На правах рукописи
Казаков Эдуард Рафаилевич
Оценка минерально-сырьевых ресурсов РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН с использованием ГИС-технологий:
потенциал, методы, алгоритмы
Специальности:
25.00.24 – экономическая, социальная и политическая география,
25.00.35 – геоинформатика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата географических наук
Ростов-на-Дону – 2006
Диссертация выполнена на кафедре экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета
Научный руководитель:
|
доктор географических наук,
профессор Анатолий Михайлович Трофимов
|
|
|
Официальные оппоненты:
|
доктор географических наук,
профессор Владимир Сергеевич Тикунов
|
|
|
|
кандидат географических наук,
доцент Василий Григорьевич Житников
|
|
|
Ведущая организация:
|
Татарский государственный гуманитарный педагогический университет
|
Защита состоится «1» декабря 2006 года в 12.30 часов на заседании диссертационного совета К.212.208.10 по географическим наукам при Ростовском государственном университете по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская,160, ауд. 43.
С диссертацией можно ознакомится в Зональной научной библиотеке РГУ по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская,148.
Автореферат разослан «12» октября 2006 года
Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 160, к.105, диссертационный совет К.212.208.10
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат географических наук Н.В. Гонтарь
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
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,
2. Анализ теории, структуры, функций и динамики развития и современного состояния геоинформационных технологий,
3. Уточнение теоретико-методологических основ и обоснование потенциала геоинформационного моделирования для решения задач оценки природных ресурсов.
4. Создание алгоритма, методики и технологии информационной системы экономической оценки природных ресурсов.
5. 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 А.М., Жалковский Е.А., Кошкарев А.В., Панасюк М.В., Сербенюк С.Н., Тикунов В.С., Трофимов А.М., Clarce K.C., Konecny M., 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.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ
1. Наличие природных ресурсов является базовым условием размещения производительных сил на 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.
В широком смысле под природными ресурсами (естественными активами) понимаются компоненты и свойства природной среды, которые используются или могут быть использованы для удовлетворения разнообразных физических и духовных потребностей общества в качестве предметов и средств труда, продуктов питания, объектов санаторно-курортного лечения и рекреации, средозащитных объектов и т.п.
Для обеспечения рационального использования природных ресурсов, охраны недр и окружающей среды нужны не только натуральные, физические данные о количестве и качестве природных ресурсов, но и стоимостные. Это обусловливается тесной зависимостью эффективности общественного производства от ценности вовлекаемых в производство природных ресурсов.
Планомерное экономическое регулирование этих взаимных воздействий возможно только на основе стоимостных (денежных) оценок природных ресурсов, позволяющих объективно определить их роль и полезность в общественном производстве и важность для общества. В отличие от оценки в натуральных показателях денежная оценка обладает большей гибкостью и универсальностью. Она позволяет в обобщенном виде оценивать объемы при-родных ресурсов, улавливать различия в их качественных характеристиках и, когда это необходимо, сопоставлять и суммировать ресурсы различных видов.
2. Денежная оценка позволяет комплексно (суммарно) оценить ресурсный потенциал территории. При многоцелевом использовании природных ресурсов и объектов денежная оценка позволяет более обоснованно выбирать направление использования конкретного природного ресурса и определять стратегию рационального использования природоресурсного потенциала территории в целом.
В экономической теории существуют два основных подхода к определению равновесной цены на рынках факторов производства: теория (трудовой) стоимости и теория ценности. Существующие в теории и практике экономики природопользования подходы: затратный, рентный, стоимостной, ценностный, определения абсолютной и сравнительной ценности природных ресурсов и другие базируются, соответственно, на теории трудовой стоимости или теории полезности, занимая противоположные позиции. Однако имеются также подходы представляющие собой промежуточные варианты (попытки учета и затрат, и ценности) между этими крайними позициями. В последнее время появились некоторые новые подходы в русле институциональной теории.
Ценность денежного подхода к оценке ресурсов заключается в том, что он позволяет отразить в оценке природных ресурсов как все затраты на производство (предложение), так и все выгоды (доходы, получаемые на рынке; стоимость существования; эстетическая ценность; и т.д.). Денежная оценка позволяет ввести общий подход, который будет влиять на экономическое мышление и выработку решений. Если сделать возможным рассмотрение использования природных ресурсов в рамках денежных единиц, то можно будет существенно улучшить учет экологических проблем при принятии экономических решений.
3. В работе предлагается оценка минерально-сырьевых ресурсов, как наиболее ценных, по сравнению с другими видами природных ресурсов. Выполнена качественная, количественная, комплексная территориально-дифференцированная и экономическая (стоимостная) оценки.
Современная методология экономической оценки месторождений полезных ископаемых базируется на следующих основополагающих принципах.
Месторождения полезных ископаемых являются объектами приложения капитала и поэтому должны иметь денежную оценку, на основе которой определяется их инвестиционная привлекательность.
Ценность представляют только те скопления полезных ископаемых, разведка и разработка которых в будущем будет приносить прибыль. При этом принимается в расчет, что для получения прибыли необходимы средства на приобретение участка или снятия его в аренду, на проведение геологоразведочных работ, строительство добывающего предприятия, эксплуатацию месторождения и т.д.
Все известные методы экономической оценки месторождений можно также разделить на две группы: на методы, учитывающие фактор времени, и методы, по которым расчеты ведутся без учета фактора времени.
Вторая группа методов используется обычно для ориентировочных расчетов или на ранних стадиях геологоразведочных работ.
В исследовании для оценки минерально-сырьевого потенциала была использована методика расчета стоимости (ценности) полезных ископаемых, предложенная И.А.Неженским и И.Г.Павловой (ВСЕГЕИ).
Вышеприведенная методика расчета используется для оценки запасов и ресурсов (раздельно и совместно), причем учитываются разнообразные виды полезных ископаемых. Расчеты ведутся по различным территориям, на которых может находиться п-ное количество изучаемых объектов. Подобные оценки выполняются для определения суммарного минерально-сырьевого потенциала (МСП) территорий субъектов Российской Федерации, осуществления их ранжирования по этому показателю с учетом вспомогательных расчетных показателей, таких как удельная насыщенность МСП на единицу площади территории или на единицу ее населения. Эти оценки помимо получения иллюстративного материала могут оказать и существенную помощь при принятии федеральных и межрегиональных управленческих решений в минерально-сырьевом секторе экономики.
4. 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.
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.
Учитывая большой объем исходной географической 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 геоинформационных систем и разработки на их основе инструментов для комплексной оценки природных ресурсов.
Создание информационно-аналитических моделей на базе ГИС для оценки природных ресурсов должно стать информационной основой современной региональной системы управления рациональным природопользованием. Это будет способствовать решению задач инвентаризации и адресной (картографической) привязки природных ресурсов и природных объектов, оценки их состояния в натуральных и стоимостных показателях, а также их правовой статус относительно субъектов собственности (владения, распоряжения и пользования).
5. Разработанный и составленный концептуальный проект информационно-аналитической системы «Модель природно-ресурсной базы территории» (ИАС «МПРБ РТ») может стать информационной основой современной региональной системы управления рациональным природопользованием.
ИАС будет способствовать решению задач качественной, количественной оценки природных ресурсов и природных объектов их состояния в натуральных и стоимостных показателях.
Предложенная информационно-аналитическая система имеет в своем составе следующие компоненты (рис.1):
информационную основу в виде баз данных (БД) первичной информации;
лингвистическое обеспечение;
служебные базы данных;
экономические показатели по минерально-сырьевым ресурсам и средства оперативной корректировки показателей;
программные средства визуализации картографической информации;
набор алгоритмов и обрабатывающих программных модулей;
средства построения и реализации пространственных запросов;
выходную информацию, являющуюся продуктом обработки первичных баз данных с использованием специализированных программных средств.
Исходя из состава имеющихся сведений по природным ресурсам, определена структура информационных ресурсов создаваемой информационно-аналитической системы. В нее входят следующие основные блоки: административно-топографическая основа, инфраструктура, районирование территории, геология и недропользование, минерально-сырьевые ресурсы, земельно-почвенные ресурсы, водные ресурсы, биологические ресурсы, лесные ресурсы, экология.
На сегодняшний день в программе реализованы следующие функции для осуществления запросов различной степени детальности:
- показать состав информации, имеющийся в ИАС, на произвольном участке территории;
- качественный и количественный состав природных ресурсов на произвольном участке территории;
Рис. 1. Технологическая схема функционирования ИАС «МПРБ РТ»
- детальный анализ: выбрать имеющийся или нарисовать произвольный контур, затем выбрать из списка запрос по природным ресурсам и показать в таблицах и на карте имеющиеся природные ресурсы;
- состав минерально-сырьевых ресурсов по видам сырья и категориям запасов на произвольном участке территории;
- стоимость минерально-сырьевых ресурсов по видам сырья и категориям запасов на произвольном участке территории;
- произвести ранжирование территории по выбранным показателям из списка имеющихся природных ресурсов.
6. Проведение комплексной территориально-дифференцированной оценки минерально-сырьевого потенциала административных районов (по плотности запасов и ресурсов) с помощью инструментов ИАС выявило в Республике Татарстан два больших региона – восточный и северо-западный, характеризующиеся высокими значениями этого параметра.
Построенные карты плотности запасов и ресурсов по отдельным видам сырья и полезных ископаемых в целом, на основе которых проведено районирование позволили уточнить структуру и особенности минерально-сырьевой базы Республики Татарстан (рис.2).
По плотности общих запасов всех видов минерального сырья Республики Татарстан восточный и северо-западный регионы характеризуются значениями этого параметра более 50 тыс. т /км2.
Для таких муниципальных районов, как Аксубаевский и Сармановский это значение превышает 200 тыс. т /км2. Для центральной и юго-западной частей плотность запасов полезных ископаемых минимальная, в том числе для Спасского района - 1,65 тыс. т/км2, Алькеевского – 5,85 тыс. т/км2, Арского – 9,30 тыс. т/км2.
Причины отмеченных особенностей дифференциации территории по рассматриваемому показателю для отдельных видов сырья различны. Если для топливно-энергетических видов сырья ведущую роль играет геологическое строение региона, то для других полезных ископаемых, кроме того, - и локализация промышленных узлов (Восточный регион соответствует Нижнекамскому и Альметьевско-Бугульминскому промузлам, Северо-Западный – Казанско-Зеленодольскому промузлу), вблизи которых велись интенсивные ГРР.
Рис.2. Плотность общих запасов минерально-сырьевых ресурсов по районам Республики Татарстан
Высокая плотность запасов Восточного региона обусловлена наличием большого числа скоплений нефти, природных битумов и каменного угля. В Северо-Западном (Приказанском) регионе высока плотность запасов подземных питьевых вод, горнотехнического и строительного минерального сырья. Регионы с наименьшей плотностью запасов полезных ископаемых (Центральный и Юго-Западный) характеризуются наличием месторождений торфа, агрохимического и строительного минерального сырья.
7. Подсчитанная общая стоимость извлекаемых запасов и ресурсов полезных ископаемых Республики Татарстан составляет более 1,4 триллиона рублей (таблица).
Ведущую роль в ценности недр Республики Татарстан играет нефть - 1,12 триллиона рублей или 77 % общей стоимости (рис.3). Вторую позицию занимает каменный уголь – 0,17 триллиона рублей (12 % общей стоимости), стоимость которого рассчитана с ориентировкой на газ, который может быть получен при применении подземной газификации угля.
Следующие в шкале ценности - минерально-строительное сырье (6 %) и природный битум (4 %). Относительно низкая стоимость природного битума объясняется тем, что, несмотря на большое количество, 80 % его представлено в республике ресурсами, требующими значительных средств для доведения до конечного продукта.
8. Результаты расчетов, производимых в рамках ИАС, рекомендуется использовать для периодической геолого-экономической оценки минерально-сырьевой базы крупных экономических районов и республики в целом. Периодичность такой оценки даже по тем полезным ископаемым, где не было новых открытий и геологическая характеристика разведанных запасов не изменилась, оправдана изменениями экономической оценки минерального сырья под влиянием многих изменяющихся факторов.
Рекомендуется регулярно оценивать валовую и извлекаемую стоимость полезных ископаемых. Оптимальная периодичность расчетов – один год, по мере поступления обновленных балансов запасов. Оцениваются минерально-
|
