ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ 7
1.1 Территориально-административное устройство региона 7
1.2. Исторический очерк 8
1.3. Физико-географическое описание 15
1.4. Социально-экономическая характеристика 22
ГЛАВА 2. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ КАК НАУЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИЗУЧЕНИЯ РЕГИОНА 29
2.1. Понятие региональных ГИС 29
2.2. Отечественный и зарубежный опыт создания. Примеры реализации 33
2.3. Современная картографическая изученность региона для целей создания
геоинформационных систем 45
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ГИС «КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ» 48
3.1. Сбор и систематизация статистических данных 48
3.2. Подготовка картографической основы 51
3.3. Организация структуры базы данных 53
3.4. Разработка структуры геоинформационной системы 56
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ГИС-ПРОЕКТА «КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ» 60
4.1. Реализация настольной версии геоинформационной системы 60
4.2. Реализация веб-версии геоинформационной системы 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65
ПРИЛОЖЕНИЯ 70
Приложение №1. Перечень функционирующих на территории России общедоступных геоинформационных систем 70
Приложение №2. Инфологическая модель базы данных геоинформационной системы «Краснодарский край Российской Федерации» 79
Приложение №3. Административно-территориальное деление Краснодарского края 84
Приложение №4а. История формирования границ (макет) 85
Приложение №4б. История формирования границ (веб-версия) 86
Приложение №5а. Население (макет) 87
Приложение №5б. Население (веб-версия) 88
Приложение №6а. Сельское хозяйство (макет) 89
Приложение №6б. Сельское хозяйство (веб-версия) 90
Приложение №7. Промышленность (макет) 91
Приложение №8а. Экологическая обстановка (макет) 92
Приложение №8б. Экологическая обстановка (веб-версия) 93
Приложение №9. Политическая ситуация (макет) 94
Приложение №10. Сертификат «Colloquium-journal» 95
Приложение №11. Сертификат «Национальная картографическая конференция - 2018»... 96
В настоящее время геоинформационные системы (ГИС) используются во многих сферах жизни общества: экономической, социальной, культурной [32, 40]. ГИС
применяются для решения определенных задач на транспорте, в медицине, здравоохранении, туризме, спорте, культуре, в целях мониторинга. Исследования в области Наук о Земле не проходят без использования геоинформационных систем в целом или отдельных ее инструментов [9]. ГИС все чаще используют для изучения региона [16] и в области приятия решений, для управления территорией [4, 37]. Данное направление бурно развивается в последнее десятилетие. Сегодня на территории Российской Федерации функционируют более 150 региональных геоинформационных систем различного охвата: от федерального до муниципального. ГИС на уровне субъекта Российской Федерации имеют около 50% регион страны. Данная распространенность говорит о ГИС как о важной составляющей современного информационного обеспечения региона.
Геоинформационные системы имеют необходимый инструментарий для решения задач, связанных с управлением региона. Во-первых, ГИС позволяет визуализировать статистические данные, что делает их более понятными, привычными и удобными для человека. Во-вторых, ГИС в совокупности с базой данных, позволяет собирать, систематизировать и хранить не только статистические, но и пространственные данные. В- третьих, применение ГИС позволяет производить анализ и делать прогнозы изменения экономического, социального состояния региона. А веб-реализация геоинформационной системы позволяет получать информацию пользователям через сеть Интернет.
Краснодарский край - один из важнейших регионов страны. Входя в десятку крупнейших в стране по объему валового регионального продукта, занимая первое место по валовому сбору сельскохозяйственной продукции, выступая в качестве приграничного района, край является экономически важным регионом страны. Численность населения составляет более 5,5 млн человек, что делает Краснодарский край третьим по численности субъектом РФ. Уникальное физико-географическое положение создает необходимые условия для развития туризма в регионе. Исторические событие и природные условия привели к существенной дифференциации и неоднородности региона: черноморское побережье с его субтропическим климатом, развитым туризмом, север региона с его умеренным климатом, развитым сельским хозяйством, горные склоны Западного Кавказа с его снежными вершинами и Приазовская низменность с ее плавнями и лиманами. Такой экономически важный, большой и многогранный регион требует для своего изучения, управления и развития дополнительных современных методов, технологий и инструментов.
На настоящий момент на территории Краснодарского края не функционирует и не разрабатывается ни одна открытая региональная геоинформационная система, предоставляющая доступ на бесплатной и открытой основе, что является значительным упущением органов управления регионом. Функционирует только закрытая информационная система, доступ к которой имеют только органы государственной власти после идентификации на основе пароля. Конечно, разработка полноценной, автоматизированной, многофункциональной ГИС требует значительных финансовых вложений и сложных правовых взаимодействий между ведомствами, формирующими реестры данных. Но используя открытое программное обеспечение и данные, находящиеся в открытом доступе, можно создать функциональную, комплексную ГИС. Данная геоинформационная система будет предоставлять информацию широкому кругу лиц для комплексной характеристики региона. В вышеизложенном и состоит актуальность проблемы. В связи с этой проблемой видится необходимым разработка и создание геоинформационной системы на данный регион.
Цель работы: создание региональной геоинформационной системы «Краснодарский край Российской Федерации», предоставляющей комплексную характеристику региона для общего использования.
В процессе научно-исследовательской работы были поставлены следующие задачи:
— изучить историю и современное состояние Краснодарского края;
— проанализировать современное состояние региональных геоинформационных систем в России, в частности в исследуемом регионе, а также картографическую изученность Краснодарского края в историческом аспекте и в настоящее время;
— произвести сбор и обработку статистической информации;
— разработать структуру базы данных;
— подготовить картографические данные;
— разработать структуры геоинформационной системы;
— реализовать настольную версию геоинформационной системы;
— реализовать веб-версию геоинформационной системы;
— создать набор визуальных пространственных моделей в виде карт в качестве итога функционирования ГИС.
В качестве основного программного продукта для реализации данной работы было выбрано открытое программное обеспечение QGIS версии 2.18. В качестве исходной статистической информации использовались данные Федеральной службы государственной статистики (Росстат). В качестве пространственной информации использовались данные OpenStreetMap, предоставленные компанией NEXTGIS. Для реализации веб-версии использовался программный продукт «NextGIS Web», также предоставленный компанией NEXTGIS. В качестве справочной информации использовались: книги и научные журналы предметной области, научные статьи и диссертационные работы прошлых лет, а также источники сети Интернет.
Научная значимость работы: разработан алгоритм реализации региональной геоинформационной системы для настольной и веб-версии на основе открытого программного обеспечения и открытых данных. Разработана технологическая схема обработки, систематизации и визуализации данных, в условиях их неструктурированности и разобщенности, не требующая значительных финансовых затрат.
Практическая значимость работы: создание двойной информационной системы для такого крупного субъекта как Краснодарский край, может служить методическим примером для других регионов с целью повышения эффективности принятия управленческих решений для достижения устойчивого развития территории, а также изучения региона.
Работа состоит из введения, 4 глав и заключения. В первой главе дана современная характеристика региона: административно-территориальное устройство, состояние и структура экономики, характеристика населения. Также в первой главе существенное внимание уделено истории и физико-географическому описанию региона. Во второй главе рассмотрены основы региональных геоинформационных систем и опыт создания региональных ГИС на территории России. В третьей главе описаны технологические схемы обработки и систематизации статистической и пространственной информации, структура базы данных и структура геоинформационной системы. Четвертая глава посвящена процессу реализации геоинформационной системы как в настольной, так и в веб-версии и составлению карт. В заключении подведены итоги и рассмотрены перспективы развития данного направления.
Геоинформационные системы - это современный инструмент для изучения регионов, анализа их социального и экономического состояния, а также для принятия управленческих решений. Открытый формат предоставления данных, бесплатное распространение программного обеспечения, развитие веб-технологий открывают новые возможности создания геоинформационных систем, не требующих значительных ресурсов.
В ходе выполнения магистерской диссертации была достигнута цель работы - создана комплексная региональная ГИС общего пользования «Краснодарский край Российской Федерации». Данная геоинформационная система отличается от существующих тем, что она основана на открытых программных продуктах и общедоступных статистических и картографических данных. Реализация веб-версии предоставляет доступ к геоинформационной системе и данным, хранящимся в её базе, через сеть Интернет. Круг пользователей данной системы широк: от органов муниципального управления до общественных организаций, от рядовых пользователей сети Интернет, до научных работников, от предпринимателей до работников учебных заведений. Для доступа к ГИС достаточно ввести соответствующую ссылку в строке браузера.
Для реализации данного проекта был выполнен ряд сопутствующих задач, в том числе изучение современного состояния региона, анализ существующих региональных ГИС, проектирование структуры информационной системы и наполнение базы данных.
Одно из основных достижений - была разработана технология обработки статистических данных, которая позволяет привести неструктурированную и разрозненную информацию к форме, пригодной для использования в ГИС. Разработанная в ходе работы база данных может быть использована при создании других геоинформационных систем открытого доступа. База данных может быть подключена как к настольным, так и к вебверсиям ГИС. Созданная настольная версия обладает всеми функциональными возможностями и инструментами анализа геоинформационных систем, а веб-версия обеспечивает общий доступ к ней.
Созданная геоинформационная система функционирует на настоящий момент в сети Интернет, в дальнейшем планируется передача данных и собственно проекта ГИС Муниципальному унитарному предприятию «Муниципальный институт генплана» (МИГ).
Основные выводы работы были изложены на научных конференциях и подтверждены двумя научными статьями. Подтверждающие сертификаты представлены в приложениях 10 и 11.
Данный проект может быть дополнен другими тематическими данными, а также могут быть расширены функциональные возможности веб-версии.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
