CC BY
10Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 21 (60 ). 2008 г. № 1. С. 61-82
УДК 911.37
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ И ТИПИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ ИОСЕЛЕНЧЕСКО-ВОСПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
СИСТЕМ АРК
Кузнецов М. М.
Рассматривается иерархия территориальных поселенческо-воспроизводственных систем АРК. Анализируются функционально-генетические циклы поселенческих систем. Обосновывается функциональная типология территориальных поселенческих систем.
Ключевые слова: функция, функционально-генетические циклы, поселенческая система, ТПВС, типизация.
Взаимодействие человека и природы является гетерогенной и полифункциональной территориальной структурой, единство которой обеспечивается целесообразной (трудовой) деятельностью людей по поддержанию оптимальных параметров воспроизводственного процесса в системе общества. Природный компонент этой структуры выступает главным источником, ресурсом и предметом труда и, одновременно, условием (обстановкой), в которой осуществляются воспроизводственные отношения людей. Эта естественная обстановка развивается по своим объективным законам, изменяется чаще всего не предсказуемо (спонтанно), что не только снижает возможности и результативные показатели, но и порой вообще угрожает демографическому воспроизводству.
Отмеченное обстоятельство обусловило зарождение в структуре природно-общественного взаимодействия функциональной деятельности по созданию искусственной поселенческой обстановки (среды) материально-духовного демографического воспроизводства.
Сформированная таким образом функционально-генетическая сторона (ветвь) территориального проявления природно-общественных отношений рассматривается нами как поселенческо-воспроизводственный процесс, фиксированным результатом которого в пространстве того или иного региона является территориальная поселенческо-воспроизводственная система (ТПВС). В зависимости от естественной специфики истории и особенностей общественного взаимодействия с ней - формируются различные типы и уровни ТПВС.
В конечном счете всё многообразие ТПВС сводится к образованию локальных и региональных демографо-воспроизводственных объединений населенных пунктов.
Целью исследования выступает обоснование функционально-генетических аспектов различных типов территориальных поселенческо-воспроизводственных систем АРК.
Для достижения цели были поставлены следующие основные задачи:
1. Создание геоинформационной базы данных в АгсМар 9.2;
2. Выявить иерархические отношения ТПВС АРК;
3. Охарактеризовать типизацию функционально-генетических циклов ТПВС. При создании картографического материала использовалась
геоинформационная система АгсМар 9.2, которая позволила быстро и просто смоделировать типологические макеты ТПВС.
В ходе исследования создавались базы данных: функционально-генетических структур систем расселения АРК, зонирования хозяйственного тяготения локализующих центров ТПВС, территориальных поселенческих районов АРК.
Базы данных карт создавались на основе функционально-генетического изучения систем расселения АРК, в качестве чего были проанализированы в АгсМар 9.2 социально-экономические статистические данные.
При построении использовались слои карты Крыма масштаба 1:200000: дорожная сеть, административно-территориальное деление, населенные пункты.
Основная тенденция пространственной дифференциации процессов расселения идёт от локальных ко всё более рассеянным групповым скоплениям поселений, образующих следующий иерархический уровень ТПВС. Город как социокультурный узел общественного воспроизводства оказывается не только исторически, но и методологически началом воспроизводственных координат в социальном пространстве.
Иерархическая организация ТПВС очень сложна и многослойна. В этой связи следует выделять формирование в структуре ТПВС двух взаимосвязанных иерархических отношений:
г- Иерархия интегральных ТПВС, соответствующая уровню интегрального экономического районирования; ТПВС здесь выступают подсистемами экономических районов и как таковые являются главным объектом проектирования, планирования и управления.
г- Иерархия локальных ТПВС, формирующихся на основе качественно иных системообразующих связей (транспортная доступность для ряда деловых и эпизодических культурно-бытовых передвижений населения, для некоторых производственных связей, плотность размещения населенных мест и инфраструктуры и т.п.).
Процесс развития ТПВС можно рассматривать как одно из проявлений потребления людьми внутреннего потенциала территории, имеющего сложный и часто противоречивый характер взаимосвязей между поселенческими подсистемами и ттриродно-террнториальными элементами [3]. Территориальность - основное качество поселенческого географического пространства, проявляющегося через функциональную дифференциацию, связанную с антонимичными понятиями концентрация и дисперсии.
Конфигурация поселенческих ареалов характеризуется компактностью и изрезанностью границ, а сложность территориального состояния отражает такие свойства, как очаговость, линейность и сетчатость ТПВС. При этом особое значение имеет степень центральности или псриферийности пространственной локализации населения и расселения.
Согласно изложенным концептуальным подходам в пределах АРК на основе сложившихся равнинно-степного, предгорно-горного и приморского районов нами выделяются; Симферопольская (Центральная), Керченская, Евпаторийская, Ялтинская, Феодосийская, Джанкойская и Красноперекопская ТПВС (рис. 1.)
Рис 1 Функционально -re нетическаа структура системы расселения АРК
Выделяемые в пределах АРК ТПВС подразделяются на региональные и локальные. Региональные ТПВС формируются вокруг районных центров и включают целый административный район, а локальные группируются вокруг поселковых советов (не центры районов) и вокруг крупных и больших сел (сельских советов) (табл. 1.).
Таблица 1
Функционально-генетическая иерархия ТПВС АРК
Региональные Локальные
Региональная ТПВС Республиканские ТПВС Межрайонные ТПВС Районные ТПВС Количество внутрихозяйственных (межхозяйственных) ТПВС
Единая система расселения АРК Предгорно-горная Симферопольская Симферопольская, Бахчисарайская, Белогорская 57
Равнинно-прибрежная (западная) Керченская Ленинская 26
Равнинно-прибрежная (восточная) Евпаторийская Сакская, Черноморская 37
Прибрежно-морская Ялтинская Ялтинская, Алуштинская 14
Феодосийская Феодосийская, Судакская, Кировская 25
Равнинно-степная Джанкойская Джанкойская, Красногвардейская Нижнегорская, Советская 76
Красноперекопская Красноперекопский, Раздольненский, Первомайский 41
1 5 7 18 279
Чем выше ранг системообразующего населенного пункта, тем большую территорию он обслуживает.
В этом случае рассматривается зона хозяйственного тяготения - это территории, с которыми эти города связаны через систему местных центров, районных и межселенных. При этом близкие к городу поселения общаются с ним в первую очередь непосредственно, и лишь во вторую очередь - через местные центры, а общение с городом более отдаленных от него поселений идет главным образом через местные центры.
Хозяйственное тяготение включает в себя производственные, трудовые и культурно-бытовые связи между поселениями различной величины и ранга [1].
Особенностью поясов непосредственного тяготения являются массовые поездки населения на работу в город-центр и встречные поездки на работу из этого города. Из поясов формирующего влияния уже немногие ездят на работу в город-центр, но отсюда часты культурно-бытовые поездки в этот город в выходные дни. Рациональна поставка из этих поясов в город-центр тех видов сельскохозяйственной продукции, которые плохо выдерживают дальние перевозки. Для поясов экономического влияния массовые поездки жителей в город и из города не характерны.
Пояс непосредственного тяготения, который обычно называют пригородной зоной, в зависимости от величины городов (от малых до крупнейших) распространяется на 15-30 км от города-центра, пояс формирующего влияния заканчивается на расстоянии 30-60 км от города-центра, пояс экономического влияния - на расстоянии 30-120 км [2].
При определении конкретных границ зон хозяйственного тяготения городов-центров и формирующихся на их основе ТПВС существенное значение имеет учет особенностей конфигурации их территории, начертания транспортной сети, «рисунка» расселения (рис 2.).
Рис. 2.
От расположения поселения в той или иной зоне влияния города-центра^ зависит поселенческая рента - наблюдается затухание в направлении от пригорода к зоне экономического влияния,
На величину зон тяготения влияет качество дорожно-транспортной сети и развитость основных видов транспорта, для АРК это железнодорожный и автомобильный. Наличие других видов транспорта на ряду с этими - подчеркивает более высокий уровень ТПВС и ее развитость, по сравнению с другими, а также указывает на способность выполнять определенные поселенческо-воспроизводственные функции.
Хозяйствен но-бытовые, производственные, рекреационные, научно-производственные и пр. функции оказывает определенное влияние на компоненты среды обитания и их территориальное развитие.
При этом выявлять и оценивать систему пространственных функций ТПВС в региональном развитии АРК необходимо с выделения следующих функций: размещенческая функция; дифференцирующая функция; коммуникационная функция; интегрирующая функция; процессуальная функция; морфологическая функция; управленческая функция.
В совокупности эти функции определяют место, функциональное назначение ТПВС в структуре территориальной организации общества в целом.
Пространственное сопряжение и (взаимодействие) элементов естественного-миграционного и социального-экономического движения населения на территориях,
Зонирование хозяйственного тяготения локализующих центров ТПВС
где специфика человеческой деятельности и образ жизни, обеспечивает общность протекания поселенчёско-воспроизводственных процессов и неизменно приводит к формированию ТПВС.
Исследование установлено, что пространственные уровни поселенческой организации территории исторически складываются в системе функционально-
Рис.З. Фу нкционально-генетические циклы формирования специализированных
типов ТПВС
1 Блоки системы: О - общественный: П - природный; Д - деятельностный; границы территории взаимодействия блоков ТПВС;
---------границы территориальной суперсистемы; ------- локализация прямых и
обратных связей;
2, Отраслевые специализированные циклы поселенческо-воспроизводстве нного процесса: С - селитебный; Ст - строительный: Т- транспортный: Тг - торговый; А - аграрный. Пр - промышленный; Р - рекреационный; 3-И - заповедно-исследовательский; О-П - охотничье-промысловый,
3 Интегральные типы ТПВС: Вых.! - селитебно-строительно-транспортный; Вых. 2 - селитебно-транспортно-торговый; Вых.З — селитебно-транспортно-торгово-аграрный; Вых.4 - селитебно-транепортно-аграрно-промьшиснный; Вых.5 -еелитебно-строител ьно -транспортно-рекре ационны й; Вых. 6 — селитебно-тра испо ртно-рекреацион но-мпове дно-исследовательский; Вых. 7. - селитебно-бхогпнчье -промыс лово -рекреационно-заповедно-иселедов ательский. ^ - вход и выход ТПВС: I -4
направления развития циклов: I »-вглубь; | <5 вширь
Развитие вглубь предполагает возникновение новых циклов и их сочетаний, в вширь - пространств енную дифференциацию ТПВС. Очевидно. что территориальная организация общества территориальную организацию общества
(ТОО), включая поселенческие структуры, сопровождается специфическими формами ТПВС. Другими словами, логично предположить, что если ТОО рассматривать, как процесс, то ТПВС является пространственной формой его отражения (ТОО<->ТПВС). Причем селитебный цикл этого взаимодействия совместно со строительным пронизывает всю систему пространственного проявления поселенческо-воспроизводственного процесса. Согласно приведенной концептуальной модели производится интегральная типизация ТПВС (рис. 3.). В свою очередь приведенные типы ТПВС (селитебно-строительно-транспортный, селитебно-транспортно-аграрно-промышленный и др.), можно рассматривать как циклы ТОО.
Поэтому основными типами территориальной организации населения в структуре специализированных ТПВС являются отдельные поселения с ареалами жизнедеятельности населения, группы отдельных поселений с ареалами жизнедеятельности населения (ареалы могут быть разомкнутыми или сплошными) и районы локализации поселений разного ранга от нанорайонов до областных районов. Отдельные поселения и группы поселений с ареалами жизнедеятельности населения в аграрном цикле представляют собой, например фермерские поселения с достаточно узким ареалом человеческой деятельности, но с более высокой территориальной подвижностью населения, чем нанорайоны. К ним также относится население мелких поселений (одно-, трехдворки) несельскохозяйственной и сельскохозяйственной специализации.
Под поселенческим районом понимается территория, имеющая специализированный тип общественного использования, специфический характер образа жизни людей и обладающая единством поселенческо-воспроизводственных процессов. Целостность и самодостаточность поселенческих районов обеспечивается взаимодействием людей в процессе воспроизводственной жизнедеятельности.
Под нанорайоном расселения населения мы понимаем территорию, включающую в себя единичные поселения, объединяющие поселения с однородным или близким характером жизнедеятельности (в том числе и общностью поселенческо-воспроизводственных процессов). Среди нанорайонов селитебно-транспортно-аграрного цикла ТОО необходимо выделять следующие типы локальных ТПВС:
а) компактный: единичный населенный пункт VII ранга в структуре населения преобладают пенсионеры, поселенческо-воспроизводственные процессы очень слабы (высокий уровень смертности, однотипность хозяйственной деятельности и ее низкий уровень), жизнедеятельность населения проявляется преимущественно в усадьбах с личными участками и ограничивается границами данного населенного пункта;
б) обширный: население относится к поселению VI ранга (совокупность нескольких поселений), занимается растениеводством, поэтому ареал сельскохозяйственной деятельности населения достаточно широк;
в) промежуточный тип ТПВС уровня нанорайона включает в себя население поселения VII или VI ранга, основное занятие животноводство фермой, ареал деятельности обычно менее обширен.
Каждый функционально-генетический цикл соотносится с поселенческо-воспроизводственным процессом, который влияет на определение типологических единиц ТПВС, т.е. преобладающий ПВП в ТПВС характеризует ее тип, например количество предприятий в ТПВС (табл. 2).
Таблица 2
Группировка ТПВС АРК по количеству поселенческо-воспроизводственных
предприятий
Поселенческо-доспроизводствениые предприятия Функциональная структура (%)
3 X Т К О я '2. rj í> ' i к •2 3 rt ж •J = JÉ а « X ■J и я CJ ¡S X п N. 5 Ü 3 ц сз Он и и — л 'J 3 < к QJ Л
Строительный 25 16 16 27 20 6 9 19
Транспортный 12 13 12 19 15 2 3 12
Промышленный 27 21 19 13 17 10 13 20
Аграрный 10 16 23 3 8 52 46 18
Рекреационный 1 5 5 7 4 0 1 3
Заповедно-исследовательский 0 1 0 1 1 0 0 1
Торговый 25 28 25 30 35 30 28 27
Черным цветом выделены значения выше среднего по АРК
Исходя из данных таблицы 2 на территории АРК выделяются следующие типы ТПВС:
• промышленно-строительный (Симферопольская);
• торгово-промышленно-транспортный (Керченская);
• аграрно-рекреационный (Евпаторийская);
• торгово-строительно-транспортно-рекреационный (Ялтинская);
• торгово-транспортно-рекреационный (Феодосия);
• аграрно-торговый (Джанкойская и Красно перекопская).
Произвести типологию можно и по объему реализованной продукции предприятиями, которые поддерживают ПВП в ТПВС (табл. 3.).
На основе этой таблицы на территории АРК можно выделить такие типы ТПВС:
• торговый (Симферопольская);
• промышленно-транспортный (Керченская);
• торгово-рекреационно-строительно-аграрный (Евпаторийская);
• торгово-рекреационный (Ялтинская и Феодосийская);
• аграрно-рекреационный (Джанкойская);
• промышленный (Красноперекопская).
Таблица 3
Группировка ТПВС на основе объема реализованной продукции поселенческо-_воспроизводственных предприятий (тыс. грн.)_
Функциональная структура (%)
Поселенческо-воспроизводственные предприятия Симферопольская Керченская Евпаторийская Ялтинская Феодосийская Джанкойская Красноперекопская Республиканская ТПВС (АРК)
Строительный 7 4 9 7 3 1 2 7
Транспортный 1 2 1 1 1 1 1 1
Промышленный 31 54 25 16 20 36 77 36
Аграрный 2 4 7 1 3 40 4 6
Рекреационный 2 1 10 26 5 6 1 4
Торговый 56 34 46 48 67 15 14 45
Заповедно-исследовательский 1 1 1 1 1 1 1 1
Черным цветом выделены значения выше среднего по АРК
ТПВС является территориально выраженной, локализованной формой включения человека в общественную жизнь, звеном его социализации, т.е. формирует у него определенные социальные качества и свойства.
Внутренние связи ТПВС поддерживаются за счет механического движения -миграций. В условиях повышения социальной значимости затрат времени на передвижения, требований их сокращения, улучшения удобства и комфорта поездок возникают проблемы, связанные с удачным сочетанием всех видов транспорта (автомобильного, железнодорожного, водного, воздушного) и, как следствие, с экологическими вопросами.
Показатели механического движения населения ТПВС характеризуют с одной стороны привлекательность региона по отношению с другими, а с другой указывает на силу притяжения центрального места. Также косвенно характеризует социально-экономическое положение в регионе, обычно население выезжает из неблагоприятных условий проживания и хозяйственной деятельности, в более комфортные с их точки зрения, поэтому показатель миграционного прироста, также косвенно может давать психологическую оценку населения при выборе того или иного региона.
По показателям механического движения населения, ТПВС можно типизировать на четыре категории (табл. 4):
• психологически-сильно-привлекательные;
• психологически-привлекательные;
• психологически-непривлекательные;
• психологически-сильно-непривлекательные.
Таблица 4
Группировка ТПВС по психологической привлекательности_
Регион коэффициент миграционного прироста, (на 1000 чел) Типы ТПВС
Психологически-сильно-привлекательный Психологически-привлекательный Психологически-непривлекательный Психологически-сильно-непривлекательный
2002 2003 2004 2005
АРК 0.2 -0.1 0.7 1.4
Симферопольская 1,7 2,6 3,3 4,7 +
Центр ТПВС 8,2 4,7 4,8 4,3 +
Керченская -3.6 -4.0 -3.7 -1.2 +
Центр ТПВС -0.1 1,2 0.6 1,5 +
Евпаторийская -5.1 -5.1 -2.4 -4.9 +
Центр ТПВС 7,6 8,6 10,9 9,2 +
Ялтинская -0.6 4,7 3,9 4,6 +
Центр ТПВС 3,2 5,1 5,1 5,3 +
Феодосийская 1,3 1,6 2,9 5 +
Центр ТПВС 2,3 3,5 5,7 4,9 +
Джанкойская -6.8 -8.5 -10 -7.2 +
Центр ТПВС -11.3 -13.2 -11.9 -9.8 +
Красноперекопская -4.7 -7.2 -5.9 -3.2 +
Центр ТПВС 3 0,1 4,6 0.4 +
Черным цветом выделены значения выше среднего по АРК
ТПВС как социальная система обеспечивает устойчивые общественные связи. Устойчивость этих отношений зависит от соблюдения моральных и правовых норм каждой личностью.
В зависимости от доли и степени тяжести правонарушений приходящихся на тот или иной регион, ТПВС можно разделить на три типа:
• морально-опасные;
• морально-устойчивые;
• морально-неустойчивые.
Города-центры ТПВС Симферополь (1715), Феодосия (1167), Ялта (982), Керчь (841), Евпатория (830) относятся к морально-опасному типу по числу тяжелых и особо тяжелых правонарушений.
Исходя из природно-географических, исторических условий заселения и освоения в АРК сложились следующие типы ТПВС (табл. 5.).
Таблица 5
Состав и численность ТПВС АРК (на 01.01 2005 г.)_
Типы ТПВС Площадь (гыс.км1) Численность населения (ты с. чел)
всего городское сельское
Равнинно-степной 10.871 460,6 161.9 298,7
Предгорий-! орный 5343 668.6 443.3 225,3
I 1рибреЖНО: морс ко й 2,98 586,3 306,2 80,1
Ра кншшо- и р ы й (западная) 3,86 259.9 166,2 93,7
Ра внинно-прибрежн ый (восточная) 3,027 218,9 176.4 42,5
1. Г1 редгор но-горн ый тип
Соответствует Симферопольской ТПВС. где генезис обусловлен единством исторического развития (заселения) и пос е ленческо-вос про изводе твенно го освоения природного комплекса.
Крымские горы играют роль естественной преграды в развитии ТПВС. поэтому векторы роста направляются горизонтально вдоль магистральных автодорог и вдоль горной цепи и вглубь полуострова (рис.4).
рли* г I " 1 I I, V
ММ ектдч*л
Рис. 4. Структурно-функциональные типы ТПВС поселенческих районов АРК
Основными воспроизводственными процессами в ТПВС выступают: виноградарство, садоводство и табаководство, молочно-мясное животноводство, овцеводство и птицеводство: электротехническое и радиотехническое машиностроение, производство металлоизделий и ремонт, производство стройматериалов, деревообработка, легкая и пищевая промышленность, инвестиционно-инновационная деятельность, банковско-финансовые услуги, транспорт.
2. Лрнбрсжно-морской тип охватывает Ялтинскую и Феодосийскую ТПВС, характеризуется общностью исторического развития и непосредственной связи с морским побережьем.
В настоящее время векторы роста направлены вдоль побережья и вглубь полуострова, но из-за своеобразных природных условий и наличия заповедных территорий векторы роста должны иметь вертикальное направление (постройка многоэтажными зданий) с увязкой всех нормативных документов.
Основными воспроизводственными процессами в ТПВС выступают: виноградарство, табаководство и садоводство; производство строительных
материалов, легкая и пищевая промышленность, рекреационная деятельность, инвестиционная деятельность.
3. Равнинно-прибрежный тип делится на два ареала развития ПВП:
A. Западный - регион в составе Евпаторийской ТПВС.
Основными воспроизводственными процессами в районе выступают: виноградарство, зерновое хозяйство и овощеводство; молочно-мясное животноводство, овцеводство, птицеводство; химическая промышленность, производство стройматериалов, производство металлоизделий и ремонт, легкая и пищевая промышленность, рыболовство, рекреационная деятельность.
B. Восточный - регион в составе Керченской ТПВС.
Основными воспроизводственными процессами в ТПВС выступают: виноградарство, зерновое хозяйство и овощеводство; молочно-мясное животноводство, овцеводство, птицеводство; стекольная промышленность, производство стройматериалов, производство металлоизделий и ремонт, легкая и пищевая промышленность, рыболовство, рекреационная деятельность, транспорт.
4. Равнинно-степной тип зародился в связи с освоением ПВП равнинных пространств степного Крыма.
Основными воспроизводственными процессами в ТПВС выступают: виноградарство, зерновое хозяйство и овощеводство; молочно-мясное животноводство, овцеводство, птицеводство; химическая промышленность, производство стройматериалов, производство металлоизделий и ремонт, винодельческая и пищевая промышленность, транспорт (рис. 4).
Главные центры расселения территориальных поселенческих районов крупные, большие и средние города. Однако г. Джанкой и г. Красноперекопск являются малыми, в связи с чем в равнинно-степном территориальном поселенческо-воспроизводственном районе сельское население преобладает над городским.
Список литературы
1. Кнобелъсдорф Э.В. Зона хозяйственного тяготения Великих Лук. Доклады по географии населения. Л.: Изд. Географ, об-ва СССР, 1965.
2. Лейзерович Е.Е. Теория и практика экономического районирования. Часть I. Теория. М.: Изд-во Российского открытого университета, 1994.
3. Топчиев А.Г. Пространственная организация географических комплексов и систем. - Киев-Одесса: Высшая школа, 1988
Кузнецов М.М. Функцюнально-генетичш никли та титзащя icpinopia. imiiix поселенсько-ввдтворювалышх систем АРК // Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету ¡м. В. I. Вернадського. - 2008. - Сер1я «Географ1я». - Т. 21 (60). -№ 1. - С. 61-72
Розглядаеться iepapxiя територ1альних поселенсько-вщтворювальних систем АРК. Анал1зуються функцюнально-генетичш цикли поселенських систем. ОбГрунтовуеться функцюнальна типолопя територ1альних поселенських систем.
Ключов7 слова: функщя, функцюнально-генетичш цикли, поселенська система, ТПВС, титзащя.
Kuznetsov М.М. Functional-genetic cycles and typification territorial of settlements of reproduction system of Autonomic of Republic Crimea 11 Uchenye zapiski Tavricheskogo Natsionalnogo Universiteta im. V.I. Vernadskogo. -2008. - Series «Geography». -V. 21 (60). -№ 1. - P. 61-72
The hierarchy territorial of settlements of reproduction system ARC is considered. Is functional-genetic cycles settlements systems are analyzed. The functional typology territorial settlements systems proves. Keywords: function, is functional-genetic cycles, is settlements systems, territorial of settlements of reproduction system, typification.
Поступила в редакцию 05.05.2008 г.
Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 21 (60 ). 2008 г. № 1. С. 73-80
УДК 528.94 - 911.9:502
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ЛАНДШАФТНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ЛычакА.И., Боков В.А., Бобра Т.В.
Статья посвящена методологии разработки ландшафтно-информационной системы (ЛИС), вопросам геоинформационного моделирования ландшафтно-геофизических показателей среды, обосновывается необходимость более глубокого внедрения ГИС-технологий в практику выявления, расчета и анализа условий функционирования природно-территориальных комплексов.
Ключевые слова: ландшафтная информационная система, ландшафты, геоинформационное моделирование, ландшафтно-геофизические условия
Ландшафтная информационная система (ЛИС) - является особым типом географических информационных систем (ГИС), которая наряду с традиционными (классическими) подходами к топогеодезической привязке, организации и манипуляции пространственно-распределенных данных, ориентируется на их жесткое соподчинение с «ландшафтной системой координат».
В общем виде, термин «Ландшафтная информационная система » (ЛИС) обозначает: «организованный набор аппаратуры, программного обеспечения, географических данных и персонала, предназначенный для эффективного ввода, хранения, обновления, обработки, анализа, визуализации всех видов ландшафтно-привязанной информации».
Важнейшей составляющей данных ЛИС являются данные о пространственном распределении характеристик природных условий, исходя из ландшафтной организации территории. Последние, являются информационной базой для принятия решений по управлению территорией. ЛИС - система для получения, обработки, хранения и распространения информации о ландшафтных системах, функция которой, заключается в поддержке принятия решений в сфере природопользования и управления территорией.
Ключевыми компонентами программного обеспечения ЛИС являются: средства для ввода и манипулирования географическими данными, система управления базой данных, программные средства, обеспечивающие поддержку запросов, географический анализ и визуализацию информации, графический интерфейс пользователя, облегчающий использование программных средств. Данные - возможно наиболее важный компонент ЛИС.
Ландшафтная информационные системы должна уметь работать с данными двух основных типов. Во-первых, это пространственные (синонимы: картографические, векторные) данные, описывающие положение в системе ландшафтной организации территории, форму географических объектов, и их пространственные связи с другими объектами. Во-вторых, это описательные (синонимы: атрибутивные, табличные) данные о ландшафтных комплексах и их
характеристиках, о характеристиках условий среды состоящие из наборов чисел, текстов и т.п.
Описательная (атрибутивная) информация о качественных свойствах и состоянии ландшафтных систем организуется в базу данных. Структура базы данных создается по общепринятым в мировой практике ГИС-моделирования технологиям. Отличие ЛИС от стандартных систем управления базами пространственно-распределенных данных состоит как раз в том, что ЛИС позволяют работать с пространственными данными соотнесенных и увязанных со структурой ландшафтной организации территории и системами координат ландшафтных характеристик.
Организация ЛИС предполагает: организацию и создание банка данных; анализ и оценку экоусловий, экосостояний и экоситуаций; анализ сценариев и разработку рекомендаций по улучшению состояния природной среды. В этом смысле методолия разработки ЛИС во многом очень близка к философии разработки геоэкспертных систем.
Характерной особенностью методов измерения ландшафтных параметров является многоэтапность, причем каждый этап измерений вносит свои систематические составляющие погрешности. Выявление и оценка этих составляющих погрешности становится основной задачей обработки данных в ЛИС. В результате обработка данных о ландшафтных параметрах среды превращается в сложную, комплексную задачу, требующую для своего решения привлечения разнообразных методов и средств.
Не удивительно, что первичной, необработанной информации о природе накоплено очень много и объемы такой информации продолжают быстро увеличиваться, но системная интеграция этих данных в информационные структуры, отражающие комплексных характер организации территории, практически отсутствует.
На данном этапе технические средства для получения информации намного обогнали возможности ее осмысления исследователями природы. Поэтому создание новых подходов к проблеме обработки информации об окружающей среде (ландшафтах) и, прежде всего, «интеллектуализация» компьютерной обработки ландшафтно-экологических данных, рассматривается во всем мире как чрезвычайно важная задача.
Расчет свойств и получение атрибутивной информации в ЛИС проводится в форме оценивания природного качества земель, ландшафтов, территорий, а также экологической ситуации. На основе базы данных можно проводить оценку ситуации на территории и принимать решения относительно размещения не только хозяйственных объектов, но и инвестиций.
Теоретико-методологической основой построения структуры ЛИС и отработки технологий геинформационного моделирования экотопических условий является теория пространственно-временного анализа, базирующаяся на представлениях Ю.Г.Симонов[16], В.А.Бокова [4], А.Ю. Ретеюма [16; 17], Н.Л.Беручашвили [1], А.А.Крауклиса [6], Симонова [19], Сысуева В.В [20] и др., об эргодичности, пространственной ординации, катенах, многомерных пространствах, геосистемных взаимодействиях, полиструктурности и полииерархичности. В качестве
методической основы проведенного исследования были использованы работы К.Н.Дъяконова [5], Ю.Г.Пузаченко, И.А.Онуфреня, Г.М.Алещенко [12; 13; 14; 15].
Базовым подходом к выделению элементарных операционных единиц был выбран подход предложенный А.Н. Ласточкиным [7], который элементарный ландшафт определяет как: «простейший комплекс взаимосвязанных геокомпонентов в рамках отличной от смежных площадных элементов и относительно однородной по своему местоположению, физико-географическим и геоэкологическим свойствам элементарной поверхности». Основой для выделения таких элементарных единиц является рельеф земной поверхности, который «выступает в качестве уникального источника информации о надлитосферных геокомпонентах ландшафта» [19].
Поскольку рельеф является определяющим фактором протекания геофизических процессов, то первым этапом при решении поставленной задачи выявления элементарных топологических единиц и определения их ландшафтно-геофизических свойств является деление земной поверхности на дискретные элементарные формы, контролирующие потоки вещества и энергии. В работах Ю.Г.Пузаченко [14, 15], использовался подход к выделению и классификации таких единиц основанный на количественных, статистических методах.
Главной задачей данной работы является выработка методов выделения структурно-морфологических элементов рельефа на основе анализа топографической карты, которые можно осуществлять средствами стандартных ГИС-пакетов.
В ходе решения данной задачи решался ряд более мелких прикладных задач: 1) построена «гидрографически корректная» цифровая модель рельефа; 2) определены размеры выделяемых форм рельефа; 3) выбраны морфометрические параметры, соответствующие основным ландшафтообразуюгцим процессам, проведена классификация форм рельефа и семантическое наполнение выделенных классов.
При обосновании выбора выделяемых структурно-морфологических элементов применялись теоретические работы А.Н. Ласточкиным [7], в которых он сформулировал морфодинамическую парадигму, предусматривающую исследование морфологии объекта, а затем интерпретацию его результатов, познание создавших и моделирующих и одновременно зависимых от морфологии процессов тепломассопереноса. В основе этой концепции лежит геометрия природы, решение проблемы элементаризации пространства.
Ласточкин А.Н. [7] выделил основные составляющие, характеризующие положение участков земной поверхности относительно вещественных и энергетических потоков и определил характеризующие их основные морфометрические величины:
- положение участка относительно потоков вещества и энергии, осуществляемых под действием гравитационных сил: нисходящие перемещения поверхностных и повенно-грунтовых вод, нисходящие литодинамические (в том числе гравитационно-тектонические) и собственно гравитационные (осыпи, обвалы, отседания, оползни, камнепады, и др.), а также гидролитонимические процессы (грязекаменные, солифлюкционные, плоскостной смыв делювия, и др.)
- положение участка по отношению к воздушным и водным потокам, которые перемещаются независимо от силы тяжести. Происходит перенос дезинтегрированного литосферного вещества, воздуха, воды, а вместе с ними химические элементы и соединения, водяной пар, тепло и т.д. Перенос осуществляется как по латерали, так и по вертикали, в соответствии с градиентом силы тяжести или против него.
- положение участка по отношению к потокам прямой солнечной радиации, подходящей под различными углами к земной поверхности.
Общая концепция формирования структуры ЛИС должна отражать существующие подходы к разработки баз данных и баз знаний. Ландшафтоведческая парадигма [11], выступающая методологической основой формирования ЛИС определяет содержание следующих структурных модулей:
1) базы пространственно распределенных данных (топогеодезических и ландшафтно-географических);
2) временные базы данных, предназначенные для хранения исходных и промежуточных ландшафтно-географических данных (функционирование, динамика, эволюция; стексы, этоциклы, спейс-таймы);
3) базы знаний, предназначенные для хранения долгосрочных сведений (фактов) и правил манипулирования ландшафтно-экологическими данными;
4) наборы алгоритмов (программ), реализующих последовательность правил для решения конкретной оптимизационной, мониторинговой, картографической задачи на основе геоэкологической и ландшафтной информации, хранящейся в базах знаний и базах данных;
5) компонент приобретения знаний, система ландшафтно-экологического мониторинга, системы геосенсорных систем, автоматизирующих процесс наполнения базы знаний;
6) объяснительный компонент, формирующий пояснения о том, как ЛИС решала поставленную задачу.
Существенным звеном ЛИС является система для математической обработки данных, которую принято называть статистической экспертной системой. Такие системы за счет дружеского пользовательского интерфейса должна иметь возможность помочь начинающему пользователю не только ввести результаты наблюдений, но и уточнить задачу обработки и, при необходимости, спланировать алгоритм решения задачи. В базе знаний ЛИС должно храниться достаточно большое и постоянно пополняемое количество сведений и правил, способных обеспечить возможность решения разнообразных задач связанных с получением, манипулирование, обработки и визуализации данных.
Пояснения о том, как ЛИС решала поставленную задачу должны быть понятны специалисту в предметной области и, в тоже самое время, содержать достаточно информации для анализа достоверности результатов обработки специалистом по ландшафтной экологии и математической статистике.
В общем виде структура ЛИС должна иметь пять организационных блоков: 1) блок событий и задач; 2) структурные блоки; 3) процедурные блоки; 4) тематические блоки; 5) блок новой информации, а также систему' управления базами данных (СУБД), с помощью которой осуществляется их взаимосвязь.
1. Блок событий и задач. К нему обращается пользователь после получения сообщения о событии. К событиям относятся как обыкновенное обращение с просьбой о необходимой справке, так и сообщение о чрезвычайной ситуации в связи с аварией или природным стихийным бедствием.
2. Структурные блоки: 1) блок топографо-геодезической основы, системы координат; 2) кадастровый, информационный блок, слои (в двух вариантах -фоновом и локальном или геотопологическом); 3) блок системообразующих отношений (содержит сведения о взаимодействии участков и объектов, потоках, их конфигурациях, средние и экстремальные значения характеристики территориальных участков, эргодические ряды. Здесь же представлены команды, позволяющие производить первичные операции (более детальные процедурные действия по интеграции данных, выявлению характера распределения параметров в пространстве и во времени, оверлейные операции слоев отражающих свойства различных территориальных систем; 4) блок субъектов, управляемых территорий (районы, ландшафты, водосборы и др.) и критериев (сельскохозяйственный, транспортный, рекреационный, санитарно-гигиенический, инженерно-строительный) .
3. Процедурные блоки: 1) оценочный блок, как проекция кадастрового блока на блок субъектов; 2) прогнозный блок на особые ситуации при наличии предвестников этих ситуаций (прогноз инверсий, прогноз паводков, заморозков, распространение загрязнений и др.). Важное значение имеет наличие алгоритмов визуализации временной динамики ландшафтно-экологических явлений и процессов (как функционирования, так и эволюции). При этом, должна учитываться система цепных реакций, пространственно-временных разверток; 3) оптимизационный блок; 4) меры воздействия, управляющие команды.
4. Тематические блоки: Они представляют собой развернутый вариант кадастрово-атрибутивного (информационного, содержательного) блока. Они связаны между собой, но не заменяют друг друга. Тематические блоки разделены по типу решаемых задач, тогда как в кадастровом блоке представлены сразу все слои информации. В качестве тематических блоков выделены: эколого-ресурсный, сельскохозяйственный, селитебный (населенные пункты), инженерно-строительный, транспортный, промышленный.
Как легко увидеть, это деление не идеальное, с частичным пересечением содержания, пространства и времени событий. И при рассмотрении тем нужно всегда иметь в виду эти пересечения.
5.Блок поступления новой информации - обеспечивает связь с разными структурами, в которых тем или иным образом получается новая информация: ведомственные системы мониторинга, космическая информация, госстатистика, данные научных учреждений и др. Новая информация по определенному регламенту поступает в этот блок ЛИС, где происходит обработка, фильтрация, отбор информации.
Структурные, процедурные и тематические блоки могут быть разбиты на два пласта: 1) базовая информация; 2) оперативная информация. К первому относятся данные, которые устойчивы во времени, не изменяются в пределах заданного
периода (года, десятка лет или др.). Соответственно, нет надобности вносить поправки в этот пласт информации в течение этого промежутка времени.
Разработка ландшафтно-информационных систем позволит более эффективно подойти к решению самого широкого круга прикладных задач. Например, таких
1. Разработать методы и приемы управления продукционным процессом посевов в условиях пространственно-временной неоднородности среды обитания растений, с целью обеспечения высокой продуктивности агроценозов и на основе повышения адаптивности агротехнологий к условиям окружающей среды.
2. Разработать комплекс информационно-технологических приемов биопозитивного земледелия с целью повышения уровня адаптации агротехнологий к ландшафтным условиям".
3. Разработать новые методы оценки и прогноза агроклиматических показателей в агроландшафтах и мобильные информационно-измерительные средства оценки состояния посевов в системе почва - растение.
4. Усовершенствовать методы планирования и проведения полевых опытов и приборную базу для повышения эффективности и достоверности информационного обеспечения систем адаптивно-ландшафтного земледелия.
5. Разработать более эффективные алгоритмы оценки земель.
6. На основе базы данных ЛИС можно проводить оценку ситуации на территории и принимать решения относительно размещения не только хозяйственных объектов, но и инвестиций. Геоданные, включенные в разнообразные системы отношений (полиструктурность) с помощью специальных программных приложений можно использовать для получения новой информации.
7. Разработать систему обеспечения ведения кадастра недвижимости и поземельной книги, что станет базой для обеспечения прозрачности рынка земельных участков. Кроме того, в сочетании с открытой инфраструктурой геоданных это еще и предпосылка для осуществления территориального менеджмента, эффективного развития городских и сельских регионов, а также помощь в таких областях, как упорядочение земельной структуры, экономика землевладения и недвижимости.
Таким образом, благодаря ЛИС мы получаем возможность иметь более детальную пространственную дифференциацию, позволяющую производить декомпозицию ландшафтных комплексов в соответствии с принципом полиструктурности. К настоящему времени в работах Бокова В.А., Бобра Т.В., Карпенко С.А., Лычака А.И., Глущенко И.В. определены основные черты и алгоритмы разработки ЛИС, на базе ГИС-моделирования и дешифрирования материалов дистанционного зондирования [2, 3, 8, 9, 10]. В основе этих работ -пространственно-временной территориально-динамичный подход к организации территории, карта элементарных экотопов (в соответствующем масштабе) с вариантами их пространственно-временной интеграции. Для обеспечения ЛИС разработаны ГИС-модели пространственно-временных (пространственно-динамических) местоположений, на основе которых построены картосхемы ландшафтно-экотопичных условий, осуществлена оценка земель (экономические, экологические, инженерно-строительные составляющие оценки, оценка
рекреационного потенциала территорий), оценка тепло-влагообеспеченности и функциональное зонирования территории, построены картосхемы распределения составляющих радиационного и теплового балансов.
Комплекс картографических слоев, табличных данных, алгоритмов лег в основу создания ландшафтной информационной системы. В ней представлены информационные слои, алгоритмы перехода от фоновых полей к локальным (несколько уровней), оценок и процедур управления, опирающиеся на детализацию ландшафтно-экотопических условий. Составными частями ландшафтной информационной системы стали комплект карт, показывающих пространственное распределение основных природных явлений, методики перехода от фоновых полей (на уровне мелкомасштабных карт) к детальному распределению ландшафтных пармаетров (на уровне курупномасштабных карт) и оценок территорий.
Использованием этой системы позволяет производить оценки пространственно-временных траекторий последствий антропогенных воздействий на ландшафты.
Модель управления территорией включает соотношение объектов, субъектов и мероприятий по управлению и воплощается в моделях «Ландшафтной информационной системы» для специалистов, занимающихся территориальным управлением на разных уровнях. Она должна стать основой информационного обеспечения территориально-планировочных решений, оперативного управления территорией, лесоустроительных работ, перехода к ландшафтно-контурному земледелию.
Список литературы
1. Беручашвили Н.Л. Вопросы классификации состояний природных территориальных комплексов//Вопросы географии. - Сб. 121. - Ландшафтоведение теория и практика. - М.:Мысль, 1982. - С.73-80.
2. Бобра Т.В. Проблема изучения геоэкотонов и экотонизации геопространства в современной географии. // Ученые записки ТНУ. Серия: География, 2004,- Т.17(56).- № 3,- С. 35-46.
3. Бобра Т.В. Ландшафтные границы: подходы к анализу и картографированию,- Симферополь: Таврия-Плюс, 2001,- 165 с.
4. Боков В.А. Пространственно- временные отношения как факторы формирования свойств геосистем // Вестник Московского ун-та. Сер.5. География, 1991. - № 2,- С. 64-75
5. Дьяконов К.Н. Информационный подход к анализу организации геосистем топологического уровня//Вопросы географии. - Сб.127. - Моделирование геосистем. - М.Мысль. 1986. - С.111-122.
6. Крауклис A.A. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. - Новосибирск: Наука, 1979. -172 с.
7. Ласточкин А.Н., Ландшафтно-геоэкологические исследования на геотопологической основе. -Вестник Санкт-Петербургского университета. 1992 г. Сер. 7. Вып. 2 (№14). с. 33-47.
8. Лычак А.И., Глущенко И.В. ГИС-моделирование экотопической структуры территории объектов природно-заповедного фонда (на примере Караларского ландшафтного заказника в Крыму) // Ученые записки ТНУ. Серия География. 2003. - Т. 16 (55). - С.101-105.
9. Лычак А.И., Глущенко И.В. Теоретико-методологические основы геоинформационного моделирования экологических состояний геосистем (на примере анализа лесорастительных условий в горном Крыму) // Ученые записки ТНУ. Серия География. 2003. - Т. 16 (55). -С.96-100.
10. Боков В.А., Карпенко С.А., Лычак А.И. Программа построения модели пространственно-временной организации геосистем Крыма на базе ГИС-технологий. // Ученые записки
Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. - Серия «География». - Том 14 (53). -№ 2. -(2002) -С. 118-123
11. Преображенский B.C., Александрова Т.Д., Куприянова Т.П. Основы ландшафтного анализа. - М.: Наука.1988,- 192 с.
12. Пузаченко Ю.Г., Онуфреня И.А., Алещенко Г.М. Количественные меотды классификации форм рельефа. -Известия АН Серия географическая, 2002 г. №6. с. 17-25.
13. Пузаченко Ю.Г., И.А. Онуфреня, Г.М. Алещенко Анализ иерархической организации рельефа. -Известия АН Серия географическая, 2002 г. №4. с. 29-38.
14. Пузаченко Ю.Г., Скулкин B.C. Топологические основания выделения систем в географических науках//Вопросы географии. - Сб.104. - Системные исследования природы. - М.:Мысль, 1977. -С.37-54.
15. Пузаченко Ю.Г. Пространственно-временная иерархия геосистем с позиции теории колебаний//Вопросы географии. - Сб.127. - Моделирование геосистем. - М.:Мысль, 1986. -С.96-111.
16. Ретеюм А.Ю. О факторах и формах упорядоченности пространства оболочки земли//Вопросы географии. - Сб.104. - Системные исследования природы. - М.:Мысль, 1977. - С.84-95.
17. Ретеюм А.Ю. Анализ и синтез геосистем: от статики к динамике//Вопросы географии. - Сб.121. -Ландшафтоведение теория и практика. - М.:Мысль, 1982. - С.55-63.
18. Симонов Ю.Г. Моделирование в географии (гносеологические подходы) //Вопросы географии. -Сб.127. - Моделирование геосистем. -М.:Мысль, 1986. - С.11-17
19. Солнцев Н.А. О морфологии природного географического ландшафта// Вопросы географии. - Сб. 16. - М.:Географгиз. 1949. - С.61-86.
20. Сысуев В.В., Морфометрический анализ геофизической дифференциации ландшафтов. -Известия АН Серия географическая, 2003 г. №4. с. 36-70.
Личак O.I., Боков В.О., Бобра Т.В. Методолопчш основи ландшафтноК шформащйно!' системи //
Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету ¡м. В. I. Вернадського. - 2008. - Сер1я «Географ1я». - Т. 21 (60). - № 1. - С. 73-80
Стаття присвячена методологи розробки ландшафтно-шформацшно! системи (Л1С), питаниям геошформацшного моделювання ландшафтно-геоф1зичних показниюв середовища, обгрунтовуеться необхщшсть бшып глибокого впровадження Пс-технологш у практику виявлення, розрахунку й анал1зу умов функцюнування природно-територ1альних комплексе.
Ключов7 слова: ландшафтна шформацшна система, ландшафта, геошформацшне моделювання, ландшафтно-геоф1зичш умови.
Lychak A, Bokov J'., Bobra Т. Methodological basis of the landscape information system // Uchenye zapiski Tavricheskogo Natsionalnogo Universiteta im. V.I. Vernadskogo. - 2008. - Series «Geography». - V. 21(60). -№i._ p. 73-80
The paper considers the methodology of the working of the landscape information system, problems of the GIS-modeling of the landscape geophysical parameter of the environment, substantiate of the necessity of the application of the Gis-technology for calculation and analyze condition of the functioning natural territorial complexes.
Keywords: landscapes information system, landscapes, geoinformation modeling, landscape- geophysical conditions.
Поступила в редакцию 05.05.2008 г.
Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 21 (60 ). 2008 г. № 1. С. 81-86
УДК 629.783:527.6
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭФФЕКТА ГРАВИТАЦИОННОГО СМЕЩЕНИЯ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ МОНИТОРИНГА ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
ЗЕМЛИ Матвиенко С.А.
В статье описан анализ возможности измерения параметров гравитационного поля Земли с использованием эффекта гравитационного смещения частоты электромагнитного излучения. Ключевые слова, гравитация, частота.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время активно развиваются и широко используются во всех сферах жизнедеятельности человечества глобальные навигационные спутниковые системы (ГНСС). В дополнение к уже существующим ГНСС ГЛОНАСС и GPS создаётся европейская ГНСС Galileo, в создании и эксплуатации которой предполагает активно участвовать и Украина, что и нашло своё отражение в III национальной космической программе Украины [1].
Одним из наиболее интересных направлений развития ГНСС является изучение радиофизических эффектов, которые сопровождают распространение электромагнитных сигналов ГНСС. Учёт этих эффектов при измерениях позволит не только улучшить точность местоопределения, но и получить дополнительную геофизическую информацию [2^-23].
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
В соответствии с [11,12] основными радиофизическими эффектами являются:
• изменение времени распространения сигнала в тропосфере и ионосфере;
• изменение амплитуды сигнала вследствие эффектов поглощения и рассеяния на тропосферных и ионосферных неоднородностях;
• изменение поляризации сигнала при его ионосферном распространении;
• доплеровский сдвиг частоты;
• гравитационный сдвиг частоты;
• эффекты многолучёвости.
Наиболее весомыми в части влияния на амплитуду и фазу сигнала являются тропосферные и ионосферные эффекты, а в части влияния на частоту -доплеровский и гравитационный сдвиг частоты сигнала ГНСС. Суммарный сдвиг частоты может быть определён с помощью следующего соотношения:
AfE = Мд +' Afg
где Afv - суммарный сдвиг частоты
ДГ ( - доплеровский сдвиг частоты
ДП, - гравитационный сдвиг частоты.
Если ионосферные, тропосферные влияния, а также доплеровский сдвиг частоты достаточно хорошо изучены и учитываются в настоящее время при эксплуатации ГНСС [11^13], то гравитационное смещение частоты сигнала усреднённо компенсируется путём ввода систематического сдвига в фундаментальную частоту спутниковых часов [24], а именно, вместо частоты 10,23 МГц используется частота 10,22999999545 МГц, что позволяет принимать на Земле номинальную частоту.
Необходимо отметить, что разработка достаточно точных методов решения обратной задачи, то есть определения значения силы тяжести в некоторой точке по гравитационному сдвигу частоты сигнала ГНСС, позволит решить, с помощью ГНСС, две основные задачи геодезии [25]:
• определение размера и формы Земли:
• определение значения силы тяжести на геоиде.
Известно [2], что гравитационное смещение частоты сигнала определяется следующим соотношением:
/о /l _ ио /о с
(1)
где /- частота
ц - гравитационный потенциал с - скорость света. Согласно [26]:
и = а°°
где
R
а00 = уМ = 3,98-105 км3/с2
Таким образом, соотношение (1) примет вид и для GPS будет иметь следующее значение:
£7,,,, Ci
'00
¥ = А» = Ъ+Ь = _ _!_) = 4.46 -КГ1" (2)
/о с с- с Я3+1 Я3
Это значение намного превышает погрешность 10"13 бортового стандарта частоты уже существующих ГНСС, что показывает принципиальную техническую возможность реализации радиофизического метода измерения значения ускорения силы тяжести.
Однако необходимо отметить, что соотношение (2) непригодно для практического использования в части определения значения силы тяжести по гравитационному смещению частоты, поскольку оно не учитывает пространственного профиля гравитационного потенциала (ускорения силы тяжести). В этом плане более приемлемым может быть следующее соотношение [27]:
