Прогнозування соціально-еколого-економічного розвитку з використанням узагальнених показників якості верхнього рівня

Размещено на http://allbest.ru

Інститут проблем природокористування та екології НАН України

УДК 330.4.504

Прогнозування соціально-еколого-економічного розвитку з використанням узагальнених показників якості верхнього рівня

С.З. Поліщук

Роль математичного моделювання при розв'язанні завдань екології і природокористування загально визнана. Дослідження і розробки ІППЕ НАН України в напрямку створення наукових основ раціонального використання природних ресурсів і вибору стратегії сталого соціально-еколого-економічного розвитку Донецько-Придніпровського регіону дозволили накопичити певний досвід [1].

Зараз на черзі дня постають проблеми визначення, прогнозу і підтримки характеристик складних соціально-еколого-економічних систем в контексті розв'язання задач переходу на принципи сталого розвитку і безпечної життєдіяльності регіонів.

Однією з пріоритетних задач у цій області є установлення стандартів і нормативів якості навколишнього середовища. Без їх визначення неможливо здійснити вибір прийнятної стратегії сталого розвитку території.

Побудова структури таких показників вимагає визначення спеціальної процедури їх формування у кількісному вигляді. Після виконання цього етапу необхідно для розв'язання задачі дослідити динаміку взаємозв'язків соціально-еколого-економічних індикаторів з метою одержання прогнозних оцінок розвитку регіону. Такий взаємозв'язок може бути установлений за допомогою узагальненої моделі.

В цілому ж мова повинна йти про побудову ієрархічного ряду моделей для опису різних рівнів процесу, який розглядається. Це обумовлено наступним. Проведені раніше дослідження показали надзвичайну складність формалізованого представлення реального об'єкта (соціально - природно - техногенного комплексу) у вигляді математичної моделі.

Крім того, для адекватного описання реального об'єкта виникає необхідність в урахуванні у тій чи іншій мірі ще не досить досліджених закономірностей, зав'язаних власне з розповсюдженням забруднень у різноманітних середовищах, введенням нових прогресивних технологій виробництва, впливом антропогенного навантаження на біоту, здоров'я населення, змін у живому світі на генетичному рівні та інше.

Описання підсистем об'єкта різними типами математичних моделей від порівняно простих аналітичних залежностей до систем звичайних і в частинних похідних диференціальних рівнянь робить проблематичною задачу вибору стратегії розвитку як в методичному, так і в математичному і обчислювальному плані.

Все це приводить до необхідності розгляду природно-господарської території як складної динамічної системи і представлення її як багаторівневої ієрархічної структури.

При цьому повинні бути відображені наступні аспекти:

територіальний (глобальна модель території, моделі частин територій - промислових і сільськогосподарських районів, рекреаційних зон тощо );

ступінь агрегування (багатогалузеві моделі, галузеві моделі, об'єктові моделі);

ступінь деталізації (верхній рівень, проміжковий рівень базовий (нижній) рівень);

ступінь комплексності (соціально-еколого-економічна модель, екологічна модель й інше).

Виходячи з накопиченого досвіду на верхньому рівні при проведенні пошукових досліджень як правило немає можливості однозначного вибору альтернативних та оптимальних в тому чи іншому смислі варіантів загальних стратегій із припустимої множини рішень через звичайні труднощі обчислення, а також і необхідності у створені досить детальної математичної моделі розвитку території.

На цьому рівні математична модель повинна відображати основні зв'язки та залежності реального об'єкта, дозволить взагалі визначитись з напрямком розвитку території без детальної характеристики складових природно-техногенного комплексу, в тому числі без особливої територіальної деталізації. Для більш детальної характеристики альтернативних варіантів стратегії розвитку регіону та вибору серед них переважаючого виникає необхідність і в більш детальній моделі (моделі наступного рівня). Нарешті, для кінцевої характеристики вибраного варіанту стратегії розвитку виникає необхідність у повній характеристиці усіх складових господарського комплексу, у тому числі і розподіл характеристик по території, тобто необхідність у створені моделі наступного по ієрархії нижнього рівня.

Цим самим реалізується принцип поступової деталізації (ускладнення) математичних моделей для більш перспективних стратегій, що відображаються і деталізуються в процесі розв'язання задачі. Це дозволить подолати як існуючі обчислювальні труднощі, так і мінімізувати витрати ресурсів на пошук кращого рішення.

В даній статті подається загальний підхід до побудови моделі верхнього рівня, а також вимоги, що пред'являються до окремих модельних блоків і визначають стандарти і нормативи сталого розвитку території.

Розглядаючи регіон як складну динамічну соціально-еколого-економічну систему, доцільно виконати модельні дослідження та установити взаємозв'язок у часі між трьома узагальненими показниками, інтегрально характеризуючими економічну (V), екологічну (R) i соціальну (D) підсистеми.

Показники V, R і D у свою чергу визначаються через агреговані показники шести модульних блоків: «соціум», «здоров'я», «технологія», «економіка», «навколишнє середовище», «природні ресурси».

Умовно визначимо:

V - «технологія» + «економіка»,

R - «навколишнє середовище» + «природні ресурси»,

D - «соціум» + «здоров'я».

Треба мати на увазі, що виділення цих блоків досить умовне, так як всі вони в реальній дійсності взаємопов'язані та взаємозалежні. Пропонований перелік блоків зорієнтований на напрямки досліджень в інституті і повинен уточнюватись у подальшому.

Введемо гіпотезу про структуру основних рівнянь моделі:

= f_V (V,R,D,t) ; = f_R (V,R,D,t) ; = f_D (V,R,D,t) . (1 )

Функції f будуються на основі аналізу і синтезу усіх існуючих прямих і зворотних зв'язків системи. математичний моделювання екологія

На першому етапі дослідження пропонується декілька конкретних варіантів вибору системи (1).

Один з них має вигляд [2]:

Система (2) містить 11 невідомих коефіцієнтів, які у загальному випадку є функціями часу.

Для їх визначення необхідно розробити відповідні методики. В якості вихідних даних при цьому повинні виступати результати реалізації виділених модульних блоків (на даному етапі досліджень - для Дніпропетровської області).

До речі відзначимо, що пропонований підхід, коли спочатку будується математична модель, під яку потім «підбираються» можливі сценарії розвитку регіональної системи з подальшим уточненням загального вигляду і значень коефіцієнтів розв'язуваних рівнянь, представляється досить перспективним.

Використання цього підходу можна сумістити з класичним аналізом динаміки соціально-еколого-економічної системи в часі.

Перейдемо до описання основних вимог, які пред'являються при побудові ієрархічної структури показників і індикаторів сталого розвитку у рамках того чи іншого блоку.

1. У кожному модульному блоці повинен бути визначений один приведений безмірний показник верхнього рівня Z_о (у діапазоні від 0 до 1,0 з точністю до третього знаку після коми), відповідаючий наступним вимогам:

повнота відображення цільового спрямування блоку;

можливість оцінювати різні регіони у різні моменти часу, тобто мати “чутливість” до часу і території.

Значення Z_o = 0 - крайній критичний стан системи, значення Z_o=1 - граничний ідеальний стан системи.

Один з можливих варіантів побудови такої структури наведений в статті кандидатів технічних наук В.Б. Хазана і М.В. Можарова.

Рекомендується число ієрархічних рівнів приймати не більше чотирьох. Показники Z_kn, по можливості, повинні бути незалежними, тобто не взаємнозамінюваними, мати достатню інформативність і прийнятну складність в визначенні.

В кожному випадку структури показників, їх ієрархія і повинні уточнюватись окремо.

2.Для показників Z_kn, які можуть бути заміряні або фізично визначені, повинні бути указані верхня та нижня межи їх значень Z_{kn min} Z_kn Z_{kn max} .

Окрім того, повинні також бути визначені нормативні значення показників (Z^h_kn).

3. Нормування показників Z_kn.

Нормування проводиться з метою приведення усіх показників до безмірного вигляду у діапазоні 0-1,0. Можливі три різних випадки:

зростання показника Z_kn позитивно відбивається на величині Z_o;

зростання показника Z_kn негативно відбивається на величині Z_o;

відхилення показника Z_kn в обидва боки від нормативного значення Z^h_kn приводить до негативних наслідків.

У першому випадку (Z_kn^h Z_{kn max}) для нормування використовується формула типа:

,

у другому випадку (Z_kn^н Z_{kn min}) :

.

Для третього випадку можуть застосовуватися такі формули:

, ;

, .

Слід зауважити, що наведені математичні залежності хоч і не вичерпують всіх можливих форм запису виразів для корегування показників, але мають досить загальний вигляд і зручні в використанні при розрахунках.

4. Визначення вагових коефіцієнтів для показників Z_kn.

Цю процедуру доцільно здійснювати шляхом застосування експертних методів оцінювання. Найбільш простим способом одержання експертних оцінок щодо значень вагових коефіцієнтів Z_kn у моделі є урахування думки одного експерта, але такі оцінки у значній мірі носять суб'єктивний характер. Може бути використана для одержання експертних оцінок коефіцієнтів робоча група, узагальнена думка якої формується у результаті відкритої дискусії. Але суттєвий недолік такого методу полягає в тому, що узагальнений висновок у більшій мірі відображує погляди найбільш активних і авторитетних членів групи. На сьогодні розроблені методи експертного оцінювання, які у значній мірі позбуті цих недоліків. До таких методів, наприклад, належить метод Дельфі, розроблений для аналізу тенденції при прогнозуванні. Він полягає в послідовному анкетуванні думок експертів, наприклад, про величину вагових коефіцієнтів показників Z_kn у моделі, яка досліджується.

Іншим заслуговуючим уваги методом експертних оцінок є метод рангової кореляції. Ранжування застосовується тоді, коли об'єкти оцінювання (у нашому випадку коефіцієнти вагомості показників) розміщуються відповідно до рівня якості показників Z_kn, або розглядаються відносно взаємного розміщення в часі, просторі або множині однотипних об'єктів. Одержані у результаті опитування дані представляють множину індивідуальних оцінок відносної важливості Z_kn по відношенню до загальної важливості всієї їх сукупності, яка приймається за одиницю.

5.Приведення показників низенного рівня до показників верхнього рівня, починаючи з найнижчого, який є вихідним. Для цієї процедури рекомендується використовувати формулу середнього арифметичного, та серезного геометричного.

У кожному окремому випадку можуть застосовуватись різні математичні прийоми згортання ряду показників в один узагальнений. На нашу думку, найбільш привабливим все ж є метод середнього зваженого арифметичного.

Урахування тих обставин, що критичне значення (близьке до нуля) одного з показників нижнього рівня може визначальним чином впливати на показник верхнього рівня незалежно від величини впливу решти показників, можна здійснити відповідним вибором вагомості цього показника, набагато перевищуючим вагомість решти складових.

За результатами обчислювальної процедури, що описана вище, повинна складатись таблиця значень показників усіх рівнів та їх вагомостей, включаюча наступні елементи:

показник;

рівень;

фізично змірена або безмірна величина;

одиниці виміру;

спосіб визначення:

а) літературні джерела;

б) експертна оцінка;

в) експеримент;

г) розрахунок через показники нижніх рівнів;

нижня і верхня межі в одиницях вимірювання;

нормативне значення;

поточне значення;

вагомість показника;

приклад.

7. Динаміка зміни показника верхнього рівня в часі.

Для побудови моделі верхнього рівня необхідно знати значення узагальненого показника Z_o в різні моменти часу. Ці значення розраховуються по викладеній методиці з залученням ретроспективних теоретичних і експериментальних даних та експертних оцінок. Результати розрахунків зводяться в таблицю, яка відображує величину показника верхнього рівня Z_o в різні моменти часу.

Числова реалізація моделі кожного блоку дозволить сформувати структуру моделі верхнього рівня і визначити напрямок подальших досліджень у розробці стратегії сталого розвитку регіону.

Бібліографічні посилання

1. Методические подходы к выбору стратегии устойчивого развития территории / Ин-т проблем природопользования и экологии. - Днепропетровск, 1996. В двух томах. - 332 с.

2. Вариант комплексной социально-эколого-экономической модели развития территории / В Сб. тез. докладов межгосударственной конференции по компьютерному моделированию. - Днепродзержинск, 1997. - С. 52.

Анотація

УДК 330.4.504

Прогнозування соціально-еколого-економічного розвитку з використанням узагальнених показників якості верхнього рівня. С.З. Поліщук, Інститут проблем природокористування та екології НАН України

Розглядається прогнозування соціально-еколого-економічного розвитку території з застосуванням математичного моделювання у контексті розв'язання задач переходу на принципи сталого розвитку і безпечної життєдіяльності регіонів.

На підставі аналізу проблеми показана необхідність побудови ієрархічного ряду моделей для описання різних рівнів деталізації процесу розвитку. Приділяється увага побудові моделі верхнього рівня, а також вимогам, які пред'являються до окремих блоків і визначаються стандартами і нормативами сталого розвитку території.

Аннотация

Рассматривается прогнозирование социально-эколого-экономического развития территории с использованием математического моделирования в контексте решения задач перехода на принципы устойчивого развития и безопасной жизнедеятельности регионов.

На основании анализа проблемы показана необходимость построения иерархического ряда моделей для описания различных уровней детализации процесса развития. Уделяется внимание построению модели верхнего уровня, а также требованиям, предъявляемым к отдельным блокам, определяющим стандарты устойчивого развития территории.

Annotation

Forecasting of socio-ecologico-economic development using general upper lever indices of quality. S. Z. Polistchuc. Institute of Problems on Nature Management and Ecology of National Academy of Sciences Ukraine

The forecasting of socio-ecologico-economic development of territory using mathematical modeling in context of solving problems of transition based on principles of steady development and safe vital activity of regions is considered. The necessinity of construction of hierarchical number of models for description of various levcls of detailisation of process of development is shown on basis of analisis of the problem. Special attention is paid to upper level model's design and separate blocks reguirements, that define the standards of steady development of territory.

Размещено на Allbest.ru