Раздел: Геоинформатика

вернуться в раздел

Геоинформационные модели расселения населения и их применение

статья Тимонина С.А., Яблокова В.А.


При решении задач управления регионом основополагающее значение имеют сведения о населении: его численности, структуре, размещении и т.д. Они используются при прогнозировании социально-экономического развития территориальных образований, формировании отраслевых схем размещения объектов, решении вопросов в сфере социального обеспечения, образования, здравоохранения и безопасности. При этом, для эффективного управления регионом необходима подробная информация не только о социально-демографических особенностях населения, но и о его пространственной организации, а также взаимосвязях с природно-географической средой. Поэтому моделирование и пространственно-статистический анализ системы расселения населения могут быть реализованы оптимальным образом с применением геоинформационных технологий (ГИС).
Основная цель проведенного исследования заключается в достоверном, географически корректном отображении размещения населения по территории региона в удобном для восприятия и дальнейшего анализа виде. Для достижения поставленной цели необходимо решить задачу перехода от сетки административно-территориального деления, по которой ведется сбор статистической, к их представлению в виде ареалов местообитания людей, а также в виде регулярной сетки, покрывающей всю территорию региона.
Первый этап работы заключался в подготовке исходных данных и проектировании тематической базы данных, представляющей собой объединение базы пространственных данных (БПД) и статистической базы данных (СБД) с информацией о численности городского и сельского населения. БПД содержит набор тематических и общегеографических слоев. В тематические слои сгруппированы пространственные объекты, по которым собираются статистические данные: единицы административно-территориального деления разных уровней и населенные пункты. Особенностью этих слоев является наличие уникального кода-идентификатора, применяемого для связи с СБД. Набор тематических слоев также включает в себя различные природные данные и цифровую модель рельефа, необходимые при анализе связей населения с природно-географической средой.
В работе были использованы общедоступные пространственные данные о населенных пунктах и административно-территориальном делении. В связи с многочисленными преобразованиями эти данные нуждаются в обновлении и актуализации. Для этих целей использовалась база данных классификатора адресов России (БД КЛАДР). Атрибуты объектов тематических слоев БПД, связанных с пространственной организацией населения, были верифицированы по БД КЛАДР. В результате этой операции были выявлены исчезнувшие населенные пункты или перешедшие из категории городских поселений в сельские, а также изменившие свое название или тип. В итоге, на данном этапе был создан набор слоев БПД, отражающих современное состояние региональной системы расселения, с возможностью дальнейшего обновления в соответствие с данными Федеральной Налоговой Службы.
Атрибутивная информация для каждого объекта была зафиксирована в СБД. После этого, на основании данных о численности населения, свободно предоставляемых Росстатом, была присвоена численность всем объектам, для которых имелись соответствующие данные. Проблематика исследования заключалась также в том, что статистика Росстата доступна только для административных районов и городских поселений (городов и поселков городского типа), то есть по большей части объектов – сельским поселениям – она свободно не предоставляется. Соответственно, используя эту статистику, можно судить о размещении населения только на относительно небольших территориях (городских поселениях) и примерно представлять, сколько людей проживает в сельской местности, исходя из численности сельского населения по районам. Такое представление подходит для оценки общей плотности населения и сравнения этого показателя по единицам административно-территориального деления при мелкомасштабных исследованиях. Гораздо больший интерес представляет информация о размещении населения и его численности в каждой точке территории. Сведения такого рода открывают большие возможности для включения статистических данных в комплексный анализ территории. В сущности, задача работы сводится к тому, чтобы на основе ограниченных статистических данных создать модель расселения, максимально достоверно отражающую реальное размещение и численность населения на исследуемой территории. Для решения данной задачи были последовательно созданы две геоинформационные модели расселения населения. В качестве территории исследования использовался Байкальский регион: Иркутская область, республика Бурятия и Забайкальский край.
Первая модель – дазиметрическая. Технология ее создания следующая. Вокруг сельских поселений, которые представлены в БПД в виде точечных объектов, были выделены буферные зоны радиусом 5 км. Поскольку выделить все земли, где обитают люди, относящиеся к конкретному населенному пункту, не представляется возможным, было принято решение руководствоваться поведенческим принципом пространственной организации общества: люди, занятые в сельском хозяйстве, не ходят дальше 5 км от своего места жительства (зона пешеходной доступности). В ArcGIS это реализуется с помощью функции создания буфера в инструментах редактирования при выделении всех объектов точечного слоя, задается также радиус и разрешается объединение пересекающихся полигонов. Результатом выделения буферных зон стала относительно непрерывная область сельского расселения, которая затем была уточнена в соответствии с географической ситуацией, в частности – с гидрографической сетью (инструмент erase).
К слою областей сельского расселения были присоединены полигоны городских поселений (инструмент union). С определением их границ особых проблем не было, т.к. городские жители в основном работают в границах населенных пунктов. Следующим этапом стало уточнение административных районов по областям расселения (инструмент clip). В результате, для каждого района была определена относительно достоверная площадь заселения, и все статистические данные отнесены не к административным границам, а к реальным областям расселения.
Вторая модель – сеточная. Она представляет собой регулярную сетку с размером ячеек 5х5 км, полностью покрывающую дазиметрическую модель. Последовательность создания сеточной модели следующая. Для каждого полигона дазиметрической модели была вычислена плотность населения. При пересечении регулярной сетки и дазиметрической модели образовались новые полигоны (инструмент intersect), для каждого из которых была рассчитана численность населения. Далее, те ячейки регулярной сетки, которые попадали на границу области расселения и/или пересекались с полигонами дазиметрической модели с разными значениями плотности, были объединены по полю, идентифицирующему ячейку исходной сетки (с помощью инструмента dissolve), при этом их численность была суммирована. В результате получилась регулярная сетка, в каждой ячейке которой известна численность населения (в тех ячейках, которые не пересекались с дазиметрической моделью, она соответственно равна 0). Для удобства использования регулярная сетка была преобразована в центроиды ячеек.
Применение сеточной модели связано с интеграцией медико-демографических, социально-экономических и природно-экологических данных, с оценкой численности населения в областям интереса, например, попадающего в зону природного или техногенного катаклизма, а также с вычислением интегральных показателей.
Для этого модель интегрируется с другими тематическими слоями БПД. Так была вычислена численность населения по ландшафтам, почвам, земельным угодьям, высотным уровням, зонам доступности к транспортной инфраструктуре и др. На основе численности возможно вычислить и плотность, которая является своеобразным показателем степени благоприятности той или иной природно-географической среды для обитания людей и ведения хозяйственной деятельности. На основе сеточной модели возможно построение геополей, таких как поле потенциала какого-либо явления. Для населения – это потенциал поля расселения.
Проведенная работа практически полностью выполнена в среде ArcGIS (за исключением расчетов потенциала поля расселения, выполненных с помощью специального программного обеспечения, разработанного в НИЛ Комплексного картографирования географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова). Для создания дазиметрической и сеточной моделей и большинства карт использовались базовые инструменты пространственного анализа: clip, intersect, union, dissolve, erase и прочие.
Дальнейшее развитие сеточной модели и перспективы ее применения для пространственно-временного анализа социально-демографической ситуации и ее динамики на региональном уровне возможны по ряду направлений. Во-первых, это уточнение модели и усложнение ее математического аппарата – использование весовых матриц для расчета перераспределения населения по выделенным ячейкам. Стоит отметить, что на данный момент численность по исходным статистическим данным совпадает на 100% с численностью населения в модели, но его перераспределение все равно зависит от границ административно-территориального деления. Во-вторых, это включение большего количества различных природно-экологических и социально экономических показателей и вычисление на их основе интегральных характеристик для более полной оценки и прогнозирования развития региональных систем расселения и территории в целом. И, наконец, это использование модели для более эффективного управления регионами, включая решение вопросов организации социальной и транспортной инфраструктуры, рационального природопользования и повышения уровня жизни населения, а также, при решении проблем данного региона, и его перехода к устойчивому развитию.

Источник: ArcReview




                                         
Free Sitemap Generator