2 доклад. Применение геоинформационных технологий в целях исследования, рационального использования и охраны земельных и почвенных ресурсов России

• Название: Применение геоинформационных технологий в целях исследования, рационального использования и охраны земельных и почвенных ресурсов России
• Дата: 08.12.2022
• Размер: 444.13 Kb.
• Имя файла: 2 доклад.docx
• Тип: Реферат; #833955

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПО ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВУ»

ФАКУЛЬТЕТ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

КАФЕДРА ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«Применение геоинформационных технологий в целях исследования, рационального использования и охраны земельных и почвенных ресурсов России».

Выполнил: ст. магистратуры 51-ЗУ В.А. Гончарова

Проверил: к.э.н., проф. В.В. Бугаевская

Москва 2022
Содержание

Актуальность 3

Цели и задачи 5

1.ГИС - цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах. 6

2.Использование современных технологий при ведении земельного кадастра 9

3.Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре 12

Заключение и вывод 14

Список используемой литературы 15

Актуальность

На всех этапах человеческого развития благосостояние общества зависело и зависит от его умения использовать незаменимый природный ресурс земельный. В отличие от других факторов производства земля пространственно ограничена, неперемещаема. Земля является основой материальных благ, важнейшим компонентом природной среды; имеет территориальную, качественную и количественную неоднородность, изменчивость свойств. мониторинг земельный природопользование

Наиболее полно общественная значимость земли раскрывается в сельском хозяйстве, где процесс производства непосредственно связан со свойствами земли. Земля служит главным средством производства и выступает в виде сельскохозяйственных угодий с различным плодородием: естественным и эффективным (экономическим). Как средство труда земля характеризуется качеством почв и продуктивностью растений, как предмет труда технико-технологическими и пространственными свойствами. От правильного использования почв зависит функционирование всех отраслей народного хозяйства, благосостояние общества.

Постоянно нарастает потребность в землях для несельскохозяйственных целей. Лучшие земли освоены практически полностью или отчуждены под населенные пункты, промышленные предприятия, аэродромы, дороги, трубопроводы, линии связи, для утилизации отходов промышленного и сельскохозяйственного производств, бытовых отходов. Происходит прямое уничтожение почв в результате подземных и открытых разработок полезных ископаемых.

Поэтому важнейшей задачей государственного управления в сфере охраны окружающей среды и рационального природопользования в целом и земельными ресурсами, в частности, является организация мониторинга земельных ресурсов (земель), как комплексной системы наблюдений за состоянием земельных ресурсов, оценки и прогноза изменений их состояния под воздействием антропогенных и природных факторов. Цель -- регулирование качества окружающей среды, предотвращение загрязнения земель, обеспечение их продуктивности.

Этому способствует организация системы мер по дальнейшей интенсификации землепользования, повышению плодородия почв, проведению системы землеустроительных работ, а также работ по снижению антропогенной нагрузки на почвы.

Одной из главных задач в этом направлении является создание эффективного мониторинга земель на основе ГИС, позволяющего решить задачи своевременного выявления изменений, прогноз и выработку рекомендаций по предупреждению и устранению последствий негативного воздействия на почвы, и обеспечивать деятельность по ведению государственного земельного кадастра.

В соответствии с целью поставлено решение следующих задач: уяснить сущность и роль государственного мониторинга земель в системе управления земельными ресурсами, проанализировать современное состояние государственного мониторинга земель Самарской области (на примере полигона государственного мониторинга «Волжский»), разработать основные направления совершенствования мониторинга земель региона.

Методологическую основу исследования составляют работы отечественных ученых-экологов, экономистов по проблемам охраны земельных ресурсов и экологии землепользования, публикации периодической печати, законодательные, нормативные, методические документы.

При решении поставленных задач применялись следующие методы: научного познания, сравнительного анализа, экономико-статистического анализа.

Цели и задачи

Цель: рассмотреть и проанализировать принципы функционирования работы и использования ГИС-технологий, для исследования и пользования фондами земель и использованием земельными ресурсами.
Задачи:

1)Рассмотреть функции ГИС, предназначения в области землепользования.

2)Провести анализ общего состояния программных средств ГИС.

3)Изучить использование современных технологий при ведении земельного кадастра.

4)Выявить задачи, решение которых предусматривает использование геоинформационных технологий в инвентаризации земельных угодий, землеустройстве и кадастровых работах

1. ГИС - цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.

Процессы управления земельными ресурсами страны неразрывно связаны с процессами эффективного использования. Для этого необходима достоверная и оперативная информация о состоянии земельного фонда и динамике его развития.

Современная система землепользования в стране характеризуется большими объемами информации вследствие значительного числа объектов и субъектов земельных отношений. Поэтому хранение, обработку и предоставление этой сложной, многоаспектной информации могут обеспечить только автоматизированные системы.

С каждым годом информационные потребности человека затрагивают все новые сферы его деятельности. Практически во всех современных отраслях знаний накоплен богатый опыт использования информации, поучаемой из многочисленных источников.

Со временем значительная часть информации быстро меняется, и поэтому все труднее становится ее использование в традиционном бумажном виде для принятия управленческих решений, в том числе и области Государственного земельного кадастра и управления земельными ресурсами. Быстроту получения информации и ее актуальность может гарантировать только автоматизированная система. Поэтому возникла необходимость создания автоматизированной системы, имеющей большое количество графических и тематических баз данных и соединенной с модельными расчетными функциями для преобразования данных в пространственную информацию и последующего принятия управленческих решений.

ГИС - цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.

Функции ГИС заключаются в сборе, системной обработке, моделировании и анализе пространственных данных, их отображении и использовании при подготовке и решении управленческих решений.

ГИС предназначены для создания карт на основе получаемой информации на конкретный момент времени.

В соответствии с определением института системных исследований окружающей среды ( разработчика ГИС ARC/INFO) - это организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, географических данных и персонала. предназначенный для эффективного ввода хранения, обновления, обработки, анализа и визуализации всех видов географически привязанной информации.

Анализ общего состояния программных средств ГИС позволил сделать следующие выводы.

На отечественном рынке в большей степени доминируют зарубежные программные средства ГИС, фактически не учитывающие российскую специфику цифровых пространственных данных.

Растровые отечественные ГИС набирают высокий темп развития и уже выходят на российский и зарубежный рынок как продукция мирового уровня при гораздо меньшей стоимости, чем их зарубежные аналоги.
Структура и классификация. По технологическому охвату разделяют глобальные, или планетарные, геоинформационные системы, государственные межгосударственные (национальные и межнациональные), субконтинентальные, региональные, субрегиональные и местные (локальные), в том числе ультралокальные ГИС и муниципальные. Геоинформационная система предназначена для моделирования объектов и процессов, протекающие не только на территории (суши), но и на территориях (акваториях) морей, океанов и водоемов. Геоинформационные системы успешно и давно пользуются в морских навигациях. Не менее известные системы, распространяются в области своего влияния на аэроторию; это авианавигационные системы, системы планирования и выполнения аэрофотосъемок и решение других целей и задач, связанных с воздушным пространством. ГИС-технологии используются для обеспечения деятельности в космической сфере способна решать задачи баллистики и управлениям полетов и других действий и передвижений космических аппаратов, изучением не земных объектов и тел. Составляющие структуры данных геоинформационных сетей являются объектами информационного моделирования, собственно являются как реальными феноменами (лес, вода, земля, хозяйство и население), и процессы такие как (миграционные процессы, наводнения, загрязнение окружающей среды), нематериальные объекты и идеи. Геоинформационные системы разделяются областью предметом информационного моделирования, среди предметно-ориентированных, правило, бывают природоохранными и ведомственными геоинформационными системами, муниципальными и городскими ГИС (МГИС), земельно-информационными системами (ЗИС) и для целей локализации и предотвращения последствий чрезвычайных ситуаций (ГИС для целей ЧС). Проблемами ориентаций геоинформационных систем являются в ней решаемыми прикладных и научных задач. Они могут быть выстроены в ряд по мере возможностей наращивание и усложнение моделями процессов и объектов: мониторинг, поддержка принятия решений, управление и планирование, анализ, оценки, инвентаризация объектов и ресурсов (паспортизация и кадастр). Классификация геоинформационных систем по их функциональности связана с программами обеспечениям (ПО) ГИС и далее будут подробно рассмотрены. А также уместно выделать общие функции геоинформационных систем, внесение в ее высшее определение: это обработка, вывод (в форме карт), хранение обработка и актуализация, получение данных, использование и распространение данных, включая принятие решений на их основе, ввод в компьютерную цифровую среду. Помимо функциональных возможностей геоинформационных систем имеется возможность обработки цифровых изображений, название таких систем интегрированными геоинформационными системами (ИГИС). Масштабные-независимые или полномасштабные основанные на множественных геоинформационных системах, или пространственных объектах представлениях в полимасштабном виде, обеспечивая воспроизведение картографических или графических данных на любом из уровней, избранных в масштабном ряде на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешениям. Отметим сразу, что геоинформационные системы - это не просто географическая карта, перенесенная на компьютер. В ГИС хранятся тематические электронные слои в виде информационных наборов, которых возможно объединить по любому требуемому признаку. В связи с этим ГИС-технологии интегрируют в себе операции базами данных, для работы со слоями, средствами визуализации и анализами слоев, содержащие требуемые данные в нужных сочетаниях. На примере, для строительства в мегаполисе крупного супермаркета требуется совместные анализы данных, представленных на рис 1.



Рис 1. Тематические слои геоинформационных систем Объединение, масштабирование, трансформация, расщепление слоев и конвертирование данных из одного формата на другой производятся методами управление данными и математической картографии в базе данных. Географическими моделями данных для представления описывают их реальные модели и объекты в геоинформационных систем, используются тематические описания и электронные карты. Параметрами местоположение объектов и их отношений есть метрические данные, тематических слоев и временных параметров и описательная информация.

2. Использование современных технологий при ведении земельного кадастра

С появлением компьютерной техники начались также попытки автоматизировать процесс учета земель путем создания систем автоматизированного ведения кадастра, которые получили довольно широкое распространение. В таких системах данные хранятся как совокупность баз с информацией об объектах недвижимости и ее владельцах, а иногда и о местоположении объекта недвижимости. Вся информация хранится, как правило, без пространственной привязки к объектам.
Следующим шагом при разработке систем ведения земельного кадастра стало применение геоинформационных технологий. Которые обеспечили возможность создания и ведения кадастра на качественно новом уровне, создавая карты непосредственно в цифровом виде по координатам, полученным в результате измерений на местности или при обработке материалов дистанционного зондирования. Хранение кадастровой информации в электронном виде позволило перейти к безбумажному документообороту более совершенной системе учета земель.

Сложившиеся в последнее время негативные экономические трудности в сельском хозяйстве в условиях высоких антропогенных нагрузок привели к развитию процессов деградации почвенного покрова. В связи с существенно обостряющимся экологическим кризисом важнейшее значение приобретает разработка методологических подходов использования геоинформационных технологий в целях оптимизации землепользования и реабилитации деградированных территорий, картографической регистрации и прогноза изменений.

В настоящее время большинство сельскохозяйственных предприятий акционировано. В результате чего они получили больше хозяйственной самостоятельности, возросли возможности для их адаптации к быстро меняющимся социально-экономическим условиям и запросам рынка. Созданная ранее система планирования землепользования не в состоянии в изменившихся условиях удовлетворять потребности землепользователей в оперативной и достоверной информации, а также делать прогноз по использованию земель с большей экономической эффективностью и с меньшим экологическим риском. Окончательное решение при разработке схемы оптимального размещения угодий и посевов культур принимается на основе детального моделирования экономической эффективности производства, но в основе данного моделирования должна лежать точная информация о фактическом состоянии почвенного покрова отдельных хозяйств, его ресурсного потенциала. ГИС, содержащая строго структурированные сведения о фактическом состоянии земель, алгоритмы анализа пригодности земель под основные типы землепользования, выступает в качестве основы для моделирования рабочих участков на основе потенциальной урожайности и рентабельности размещения севооборотов зерновых культур.

Использование геоинформационных технологий в инвентаризации земельных угодий, землеустройстве и кадастровых работах предусматривает решение следующих задач:

• 
  оценка пригодности земель под возделывание сельскохозяйственных культур;
  
• 
  мониторинг плодородия почв, отдельных свойств почв;
  
• 
  научное обоснование севооборотов;
  
• 
  оптимизация структуры землепользования, нарезка полей, участков;
  
• 
  агроландшафтное районирование земель;
  
• 
  региональные ограничения на использование земель;
  
• 
  экономические показатели при размещения севооборотов в разных агроландшафтных группах земель.
  

Для решения задач землепользования весьма актуальна проблема сбора, обработки и хранения информации, Технология анализа, переработки и хранения компьютерной информации в ГИС требует определенной формы систематизации описаний в виде специфической базы данных, под которой подразумевается составление электронных карт, создание и ведение атрибутивной информации, содержащей сведения о площади, типе использования земель, основных химических и физико-химических параметрах почв, потенциальной урожайности каждого почвенного выдела и т.п. . Она может быть представлена в текстовой и табличной форме, что позволяет оперативно отслеживать все происходящие на территории землепользования изменения. База данных является основой для дальнейшего анализа и создания новой преобразованной информации.

Процесс компьютерной версии создания картографических материалов складывается из нескольких этапов: подготовительный, создания цифровых карты, наполнение базы данных атрибутивной информацией, моделирование ресурсосберегающих технологий, принятие решений.

Применение геоинформационных технологий в сельском хозяйстве возможно и на федеральном, и на региональном, и на местном уровнях, вплоть до отдельного хозяйства. Поскольку задачи на этих уровнях различны, соответственно, различаются и используемые данные, и средства работы с ними.

На федеральном уровне актуальны такие задачи, как выработка сельскохозяйственной политики, лицензирование и контроль производства продуктов массового потребления, прогнозирование валового сбора различных культур, мо­ниторинг природных условий и использования земель, контроль информации, поступающей "снизу".

На уровне отдельного хозяйства или группы хозяйств ГИС-технологии также востребованы, и сейчас в индустриально развитых странах можно наблюдать настоящий бум нового направления под названием precision agriculture - точное земледелие. Суть его в том, что обработка полей производится в зависимости от реальных потребностей выращиваемых в данном месте культур. Эти потребности определяются с помощью современных информационных технологий, включая космическую съемку, причем часто средства обработки дифференцируются в пределах различных участков поля, давая максимальный эффект при минимальном ущербе окружающей среде и снижении общего расхода применяемых веществ. Накопление статистики обработки (куда и сколько внесли каждого вещества) и получаемых результатов (урожайность) позволяет применять различные виды анализа (регрессионный, факторный и др.) с тем, чтобы в дальнейшем корректировать применяемые дозы для получения максимума отдачи на каждый вкладываемый в обработку рубль.

Современные СУБД включают средства статистического анализа, позволяющие проводить такой анализ по отдельным полям. Но если мы захотим сделать анализ более детальным и точным путем разбивки полей на небольшие однородные участки, то тут потребуются уже средства пространственного анализа, имеющиеся в ArcGIS. Именно такой подход считается оптимальным в идеологии точного земледелия. С помощью этих средств по каждому элементарному участку можно анализировать влияние рельефа, характеристик почвы, гидрологического режима, истории внесения агрохимикатов, а также выявлять проблемные участки, не вписывающиеся в имеющуюся агрономическую модель, и на этой основе ее совершенствовать.

Система планирования землепользования, созданная еще в советские годы не в состоянии удовлетворять потребности землепользователей в оперативной и достоверной информации. Окончательное решение при разработке схемы оптимального размещения сельскохозяйственных культур принимается на основе детального моделирования экономической эффективности производства, в основу которого положена информация о фактическом состоянии земельных ресурсов территории землепользования Поэтому компьютерное моделирование на базе ГИС-технологий является основной рационального почвопользования.

3. Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре

Основные направления использования ГИС в землеустройстве и земельном кадастре на современном этапе:

1. Систематическое наблюдение за состоянием земельных ресурсов, оценка и прогноз изменений их состояния под воздействием антропогенных и природных факторов (мониторинг земель). Целью мониторинга является регулирование качества окружающей среды, предотвращение загрязнения земель, обеспечение их продуктивности. По результатам мониторинга земель составляются оперативные доклады, отчеты, научные прогнозы, тематические карты и другие материалы, предоставляемые в государственные органы. ГИС, объединяя различную информацию в единый информационно-аналитический комплекс на основе пространственных данных, способствуют решению главной задачи мониторинга по созданию эффективного управления земельными ресурсами.

2. Прогнозирование и планирование развития территорий на основе оценки ресурсного потенциала земель, организация эффективного земледелия. Прогнозирование входит органической составной частью в систему планирования, является важной формой предплановых разработок. Будучи направленным на более отдаленную перспективу, получения экономических эффектов от земель на основе использования их ресурсного потенциала, прогнозирование позволяет избежать ошибок и просчетов в управлении земельными ресурсами. Оперативное картографическое отображение результатов прогнозов развития территорий с использованием ГИС позволяет осуществлять принятие соответствующих управленческих решений по развитию территорий на научном уровне. ГИС-технологии позволяют визуализировать картографическое отображение статистических данных, полученные в результате проведения экономических и социальных исследований для целей землеустройства. Задачи, поставленные Концепцией долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2020 г., Стратегией социально-экономического развития Агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2020 г., Градостроительным кодексом и рядом других нормативно-правовых актов по территориальному планированию, развитию агропромышленного комплекса, сельских территорий и страны в целом, осуществимы только на основании тщательно спланированных землеустроительных действий, обоснованных социально-экономическими расчетами, методами экономико-математического моделирования и прогнозирования. Оперативно обработать массивы статистических данных экономических и социальных исследований в масштабах как отдельных муниципальных образований, так и страны в целом, позволяют специализированные современные ГИС-приложения, обеспечивающие высокую информативность, наглядность и доступность выходного картографического материала.

3. Моделирование рационального использования и охрана земельных ресурсов. Рациональное использование земельных ресурсов предполагает всемерное улучшение использования земель по мере роста потребностей и материально-технических возможностей общества. Моделирование использования земель основывается на возможностях ГИС автоматизировать расчеты количественных показателей земельных ресурсов и их последующей визуализации. Например, автоматизированный расчет урожайности и выхода валовой продукции с полей севооборотов с учетом почвенных условий местности. На этой основе планируется размещения полей и рабочих участков севооборотов. Первоначально строится цифровая модель землепользования, включающая тематические слои (топография, почвы, гидрография, карта землеустройства и др.).

Заключение и вывод

В России происходит бурный рост интереса к геоинформационным технологиям.

Это связано с широким спектром применения ГИС, он на сегодня крайне разнообразен: землеустройство, контроль ресурсов, экология, муниципальное управление, транспорт, экономика, социальные задачи и многое другое.

Геоинформационные технологии применяют практически во всех сферах человеческой деятельности - будь то, анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, или решение частных задач, таких, как поиск наилучшего маршрута между пунктами, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи, исследование динамики изменения экологической обстановки в пространстве и времени.

Использование ГИС позволяет моделировать развитие экологической ситуации в различных средах обитания и исследование зависимости состояния экосистемы от метеоусловий, характеристик источников загрязнений, значений фоновых концентраций, получать комплексную оценку состояния объектов окружающей природной среды на основе разнородных данных. В экологических исследованиях, особенно прикладного характера, карта является наиболее оптимальным и наглядным средством представления конечных результатов. А поскольку геоинформационные технологии все прочнее закрепляют свои позиции в картографии, то понятно, что они не могли не затронуть и экологическое картографирование. Изучение и картографирование экосистем требует привлечения большого объема информации различного характера, зачастую необходимо быстрое получение конечных результатов. Геоинформационное картографирование решает эти задачи, используя одно из своих свойств-преимуществ - оперативность.

Наиболее же перспективное направление применения ГИС связано с наличием блока анализа и интерпретации информации, который дает возможность моделировать и прогнозировать различные процессы, сравнивать различные показатели и т.д.

Список используемой литературы

1.Савин И.Ю., Федорова Е.Г. Геоинформационный анализ ресурсного потенциала земель для сельскохозяйственных целей // Современные проблемы почвоведения: Науч. тр. Почв. Ин-та им. В.В.Докучаева. М., 2020.
2.Глебова Н. ГИС для управления городами и территориями // ArcReview, 2019. - № 3(38).
3.Кольцов А.С. Геоинформационные системы: учеб. пособие /А.С. Кольцов, Е.Д. Федорков. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2020. 203 с.
4.Трифонова Т.А., Мищенко Н.В., Краснощеков А.Н. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: Учебное пособие для вузов. - М.: Академический проект, 2021. 352 с.