Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ГЕОГРАФІЇ

Спеціальність 11.00.12 - географічна картографія

УДК 528.94

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Автореферат

ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ ГЕОІНФОРМАЦІЙНОГО КАРТОГРАФУВАННЯ ЛІСОВОГО ГОСПОДАРСТВА УКРАЇНИ

СЕСІН ВОЛОДИМИР АНАТОЛІЙОВИЧ

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті географії НАН України.

Науковий керівник: доктор географічних наук Козаченко Тамара Іванівна, Інститут географії НАН України, головний науковий співробітник

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, професор Яковенко Ірина Михайлівна, Таврійський національний університет ім. В.І. Вернадського, завідувач кафедрою туризму кандидат географічних наук, доцент Приседько Владислав Леонідович, Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка, доцент кафедри геодезії і картографії

Провідна установа: Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Міністерство освіти і науки України

Захист відбудеться " 12 " січня 2007 р. о 13:30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.163.01 при Інституті географії НАН України за адресою 01034, м. Київ-34, вул. Володимирська, 44.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту географії НАН України, 01034, м. Київ-34, вул. Володимирська, 44.

Автореферат розіслано "7" грудня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат географічних наук Т.Ю. Мельниченко

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження. Теперішнє лісове господарство України зазнає реформування: змінюються пріоритети лісової політики держави, прийнято новий Лісовий кодекс, розвивається ринок лісогосподарської продукції, робіт і послуг, змінюються технології проведення лісогосподарських робіт, лісовпорядкування. Головний вектор державної лісогосподарської політики сягає сталого, невиснажливого лісокористування, збереження, раціонального використання і розширеного відтворення лісу в комплексі з підвищенням економічної ефективності галузі.

Проблемою лісового господарства є застарілість технологій обліку та картографування лісових ресурсів і гостра нестача тематичної картографічної інформації щодо стану лісів і лісового господарства. Науково-методична база побудови тематичних розділів в атласах та окремих карт лісового господарства розроблена ще за радянських часів, та є архаїчною за змістом та технологічно. Вона потребує переробки з урахуванням концепції геоінформаційного картографування та потреб невиснажливого лісокористування і ринкової економіки. Забезпечення необхідним інформаційним ресурсом усіх функціональних ланок менеджменту лісокористування, науковців та населення стає можливим завдяки розробці карт лісового господарства на основі ГІС-технологій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація пов'язана з виконанням науково-дослідних робіт Інституту географії НАН України по держбюджетним темам: "Національний атлас України. Структура та зміст" (1999-2001 рр., № 0199V000475) та "Національний атлас України: розробка та укладання авторського оригіналу атласу" (2002-2006 рр., № 0101V005060), що виконувалися в рамках Державної науково-технічної програми розвитку топографо-геодезичної діяльності та національного картографування на 2003-2010 рр., затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України від 16 січня 2003 р. №37.

Метою дисертаційного дослідження є розробка теоретико-методичних основ геоінформаційного картографування територіальної організації, структури і функціонування лісового господарства України на основі ГІС, баз картографічних даних і знань.

Для досягнення поставленої мети поставлено та вирішено такі завдання:

- досліджено лісове господарство як об'єкт картографування (його сутність, умови формування, етапи розвитку, територіальну організацію і структуру, ієрархію управління). Проаналізовано склад і розміщення лісових ресурсів, основні напрямки лісогосподарської діяльності: лісовпорядкування, використання, відтворення та охорону лісів;

- здійснено ретроспективний аналіз досвіду картографування лісового господарства, визначено основні історичні напрямки створення карт лісів і лісового господарства, знайдено шляхи оптимізації картографування лісового господарства із використанням ГІС-технологій;

- розроблено теоретико-методологічні й методичні основи автоматизованого укладання та використання карт на основі спеціалізованої ГІС "Лісове господарство" (підходи, принципи, напрямки, методи, прийоми і способи ГІС-моделювання і ГІС-аналізу);

- розроблено методику геоінформаційного картографування лісового господарства, обґрунтовано тематику і зміст карт, систему показників картографування;

- обґрунтовано вибір масштабів картографування, розроблено картографічну основу та базові карти - каркас геоінформаційного картографування лісового господарства на всіх рівнях;

- розроблено принципи інформаційного забезпечення картографування, обґрунтовано оптимальний набір джерел інформації, розроблено методичні засади щодо збирання, упорядкування, оновлення й аналізу інформації, формування структури геоінформаційної бази даних (текстової, семантичної, табличної та графічної), її наповнення просторовою та атрибутивною інформацією;

- реалізовано запропоновані теоретико-методологічні основи та методику картографування при створенні системи електронних і паперових карт лісового господарства на основі демонстраційної моделі ГІС "Лісове господарство", з використанням можливостей сучасних ГІС-технологій.

Об'єктом дослідження є лісове господарство України, особливості його розміщення, структури, функціонування і взаємозв'язків між компонентами.

Предметом дослідження є теоретико-методологічні й методичні основи створення і використання карт лісового господарства, банків та баз даних і ГІС-технологій, а також методи укладання електронних і паперових карт (підходи, принципи, способи та прийоми, засоби геоінформаціного картографування).

Методи дослідження. Для досягнення мети в роботі застосовані засоби всіх методологічних рівнів наукового пізнання: всезагальний або філософсько-світоглядний; загальнонаукові методи дослідження (абстракції, узагальнення, визначення; аналізу, синтезу, аналогії; індукції та дедукції; систематизації), загальнонаукові підходи (еволюційний, системний, кібернетичний, моделювання, екологічний, інформаційний, семантичний, семіотичний); конкретно-наукові підходи і методи - негеографічні (математичні, економічні, статистичні) та загальногеографічні (картографічні, геоінформаційні).

Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному:

1. Обґрунтовано застосування геоінформаційного підходу до картографування лісового господарства Україні на основі еволюційного поєднання підходів традиційних - лісівничого та географічного. Геоінформаційний підхід полягає в інформаційно-картографічному моделюванні лісового господарства на базі спеціалізованої ГІС і наступному ГІС-аналізі просторового розподілу основних характеристик розміщення, структури, функціонування і взаємозв'язків між компонентами лісового господарства.

2. Поглиблено наукові положення географічної картографії через утвердження теоретико-методологічних основ геоінформаційного картографування лісового господарства, зокрема через упорядкування системи понять і термінів картографічного дослідження лісового господарства; розроблено нову класифікацію карт лісового господарства за змістом та за рівнями територіального охоплення.

3. Запропоновано концептуальну модель картографічної системи пізнання лісового господарства України - певну послідовність науково-дослідних дій щодо: визначення вихідних положень, актуальності, методологічних принципів і теоретичних засад картографування лісового господарства України; аналізу об'єкта дослідження і досвіду його картографування; формування теоретичної концепції картографування; системного інформаційно-картографічного моделювання лісового господарства (поступового переходу між різними видами моделювання об'єкта - від структурно-графічного через інформаційне та геоінформаційне до картографічного моделювання), а також укладання, використання та оновлення карт лісового господарства.

4. Розроблено методику геоінформаційного картографування лісового господарства на базі спеціалізованої ГІС "Лісове господарство", яка забезпечує формування і використання баз даних, створення геоінформаційного каркасу тематичного картографування, ГІС-аналіз, з подальшим тематичним картографуванням на трьох ієрархічних рівнях - національному, регіональному та локально-виробничому.

5. Створено модель геоінформаційного каркасу тематичного картографування лісового господарства з демонстраційною моделлю спеціалізованої ГІС "Лісове господарство" і серією базових карт зі спеціальним навантаженням (контури лісових масивів, межі зон діяльності лісогосподарських підприємств та лісництв, їх центри та назви; квартально-видільна мережа та підписи кварталів).

6. Розроблено систему показників картографування для національного, регіонального та локально-виробничого рівнів картографування лісового господарства, структуру та зміст системи тематичних груп карт (карт лісових ресурсів; лісоексплуатації; лісовпорядкування; лісовідтворення; охорони та екостану лісів; економіки лісового господарства; транспортування та ринку деревини).

7. Запропоновано методику укладання синтетичної карти ресурсно-функціональних типів лісогосподарських підприємств України та методику картографічного дослідження залишків українських пралісів (лісових територій дикої природи).

Практичне значення одержаних результатів. Дослідження здійснене на основі сучасних уявлень про роль лісів у житті людства і державних програм розвитку лісового господарства, що зумовлено суспільним замовленням його результатів.

Окремі карти, створені дисертантом, використано при формуванні розділів "Лісове господарство" та "Екологічний стан природного середовища" Національного атласу України, який розроблено в Інституті географії НАН України.

Авторські оригінали карт передані до Управління лісового господарства Державного комітету лісового господарства України (Акт впровадження № 02-16/2104 від 19.06.2006 р.) де вони використовуються для планування розвитку господарства.

Особистий внесок здобувача. Всі наукові положення, методики та висновки розроблені автором самостійно із використанням загальнодоступних джерел наукової та довідкової інформації. Для укладання авторських оригіналів карт автором залучено електронну картографічну основу, розроблену на основі шарів цифрової топографічної карти областей України в масштабі 1:200000 (НВЦ “Геодезкартінформатика”, 1997 р.). Всі схеми та графіки, структурно-графічні моделі, базові карти й тематичні карти лісового господарства, що входять до структури дисертації, розроблені автором особисто (за винятком карт "Загибель лісів" та "Санітарний стан лісів", які розроблені в співавторстві).

Апробація результатів дослідження. Основні положення дисертаційного дослідження доповідалися, обговорювалися на науково-практичних конференціях та були опубліковані в їх матеріалах: "Модернізація і реформування середньої, вищої і післядипломної географічної та картографічної освіти в країнах СНД: досвід, проблеми, перспективи" (ХІІ Міжнародний науково-методичний семінар, Харків, 2003 р.), "Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку" (І Всеукраїнська науково-практична конференція, м. Київ, 2003 р.), "Нові напрями географічних і картографічних досліджень у навчальних закладах країн СНД" (ХІІІ Міжнародний науково-методичний семінар, Харків, 2004 р.) "Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку, частина друга" (ІІ Всеукраїнська науково-практична конференція, м. Київ, 2005 р.). Окремі аспекти дослідження автор доповідав на Вченій Раді Інституту географії НАН України 19 травня 2004 р.

Публікації. За темою дисертаційного дослідження опубліковано 8 наукових праць (1 у співавторстві) загальним обсягом 3,2 друк. арк., із них 5 - у фахових виданнях загальним обсягом 2,2 друк. арк.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури, додатків. Робота містить 150 сторінок машинописного тексту, 46 рисунків, 4 таблиці, 4 додатки. Список використаних джерел складає 164 найменування, з яких 31 - картографічні.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У першому розділі "Картографо-географічний аналіз стану вивчення лісового господарства України і світу" досліджується лісове господарство України як об'єкт картографування, історія його розвитку та історичний досвід картографування.

Лісове господарство - це складова суспільного виробництва, яка здійснює вирощування, збереження, використання, відтворення, захист і охорону лісів, а також займається їх обліком, підвищенням продуктивності й поліпшенням корисних функцій. Історія розвитку об'єкта картографування триває кілька сот років і характеризується постійним нарощуванням наукового й технологічного потенціалу з одного боку та поступовим погіршенням екостану лісів з іншого.

Галузеву структуру лісового господарства складають: лісовпорядкування (інвентаризація лісових ресурсів, створення географічного каркасу господарства, визначення господарських заходів), лісоексплуатація (заготівля деревини та недеревної продукції, побічне лісокористування), лісовідтворення (відновлення та розведення лісів), охорона лісів (захист лісу від шкідників і хвороб, протипожежна охорона, збереження біорізноманіття лісів). Окремо виділяються лісові ресурси, які є сировинною базою лісового господарства (лісовий фонд, деревні та недеревні ресурси), крім того виконують екосередовищну, соціальну, господарсько-екологічну функції в суспільстві (що має вираження у поділі лісів на групи та категорії захисності).

Лісове господарство має розгалужену управлінсько-функціональну структуру, до якої включаються підприємства різних типів і різного відомчого підпорядкування. Більше половини лісового фонду знаходиться у віданні підприємств Державного комітету лісового господарства України. Просторова структура об'єкта картографування охоплює всю Україну, вона має кілька ієрархічних рівнів організації - лісництва, лісогосподарські підприємства, обласні лісогосподарські об'єднання. Особливості організації об'єкта мають безпосередній вплив на розробку системи показників картографування лісового господарства та на формування складу тематичних груп карт.

Історичний доробок картографування лісів та лісового господарства складається з окремих карт і атласів лісів та лісового господарства (слід виділити Лісогосподарський статистичний атлас Європейської Росії П.Н. Верехи 1873 року видання та Атлас із лісової статистики Н. Каришева 1885 року, Лісовий і мисливський атлас Чехії 1955 р., Атлас лісів СРСР 1978 р.), карт лісогосподарської тематики у складі комплексних атласів, наукових розробок із атласного картографування лісового господарства (М.А. Цвєтков, В.І. Алексєєв, А.С. Шейнгауз, Є.М. Калашніков, О.І. Шаблій, О.В. Соколов), спеціалізованого внутрішньогалузевого картографування, науково-практичних досліджень щодо впровадження ГІС-технологій до створення спеціалізованих карт лісового господарства (дослідження спеціалістів УкрНДІЛГА). Триває розробка карт лісогосподарської тематики для Національного атласу України.

Ретроспективний аналіз досвіду картографування лісового господарства виявив два основних підходи: лісівничо-виробничий, спрямований на виготовлення карт, картосхем і планів лісовпорядкування для потреб лісогосподарського виробництва, та географічний, що створює карти широкого призначення. З кінця 1990-х років в Україні (в економічно розвинутих країнах - із кінця 1980-х) почав розвиватися новий, геоінформаційний підхід до лісогосподарського картографування. Він покликаний оптимізувати інформаційний обмін між виробниками та споживачами картографічної інформації щодо лісового господарства і створити єдину спеціалізовану геоінформаційну систему лісового господарства, основним призначенням якої є картографічне моделювання і ГІС-аналіз. Поштовхом до його становлення стало впровадження геоінформаційних технологій у практику географічного картоукладання та праці з розробки спеціалізованої ГІС для лісовпорядкування і менеджменту лісового господарства.

У другому розділі "Теоретико-методологічні основи розробки карт лісового господарства України" висвітлені теоретико-методологічні та методичні основи геоінформаційного картографування лісового господарства.

Картографування лісового господарства базується на теорії картографічного образу і картографічної інформації, на теорії і методах геоінформаційного картографування як системи автоматизованого створення і використання карт на основі ГІС та баз картографічних даних і знань. Методологічний апарат дослідження базується на застосуванні загальнонаукових методів і підходів (системний, моделювання, інформаційний, кібернетичний), методології наук про Землю, методів географії та географічної картографії, економіки, статистики. Використана методологічна система сучасної географічної картографії, розроблена в працях О.Ф. Асланікашвілі, М.М. Баранського, О.М. Берлянта, М.К. Бочарова, Я.І. Жупанського, А.П. Золовського, Т.І. Козаченко, О.В. Кошкарьова, І.Ю. Левицького, І.К. Лур'є, О.О. Лютого, Г.О. Пархоменко, А.І. Преображенського, Л.Г. Руденка, К.О. Саліщева, С.М. Сербенюка, Р.І. Сосси, В.Б. Сочави, В.С. Тікунова та інших науковців.

Геоінформаційне картографування лісового господарства України є окремим проявом геоінформаційної концепції картографування за О.М. Берлянтом. Його сутність полягає у інформаційно-картографічному моделюванні на базі спеціалізованої ГІС і наступному ГІС-аналізі просторового розподілу основних характеристик його розміщення, структури, функціонування і взаємозв'язків між компонентами.

Методологічною основою дослідження є системний підхід. Розглянуто застосування принципів системного картографування відповідно до особливостей обраного об'єкта картографування. Системний підхід передбачає виділення компонентної, просторової та організаційно-функціональної структур об'єкта, які можуть досліджуватися за допомогою системи різних моделей (структурно-графічних, джерелознавчих, інформаційних, картографічних).

Розроблено концептуальну модель картографічної системи пізнання лісового господарства України (рис. 1). Визначено, що системне інформаційно-картографічне моделювання лісового господарства являє собою дослідження та відтворення лісового господарства за допомогою різних видів моделювання - від структурно-графічного через інформаційне та геоінформаційне до картографічного моделювання, а також укладання, використання та оновлення карт лісового господарства. Загальнотеоретична модель відтворює сутність лісового господарства, його структуру, функції, особливості функціонування і слугує для вибору стратегії картографічних досліджень, систематизуючи процес наукового пошуку. Структурно-графічні моделі окремих компонентів використовуються для виявлення, класифікації та відбору найбільш показових характеристик об'єкта (або його компонентів), побудови інформаційних моделей карт, формування структури баз даних, їх наповнення просторовою та атрибутивною інформацією, розробки змісту окремих карт. Структурно-графічна модель організаційно-функціональної структури лісового господарства використовується для визначення рівнів і територіальних одиниць картографування, упорядкування інформації, розробки спеціального навантаження географічних основ та базових карт, формування сюжетів карт.

На основі структурно-графічних моделей об'єкта картографування будується його інформаційно-джерелознавча модель, тобто визначаються джерела інформації для побудови карт, оцінюється їх повнота, достовірність та системність.

Згодом створюється географічно орієнтована інформаційна (геоінформаційна) модель (як складова ГІС), у вигляді баз даних, що містять просторово визначену інформацію у табличній та графічній формах, первинну картографічну інформацію (наприклад - топографічні карти або, як у випадку із лісовим господарством - плани лісовпорядкування) а також дані дистанційного зондування. Основна перевага таких інформаційних моделей полягає в тому, що вони містять інформацію, яка має чітку географічну прив'язку.

Проаналізовано основні існуючі підходи до класифікації тематичних карт, зокрема - карт лісового господарства, на основі чого розроблено нові класифікації з врахуванням сучасних уявлень про функції та структуру лісового господарства. За призначенням карти лісового господарства поділяються на географічні та лісогосподарські. За охопленням території виділяються карти локального (виробничого), регіонального, національного, світового рівнів. За точністю математичної основи виділяються плани та картосхеми лісовпорядкування, географічні карти та спеціалізовані геоінформаційні системи. За змістом виділено шість типів карт лісового господарства: карти умов і історії ведення лісового господарства (історії освоєння лісів, природних умов, соціально-економічних умов), лісоресурсні карти (типів лісу, породного, бонітетного, вікового складу, розподілу за користувачами, запасів, приросту, лісистості, лісозабезпеченості), лісогосподарські карти (лісовпорядкування, лісоексплуатації, лісовідтворення, охорони лісів), карти розвитку лісового господарства (економічного розвитку, зовнішньоекономічних зв'язків, науки й освіти, лісоекологічні карти (антропогенна порушеність, охорона біорізноманіття), карти типології та районування.

У третьому розділі "Науково-методичні засади картографування лісового господарства України на основі ГІС-технологій" представлена методика геоінформаційного картографування лісового господарства на основі спеціалізованої ГІС "Лісове господарство". Картографування базується на використанні спеціалізованої ГІС, головним просторовим компонентом якої є цифрова карти лісів з нанесенням квартально-видільної мережі, меж та центрів лісгоспів і лісництв, що дає можливість відображати об'єкт у прийнятих для користувача одиницях лісовпорядної номенклатури. Основна функція спеціалізованої ГІС - забезпечити процес управління просторовими даними: їх оперативне введення, поновлення, систематизацію, автоматизувати перетворення інформації будь-якого типу на картографічну.

Автором запропонована та представлена демонстраційна модель спеціалізованої ГІС "Лісове господарство", яка складається з реляційної бази даних і трьох шарів просторово-координованої векторної картографічної інформації:

1. Географічна ситуація (гідромережа, населені пункти).

2. Лісові масиви (контури лісових масивів).

3. Територіальна організація лісового господарства (квартально-видільна мережа, межі та контори лісництв, зони діяльності та центри лісгоспів, межі та центри обласних лісогосподарських об'єднань).

Тематичне картографування лісового господарства може охоплювати кілька рівнів узагальнення інформації відповідно до потреб її потенційних користувачів. Для України пропонується здійснювати картографування на трьох рівнях - національному, регіональному, локально-виробничому.

Демонстраційна модель ГІС "Лісове господарство" слугує геоінформаційний каркасом тематичного картографування та містить інформацію щодо обласних лісогосподарських об'єднань України та лісогосподарських підприємств Держкомлісгоспу (для демонстрації національного рівня картографування), лісогосподарських підприємств та лісництв Житомирської області (для демонстрації регіонального рівня), лісництв та квартально-видільної мережі Барановського лісгоспу Житомирської області (для демонстрації локально-виробничого рівня (рис. 2). На її основі розроблені базові ГІС-основи для тематичного картографування лісового господарства.

Визначені та обґрунтовані наукові засади створення серії карт лісового господарства України, розроблена система показників для кожного з рівнів картографування, які формують систему карт і систему тематичних груп карт лісового господарства.

Головним завданням картографування на локально-виробничому рівні є фіксація інформації про лісові ресурси, передумови охорони лісів, поширення та інтенсивність лісогосподарських заходів. Це складає географічний каркас для регіонального узагальнення інформації. Картографування відбувається в межах лісогосподарських підприємств на основі квартально-видільної мережі та меж зон діяльності лісництв. Базовий масштаб геоінформаційного картографування на цьому рівні - 1:10 000 (масштаб планів лісовпорядкування)

На регіональному рівні такого картографування головним завданням стає створення системи карт лісового господарства на основі карти меж діяльності лісогосподарських підприємств і їх внутрішньої просторової організації з відображенням основних характеристик лісових ресурсів, основних напрямків лісогосподарської діяльності - лісоексплуатації, лісовпорядкування, відтворення та охорони лісів, екостану лісів, а також транспортування деревини та економічних характеристик ефективності лісового господарства. Пропонується виділити такі тематичні групи карт: "Лісові ресурси", "Лісоексплуатація", "Лісовпорядкування та організація лісового господарства", "Відтворення лісів", "Охорона та екологічний стан лісів", "Економіка лісового господарства", "Транспортування деревини", "Рекреація". Узагальнюється інформація з карт та ГІС попереднього рівня в розрізі лісництв та лісогосподарських підприємств. Масштаби карт від 1:400 000 до 1:700 000 (для електронних карт), 1:500 000 та 1:1 000 000 (для паперових карт). карта інформаційний лісовий навігація

На національному рівні головним завданням картографування лісового господарства визначено відображення лісових ресурсів, всього спектру видів лісогосподарської діяльності, економіки лісового господарства, транспортування і ринку деревини, лісогосподарської освіти й науки, охорони лісів тощо на рівні обласних лісогосподарських об'єднань та лісогосподарських підприємств. Групи карт і самі карти за особливостями застосованих показників виявляють подібність до карт регіонального рівня. З'являються дві нові групи карт: "Лісогосподарська освіта і наука" та "Транспортування та ринок деревини". Картографування відбувається в розрізі обласних управлінь лісового господарства або лісогосподарських підприємств (масштаби електронних карт починаються з 1:700 000, для паперових застосовуються масштаби: 1:3 000 000, 1:5 000 000, 1:8 000 000).

В серіях карт пропонується застосування різних видів карт. Основна група карт буде мати комплексний зміст. Інвентаризаційні карти локально-виробничого рівня будуть аналітичними.

Рис. 1 - ГІС-основа тематичного картографування лісового господарства України

Підсумковою в системному геоінформаційному картографуванні лісового господарства України є синтетичні карти, які будуються за допомогою картографічного синтезу - карти лісогосподарського районування, типів лісогосподарських підприємств тощо. До системи карт доцільно включати комплексно-синтетичні карти, які поєднують аналітичні характеристики з оцінювальними, рекомендаційними, прогнозними, динамічними та іншими інтегративними характеристиками.

В зв'язку з тим, що більшість інформації для створення карт регіонального та національного рівнів є статистичною, важливого значення набуває просторова організація вихідної інформації, що впливає на створення базових карт, вибір їх математичної основи та масштабів.

Розроблено серію карт основ та базових карт для створення тематичних карт кожного з рівнів картографування, причому виділено окремо ГІС-основи (для електронних карт) та друкарські основи (для паперових карт).

Принципами інформаційного забезпечення геоінформаційного картографування лісового господарства визначаються види джерел інформації, вимоги до їх якості, достовірності, докладності й точності, а також шляхи їх залучення до баз даних картографування. Якщо основою картографування слугує спеціалізована ГІС, то значна частина інформації для більш високих рівнів картографування має вироблятися в межах баз геоданих шляхом систематизації, пере класифікації, узагальнення первинної інформації з локально-виробничого рівня.

Основними джерелами інформації для наповнення баз даних є плани лісовпорядкування, топографічні карти, космічні знімки високої (15-35 м/піксель) та детальної (1,0-0,6 м/піксель) роздільної здатності, тематичні карти, статистичні джерела інформації.

Інформаційне забезпечення геоінформаційного картографування лісового господарства відбувається через розробку та наповнення спеціалізованих баз даних, а управління ними - через розробку систем управління базами даних. Бази даних наповнюються картографічними (векторними та растровими) матеріалами, а також статистичними даними в табличній формі та текстовою інформацією шляхами імпорту цифрових карт з електронних носіїв інформації (CD, Інтернет), введенням з клавіатури, скануванням і векторизацією.

Особливості методики геоінформаційного картографування лісового господарства дають можливість оперативно поповнювати бази даних новою інформацією щодо регулярних (планових, поточних) і випадкових змін у стані об'єкта картографування.

Розглянуто можливості та особливості застосування прикладного програмного забезпечення для розробки ГІС "Лісове господарство" - Smallworld GIS, для створення демонстраційної ГІС, електронного картоукладання та використання карт за допомогою ГІС-аналізу - Mapinfo Professional та ArcView, для створення електронних таблиць - MS Excel, для баз даних - MS Access, для редагування, оформлення та друку карт - Adobe Illustrator.

У четвертому розділі дисертаційного дослідження "Особливості створення карт різних тематичних груп і видів" розглянуто основні особливості створення карт лісового господарства різних тематичних груп на кожному з рівнів картографування з урахуванням досвіду картографування, теоретичних і методичних особливостей геоінформаційного картографування лісового господарства. Наведено приклади застосування прийомів використання карт для аналізу стану лісів і лісового господарства України, для отримання нової інформації та побудови похідних карт (візуальний аналіз та опис, ГІС-аналіз).

Розроблено методики укладання та авторські оригінали окремих карт лісового господарства регіонального і національного рівнів:

- регіональний рівень (Житомирська область), карти: "Зони діяльності лісогосподарських підприємств"; "Заготівля деревини"; "Рекреаційні ділянки лісів"; "Обсяги продукції, робіт і послуг лісового господарства"; "Рентабельність виробництва".

- національний рівень: Розділ "Лісові ресурси", карти: "Зони діяльності лісогосподарських підприємств"; "Лісовий фонд"; "Лісогосподарські підприємства" (рис. 4); "Групи та категорії захисності лісів Держкомлісгоспу"; "Породно-віковий склад, повноти лісів Держкомлісгоспу"; "Продуктивність лісів Держкомлісгоспу"; "Запаси деревини"; "Запаси деревини в лісах Держкомлісгоспу"; Розділ "Лісоексплуатація", карти: "Рубки головного користування"; "Рубки, пов'язані з веденням лісового господарства"; "Заготівля деревини"; "Заготівля живиці"; Розділ "Лісовпорядкування", карта "Лісовпорядкування"; Розділ "Відтворення лісів", карти "Лісокультурний фонд"; "Лісовідновлення та лісорозведення"; Розділ "Охорона та екостан лісів", карти "Санітарний стан лісів"; "Охорона лісів від пожеж"; "Класи пожежної небезпеки лісів"; "Антропогенна порушеність природної структури лісів"; Розділ "Економіка лісового господарства", карта "Обсяги продукції, робіт та послуг лісового господарства"; Розділ "Транспортування і ринок деревини", карта "Лісові шляхи".

Розроблено принципи та методику укладання карти "Типи лісогосподарських підприємств" (рис. 5) на основі географічного синтезу й оцінки таких ресурсно-функціональних характеристик лісогосподарських підприємств як забезпеченість лісовими ресурсами та співвідношення між лісоексплуатацією з одного боку, та відтворенням і охороною лісів із іншого.

Розроблені критерії та методика укладання карти "Залишки українських пралісів (нефрагментовані лісові масиви України)" із застосуванням ГІС-аналізу топографічних карт, картосхем лісовпорядкування та космічних знімків високої роздільної здатності.

ВИСНОВКИ

Теоретико-методологічні та методичні основи геоінформаційного картографування лісового господарства України виходять із наукових уявлень щодо об'єкта, цілей і методу картографування; їх складають вихідні методологічні принципи створення карт; основні напрямки розробки карт як особливих моделей, що створюються на базі системного підходу до об'єкта картографування, його структури і просторової організації; послідовність розробки системи карт; основних показників картографування; методичні підходи і принципи; напрями системного ГІС-аналізу, синтезу і прогнозування. Ці положення розроблено і практично апробовано дисертантом у конкретних картографічних реалізаціях.

Основні наукові та практичні результати дослідження можна сформулювати так:

1. Аналіз історичного досвіду та сучасного стану картографування лісового господарства дав змогу виявити становлення нового геоінформаційного підходу в картографуванні лісового господарства на основі еволюційного поєднання лісівничо-виробничого і географічного підходів, що існували тривалий час окремо. Геоінформаційне картографування лісового господарства полягає в його інформаційно-картографічному моделюванні на базі спеціалізованої ГІС і подальшому ГІС-аналізі просторового розподілу основних характеристик його розміщення, структури, функціонування і взаємозв'язків між компонентами. Геоінформаційне картографування лісового господарства України має на меті створення багаторівневої системи картографічних творів, розроблених на основі ГІС "Лісове господарство" за єдиною методикою, з використанням взаємоузгоджених математичних основ, показників і способів картографічного зображення.

2. Системний підхід відкриває шлях до більш глибокого розуміння лісового господарства як багаторівневої територіальної соціально-економічної системи, що базується на стійкому, екосередовищно безпечному використанні ресурсу природної системи, якою є ліс. Концептуальна модель картографічної системи пізнання лісового господарства України базується на застосуванні принципів системного картографування та передбачає виділення і моделювання компонентної, просторової, організаційно-функціональної структури лісового господарства. Картографування відбувається шляхом поступових переходів між різними видами моделювання об'єкта - від структурно-графічного через інформаційне та геоінформаційне до картографічного.

3. В ході дослідження розроблено серію об'єктних структурно-графічних моделей: загальнотеоретичну структурно-графічну модель лісового господарства України збагачено структурно-графічними моделями лісових ресурсів, лісоексплуатації, охорони лісів, організаційно-функціональної структури лісового господарства, а також структурно-графічною моделлю лісового господарства України для цілей картографування. Вони дають змогу упорядкувати наукові уявлення про лісове господарство, встановити зв'язки між компонентами системи, виявити найбільш показові характеристики об'єкта, визначити рівні й територіальні одиниці картографування, обґрунтувати тематику і зміст системи тематичних карт лісового господарства, визначити структуру змістовного ядра баз даних картографування, розробити спеціальне навантаження географічних основ та базових карт, побудувати інформаційно-джерелознавчу та географічно орієнтовану (геоінформаційну) моделі лісового господарства.

4. Нові системи класифікації карт лісового господарства розроблені на основі поєднання історичного досвіду картографування лісового господарства з сучасною геоінформаційною концепцією, за змістом вони поділяються на карти умов та історії ведення лісового господарства, лісоресурсні карти, лісогосподарські карти, карти розвитку лісового господарства, лісоекологічні карти та карти районування.

5. Для України доцільно здійснювати картографування на трьох ієрархічних рівнях - національному, регіональному, локально-виробничому. Головними напрямками картографування лісового господарства на локально-виробничому рівні визначено створення базових карт і вихідної інформації, яка слугує географічним каркасом для подальшого узагальнення на більш високому рівні картографування, що включає інвентаризацію лісових ресурсів, відображення передумов охорони лісів та здійснення лісогосподарських заходів; на регіональному та національному рівнях - відображення основних характеристик лісових ресурсів, основних напрямків лісогосподарської діяльності (лісоексплуатації, лісовпорядкування, лісовідтворення, охорони та екостану лісів, транспортування деревини), а також економічних характеристик ефективності лісового господарства.

6. Основою картографування слугує спеціалізована ГІС, яка забезпечує просторову визначеність, введення та узагальнення первинної інформації, формування геоінформаційного каркасу тематичного картографування та ГІС-аналізу. Створена дисертантом демонстраційна модель спеціалізованої ГІС "Лісове господарство", містить реляційну базу даних та три шари просторово-координованої векторної картографічної інформації (загально-географічна основа, лісові масиви, просторова організація лісового господарства). Вона є основою побудови серії базових ГІС-основ та базових карт для тематичного картографування лісового господарства.

7. Основними джерелами інформаційного забезпечення картографування є плани лісовпорядкування, топографічні карти, космічні знімки, тематичні карти, статистичні джерела інформації (Пояснювальні записки до Проектів організації і розвитку лісового господарства, Довідники з лісового фонду України, керівні матеріали, статистичні збірники Держкомстату України), які залучаються для наповнення баз даних ГІС "Лісове господарство" необхідними картографічними (векторними та растровими) матеріалами, статистичними даними у табличній формі й текстовою інформацією.

8. Задіянням і реалізацією теоретико-методичних основ геоінформаційного картографування лісового господарства та можливостей демонстраційної моделі спеціалізованої ГІС "Лісове господарство" є укладання авторських оригіналів 5 карт регіонального рівня (Житомирська область) та 22 карт національного рівня з усіх визначених тематичних груп карт.

9. Узагальненням результатів картографічного дослідження лісового господарства є синтетична карта ресурсно-функціональних типів лісогосподарських підприємств, яка відображає географічні особливості розвитку лісового господарства України.

10. Прикладом практичного застосування ГІС-аналізу при картографічних дослідженнях в охороні лісів може вважатися методика виявлення залишків пралісових екосистем.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Сесін В.А. Геоінформаційний підхід до картографування лісового господарства // Вісник геодезії і картографії. - 2003. - №3. - С.27-32.

2. Сесін В.А. Карти лісового господарства в комплексних атласах // Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку: збірник наукових праць. / Відп. за вип. Р.І.Сосса. - К.: ДНВП "Картографія", 2003. - С. 204-208.

3. Сесін В.А. Картографічне дослідження територій дикої природи на основі ГІС-аналізу // Український географічний журнал. - 2004. - №3. - С. 109-116.

4. Сесін В.А. Картографічне забезпечення охорони лісів України // Вісник геодезії і картографії. - 2004. - №3. - С. 26-32.

5. Сесін В.А. Класифікація карт лісового господарства // Національне картографування: стан, проблеми та перспективи розвитку: збірник наукових праць, вип. 2 / Відп. за вип. А.А. Москалюк. - К.: ДНВП "Картографія", 2003

6. Сесін В.А. Методика ГІС-аналізу для виявлення лісових територій дикої природи // Проблеми безперервної географічної освіти і картографії: збірник наукових праць, вип. 4. - Харків: Харківський національний університет ім. В.Н.Каразіна, 2004. - С. 258-260.

7. Сесін В.А. Створення карти старовікових лісів регіону як практичне завдання для студентів-картографів // Модернізація і реформування середньої, вищої і післядипломної географічної та картографічної освіти в країнах СНД: досвід, проблеми, перспективи: Матеріали ХІІ Міжнародного науково-методичного семінару, Харків, 2003 р. - Вінниця: Антекс-У Лтд., 2003. - С. 338-341.

8. Сесін В.А., Дубін В.Г. Україна. Санітарний стан лісів: карта (в статті Л.Г. Руденка, В.П. Разова Національний атлас України: блок карт "Екологічний стан природного середовища") // Український географічний журнал. 2006. - №1. - С.9. (автором розроблено 70% змісту карти).

АНОТАЦІЯ

Сесін В.А. Теоретико-методичні основи геоінформаційного картографування лісового господарства України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.12 - географічна картографія. - Інститут географії НАН України, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено розробці теоретико-методичних основ геоінформаційного картографування лісового господарства України. Досліджено лісове господарство як об'єкт картографування, проведено ретроспективний аналіз досвіду його картографування. Обґрунтовано становлення нового геоінформаційного підходу до картографування лісового господарства, на основі якого розроблено нові класифікації карт, напрямки і територіальні рівні картографування. На базі системної методології розроблено концептуальну модель картографічної системи пізнання лісового господарства, яка полягає у його поступовому моделюванні від структурно-графічного через інформаційне та геоінформаційне до картографічного. Розглянуто особливості методики картографування лісового господарства на основі спеціалізованої ГІС "Лісове господарство", представлено демонстраційну модель цієї ГІС, яку використано для розробки базових карт. Визначено принципи і джерела інформаційного забезпечення картографування лісового господарства. Розглянуто особливості створення тематичних груп і видів карт, розроблено авторські оригінали карт лісового господарства регіонального (Житомирська область) і національного рівнів, методики укладання синтетичної карти ресурсно-функціональних типів лісогосподарських підприємств і картографічного виявлення залишків пралісів із застосуванням ГІС-аналізу.

Ключові слова: карти лісового господарства, геоінформаційне картографування, моделювання, системний підхід, лісогосподарські підприємства, ГІС-аналіз.

Сесин В.А. Теоретико-методические основы геоинформационного картографирования лесного хозяйства Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.12 - географическая картография. - Институт географии НАН Украины, Киев, 2006.

Диссертация посвящена разработке теоретико-методических основ геоинформационного картографирования лесного хозяйства Украины. В диссертации исследуется лесное хозяйство как объект картографирования, проводится ретроспективный анализ опыта его картографирования. Обосновано становление нового геоинформационного подхода к картографированию лесного хозяйства, на основании которого разработаны новые классификации карт, направления и территориальные уровни картографирования. На основании системной методологии разработана концептуальная модель картографической системы познания лесного хозяйства, которая предусматривает выделение и изучение компонентной, пространственной и организационно-функциональной структур объекта, его последующее системное информационно-картографическое моделирование, а так же составление, использование и обновление карт. На основании серии структурно-графических моделей объекта разработана система показателей для карт и групп карт локально-производственного, регионального и национального уровней картографирования. Рассмотрены особенности методики картографирования лесного хозяйства на основе специализированной ГИС "Лесное хозяйство", которая используется для формирования баз данных и создания геоинформационного каркаса тематического картографирования. Разработана демонстрационная модель такой ГИС, состоящая из реляционной базы данных и трех слоев векторной информации (географическая основа, лесные массивы, пространственная организация лесного хозяйства), на основании которой разработана серия базовых карт. Определены принципы и источники информационного обеспечения картографирования, структура и методы наполнения, управления и пользования базами данных. Рассмотрены особенности создания тематических групп и видов карт, разработаны авторские оригиналы 27 карт лесного хозяйства регионального и национального уровней. Разработаны методики составления синтетической карты ресурсно-функциональных типов лесохозяйственных предприятий и картографического выявления остатков пралесовых экосистем с использованием ГИС-анализа.

Ключевые слова: карты лесного хозяйства, геоинформационное картографирование, моделирование, системный подход, лесохозяйственные предприятия, ГИС-анализ.

Sesin V.A. The Theoretical and Methodical bases for the geoinformation mapping of the Ukrainian Forestry. - The Manuscript.

The dissertation for the scientific degree of candidate in Geography science by specialty 11.00.12 - The geographical cartography. Institute of Geography of the National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2006.

The dissertation is devoted to elaboration of the theoretical and methodical bases for the geoinformation mapping of the Ukrainian Forestry. In the dissertation the Ukrainian Forestry as object of mapping is investigated. The retrospective analysis of this mapping experience is carried out. The growing of the new geoinformation approach to forestry mapping is proved. On this basis the new classifications of maps, direction and territorial levels of mapping are developed. On the basis of system methodology the conceptual model of cartographical system of cognition of the forestry is developed. It contains study of the component, spatial and organization-functional structures of object, system informational-cartographical modeling, drawing up, use and updating of maps. By the series of structural - graphic models of object the system of parameters for local, regional and national levels of mapping is worked out. The features of the forestry mapping technique based on a specialized GIS named "Forestry" are considered. GIS is used for formation of databases and creation of a geoinformation framework for subject mapping. The demonstration model of such GIS consisted from a relational database and three layers of the vector information (geographical basis, tracts of forest, spatial organization of forestry) is showed. The principles and sources of information maintenance of mapping are determined. The features of maps groups and kinds creation, the author's originals of 27 forestry maps regional and national levels are worked out. The techniques of drawing up of a synthetic map of resources-functional types of the forestry enterprises and cartographical investigation of the oldgrown forests with use of the GIS-analyses are developed.

Key words: forestry, forestry maps, geoinformation mapping, modeling, system approach, forest regulation, GIS-analysis.

Размещено на Allbest.ru