«Использование информационных технологий в геодемографии» (стр. 2 из 4)

Глава 2. ПРОВЕДЕНИЕ ГЕОДЕМОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Сегодня теоретические и прикладные исследования наук о Земле неразрывно связаны с использованием геоинформационных систем (ГИС). Развитие географии населения в XXI в. предполагает качественно новые подходы к сбору, обработке, хранению, реализации демографической информации и управлению ею. Необходимость проведения пространственного анализа в сочетании с математическими методами обработки демографических баз данных отвечает инновациям в совершенствовании ГИС.

Мировым лидером в области разработок программных продуктов для таких систем является американская компания ESRI. Основные преимущества ГИС- подхода к демографическим исследованиям и решению ряда прикладных задач, касающихся населения, реализованы в программном пакете ArcGIS компании. К приоритетным свойствам программы применительно к геодемографической проблематике отнесены возможность пространственно-атрибутивного преобразования данных, конвертации графической и табличной информации, объединения таблиц, содержащих данные переписей населения и текущего учета населения с векторным картографическим покрытием, отображающим сельские населенные пункты. Теоретико-методологической базой послужили работы российских ученых в области геоинформатики и геоинформационного тематического картографирования (4), (5), (6), (7), (8).

Опыт систематизации больших массивов демографических данных явился объективной предпосылкой для создания инновационного продукта - демогеографических информационных систем (демоГИС), позволяющих получать статистически достоверные оценки и прогнозы, создавать электронные карты и разрабатывать региональные рекомендации по оптимизации системы расселения населения. Разработанные демоГИС, исходя из общепринятых классификаций (Кошкарев, Каракин, 1987), по территориальному охвату относятся к типу региональных, локальных или глобальных, по целям - к многоцелевым и специализированным, а по тематической ориентации - к отраслевым (9).

В результате был разработан новый методологический подход к географической систематизации посредством решения следующих теоретических и прикладных задач:

- Оценка возможностей и преимуществ использования геоинформационных технологий в геодемографических исследованиях;

- Выбор классификационного типа демоГИС и инструментария исследования;

- Формирование электронной базы демографических данных на различных территориальных уровнях;

- Создание демографических ГИС и составление на их основе различных демографических ГИС-атласов;

- Разработка системы демографической паспортизации населенных пунктов и других административно-территориальных единиц.

Работа по созданию демоГИС независимо от выбранного уровня ГИС посредством пространственно-атрибутивных баз данных с использованием ArcGIS имеет единую методологию и теоретически осуществляется в несколько этапов.

На первом этапе анализируются обрабатываемые демографические данные для подбора необходимой электронной картосновы (векторной темы или нескольких тем ArcGIS). Осуществляется выбор картографической проекции, если требуется привязка географических координат для возможного последующего интегрирования с другими пространственно-атрибутивными базами данных. В отдельных случаях (отсутствие исходной векторной темы) появляется необходимость использования растрового изображения с последующей его оцифровкой для получения векторной темы.

На втором этапе создается атрибутивная таблица векторной полигональной темы. В векторных темах каждому объекту соответствует запись в этой таблице, характеризующая данный объект. Удобство ввода информации обеспечивается широким набором функциональных возможностей ArcGIS: сортировкой по возрастанию, убыванию, алфавиту, выборкой по запросу, расчетом новых значений полей на основании других, широкой гаммой математических операций и т. д. (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – База данных в ArcGIS [сост. автором]

На третьем этапе осуществляется картографирование на основании значений определенного поля в атрибутивной таблице. Одним из важных достоинств геоинформационного подхода является оперирование атрибутикой (семантикой) объектов. Большая часть производных демографических показателей, а именно все относительные показатели, показатели динамики, плотности, структуры населения, рассчитываются средствами обработки атрибутивной информации в ГИС. Таким образом, исходные данные для картографирования содержатся в единой сводной таблице, экспортированной в dbf-формат.

Самым важным этапом картографирования демографических показателей является выбор способа картографического изображения и определение картографической классификации объектов. Отличительной чертой геоинформационного картографирования населения в разрезе административно-территориальных единиц является визуализация атрибутивной информации в связи с тем, что картографируются не сами объекты, а их свойства (10), (11).

При наличии пространственно-локализованных данных о поселениях и их людности иллюстрация заселенности территории представляется оптимальной посредством карт демографического потенциала, составленных с помощью метода изолиний с цветовыми шкалами и использованием грид-модели. Построение карт подобным способом было предложено белорусским географом А. А. Смоличем в 1920-е гг. Данные о численности населения каждого населенного пункта привязываются к карте. Затем автоматически составляется цветовая матрица на всю изучаемую территорию, где более темному цвету соответствует большая численность населения, а более светлому- меньшая. На основании такой грид-модели (матрицы цветов) производится автоматическая интерполяция значений величины людности на поверхности, каждая точка которой задана парой координат х и у. Вариации метода могут быть различными, но, как правило, они сводятся к заданию весовых коэффициентов для исследуемых переменных (9).

Абсолютные величины представляют собой некоторую количественную суммарную величину, связанную с каждым объектом на карте. К показателям такого рода относятся абсолютные показатели естественного движения, возрастной структуры населения и численности населения. Все они могут картографироваться с применением метода локализованных столбчатых диаграмм.

При картографировании средней людности населенных пунктов используется метод масштабируемых символов (точечный), который заключается в построении в точке центроида каждого из районов пунсона людности.

Наиболее приемлемыми методами картографирования относительных демографических величин являются методы цветовых шкал (картограмм) и локализованных диаграмм. Первый из названных методов дает наглядную картину распределения суммированных по районам данных, второй реализуется в виде круговых диаграмм различного размера, нормализованных согласно численности населения районов. Такой способ применяется для отображения показателей общей возрастной и половой структур.

Одно из главных мест в экономико-географических исследованиях принадлежит изучению динамики демографических процессов. При ее картографировании используется метод цветовых шкал с двухцветной линейкой. Безусловно, в ходе осуществления проектов прослеживается некоторая обобщенность карт, что связано с масштабом исследования (на уровне административного района). В то же время такой выбор позволяет яснее увидеть пространственную дифференциацию демографического развития, что немаловажно для последующего анализа и принятия решений органами территориального управления.

Важным этапом использования ГИС-технологий в экономической географии в целом и географии населения в частности является систематизация данных посредством классификации. Группировка массивов данных по классам имеет ключевое значение при восприятии картографических изображений. Картографическую классификацию количественных явлений можно провести либо вручную, либо по стандартной схеме. Для подавляющего большинства относительных показателей классификация производится по методу (близкому к методу равных интервалов), который создает картограммы, наиболее приемлемые для анализа и эмпирического обобщения.

Результаты кластерного анализа, проведенного с использованием программного продукта SPSS/Statisticа картографируются по методу уникальных значений (качественного фона) (рисунок 2.2). Применение цветовых шкал здесь недопустимо, так как пространственно локализованные кластеры едва ли можно ранжировать, пользуясь схемами «высокий - низкий», «маленький - большой». Районы объединяются в кластеры на основании различных признаков сходства и требуют качественного описания.

Рисунок 2.2 – Карта по методу уникальных значений [сост. автором]

На заключительном этапе оформляются компоновки графического изображения, табличные данные, легенды, подписи для различных тем вида. Перечисленными операциями не ограничиваются функциональные возможности программного пакета ArcGIS. В каждом конкретном случае набор инструментов и подключаемых модулей должен соответствовать целям и задачам реализуемого проекта.

Разработка демогеоинформационных проектов позволяет выявить наряду с общими ряд специальных преимуществ использования ГИС-технологий в экономической географии в работе с базами демографических данных и картографировании демографических процессов.