На правах рукописи
БУГАЕВСКИЙ СТАНИСЛАВ ЮРЬЕВИЧ
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
СОСТОЯНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕМЕЛЬ
(на основе применения WEB-технологий)
25.00.35 – Геоинформатика
Автореферат
диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Москва - 2007
Работа выполнена в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК)
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Цветков В.Я.
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Матвеев С.И.
кандидат технических наук, доцент Литвиненко М.В.
Ведущая организация: ГУП «Московское аэрогеодезическое предприятие»
МАГП
Защита диссертации состоится «25 » декабря 2007 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.143.03 при Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) по адресу: Москва 105064, Гороховский переулок 4, МИИГАиК, зал заседаний Ученого Совета.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК)
Автореферат разослан «23» ноября 2007 г.
Учёный секретарь
диссертационного совета Климков Ю.М.
Общая характеристика работы. Диссертация посвящена решению теоретических, методических и практических задач мониторинга состояния и использования земель с применением современных средств автоматизации. Рассмотрены общетеоретические положения автоматизированной системы, вопросы проектирования и разработки ее конкретной реализации, а также использования полученных результатов в целях повышения экономической эффективности проведения государственного мониторинга земель.
Актуальность диссертационной работы. Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем является одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
Состояние земель фактически во всех субъектах Российской Федерации интенсивно ухудшается и в большинстве из них почвенный покров, особенно сельскохозяйственных угодий, подвержен деградации и загрязнению, катастрофически теряет устойчивость к разрушению, способность к восстановлению свойств, воспроизводству плодородия вследствие истощительного, потребительского использования земель, недооценки органами власти необходимости изучения состояния земель, разработки научно обоснованных комплексных мер по их рациональному использованию, воспроизводству плодородия почв, предупреждению и устранению негативных процессов на землях.
Информация о состоянии земель играет важнейшую роль при определении налогооблагаемой базы и кадастровой стоимости земельных участков, является одним из важнейших объективных факторов вовлечения земель на рынок.
По существующим экспертным оценкам активизация рынка земли во многом зависит от степени информированности потенциальных землевладельцев о возможностях и ограничениях при использовании земель и может возрастать до 60% при наличии данной информации на этапе выбора земельных участков.
Таким образом, в настоящее время существует необходимость в совершенствовании системы управления земельными ресурсами, что требует внедрения передовых технологий, системного подхода, увязки имеющихся ресурсов с организацией исполнения и осуществления регулярных наблюдений за использованием и состоянием земель с целью своевременного выявления и прогноза развития негативных процессов для разработки и реализации комплексных мероприятий по охране земель и их рациональному использованию.
Достижению указанной цели мешает ряд нерешенных проблем и, в частности, отсутствие современных автоматизированных систем и информационных технологий, необходимых для эффективного управления земельными ресурсами государства и развития земельного рынка, обеспечивающих потребителей систематизированными и достоверными сведениями о состоянии и использовании земель и создающих важнейшие условия устойчивого экономического развития государства.
Наличие автоматизированной информационной системы, содержащей сведения о состоянии и использовании земель Российской Федерации, создаст условия для обеспечения экономической безопасности и благополучия государства, основанной на управлении и рациональном использовании земельных ресурсов, и даст значительный долгосрочный экономический, экологический и социальный эффект от своевременного выявления изменений в развитии негативных процессов и принятия решений по их предотвращению и гарантирующих неистощительное использование земельно-ресурсного потенциала России.
Цель диссертационной работы. Исследование методов анализа и прогноза использования и состояния земель и разработка основных принципов создания автоматизированной информационной системы на основе применения WEB-технологий.
Предметом исследований выполняемых в диссертации, является система проектных и управленческих решений, совокупность типичных факторов и параметров, влияющих на принятие управленческих решений по рациональному и эффективному использованию земельных ресурсов с учетом их фактического состояния и динамики происходящих изменений в состоянии и использовании земель в рамках компьютерных технологий.
Объектом исследования является совершенствование технологии ведения государственного мониторинга земель.
Научная новизна работы заключается в следующих результатах:
- определено содержание анализа и прогноза использования и состояния земель;
- разработана классификационная схема прогнозов, разрабатываемых для целей мониторинга земель;
- разработаны схемы решения основных блоков задач анализа и прогноза использования и состояния земель, в части касающейся выявления и отображения изменений в использовании и состоянии земель; анализа пространственно-временной динамики использования и состояния земель; прогнозов о состоянии и использовании земель;
- систематизированы методы анализа и прогноза происходящих изменений в использовании и состоянии земель;
- разработаны методы создания картографических моделей, содержащих сведения об использовании и состоянии земель, в целях комплексного анализа территории для прогноза её развития с учетом текущего состояния и использования земель;
- составлен прогноз изменения площадей сельскохозяйственных угодий, в том числе пашни, кормовых угодий и залежи на 2010, 2015 и 2020 годы;
- разработана классификация программного обеспечения, применяемого на разных этапах сбора, обработки и интерпретации пространственных данных, характеризующих состояние и использование земель;
- разработаны общие принципы построения автоматизированной системы состояния и использования земель (АС СИЗ), предложена ее архитектура;
- разработана обобщенная структура распределенной АС СИЗ, определены состав и содержание основных её подсистем;
- разработаны требования, которым должна отвечать АС СИЗ, в части, касающейся использования единой системы показателей государственного мониторинга земель; единой картографической основы; единых требований к описанию объекта; требований к программному обеспечению, применению геоинформационных и WEB-технологий и др.;
- разработана программная интерпретация задачи анализа и прогноза использования и состояния земель на основе блоков: “Анализ”, “Прогноз”, “Аутентификация пользователей”, “Информационного обеспечения системы”, “Хранение информации”, “Предоставления информации”;
- разработана обобщенная схема трехуровнего информационного взаимодействия АС СИЗ на основе WEB-технологий;
- разработана методика и соответствующее программное обеспечение для организации информационного взаимодействия удаленных пользователей при создании тематических карт качества земель;
- разработана экономико-математическая модель «Организация пашни в системе севооборотов с проектированием комплекса противоэрозионных мероприятий в условиях развитой водной эрозии», разработана матрица, получены результаты решения задачи.
Практическая значимость. Практической значимостью разработанной в диссертационной работе АС СИЗ является решение широкого круга практических задач, направленных на информационное обеспечение земельного рынка; повышение эффективности управления земельными ресурсами; развитие ипотечного кредитования граждан и других участников рынка; обеспечение государственного контроля за рынком земельных закладных; совершенствование процедур предоставления земли под жилищное и промышленное строительство.
Апробация работы. Внедрение результатов исследований автора включает создание и практическое применение:
1) методики и программного обеспечения для организации информационного взаимодействия удаленных пользователей при создании тематических карт качества земель (внедрены в ФГУП “Госземкадастрсъёмка” - ВИСХАГИ),
2) методик создания карт: распределения земель по формам собственности; распределения земель по категориям, угодьям и кадастровой стоимости; оценки качества сельскохозяйственных угодий (внедрены в ФГУП “МАГП”).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Содержание изложено на 201 печатной странице, иллюстрировано 25 рисунками, 7 таблицами и 2 приложениями. Список литературы включает 210 наименований. К тексту прилагается 2 справки о внедрении.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы основная цель и задачи исследований.
Анализ состояния земель Российской Федерации показал, что происходит общее ухудшение качества земель, уровень экологически допустимого воздействия на землю в ряде регионов страны превышен и существует реальная угроза полного истощения и загрязнения земель, следствием чего является их непригодность для хозяйственного использования.
Для преодоления сложившегося критического положения необходимо проведение ряда мероприятий, направленных на совершенствование системы управления земельными ресурсами, предусматривающих сохранение природных свойств и качества земли в процессе её использования.
Одной из основных задач, которые необходимо решить в рамках обозначенной проблемы является разработка соответствующей автоматизированной системы, что в свою очередь требует решения следующих научных и практических вопросов:
- анализ существующих систем мониторинга состояния и использования земель;
- совершенствование теории и практики осуществления государственного мониторинга земель;
- решение проблемных задач, связанных со сбором и обработкой данных, в том числе получаемых средствами дистанционного зондирования земли;
- разработка методов анализа происходящих изменений в состоянии земель;
- разработка методов получения прогнозов дальнейшего развития негативных процессов и их влияния на социально-экономическую обстановку в стране, выработку рекомендаций по предотвращению развития негативных процессов и повышению качества земель и эффективности их использования;
- проектирование и создание АС СИЗ в соответствии с действующими документами по техническому регулированию.
В соответствии с обозначенными задачами в диссертации исследованы и рассмотрены вопросы, относящиеся к одной из важнейших проблем осуществления государственного мониторинга земель: анализу и прогнозу происходящих изменений в состоянии и использовании земель.
Первая глава посвящена вопросам анализа и содержания систем мониторинга земли зарубежом и в Российской Федерации.
Мировое сообщество придает большое значение состоянию окружающей среды в целом и отдельных её компонентов в частности. С этой целью разрабатываются различные международные программы, создаются и эксплуатируются глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС); информационная база данных о глобальных ресурсах (GRID); международная справочная система источников информации по окружающей среде ИНФОТЕРРА; глобальные системы наблюдений климата, океана и суши.
В государствах, занимающих лидирующие позиции в решении задач наблюдения и изучения природных ресурсов, создаются и осуществляются национальные программы, как в рамках основных международных программ, так и направленные на решение более локальных национальных задач.
Анализ систем мониторинга земли Канады, США, Германии, Великобритании, Франции показал, что содержание этих систем, их программно-техническое обеспечение, методы изучения состояния земель и т.д. в значительной степени различаются друг от друга. Рассмотренные системы мониторинга земель направлены на решение отдельных задач, связанных с изучением состояния почв для выявления возможности наиболее рационального использования земель в сельскохозяйственном производстве и объективной оценки их сельскохозяйственной пригодности.
Земельное законодательство Российской Федерации определило общее содержание государственного мониторинга земель (ГМЗ) и задачи, которые должны решаться в ходе его осуществления. Анализ законодательных актов и нормативных документов позволяет в составе ГМЗ выделить:
- мониторинг использования земель, по результатам проведения которого устанавливается соответствие фактического использования целевому назначению и разрешённому использованию земельных участков, а также соблюдение установленных ограничений и обременений;
- мониторинг состояния земель, по результатам проведения которого выявляются изменения состояния земель всех категорий, обусловленные воздействием природных и антропогенных негативных процессов.
В целях изучения использования и состояния земель необходимо осуществлять работы по сбору, обработке, анализу и представлению информации, перечень которых приведен в таблице 1.
Таблица 2 Перечень видов работ государственного мониторинга земель
№
|
Вид работ
|
1
|
Периодические наблюдения за использованием земель
|
2
|
Анализ результатов, полученных при проведении государственного земельного контроля, а также землеустроительной документации, поступающей на:
а) освидетельствование в территориальные органы Роснедвижимости;
б) хранение в государственный фонд данных, полученных в результате проведения землеустройства.
|
3
|
Землеустроительные обследования использования земель, подвергшихся радиоактивному, химическому или биологическому загрязнению
|
4
|
Периодические наблюдения по выявлению изменений в состоянии земель
|
5
|
Оценка качества земель на территории Российской Федерации осуществляемая в целях: а) получения информации о свойствах земли, как средства производства в сельском хозяйстве;
б) установления продуктивности оленьих пастбищ и наличия биологических ресурсов, необходимых для обеспечения традиционного образа жизни коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока.
|
6
|
Почвенные обследования
|
7
|
Геоботанические обследования
|
8
|
Инвентаризация земель
|
9
|
Изучение состояния земель на полигонах ГМЗ
|
10
|
Анализ и прогноз использования и состояния земель
|
11
|
Разработка рекомендаций по предотвращению развития негативных процессов
|
Анализ содержания и результатов работ ГМЗ показал, что:
- обеспечение сопоставимости данных ГМЗ, возможности географической интерпретации и локализации изучаемых явлений, проведения анализа использования и состояния земель, решения прогнозных задач мониторинга возможно только в едином геоинформационном пространстве;
- материалы и данные ГМЗ составляют государственный информационный ресурс, который накапливается в базах данных федеральных органов исполнительной власти, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органов местного самоуправления, учреждений и организаций, осуществляющих работы по сбору данных, характеризующих состояние и использование земель;
- периодические наблюдения за использованием и состоянием земель являются не плановыми, целостная система изучения состояния и использования земель на территории Российской Федерации отсутствует. Учитывая, размеры территории России и неоднородность в темпах экономического развития отдельных регионов можно предположить, что для целей периодического выявления изменений в состоянии и использовании земель целесообразно использовать материалы космической съемки высокого и среднего разрешения. Это позволит определять развитие ранее выявленных негативных процессов и обнаруживать появление новых;
- сбор сведений об использовании земель и их состоянии на основе анализа результатов государственного земельного контроля и землеустроительной документации следует рассматривать как базовые процедуры, обеспечивающие внесение изменений в базы данных ГМЗ без проведения специальных мероприятий;
- землеустроительные обследования использования земель, подвергшихся радиоактивному, химическому или биологическому загрязнению, а также инвентаризация земель, почвенные, геоботанические и иные специальные обследования и изыскания проводятся в незначительном объеме. Система, предполагающая плановое проведение полевых обследований и изысканий, обработку фондовых материалов, камеральные работы и исследование негативных процессов на основе собранных материалов, отсутствует;
- для оценки качества земель на территории Российской Федерации как средства производства в сельском хозяйстве разработана классификация земель, предусматривающая распределение их по следующим критериям: целевое использование, фактическое использование, территориальная доступность, урожайность, степень деградации, способность к репродуктивности и степени антропогенного вмешательства для предотвращения ухудшения качества земель.
Проведение анализа изменений произошедших в использовании и состоянии земель, выработка прогнозов и рекомендаций по дальнейшему использованию и улучшению состояния земель является логическим итогом работ по ГМЗ. До настоящего времени не систематизированы потребности в работах данного вида, не определена необходимая методическая база, не разработано соответствующее специальное программное обеспечение.
В соответствии с земельным законодательством работы по изучению состояния и использования земель должны вестись на основе единой системы показателей ГМЗ.
В главе рассмотрены и проанализированы системы показателей, разработанные Роснедвижимостью, Минсельхозом России, МПР России, Росгидрометом и сделано заключение, что существующие системы показателей являются разрозненными, отсутствует свод этих показателей в единое целое, не отработаны вопросы информационной совместимости. Каждая система показателей ориентирована на решение своих задач с определенной точностью, пространственной дискретностью, периодичностью. Можно предположить, что часть информации в существующих ведомственных базах данных дублируется. Необходима интеграция информационных ресурсов на базе современных технологий.
В соответствии с результатами проведенных исследований предлагается:
- работы по ГМЗ осуществлять на основе единой системы показателей ГМЗ, разработанной Роснедвижимостью;
- при проведении анализа и прогноза развития территории использовать данные, полученные из наблюдений за состоянием земель, с использованием систем показателей Минсельхоза России, МПР России, Росгидромета;
- осуществить разработку комплексной системы показателей состояния окружающей среды, предусматривающей информационную, точностную и пространственную согласованность между показателями, применяемыми для решения ведомственных задач в сфере управления земельными ресурсами и охраны окружающей среды;
- разработать концепцию межведомственного информационного взаимодействия с возможностью сетевого доступа потребителей к распределенным базам данных о состоянии и использовании земель.
|
