментально- технологическая основа изучения природно-ресурсного потенциала региона 47
2.1 Особенности и потенциал использования ГИС в региональных экономико-географических исследованиях 47
2.2. Особенности картографического моделирования в исследовании пространственной дифференциации природных ресурсов 64
Глава 3. Создание геоинформационной системы экономической оценки природных ресурсов Республики Татарстан 77
3.1. Проект геоинформационной системы оценки природных ресурсов Республики Татарстан 77
3.2. Особенности практической реализация функций геоинформационной модели 91
Глава 4. Оценка природных ресурсов Республики Татарстан: итоги геоинформационного анализа 102
4.1. Территориальные особенности минерально-сырьевого потенциала Республики Татарстан 102
4.2, Атласная информационная система природных ресурсов Республики Татарстан Татарстан 122
Заключение 129
Список использованных источников 133
Приложения 151
- Проблематика изучения природных ресурсов в контексте регионального развития
- Особенности и потенциал использования ГИС в региональных экономико-географических исследованиях
- Проект геоинформационной системы оценки природных ресурсов Республики Татарстан
Введение к работе
Актуальность темы. Природные ресурсы представляют собой важное звено в системе «природа-хозяйство-население». Эффективное государственное управление природными ресурсами невозможно без достаточно полной информации о количестве, качестве и экономической оценке природных ресурсов (отдельных и в комплексе) и природных объектов в границах каждого административно-территориального образования.
Учитывая большой объем исходной информации, ее разнородность, значительное число характеристик различных видов природных ресурсов, приведения результатов обработки к единым итоговым показателям, оперативного доступа к информации, ее надежного хранения и постоянной актуализации, необходимо привлечение компьютерных технологий и разработки на их основе инструментов для комплексной оценки природных ресурсов.
Большое количество разнородных данных по природным ресурсам в виде карт и сопутствующих атрибутивных данных дает основание для использования геоинформационных систем (ГИС), которые предоставляют необходимые средства интеграции данных, основанные на единой координатной системе, а также возможность пространственного анализа разнотипных данных, для их интерпретации и принятия эффективных решений. Использование ГИС формирует основу картографо-геоинформационного подхода исследования регионального комплекса природных ресурсов. Возможности развития таких технологий в рамках данного подхода делают особо актуальными проблемы создания специализированных систем анализа и управления природными ресурсами на региональном уровне.
Тема предлагаемой к рассмотрению диссертации посвящена изучению и анализу возможностей применения геоинформационных технологий и новых методов для решения задач в области рационального использования природных ресурсов региона и управления ими.
Объект исследования - минерально-сырьевые ресурсы региона, моделирующие их геоинформационные системы.
Предмет исследования - потенциал, методы, алгоритмы и технологии геоинформационного моделирования экономических оценок природных ресурсов Республики Татарстан.
Цель диссертационного исследования - уточнение и практическое
формирование инструментально-методических подходов
геоинформационного моделирования для решения задач оценки природно-ресурсной базы Республики Татарстан.
Для достижения поставленной цели были определены и последовательно решались следующие задачи:
1. Анализ подходов к идентификации и оценке природно-ресурсной
подсистемы территориальной социально-экономической системы
регионального уровня,
Анализ теории, структуры, функций и динамики развития и современного состояния геоинформационных технологий,
Уточнение теоретико-методологических основ и обоснование потенциала геоинформационного моделирования для решения задач оценки природных ресурсов.
Создание алгоритма, методики и технологии информационной системы экономической оценки природных ресурсов.
Изучение и реализация возможностей использования функций пространственного анализа ГИС для построения модели природно-ресурсной базы территории.
6. Проведение комплексной территориально-дифференцированной и
экономической оценок минерально-сырьевого потенциала Республики
Татарстан.
7. Разработка и создание атласа карт на основе сведений о природных
ресурсах.
Теоретической и методологической основой диссертационного исследования явились труды отечественных и зарубежных авторов, посвященные геоинформационным системам, автоматическому картографированию, геоинформационному моделированию (Берлянт A.M., Жалковский Е.А., Кошкарев А.В., Панасюк М.В., Сербенюк С.Н., Тикунов B.C., Трофимов A.M., Clarce К.С, Копеспу М., MacDonald C.L.), вопросам оценки природных ресурсов (Воронцов А.П., Гофман К.Г., Дмитревский Ю.Д., Минц А.А.), её экономической составляющей (Герасимович В.Н., Голуб А.А., Лойко П.Ф., Лукьянчиков Н.Н., Минц А.А., Неженский И.А., Павлова И.Г., Перелет Р.А., Фоменко Г.А.).
В работе использовались справочные материалы Татарского геологоразведочного управления ОАО «Татнефть», ЦНИИгеолнеруд, ГУП НПО Геоцентр Республики Татарстан, Министерства экологии и природных ресурсов Республики Татарстан, КГУ, ГУП «Земкадастрцентр», Татарским отделением ГосНИОРХ и т.д.
В диссертации использовались различные методы исследования: сравнительно-географический и системно-структурный, пространственно-временных аналогий, картографический, классификации и типизации, ранжирования, и другие.
Методологическую базу диссертации составили: теория геонформационных систем и автоматического построения карт, традиционные географические (картографический, районирование, ранжирование, классификация и типизации), сравнительно-исторический, математико-статистический методы.
Концепция диссертационного исследования состоит в системе теоретических положений, согласно которым рост эффективности управления природно-ресурсной базой региона сопряжён с созданием и внедрением специализированных инструментально-технологических средств информационного анализа, включая и реализацию потенциала геоинформационных систем в интересах стоимостной оценки минерально-сырьевых ресурсов.
Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в следующем:
По специальности 25.00.24 - экономическая, социальная и политическая география:
подсчитаны запасы и ресурсы всех видов полезных ископаемых, определены особенности структуры, состояния и освоения минерально-сырьевой базы Республики Татарстан;
выявлены факторы и проведена оценка территориальной дифференциации минерально-сырьевого потенциала Республики Татарстан по плотности запасов и ресурсов всех видов полезных ископаемых, по результатам которой осуществлено ранжирование и районирование;
подсчитана стоимость извлекаемых запасов и ресурсов полезных ископаемых Республики Татарстан для каждого вида сырья в отдельности и общая для всех видов полезных ископаемых.
По специальности 25.00.35 - геоинформатика:
уточнены подходы к созданию на базе ГИС специализированной системы анализа природных ресурсов региона и управления ими;
разработана с использованием ГИС-технологий информационно-аналитическая система «Модель природно-ресурной базы территории» (ИАС «МПРБ РТ»), позволяющая оценивать
количество и стоимость минерально-сырьевых ресурсов, формировать цифровые карты, комплектовать их в виде атласа; разработана методика составления, структура и средствами информационно-аналитической системы создан «Атлас природных ресурсов Республики Татарстан» в электронном виде и на бумажном носителе. Научная значимость. Работа может быть использована в качестве технологического инструментария теоретических представлений и практического опыта работы с применением ГИС-технологий для решения задач оценки природно-ресурсной базы любого территориального уровня.
Практическая значимость работы Разработанная в диссертации методика может быть использована для решения широкого круга географических задач. Полученные результаты могут быть использованы для обеспечения органов государственного управления всех уровней, предприятий, организаций, физических и юридических лиц достоверной информацией о состоянии, динамике изменений и социально-экономической оценке природных ресурсов и объектов для принятия оптимальных (с эколого-экономической и социально-экономической точек зрения) решений.
Результаты исследований могут быть использованы для долгосрочного планирования развития отраслей промышленности, связанных с добычей, переработкой, потреблением минерального сырья, определения направлений поисков и разведки минерального сырья, решения вопроса о привлечении инвестиционных капиталов.
Таким образом, модель призвана осуществить синтез и обобщение информации о природно-ресурсной среде для решения задач государственного управления природопользованием и дать необходимую информацию для применения совокупности экономико-правовых методов воздействия на каждого конкретного природопользователя с учетом
возможных эколого-экономических и социально-экономических последствий его деятельности.
Кроме того, результаты исследования можно использовать для проектирования и различного рода новых систем регионального и субрегинального масштаба, формирования нового класса задач управления природно-экономическими системами, основанных на пространственно-логических отношениях.
Апробация работы и публикации. Работа выполнена на кафедре экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета, на заседаниях которой она неоднократно обсуждалась. Отдельные результаты работы докладывались и обсуждались докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, региональных и вузовских научных конференциях, в том числе: на ежегодных итоговых научных конференциях КГУ (Казань, 2004, 2006 гг.); на Республиканской научно-практической конференции «Мы - геологи XXI века» (Казань, 2002, 2003 гг.); на молодежной научно-практической конференции, посвященной 60-летию начала разработки месторождений нефти в Татарстане (Бугульма, 2003 г.); на 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях» (Бугульма, 2003г.); на VI-ой научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2004 г.); на V-ой Международной научно-практической геолого-геофизической конкурс-конференции молодых ученых и специалистов «Геофизика-2005» (Санкт-Петербург, 2005 г.); на V-ой открытой молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», посвященной 50-летию НГДУ «Лениногорскнефть» (Лениногорск, 2005 г.); на Региональнаой научно-практической конференции «Геоинформационные системы: тенденции, проблемы, решения». В рамках международного форума «GEOFORM+. KAZAN@» (Казань, 2006 г.).
По теме диссертации имеется 9 публикаций общим объемом - 2,5 печатных листа.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Объем диссертации - 150 страниц основного текста, в том числе 23 рисунка, 7 таблиц и 3 приложения. Список библиографических источников насчитывает 181 наименование.
Проблематика изучения природных ресурсов в контексте регионального развития
Наличие природных ресурсов является главным условием размещения производительных сил на данной территории. В социально-экономической географии основным предметом изучения являются территория, территориальная организация общества и хозяйства в их взаимодействии как необходимое условие жизни общества и функционирования хозяйства. Территория рассматривается географами в двух основных аспектах: как пространственный базис деятельности и как носитель (вместилище) ресурсов [3, 46].
Одним из важнейших этапов в процессе принятия любых экономических решений и выработки стратегий экономического развития территории является оценка ресурсов, имеющихся на данный момент. В условиях России это особенно актуально, поскольку согласно укрупненной оценке Всемирного банка, более 72 % современного национального богатства страны приходится именно на природные ресурсы. Недооценка природных ресурсов, а значит некорректно рассчитанные денежные структуры национального богатства, богатства регионов и локальных территорий неизбежно ведут как к стратегическим, так и тактическим ошибкам в планировании развития, в конечном счете, к ошибкам при принятии любых управленческих решений в условиях рыночной экономики.
Работа по оценке природных ресурсов ведется во многих странах мира Бразилии, Канаде, Франции, Германии, Норвегии, Швеции, Великобритании, Австралии, США и других. Первые попытки были сделаны и в России (например, в Ярославской области, Республике Татарстан). Международный опыт в этой области представляет интерес и для Российской Федерации, обладающей огромным запасом природных ресурсов. Поскольку Россия продвигается в направлении рыночной экономики, правильная оценка имеющихся природных ресурсов будет играть ключевую роль в определении того, как они используются.
Республика Татарстан - один из наиболее развитых субъектов Российской Федерации, регион с высокой плотностью населения, крупным индустриально-аграрным комплексом, обширной строительной и транспортной инфраструктурой. Удобное межрегиональное и транспортное положение, богатые природные ресурсы оказывают дополнительное благоприятное воздействие на социально-экономическое развитие республики. Татарстан расположен на востоке Восточно-Европейской равнины, в месте слияния двух крупнейших рек - Волги и Камы. Республика граничит на севере с Кировской областыо и Удмуртской Республикой, на востоке - с Республикой Башкортостан, на юге - с Оренбургской, Самарской и ульяновской областями, на западе - с Чувашской Республикой, на северо-западе - с Республикой Марий-Эл. Общая площадь составляет 0,4% территории Российской Федерации и около 7% территории Приволжского федерального округа .
Минерально-сырьевые ресурсы, как наиболее ценные, по сравнению с другими видами природных ресурсов, составляют одну из основ природно-ресурсного потенциала республики. Республика Татарстан - наиболее изученная в геологическом отношении территория востока европейской части Российской Федерации, недра которой содержат разнообразные и большие по запасам полезные ископаемые.
Особенности и потенциал использования ГИС в региональных экономико-географических исследованиях
Современная география оперирует огромным массивом пространственных данных. Традиционно основной способ представления любой информации о земной коре заключался в графическом построении какого-либо параметра на бумаге в виде карт, схем и т.п. в географических проекциях. Источники пространственной информации многочисленны и разнообразны, объем ее со временем неуклонно возрастает. Возникает проблема со сбором и обобщением имеющегося материала по площади исследования. Кроме того, карты на бумажных носителях подвержены быстрому физическому старению не только в силу физического старения, но и по существу - пока карта готовится к изданию, она уже содержит ошибки и неточности в связи с непрерывным поступлением новой информации и новых алгоритмов ее преобразования. Таким образом, все труднее становится выполнение задачи по быстрому получению информации и поддержки ее актуальности.
Решение задач конструктивной географии требует совершенствования географических методов, в частности, информационной стороны географии. Одной из основных задач географии бала и остается систематизация и сбор данных о Земле. И в настоящее время информационная сторона занимает существенное место в географии и всегда отчетливо выражена. Большое значение данная область приобретает в сегодняшних условиях, характеризующихся, с одной стороны, увеличением спроса на географическую информацию, с другой стороны, ее лавинообразным ростом. Накапливаемую географическую информацию необходимо обрабатывать и осмысливать. Возникает необходимость в специализированной информационной деятельности географии. Она включает в себя информацию о географических объектах и систему информационных коммуникаций. Данная деятельность неразрывно связана с таким понятием, как геоинформатика.
Эволюция географии и географической картографии показывает, что теория и практика геоинформатики строились при тесном взаимодействии с новыми направлениями в тематическом картографировании: автоматизацией составления и использования карт, математико-картографическим моделированием и "космологизацией" науки, современный этап развития которых связан с их синтезом в интегральные структуры в виде банков картографических данных и автоматизированных картографических систем.
Геоинформатика существует в трех ипостасях — как наука, техника и производство, и это достаточно типичная ситуация в условиях научно-технического прогресса, сближающего науку и производство. Это триединство: наука — технология — производство — является одним из факторов, интегрирующим картографию и геоинформатику.
Геоинформатмка как научная дисциплина изучает природные и социально-экономические геосистемы посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и баз знаний.
Вместе с картографией и другими науками о Земле геоинформатика исследует процессы и явления, происходящие в геосистемах, но пользуется для этого своими средствами и методами. Главными из них являются компьютерное моделирование и геоинформационное картографирование.
Основные цели геоинформатики как науки — это управление геосистемами в широком понимании, включая их инвентаризацию, оценку, прогнозирование, оптимизацию и т.п. Для картографии особенно важен заложенный в геоинформатике комплексный подход к изучаемым явлениям и ее проблемная ориентация. В структуре геоинформатики различаются такие разделы, как теория геосистемного моделирования, методы пространственного анализа и прикладная геоинформатика.
С другой стороны, геоинформатика — это технология сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированных данных. ГИС-технологии обеспечивают анализ геоинформации и принятие решений.
Наконец, геоинформатика как производство (геоинформационная индустрия) — это изготовление аппаратуры, создание коммерческих программных ГИС-пакетов, баз данных, систем управления, компьютерных систем. К этой сфере примыкают формирование ГИС-инфраструктуры и организация маркетинга.
Картография и геоинформатика взаимодействуют по многим направлениям. Они объединены организационно, поскольку государственные картографические службы и частные фирмы занимаются одновременно и геоинформационной деятельностью. Сформировалось особое направление высшего геоинформационно-картографического образования.
Проект геоинформационной системы оценки природных ресурсов Республики Татарстан
Кадастровый учет и социально-экономическая оценка природных ресурсов предусмотрены статьей 16 Закона Российской Федераций «Об охране окружающей природной среды». Эта статья Закона гласит:
«Государственные природоохранные органы Российской Федерации совместно с органами государственной статистики, природопользователями ведут количественный и качественный учет природных ресурсов и вторичного сырья, определяют их социально-экономическую оценку».
В качестве наиболее важных направлений дальнейшего совершенствования экономического механизма природопользования следует назвать отработку методов определения экономических оценок природных ресурсов, расширение сферы их использования. В частности, практической задачей является получение комплексных социально-экономических оценок природных ресурсов (объектов), дающих возможность подойти к оценке природно-ресурсного потенциала территории в целом. А это практически возможно только на основе формирования и ведения отраслевых (ресурсных) и комплексных территориальных кадастров природных ресурсов. Наряду с созданием кадастров по отдельным видам ресурсов в последнее время формируются комплексные территориальные кадастры природных ресурсов (КТКПР), чему положил начало широкий эксперимент с 1993 года. К 1996 году в эксперименте участвовали 33 субъекта Российской Федерации. В процессе этого эксперимента многое изучено, проверено практикой, наблюдениями, проводится отработка механизма формирования комплексных территориальных кадастров природных ресурсов как информационной базы для принятия экологически обоснованных управленческих решений в сфере природопользования с учетом приоритетов социально-экономического развития территорий и сохранения окружающей природной среды.
Результаты эксперимента показывают, что существующие ресурсные (отраслевые) кадастры как банки ценной и развернутой информации о природных ресурсах в первую очередь должны стать основой построения новой информационной системы о природных ресурсах потенциальных территорий Российской Федерации. Эта новая система получила название «Комплексный территориальный кадастр природных ресурсов (КТКПР)». Проблема взаимосвязи и соотношения двух видов кадастров - отраслевых и территориальных - базируется, по существу, на необходимости постоянного сочетания территориального и отраслевого экономико-хозяйственного взаимодействия в системе «территория - отрасль - природные ресурсы». Эта система требует постоянного совершенствования размещения производительных сил, региональных связей, специализации и концентрации, схемы хозяйственных перевозок. Это сочетание всегда будет влиять, на возрастающую роль территориального комплексного управления природопользованием. Оно определяется механизмом государственной политики устойчивого социально-экономического развития и требованиями гармонизации экономических и экологических проблем в рациональном природопользовании страны и ее регионов.
Материалы отраслевых, комплексных территориальных и городских (и других поселенческих) кадастров природных ресурсов могут играть, как система экономико-экологического учета, определяющую, ведущую роль при принятии управленческих решений на всех уровнях с учетом приоритетов рационального природопользования и охраны окружающей среды. Поэтому КТКПР формируются в административных границах субъектов и их административно-территориальных образований на основе информации отраслевых (земельного, лесного, водного и других) кадастров природных ресурсов, реестров собственности на недвижимое имущество, а также других данных по учету и инвентаризации природных ресурсов и по оценке состояния окружающей среды, включая данониторингу, получаемые в рамках ЕГСЭМ (Единой государственной системы экологического мониторинга).
Концепция комплексного управления природопользованием определяет кадастрам природных ресурсов следующее место в системе экономического механизма природоохранной деятельности:
1) ведение комплексных территориальных кадастров природных ресурсов, которые позволяют трансформировать имеющуюся информацию по качественным и количественным характеристикам отдельных природных ресурсов на конкретной территории для целей их экономической оценки с учетом спроса, экологической обстановки и поставленных социально-экономических задач по устойчивому развитию территории;
2) на основе кадастровых оценок принимаются решения о приоритетах использования тех или иных природных ресурсов на конкретной территории, после чего обосновываются региональные лимиты их использования с учетом экологической обстановки и прогнозов ее развития.
3) лимиты использования природных ресурсов и воздействия на окружающую среду формируют основу тех требований и ограничений, которые фиксируются в лицензии на комплексное природопользование, выдаваемой каждому природопользователю после экспертизы его намечающейся или ведущейся деятельности;
4) на основании выбранных приоритетов использования природного ресурсного потенциала территории и оценки его состояния определяется плата за пользование природными ресурсами, стимулирующая их рациональное использование и улучшение экологической обстановки в регионе.
Суммарной, совокупной величиной, выражающей размер природно-ресурсного богатства района или его территориального сочетания природных ресурсов, рассматривается природно-ресурсный потенциал региона. Для его измерения было предложено использовать показатель стоимости первичной продукции, которую можно получить в течение года при рациональной эксплуатации данного сочетания ресурсов, в условиях соответствующего уровня производительных сил, территориальной организации производства и механизма хозяйствования включая систему транспортно-экономических связей. Стоимостное измерение природно-рссурсиого потенциала дает возможность сравнивать районы (регионы) и производственно-территориальные комплексы по природному богатству, его структуре, возможностям наращивания объемов использования природных ресурсов, определять в связи с этим влияние экологических факторов на социально-экономическое развитие.
При разработке комплексных территориальных кадастров природных ресурсов необходимо акцентировать внимание на экономических оценках сочетаний природных ресурсов с учетом их многоцелевого использования в различных отраслях экономики. Для этих целей наиболее подходящими считаются природно-экономические модели. Необходимость обращения к модели диктуется невозможностью экспериментирования с реальным объектом, сложностью количественного анализа происходящих в нем процессов при сугубо содержательном, неформализованном исследовании.
