Содержание к диссертации
Принятые сокращения 4
Введение 5
1. Экономико-информационная система управления природопользо ванием на региональном уровне. 13
1.1. Возможности космических систем дистанционного зондирования территории 13
1.2. Структурно-целевая конструкция постановки научной задачи и алгоритм проведения исследований 21
2. Разработка методического обеспечения для эколого экономической оценки использования космической информации на региональном уровне
2.1. Теоретические аспекты использования космической информации 33
2.2. Структуризация и оценка экономической значимости задач регионального природопользования 45
2.3. Исследование эколого-экономического ущерба от загрязнения окружающей среды на основе использования космической информации 53
2.3.1. Методические аспекты измерения эколого-экономического ущерба 53
2.3.2. Методические аспекты прогнозных оценок эколого-экономического ущерба 58
2.4. Алгоритм анализа эколого-экономического эффекта дистанционного зондирования территории 64
3. Принципы построения и архитектура информационно управляющего инструментария эффективного использования кос мической информации 7
3.1. Назначение и основные функции региональной системы экологического мониторинга 70
3.2. Использование экономико-математической модели оптимизации управленческих решений на региональном уровне 85
3.2.1. Математическая постановка задачи 85
3.2.2. Методический подход к оценке и прогнозированию предотвращенного эколого-экономичес-кого ущерба от реализации природоохранных мероприятий 90
3.3. Структура региональной геоинформационной системы на основе данных аэрокосмического мониторинга 95
3.4. Прикладные аспекты апробации концептуальных положений практического использования космических технологий для социально-экономического развития региона 109
3.4.1. Применение космических технологий для экологического мониторинга 109
3.4.2. Дистанционное зондирование территории для инвентаризации и оценки последствий от весенних паводков и лесных пожаров 117
Заключение 146
Литература 148
Введение к работе
Резкий рост уровня антропогенного воздействия на окружающую среду в сочетании с низкой эффективностью и разобщенностью природоохранных мероприятий привел за последние десятилетия к значительному ухудшению экологической обстановки в различных регионах Российской Федерации. Наиболее уязвимыми оказались промышленно-развитые районы с высокой концентрацией промышленных производств топливно-энергетического, химического, металлургического и др. профилей, приведших к неконтролируемому превышению уровней допустимой экологической нагрузки на природную среду, возникновению потенциально опасных чрезвычайных ситуаций.
В связи с этим проблемы снижения эколого-экономического ущерба и управления экологической ситуацией приобретают в последнее время все возрастающее значение [39]. Для решения указанных проблем необходимы:
- во-первых, резкая активизация работ по реализации программы создания комплексного территориального кадастра природных ресурсов (КТКПР), в том числе с использованием космической информации;
- во-вторых, разработка и внедрение применительно к конкретному региону соответствующего экономического механизма управления природоохранной деятельностью;
- в-третьих, создание информационно-управленческого инструмента, позволяющего осуществлять регулярный сбор, передачу и обработку данных о состоянии природной среды и источников загрязнения, контроль технического состояния промышленных объектов и транспортных средств, моделирование возможных аварийных ситуаций и оценку их влияния на экологическую обстановку региона, обработку полученной информации, оперативное доведение ее до руководителей всех уровней, а также поддержку принятия плановых и экстренных решений по управлению природопользованием и экологической ситуацией на территории региона [2, 41].
Существующие методы получения природно-ресурсной и экологической информации не обеспечивают потребности регионов в части разработки и принятия природоохранных, инвестиционных, проектных и управленческих решений. Необходим переход на качественно новый уровень выполняемых информационно-управляющих работ. Такой переход возможен на базе совместного системного применения аэрокосмических и традиционных наземных методов с использованием достижений науки в области разработки и создания экспертных систем, а также оптимизации механизма экологического регулирования природопользования и охраны окружающей среды. Новый информационный подход к решению проблем охраны окружающей природной среды позволит существенным образом повысить эффективность решения региональных задач, улучшить достоверность экономической оценки и прогнозирования экологического ущерба от воздействия техногенного и природного характера, а также повысить эффективность природоохранных, инвестиционных и других управленческих решений.
С другой стороны, использование космических данных тем эффективнее, чем более подготовленными окажутся потребители. Однако во многих направлениях хозяйственной деятельности технологии использования спутниковых данных находятся сегодня на начальной стадии разработки. Этот факт является основным в процессе расширения круга пользователей и эффективности использования спутниковой информации. Следует отметить, что Пользователь системы космического мониторинга является не только потребителем информации, но и фактически составляет часть этой системы, так как, с одной стороны, формирует требования к системе и режимам ее работы, а, с другой стороны, участвует в процессе анализа данных и их использования.
Поэтому в настоящее время складывается тенденция «приближения» систем космического мониторинга к массовому Потребителю. Имеется в виду, что на конечных терминальных устройствах должна выдаваться целевая информация понятная для специалиста: геолога, землеустроителя, лесника, эколога, рыбака, специалиста аварийно-спасательной службы. Анализ потребностей специалистов этого звена показывает, что эта информация должна быть представлена в виде плановых снимков и тематических оперативных карт обстановки заданного масштаба. Пользователь сталкивается с необходимостью вводить данные в машинную среду, в т.ч. данные с карты; хранить и манипулировать данными, т.е. работать с базами данных. Таким образом, становится очевидной необходимость использования «конечным» Потребителем космической информации геоинформационных систем (ГИС) - достаточно простых, обладающих необходимым интерфейсом и, в то же время, имеющих весь набор традиционных ГИСовских возможностей.
Все вышеизложенное так и осталось бы только возможностью роста рынка космической информации при оставшемся монополизме нескольких ведомств в приеме и обработке этой информации, если бы не резкое развитие (распространение) технических средств приема и обработки данных дистанционного зондирования. Еще несколько лет тому назад редкий пользователь обладал достаточным набором технических и программных средств для обработки данных дистанционного зондирования. В настоящее время многие пользователи могут оснастить свои пункты обработки достаточно мощными компьютерами, снабженными специальным программным обеспечением по анализу космической информации российского или зарубежного производства. В то же время сетевые средства позволяют достаточно просто обмениваться компьютерной информацией. Получив доступ к архиву космической информации пользователь может обеспечить два самых главных требования, которые не обеспечиваются до настоящего времени. Эти требования - устойчивая достоверность информации, периодичность и высокая оперативность ее получения.
Развитие и широкое распространение космических методов изучения и контроля природных ресурсов, с одной стороны, и значительные затраты на получение природоресурснои и экологической информации с использованием наземных и авиационных средств, с другой, - делает весьма актуальными вопросы эколого-экономической эффективности использования различных видов космической информации на региональном уровне.
Однако в настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом отсутствуют завершенные методические разработки по оценке экономической эффективности использования космической информации для решения различных региональных задач природопользования. Исследования последних лет продемонстрировали различные подходы к этому вопросу. В [103] встречаются экспертные оценки экономического эффекта, основанные на интуиции ученых, практиков. В ряде публикаций [34, 88, 90] рассматриваются различные виды эффекта, связанные с применением космических средств в народном хозяйстве, делается попытка оценить дополнительный доход, предотвращенный ущерб и т.д. Решаются вопросы оптимизации потенциального экономического эффекта в зависимости от технических характеристик системы [75]. Однако эти исследования носят общий методологический характер и использование их при оценке экономического эффекта космических систем требует дополнительных исследований, адаптации к конкретным системам, отраслям. В работах [90, 92, 113] подробно рассматриваются выгоды от использования космической информации при решении каких-либо конкретных региональных задач, например, при определении влажности почвы, прогнозировании урожая сельскохозяйственных культур и др.
Вместе с тем, методические подходы к анализу оценки использования космической информации, учитывающие как региональную специфику, так и современные экономические реалии, мало освещены в существующей литературе. Описание базовых составляющих механизма обоснования принятия управленческих решений на региональном уровне носят фрагментарный характер и не охватывают всего спектра возникающих проблем. Это связано с недостаточностью исследований применительно к природопользовательским задачам экономики.
Недостаточная научная проработка указанных аспектов обуславливает необходимость создания соответствующего инструментария оценки эффективности использования космической информации и принятия рациональных управленческих решений на региональном уровне.
Все вышеизложенное свидетельствует об актуальности постановки и проведения исследований эколого-экономических аспектов применения космической информации в сфере природопользования. Особого внимания заслуживают вопросы расчета экономического эффекта в целом по региону от использования космической информации при решении конкретных задач природопользования и создание соответствующего инструментария для принятия рациональных управленческих решений на региональном уровне.
Целью диссертационной работы является разработка методических положений, принципов и практических рекомендаций по совершенствованию механизма принятия управленческих решений на региональном уровне в сфере природопользования на основе использования космической информации.
Поставленная цель предполагает решение следующих научных задач:
• провести анализ направлений использования космических систем дистанционного зондирования территории для решения региональных задач природопользования;
• разработать методический подход, порядок и процедуру структуризации задач регионального природопользования, а также оценки их экономической значимости с учетом использования космической информации;
• разработать инструментарий для оценки и прогнозирования регионального эколого-экономического ущерба на основе использования космической информации;
• разработать экономико-математическую модель оптимизации управленческих решений в сфере природопользования на региональном уровне;
• апробировать разработанные концептуальные положения и методические подходы практического использования космических технологий для обеспечения устойчивого социально-экономического развития территории.
Объектом исследования является экономико-информационная система управления природопользованием на основе региональной системы экологического мониторинга и ГИС-технологий.
Предметом исследования являются совокупность экономических отношений и методов управления, возникающие при использовании космической информации и ГИС-технологий для эффективного решения региональных задач рационального природопользования.
Научно-методической базой диссертационного исследования послужили работы отечественных и зарубежных ученых по проблемам экономики и управления природопользованием, основам маркетинга, ценовой и инвестиционной политики.
В диссертации в качестве инструмента исследования использовались современные методы экономического анализа, теории эффективности, системного подхода, теории экономического прогнозирования и др.
Научная новизна работы. В диссертации дается научное обоснование и разрабатываются методические положения и рекомендации по совершенствованию механизма принятия управленческих решений в сфере природопользования на основе использования космической информации.
Научная новизна работы заключается:
• в разработке методического подхода к определению эколого- экономической эффективности использования космической информации в сфере природопользования;
• в разработке новых методических подходов оценки и прогнозирования эколого-экономического ущерба в сфере природопользования на основе использования космической информации и ГИС-технологий;
• в разработке экономико-математической модели оптимизации управленческих решений в сфере природопользования с учетом процедуры расчета предотвращенного эколого-экономического ущерба на основе использования региональной системы экологического мониторинга.
Практическая и теоретическая ценность результатов работы.
Полученные в диссертации результаты исследований имеют теоретическое и практическое значение. В теоретическом отношении разработаны основные принципы и методы применения информационно-управляющего инструментария на основе использования космической информации и ГИС-технологий.
В практическом отношении результаты диссертации позволяют:
• повысить эффективность решения целого ряда региональных задач природопользования;
• повысить достоверность оценки и снизить в несколько раз эколого-экономический и социальный ущерб от воздействий природного и техногенного характера за счет оперативного прогнозирования по данным космической информации развития кризисной ситуации и принятия своевременных природоохранных и эвакуационных мероприятий;
• повысить эффективность природоохранных, инвестиционных и других управленческих решений на региональном уровне.
Достоверность и обоснованность полученных результатов и сделанных выводов подтверждается экспериментальной апробацией разработанных концептуальных положений и методических подходов практического использования космических технологий для решения целого ряда региональных задач.
Основные защищаемые положения:
1. Адаптированная модель оценки эколого-экономического эффекта использования космической информации при решении задач природопользования.
2. Инструментарий оценки и прогнозирования эколого-экономического ущерба на основе использования космической информации и ГИС-технологий.
3. Экономико-математическая модель оптимизации управленческих решений в сфере природопользования на региональном уровне на основе данных РСЭМ.
4. Результаты оценки эффективности применения космической информации в сфере природопользования и апробация в виде набора тематических карт, полученных по космическим снимкам.
Основные результаты диссертационной работы реализованы в ходе системного проектирования федеральной системы мониторинга объектов и ресурсов Российской Федерации [122].
Материалы диссертации могут быть также использованы в работе региональной администрации, частных инвестиционных и страховых компаний, предприятий Российского авиационно-космического агентства и др.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на научных чтениях: IX международных Плехановских чтениях 1996 г., X международных Плехановских чтениях 1997 г., XI международных Плехановских чтениях 1998 г., XII международных Плехановских чтениях 1999 г., XIII международных Плехановских чтениях 2000 г., XIV международных Плехановских чтениях 2001 г.
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 8 работ общим объемом 1,2 п.л..
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы.
