Разработка и перспективы развития геоинформационной базы данных "параметры моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов" Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

911.3

Разработка и перспективы развития геоинформационной базы данных «параметры моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов»_

1Кафедра устойчивого инновационного развития Института системного анализа и управления Международного университета природы, общества и человека «Дубна», г. Дубна

e-mail: shamef-kate@yandex.ru

2Кафедра устойчивого инновационного развития Института системного анализа и управления Международного университета природы, общества и человека «Дубна», г. Дубна

e-mail: job_hobby@inbox.ru

3Кафедра устойчивого инновационного развития Института системного анализа и управления Международного университета природы, общества и человека «Дубна», г. Дубна

e-mail: mc.insekt@gmail.com

Аннотация. В настоящее время разработка наукоёмких геоинформационных моделей и программного обеспечения на их основе, имеющего возможности работы с разнородной, разноуровневой и разномасштабной информацией, является приоритетной, востребованной задачей проектирования и управления региональным устойчивым развитием. В этой связи в работе дается обзор проблемно-ориентированных геоинформационных баз, позволяющих анализировать различные аспекты развития стран мира, России и ее регионов.

На примерах представлены этапы разработки и перспективы развития геоинформационной базы данных «Параметры моделирования устойчивого развития стран мира, России и ее регионов». Приводится система естественнонаучных параметров устойчивого инновационного развития региона, возможности их картирования.

Показано применение базы данных в образовании для устойчивого развития с использованием геоинформационных систем и технологий в междисциплинарной деловой игре по моделированию регионального устойчивого инновационного развития.

Ключевые слова: управление устойчивым развитием, параметры моделирования, геоинформационные модели, проблемно-ориентированные базы данных, системы автоматизированного проектирования.

Е.Ф. Шамаева1, К.В Григорьева2, Е.Б. Попов3

Введение

Для поддержки принятия решений в области проектирования и управления устойчивым развитием геоинформационные базы являются необходимым и эффективным инструментом.

Существует множество геоинформационных баз данных, как в России, так и по всему миру, например [1]:

• Федеральная служба государственной статистики, в которой содержится официальная статистическая информация о разных аспектах развития страны и ее регионов, информационно-аналитические материалы, характеризующие состояние экономики и социальной жизни России (ВВП, ВРП, производительность труда, численность населения и др.); полные тексты аналитики «Россия в цифрах» (2001 г. - н.в.);

• Центральный банк России — объем макроэкономических показателей, социально-экономическая статистика, привязанная к геоинформационным объектам разного уровня;

• Показатели достижения целей в области развития, сформулированных в «Декларации тысячелетия» ООН — официальный веб-сайт ООН представляет данные по более чем 60 показателям, связанным с качеством и уровнем жизни в различных регионах, численностью населения, площадью охраняемых районов моря и др.

С практической точки зрения можно констатировать, что в глобальной сети Интернет существует группа специализированных сайтов в разной степени предоставляющих информацию о состоянии стран мира и отдельных регионов, включая параметры: численность населения, ВВП, ВРП, продолжительность жизни и другие.

Проведенный анализ отечественных и зарубежных публикаций выявил работы, в которых рассматриваются теоретические и методические аспекты геоинформационного обеспечения задач устойчивого развития, в том числе вопросы разработки и создания различных локальных геоинформационных систем и геоинформационных технологий, создания баз данных и геосервисов. При этом отсутствует единая геоинформационная система проектирования и управления устойчивым развитием стран мира, России и ее регионов, необходимая для эффективного управления территориальным развитием. Системы сбора и анализа данных по отдельным видам объектов управления разрознены, что не позволяет эффективно взаимодействовать при принятии и обосновании управленческих решений.

Однако нет ни одного источника, на котором были бы представлены естественнонаучные параметры устойчивого развития (табл. 1), которые представляют собой стратегически важную информацию для лиц, принимающих решение. В связи с этим задача создания геоинформационной базы данных о параметрах моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов, особенностями которой будет интеграция и анализ метаданных о естественнонаучных параметрах устойчивого развития, является актуальной. Кроме того, это будет способствовать реализации основных положений государственной стратегии Российской Федерации, определенных постановлением Правительства Российской Федерации от 16 января 1995 г. «Об

организации работ по созданию геоинформационной системы органов государственной власти».

Описание предметной области

Рассмотрим некоторые прикладные задачи поддержки принятия решений в области проектирования и управления устойчивым развитием.

Устойчивое развитие - это развитие, не только порождающее экономический рост, но и справедливо распределяющее его результаты, восстанавливающее окружающую среду в большей мере, чем разрушающее ее, и увеличивающее возможности людей... (ООН, доклад «О развитии человеческого потенциала», 1994 г.).

Устойчивое развитие - это стабильное социально-экономическое развитие, не разрушающее своей природной основы («Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию», утверждена Указом Президента РФ №440 от 01.04.1996 г.).

Практические решения по реализации стратегии устойчивого развития базируются на фундаментальных и прикладных научных исследованиях. Именно наука не только добывает новые знания о мире и его общих законах, но и способна сформулировать так необходимую человечеству новую стратегию развития и методы ее реализации на основе фундаментальных законов в системе «природа - общество - человек».

И в самом деле, чтобы перейти к устойчивому развитию в системе «природа - общество - человек», нужно изучить, понять и описать связи между различными областями человеческой деятельности, социальными институтами и природными объектами.

Возникают предметы и объекты проектирования и управления устойчивого инновационного развития в системе «природа - общество -человек».

Объектами проектирования и управления устойчивым развитием являются системы различного назначения (отраслевые, региональные, производственные, социальные и т.д.). Среди них можно выделить региональные системы -социально-экономические объекты, занимающие ограниченную площадь, ведущие хозяйственную деятельность и существующие в системе «природа -общество - человек» (рис. 1), включая уровни:

- Мир;

- Страна;

- Регион;

- Федеральный округ;

- Область;

- Район;

- Муниципалитет (город).

Проектирование и управление устойчивым развитием, в первую очередь, связано с параметрами, которые характеризуют изменения в направлении к устойчивому развитию.

Вопрос об измерении устойчивого развития чрезвычайно важен. Можно выделить несколько методов, предложенных для измерения устойчивого развития:

- построение интегрированного индикатора, выражающего суть развития системы в целом;

- построение набора индикаторов, отражающих отдельные аспекты развития исследуемой системы.

Яркий пример построения набора показателей - это комплекс из 134 показателей, предназначенных для оценки социальных, экологических и экономических аспектов устойчивого развития [2]. Это экологические показатели (26 индикаторов): водные ресурсы, эмиссия СО2, и др.; экономические показатели (39 индикаторов): ВВП на душу населения, потребление энергии, и др.; социальные показатели (41 индикатор): уровень рождаемости, численность населения, и др.; и показатели устойчивого развития (14 индикаторов): социальные, экологические и экономические (рис. 2, табл. 1).

ЛЛЛЛЛЛ

Отрасли

ЛЛ/УЛЛЛЛ

Предприятия

ЛААЛЛЛЛЛЛ

Человек

Рис. 1. Иерархия региональных объектов проектирования устойчивого развития

/ '^Экономии! Экология ] эп

чж 1

/ \ 14

Общества 41

Рис. 2. Комплекс показателей устойчивого развития в методологии ООН

Таблица 1.

Выборка показателей устойчивого развития

Показатели Единицы измерения

Социальные численность населения количество человек

средняя продолжительность жизни лет

доля населения с доходом ниже уровня бедности безразмерные

Экологические концентрация загрязняющих газов мг/см3

эмиссия СО2 тонны

доля пахотных земель безразмерные

территория, подверженная опустыниванию гектары

водные ресурсы м3, литры

Экономические ВВП на душу населения денежные

отношение задолженности к ВВП безразмерные

потребление энергии тонны условного топлива

Примечание: Составлено по [3]

Построение интегрированного индекса базируется на процедуре нормирования, но нормированные показатели (индексы) также разнородны, а следствием процедуры нормирования является потеря социально-экономического смысла (интерпретации и распознавания тенденций).

Приведем пример индекса развития человеческого потенциала, который определяется формулой:

/ = /1 • /2 • /В (1)

где 11 - индекс ожидаемой продолжительности жизни, % (время); 12 - индекс достигнутого уровня образования, % (численность); 13 - индекс уровня жизни, % (рубли); 10 -индекс человеческого потенциала, %.

Показателен пример расчета «истинных сбережений»1 (ИС), определяемый формулой (все показатели берутся в процентах ВРП):

ИС = ВН - КА - Иу - Ил - Усо2 - Узд + Ро (2)

где ИС - истинные сбережения; ВН - валовые накопления; КА - амортизация капитала; Иу - истощение запасов угля; Ил - истощение лесных ресурсов; Усо2 - ущерб от выбросов СО2; Узд - ущерб здоровью населения от экологического фактора; Ро - расходы на образование.

1 Истинные сбережения - это скорость накопления национальных сбережений после надлежащего учета истощения природных ресурсов и ущерба от загрязнения окружающей среды.

Таким образом, для измерения устойчивого развития в большинстве случаев используются неустойчивые стоимостные или разнородные не соразмерные показатели, с которыми нельзя осуществлять арифметические операции, в том числе и в ситуации, когда эти показатели нормированы и приведены к условно безразмерному виду, то есть к условным долям, за которыми стоят те или иные физически разнородные величины.

Отметим, что над проблемами повышения эффективности проектирования и управления устойчивым развитием в мире работает не один десяток институтов. Среди них:

- Институт наблюдения за мировыми процессами (Worldwatch Institute), США - осуществляет междисциплинарные исследования по глобальным проблемам;

- Международный институт по устойчивому развитию (International Institute for Sustainable Development), Канада - занимается научными разработками теории устойчивого развития;

- Центр исследований мира (Centro de Investigacion parala Paz - CIP), Испания - проводит исследования в области экологических проблем;

Особое место в направлении проектирования регионального устойчивого развития занимают работы Международной Научной школы устойчивого развития им. П.Г. Кузнецова, выполняемые в Институте системного анализа и управления Государственного университета «Дубна», которые позволяют создать систему соразмерных индикаторов устойчивого развития, выраженных в терминах и единицах универсальных пространственно-временных LT-величин2 [1, 4].

В рамках Научной школы устойчивого развития разработана, отвечающая требованиям соразмерности, уникальная нормативная база на основе естественнонаучных измерителей социальных, экологических и экономических процессов, формализованная в систему базовых и специальных параметров устойчивого развития с использованием меры «мощность» (табл. 2) [5].

Рассмотрим пример расчета показателей устойчивого развития, выполненный в рамках проекта «Разработка целевых показателей устойчивого развития для Республики Казахстан и отдельных областей», выполненный в рамках Международной Научной школы устойчивого развития им. П.Г.Кузнецова на кафедре устойчивого инновационного развития Института системного анализа и управления государственного университета «Дубна».

В соответствии с Концепцией перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007 - 2024 гг., которую среди множества разработанных в мире концепций и стратегий управления устойчивым развитием отличают научная обоснованность и измеримость параметров, было предложено использование установочных параметров: численность населения, средняя продолжительность жизни, средняя нормированная продолжительность жизни, суммарное потребление энергоресурсов страны в мире (потребление мощности),

2 LT-система - универсальный язык, который представлен в виде системы пространственно-

временных величин (Р. Бартини - П.Г. Кузнецов, 1965 г.).

LRTS-величина - это универсальная мера свойств реального мира, определяется произведением

целочисленных степеней при L и ^

совокупное производство товаров и услуг страны в мире и ее регионов (в пересчете на единицы мощности — производство мощности), эффективность использования (преобразования) природных энергоресурсов в процессе производства в регионах, отраслях и предприятиях и др.

Таблица 2.

Система базовых терминов принципа (критерия) устойчивого развития

№ п/п Название Условное обозначе ние Единицы измерения Формулы ЬТ- разме рность

1 2 3 4 5 6

1 Суммарное потребление природных энергоресурсов за определенный период времени или полная мощность Щ) Ватт к 3 N(0 = £ £ N,(0 , <=1 суммарное потребление ,-го объекта управления в единицах мощности; N,1 - суммарное потребление продуктов питания; N,2 - суммарное потребление электроэнергии; N,3 - суммарное потребление топлива [¿5Г5]

2 Совокупное производство товаров и услуг (конечный продукт или полезная мощность) р(г) Ватт P(t) = N (г) -ц(г) -е(г) [¿5Т-5]

3 Потери мощности О(0 Ватт ( N г 1 г [£5Г5]

4 Эффективность использования природных энергоресурсов ф(0 безразмерн ые единицы КО ^ Р(г Э N (г) [£°Т°]

5 Качество окружающей природной среды д(0 безразмерн ые единицы [£°Т°]

6 Совокупный уровень жизни Щ) Ватт на человека и (г) ^ Р(г ) М (г) [¿5Г5]

7 Качество жизни едо Ватт на человека 0ЦО = ТА(!) •и (г) • ) [¿5Т-4]

8 Сводная производитель ность труда в регионе П(г) Киловатт на работника рдо - р(2, у ' Мраб(г) [£5Г5]

Примечание: Составлено по [3, 5, 6,]

Пример расчета параметров устойчивого развития Республики Казахстан и их сравнительная оценка с данными концепции представлен в таблице 3 и на рисунке 4.

Таблица 3.

Динамика годового суммарного потребления природных ресурсов в единицах мощности на примере Республики Казахстан

Годовое суммарное потребление природных ресурсов в ГВт по годам: 2005 г. 2006 г. 2007 г.

Данные концепции УР Республики Казахстан 94,85 104,33 114, 77

Данные Госстат Республики Казахстан (реальность) 76,12 83,06 86,92

Примечание: Составлено по [3]

Рис. 3. Динамика годового потребления природных энергоресурсов на примере Казахстана [3]

На этой основе составлен социально-экономический межрегиональный баланс мощности Республики Казахстан (рис. 4), составлена карта мощностей региона, представленная на рисунке 4 и 5.

Рис. 4. Социально-экологический межрегиональный баланс мощности на примере Казахстана (2007 г.)

Карта мощностей регионов Казахстана 2007 год

2,02

2,22

^Северо-Казахстанская ■ ^ ■ I, 1,1(1

1,08 Акмолинская 2,16

8.14

4,36

1,01

\ Кызылораинскаа

Список объектов:

Западно-Казахстанская область Атырауская область Мангистауская область Актюбинская область Костанайская область Кызылординская область Северо-Казахстанская область Акмолинская область г.Астана

Павлодарская область Карагандинская область Восточно-Казахстанская область

Алматинская область г.Алматы

Жамбылская область Южно-Кязяхстянскяя область

1,71

5.23 ,

Восточно-Казахстанская

2,43

_(;4-0,53,

Жамбылская ..... 19,3 г. Ал

маты 6,32

3,6 1Д8

ТО жно-Ка.тх ста некая

N(1) Р(1)

Условные обозначения:

Щ) -

Суммарное потребление природных

энергоресурсов, ГВт;

Р(Ц - Совокупное производство, ГВт;

G(t) - Потери мощности, ГВт;

П - Сводная производительность,

кВт/работника.

Рис. 5. Карта мощностей регионов Республики Казахстан

На основе результатов, изложенных в работах [1, 4, 5, 7], представлен формализованный принцип устойчивого развития:

P = P0 +AP• t + Л2P• t2 +А3P• t3 >0, р = р0 + Ар •1 + Л2р • t2 + Л3р • t3 > 0, AG < 0, AN = const.

где Р0 - поток свободной превратимой энергии, полезная мощность системы; AP = dP/dt - рост (изменение) полезной мощности системы за время t; Д2Р = d2P/dt2 - скорость роста полезной мощности системы за время t2; Д3Р = d3P/dt3 - ускорение роста полезной мощности системы за время t3; Дф - изменение эффективности за время t; Д2ф - скорость изменения эффективности за время t2; Д3ф - ускорение изменения эффективности за время t3; т - шаг масштабирования;

Т - фиксированный период устойчивого развития, т < T < т3.

(3)

С учетом требований формализованного принципа устойчивого развития построена геоинформационная модель проектирования устойчивого развития, которая включает процедуры (рис. 6) [4, 5, 7,]:

• процедуры расчета существующего состояния;

• процедуры расчета необходимого состояния;

• процедуры расчета проблем;

• процедуры планирования;

• процедуры контроля.

Рис. 6. Геоинформационная модель проектирования устойчивого развития

На основе формализованного принципа и этапов проектирования сформулированы требования к входным данным проектирования устойчивого развития (табл. 4).

Таблица. 4.

Статистические данные, необходимые для расчета параметров-терминов

устойчивого развития

№ Наименование показателя Единицы измерения

п/п

Среднесуточное потребление продуктов килокалории на человека

1 питания на человека на конкретный год (Сс) в сутки (ккал/чел. в сутки)

Годовое потребление топлива (нефть, газ, килограмм нефтяного

уголь) на душу населения эквивалента на человека в

2 N2) год (кг н.э./чел.)

Годовое потребление электроэнергии на киловатт-час на человека

3 душу населения (N3) в год (кВт час/чел.)

4 Численность населения на конкретный год человек

(М) (чел.)

5 Валовый региональный продукт рубль/доллар

В соответствии с выделенными требованиями важную функцию приобретает мониторинг геоинформационных данных и их преобразование для расчета существующего и необходимого состояния.

Геоинформационная база данных

В целях эффективного мониторинга и обеспечения возможности автоматизированного проектирования развития региональных объектов разработана база параметров моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов (рис. 7).

При создании базы использовалась платформа. NET Framework 3.5/C#, сервер с СУБД PostgreSQL 9+ [11].

База параметров включает иерархию объектов:

• мир (включая геоинформационные данные в области устойчивого развития по 157 странам мира за период 1998 - 2013 годы);

• субъекты государств;

• Россия (страна в целом);

• федеральный округ (Центральный федеральный округ, Сибирский федеральный округ и др.);

• области (Амурская область, Московская область и др.);

• районы (Талдомский район, Дмитровский район и др.);

• муниципалитеты (Москва, Дубна, Дмитров и др.).

Объектами базы являются субъекты государств (федеральные округа, области), отдельные государства, группы государств и мир.

Каждый региональный слой содержит набор параметров, отражающих динамику изменения регионального объекта.

Рис. 7. Структурная схема базы данных

База выводит данные в формате Microsoft Excel и предоставляет пользователю возможность дальнейшего моделирования параметров (рис. 8).

Цель создания базы - информационно-аналитическая работа, оценки социально-экономических тенденций, мониторинг и управление развитием региональных объектов.

1 ^ А в с о Е <з

1 Качество жизни ед.измерения: кВт/чел

2

3 4 Субъект государства 1998 1999 2000 2001 2002 2003

5 6 Дальневосточный ФО Северо-Западный ФО Нетданных Нет данных 1,61791295 1,347586386 1г 524464484 1,370192731 1,453873117 1,339736778 1,514178432 1,338267128 1,491627099 1,366371356

7 Уральский ФО Нет данных 2,039217587 2,039868062 2,312236128 2,427525868 2,370132211

8 9 Центральный ФО Нетданных 1,264584552 1,505298541 1,574922463 1,55 0525 3 07 1,627892526

10

11 12

Федеральные округа РФ, качество жизни населения

13 3 5

14 15 3

16 17 2,5 | 2 1 1,5 1 0,5 О ^—Дальневосточный ФО Северо-Западный ФО ^—Уральский ФО ^—Центральный ФО

--""""

13

-!П

21

22 23

^ ю =

24 ООО

25 26 Год

27

28 29

30 31

32

и 1 ► м д|,/"лисг1 листа / ЛистЗ /<0 /

Рис. 8. Динамика изменения параметра «качество жизни»

База содержит сведения о 17 естественно-научных параметрах устойчивого развития: суммарное потребление природных энергоресурсов; совокупный произведенный продукт в регионе; эффективность использования энергоресурсов; масштаб потерь в регионе; мощность национальной валюты страны в мире и ее регионах; уровень и качество жизни населения; средняя продолжительность жизни в регионе; качество окружающей природной среды и др. В базе представлены значения выделенных параметров по странам мира, федеральным округам, областям, районам РФ за период 1998 - 2013 годы.

База может быть использована в создании геоинформационных и экспертных систем управления устойчивым инновационным развитием (рис. 9); в работе бизнес-структур для оценки рисков и устойчивости развития в регионе; в научно-образовательном процессе [5, 7].

Рис. 9. Примеры картирования параметров устойчивого развития

Характеристика, структура и функциональное описание программного обеспечения

Геоинформационная база данных «Параметры моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов» (свидетельство Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ № 2014621256 от 09.09.2014г.) является неотъемлемой частью перспективного в сфере ГГ-индустрии программного продукта «Система проектирования и управления устойчивым инновационным развитием: мир, регион, отрасль». Разработаны геоинформационные модели, сценарии, алгоритмы, которые легли в основу наукоемкого программного обеспечения, имеющего компонентную структуру (рис. 10) [4].

ijj "J ' С* ~ ! » Специальные и базовые показатели устойчивого развития МИРа и РОССИИ-xls [Режим совместимости] - Microsoft Excel

а\) —Главная Вставка Разметка страницы Формулы Данные Рецензирование Вид - я х

» * ■—! fr

[Arial Суг "|l0 • А* а' S Числовой Щ ш ш Вставить -Удалить * Я' <2- й

Вставить Ж К Ч _ -1Й-Д- iE «я " a- • % ООО ToS Условное форматирование ' Форматировать Стили ' как таблицу* ячеек* ^Формат - Сортировка и фильтр * выделить *

Буфер обмена г' Шрифт 1 Выравнивание Число !? Стили Ячейки Редактирование

М5 .к

А В С D Т] F G н | J К L

4 H HIHI шш Т_с| » 98 T cpj H нн

5 1 Aruba Аруба нет

6 2 Antigua and Barbuda Антигуа и Барбуда нет Id

7 3 Afghanistan 9 19837114 20737253 25023600 42 42 42 3 0695276

8 4 Algeria 5 29646427 30506054 32854159 70 70 72 48.187777024 Ц

9 5 Azerbaijan 3| 7913000 8048535 8391850 71 72 72 4.446396416

10 6 Albania 4 3088133 3080066 3153731 75 75 76 2.727745536

11 7 Armenia 8 3118913 3082000 3017661 71 71 71 1.893726464

12 8 Andorra нет

13 9 Angola 6 13257098 13930006 16095214 41 41 42 6.445192192

14 10 American Samoa Американское Самоа нет

15 11 Argentina 7 36101962 36895712 38747148 74 74 75 298.94836224

16 12 Australia 1 18711000 19153000 20399836 79 79 81 381.806116864

17 13 Austria 2 7982461 8011561 8233300 78 78 79 213.85527296

18 14 Anguilla Ангипья нет

19 15 Antarctica нет

20 16 Bahrain 11 621618 650080 724788 75 75 75 6.18394112

21 17 Barbados нет

22 18 Botswana 18 1670767 1728872 1835938 49 49 49 5.19054336

23 19 Bermuda нет

24 20 Belgium 13 10203000 10252000 10478650 77 78 79 255.136366592

25 21 Bahamas. The нет

26 22 Bangladesh 10 134126903 139434376 153281120 61 61 63 44.091752448

27 23 Belize нет

23 24 Bosnia and Herzegovina 17 3574994 3787258 3915238 74 74 74 4.352454656

29 25 Bolivia 16 7979559 8316648 9182015 63 63 65 8.497499136

30 26 Myanmar (Burma) 93 44850106 45884007 47967266 60 60 61 5.9258406

31 27 Benin 14 6803940 7227219 8490301 54 54 56 2.334564352

32 28 Byelarus 12 10069000 10005000 9775591 68 68 68 15.222014976

33 29 Solomon Islands нет

34 30 Brazil 19 169086566 174160601 186830759 70 70 72 843.82711808 |

35 31 Bhutan 23 528882 558565 637013 62 62 65 0.36709

N < ► м Данные_для файла dbf МИР Данные_для файла dbf Россия ЛистЗ , В H шшшш^^тЛ

Готово ioo% G

Рис. 11. Пример атрибутивной информации для построения карт

Создана база данных, совместимая с геоинформационной системой ArcView (рис. 12).

Рис. 12. Работа с базой данных в информационной среде ArcView

При создании карт использовался импортируемый из базы данных «Параметры моделирования устойчивого развития стран мира, России и ее регионов» файл в формате EXCEL.

ГИС ArcView работает с базами данных в dDASE формате, который называют DBF стандартом. DBF стандарт использует 4 атрибута для описания каждого поля. К ним относятся: имя, тип, ширина и десятичные разряды. Поэтому после формирования базы данных в EXCEL формат файла меняется на DBF.

База параметров моделирования устойчивого развития существенно увеличивает эффективность мониторинга статистических показателей, позволяет на их основе вести анализ существующего состояния региональных объектов, а также осуществлять проектирование необходимого (целевого) состояния.

Работа базы данных состоит из нескольких этапов (рис. 13).

1. Первый этап - выбор уровня объектов (рис. 14).

2. Второй этап - выбор конкретных объектов внутри уровня, по которым необходимо получить данные (рис. 15).

3. Третий этап - выбор параметров моделирования устойчивого развития, значения которых необходимо получить для каждого объекта (рис. 16).

4. Четвёртый этап - выбор временных границ (рис. 17).

5. Пятый этап - обработка запроса на сервере (рис. 18) и экспорт запроса в формат Microsoft Excel (рис. 19).

База данных параметров, критериев и модел

Выберите уровень объекта В

Мир

Группа государств

Отдельное государство

Субъект государства

Мировое сообщество АСЕАН и^Ш Г____________________ Л

Рис. 13. База параметров моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов_

Рис. 14. Выбор уровня объекта

: объ

Городской округ «Город Городской округ «Город Зм И крянинский ройом Абазинский район Аба не ки ¿5 райои Абатский район

улинский район елиловский райо

Объекты, по котор будут автоматичсс ь_1 м нужно получить данные, си добавлены в список ниже.

Дальневосточный ФО

Северо-Западн ы й ФО

Уральский ФО

Центральный <Х>0

Нажмите, чтобы удалить объект и! списка

Рис. 15. Выбор конкретных объектов внутри уровня

Рис. 16. Выбор параметров моделирования устойчивого развития

выберите па рдиетры. которые- ю

□ МОЩИОСТ» валют»« (мОщм-Сн т». гдиийци палкэты) -

П Общее потребление продуктов питания

И Общее потребление топ л и

И Общее потреблен«* ?н«рг»

П Полезна» ыощикт». /П"ЫН Промзиденмый ИЛИ конечный Продукт I

1' ] Полная мощность или сумь

Г"1 Потер« мощности за опрел .еленный период времени

Г"1 Потребление продуктов пи

55 Потребление то«м»вл г

Р~1 Потребление злектроэчерп

Г~1 Продолжительность жизни

О Совокупный урО«ГИ(, ЖИ1Н

П Эффективность испольюва ния ресурсов или полной мощности на оиреде 1

1

Рис. 17. Выбор временных границ

Рис. 18. Обработка запроса на сервер

ГЛотроб.МН«» ГОП'ДЯЮ

•/ и»фт»юго но душу мос«лв»ч< » год

* С трона 1998 im »00 2001 2002 2003 2004 2005 200« 200» 2010 2011

1 CfpOHttPocortCKO» Федвроин« 3957 4121 4194 4257 4252 4424 4440 4517 3957 4121 4196 4257 4252 4424

2 СтромоЛсттувлтса CoimcTOM 2618 2409 2594 2544 2809 3039 3226 3442 2418 2409 2596 2546 2809 3039

3 О'росшСвчлкм 'Oi»><:'во охотой лесмо« >онйст»о 150.37 154.4 159.45 141.77 141.58 168.11 169.48 171.45 150.37 154.6 159.45 161.77 141.58 148.11

4 Отрос.'«^»|Ооло*с1»о. рыбсво^счо 7.914 8.242 8.392 8.514 8.504 8.848 892 9,034 7,914 8.242 8.392 8,514 8.504 8848

5 Отрос-'.ЬА04ЬГ«0 nO'.Olwi IKKOTXMVAU 431.31 449,19 45734 444.01 443,47 482.22 486.14 492.35 43IJI 449.19 45736 464,01 443.47 482.22

4 Отросль.ОСровотьаожши!« пр0*1*ОЛС'«О 589.» 414.03 425-2 434.29 433.55 459 18 644 54 673ЛЗ 589 59 614,03 625.2 634.29 433.55 459.18

7 О1р0сль?1р0«и*0дст*0 И РОСПР*Двло^1* V0CpO3M«pri«1. ГС 134.54 140.11 142,44 144,74 144,57 150,42 151.44 153.58 134.34 140.11 142.64 144.74 144.57 150.42

в О рос ' ь С "ро C.'fcC то 257.2t 247.87 272.74 2?4v71 274,38 287.56 289,9 29361 257.21 267.87 272.74 274.71 27438 287.56

» Отрос-.ь'От С»ОТ И Р0»«»~0< * 724.13 754.14 747,87 779.03 778.12 809.59 816.18 82661 724.13 754.14 747Л7 779.03 778.12 в» 59

10 OipOC/A-<OC'l»«l» »1 рвс'ссоны 39,57 41,21 41.94 4*57 42.52 44.24 44.6 4il7 39.57 IUI 41 9« 42.57 4252 44.24

и 01росль:Трамспорт н с«* к 340.3 354,41 340.84 344.1 365.47 380.44 383.56 388 46 340J 354.41 340Д4 344.1 34547 38044

12 ОтрОС-'-Ь^Т^ОИСОМ» -»*«ОС 'ь 197.85 204.05 209.8 212.85 2124 221.2 223 225.85 197.85 206.05 209.8 212Л5 2126 221.2

13 ОтрОСлЮПврОШ»' С IV," vUrtCKJ'-V ЦГ 4788 498.44 507,72 515.1 514.49 535.3 539.66 546 56 478Л 49844 507.72 515,1 514.49 535.3

14 Отросль^осу^арстмьмо« (ТРШ'ЛММ 273.03 284.35 289,52 29*73 293,39 305.24 307.74 311.67 27103 284.35 289.52 293.73 29339 305.24

IS О1Р00*-ьОвр0КЖ>»тв 11871 123.43 125.88 127.71 127.54 132.72 133.8 135.51 11871 12343 12588 127.71 127.56 132.72

К 0)рОС^1АрО*ООтр»«М1« И ПР«Д0С*ОЬ*ЛМ«О СОшМл*мм> vt 150,37 1544 159,45 141,77 141.58 168.11 169.48 171.45 150.37 154.4 159.45 141.77 16138 148.11

17 Ой'.ОС-мЛв^мРОАСКО» О&АОСТЬ 47,549 49,54 50.442 51.175 51.115 53.183 53.615 54.» 1 47,549 49.54 50,442 51.175 51.115 53.183

16 оо-CK -f. '(ИКХ «СМ оОАОСТь 37J49 38.918 39,424 «0.202 40.155 41.779 42.119 42458 37.349 38.918 39.426 40.302 40.155 41.779

1« О^-ОСЧУНоСиОбСкО« 06.VOCI* 190.17 19805 201.44 204,59 204,35 212.41 214.34 217j08 190.17 198 05 201 46 204.59 204.35 212.41

зо Горо^мооао 325.69 339.19 345.34 350.39 34997 344.13 367.09 371.79 325.49 339,19 345.36 35039 34997 344.13

21 43.312 45.934 47.134 48.112 48.032 70.784 71.36 72.272 43.312 45.934 47.134 68.112 68032 70.784

Рис. 19. Экспорт запроса в формат Microsoft Excel

^ \Ле«1 -

_| Численность нвселенш

у' Годовые потери в ед. иощ. —m ^ 'т

_) Эффективность исп прир. знергорес. Г —

J Совокупный уровень жизл/ вед. иощ. с*A po^tг a д - ы «р/ \ Д>Лё*«восто<л- фед otpyr

J Кач-во окру ж. природной среды ct ' * * ^с* юрко*»* е «TifT^ осе/ ""Л У

Качество жизни в ед. нош.

Южи^ф er ocpyr J/ S

_| Энергообеспеченность ВРП

J Энергоемкость ВРП

J Средняя продолжит, жизни

J Ноиин.годоеои.вал.внутрен.продуяп

_| Год.суи.потреб.природньм энергоресурсов

J Годовой совокупн произв.продукт в ед.иощности

Рис. 20. Пример электронной карты в ГИС ArcView

Существует несколько вариантов реализации геоинформационных технологий в сети Интернет. Одна из них связана с размещением ГИС-проектов на сервере с целью обеспечения работы в он-лайн режиме. Другая возможность связана с Интернет программированием. Решение вышеуказанных задач исследования происходит поэтапно. При создании сайта «Электронный атлас параметров устойчивого инновационного развития» (www.LT-GIS.ru) использованы стандартные технологии: таблицы стилей CSS, библиотека JQuery, программирование на PHP, работа с документацией современной CMS, система управления контентом «Word Press».

Таким образом, программное обеспечение «Система проектирования и управления устойчивым инновационным развитием: мир, регион, отрасль», решает следующие задачи (рис. 14):

1. мониторинг, анализ и хранение данных, необходимых для расчетов естественнонаучных параметров устойчивого развития объектов разного уровня управления;

2. расчет существующего состояния в терминах параметров устойчивого развития, в т.ч.:

• определение исходной информации

• формализация исходной информации

• расчет базовых параметров устойчивого развития

• пример расчета параметров системы на основе исходных данных

• визуализация текущего состояния

3. расчет необходимого состояния в терминах параметров устойчивого развития, в т.ч.:

• идентификация текущего состояния

• определение типа цели

• фиксация времени достижения цели

• определение граничных условий

• расчет необходимого состояния

• визуализация необходимого состояния

4. расчет проблем, в т.ч.:

• расчет разности между необходимым и существующим состоянием базовых параметров

• проектная декомпозиция проблем

• расчет возможных последствий при сохранении существующей динамики

5. процедуры контроля, в т.ч.:

• расчет ошибки

• оценка параметрической эффективности

• расчет эффективности реализации плана

• корректировка планов работ

6. процедуры управления, в т.ч.:

• инструментарий управления

• формирование списка работ

• декомпозиция работ

• формализация реквизитов работ

• формирование плановой сети работ

• система проектирования и управления устойчивым инновационным развитием

7. Процедуры ведения отчетности в области устойчивого развития на предприятии, в т.ч.:

• заполнение отчета в рамках руководства отчетности GRI;

• вывод, дополнение и корректировка показателей отчетности;

8. визуализации результатов в формате Excel и в геоинформационной среде ArcView.

На рис. 21 представлена примеры визуализации — динамика параметров устойчивого развития3 Российской Федерации за период 2005-2011 гг.

3 Подробно методика расчетов динамики параметров устойчивого развития (скорость, ускорение, рывок) представлен в работе [4]

Рис. 21. Графики динамики параметров устойчивого развития

Программное обеспечение «Система проектирования и управления устойчивым инновационным развитием: мир, регион, отрасль» (рис. 22) предназначено для обучения и работы руководителей государственных и муниципальных служб, специалистов по проектированию устойчивого территориального развития, системных аналитиков, инженеров-исследователей, экспертов в сфере управления устойчивым развитием, консультантов.

Рис. 22. Интерфейс системы проектирования и управления устойчивым

инновационным развитием

Применение геоинформационной базы данных параметров моделирования устойчивого развития в образовании

База данных может быть использована в образовании для моделирования развития регионального объекта в рамках междисциплинарной деловой игры, основанной на одном из двух подходов [2, 9]:

1. применение совокупности (комплекса) программных продуктов (модулей), среди которых выделяется некий базовый модуль, к которому игрок волен добавлять другие модули в качестве вспомогательных;

2. программные продукты обеспечивают взаимодействие участников игры между собой с целью оценки рисков и последствий принимаемых решений.

Первый подход позволяет реализовать обучающую технологию, в рамках которой каждый участник «примеряет на себя» роль управленца предусмотренного в сценарии игры регионального объекта; задачей каждого участника будет перевод вверенного ему объекта в режим устойчивого развития (табл. 5). Хотя такой вариант, безусловно, полезен в учебном процессе, поскольку позволяет наглядно продемонстрировать студентам масштаб и комплексность процесса управления, он, тем не менее, видится несколько оторванным от жизненных реалий, поскольку на региональном уровне принятие абсолютно всех управленческих решений крайне редко сосредотачивается в одних руках.

Таблица 5.

Пример из справочника сценариев развития региональных объектов

№ Форма Тип Динамика параметров Сцена Характерные Описание и

лизова сос рий черты негативные

п/ нное тоя следствия

п предст авле ние ния

Устойчивое развитие / Опережающее устойчивое развитие

5 5 > Численность населения Устойчи Устойчивое Опережающее

ДМ > 0 не убывает (ДМ > 0) вое развитие, устойчивое

> Совокупное развитие сопровождающее развитие

производство товаров и / ся уменьшением

услуг (полезная Опережа энергопотребле

мощность) не убывает ющее ния, ростом

ЛР > 0 (ЛР > 0) Суммарное потребление природных энергоресурсов убывает устойчив ое развитие производства, численности населения и уровня жизни,

ДN <0 (ДЫ <0) улучшением

> Совокупный уровень качества окружающей

жизни не убывает (Ли >

ли > 0 0) > Качество окружающей природной среды не среды

Лq > 0 убывает (Дц > 0)

Таблица 6.

Пример результата автоматизированной экспертной оценки, где в качестве объектов проектирования выступают республика Казахстан и Российская Федерация

Тип

со Описание и

стоя Сценар Характерны негативные

Объект ния Динамика параметров ий е черты следствия

1 Численность населения не Индуст Интенсивный Индустриальн

убывает (ДМ > 0) риаль рост за счет о-

Республи Совокупное производство но- повышения инновационное

ка товаров и услуг (полезная иннова эффективност развитие на

Казахстан мощность) не убывает (ЛР > 0) цион и фоне роста

(2002 - ный производства базовых

2012 гг.) Суммарное потребление природных энергоресурсов не убывает (ДЫ > 0) Совокупный уровень жизни не убывает (Ди > 0) Качество окружающей природной среды не убывает (Дц > 0) (Дф>0), возможными следствиями которого являются позитивные и негативные изменения параметров параметров

2 Численность населения не Энерго Экстенсив Опережающий

убывает (ДМ > 0) сырье ный рост за рост

Россий Совокупное производство вой или счет энергопотреб

ская товаров и услуг (полезная экстенс опережающе ления и, как

Федера мощность) не убывает (ДР > 0) ивный го роста следствие,

ция энергопотреб угроза

(2002 - ления (ДЫ>0), энергоэкологич

2012 гг.) следствием еского кризиса

Суммарное потребление которого (^<0)

природных энергоресурсов не могут быть

убывает (ДЫ > 0) экологичес

Совокупный уровень жизни не кие (Дц<0),

убывает (Ди > 0) демографичес

Качество окружающей кие (ДМ<0) и

природной среды убывает социально-

(Дц < 0) экономичес

кие (Ди<0)

угрозы

Второй, инструментально-вспомогательный подход в этом плане оказывается гораздо более удачным: участники игры, взаимодействуя друг с другом и используя программное обеспечение лишь в качестве одного из инструментов своего управленческого «арсенала», не тольк2о совместно вырабатывают стратегию устойчивого развития рассматриваемого в игре регионального объекта (табл. 6) (каждый назначается ответственным за определенную сферу деятельности, присущую объекту), но и в процессе учатся договариваться - устанавливать и поддерживать межличностные коммуникации. Таким образом реализуется «совещательность», которая характерна для принятия реальных управленческих решений.

Выводы

Перспективы развития базы параметров моделирования устойчивого развития заключаются в построении специализированной обучающей системы отчетности в области устойчивого развития для регионов и предприятий, системы проектирования и управления устойчивым инновационным развитием, предназначенных для руководителей и ведущих специалистов по проектированию устойчивого развития, системных аналитиков, главных инженеров-исследователей, экспертов в сфере управления устойчивым развитием и консультантов.

Результаты разработки системы проектирования и управления устойчивым инновационным развитием представляют собой модульную систему с геоинформационной средой. Такая система будет создаваться на основе базы данных «Параметры моделирования устойчивого инновационного развития стран мира, России и ее регионов».

Литература

1. Большаков Б.Е. Наука устойчивого развития. Книга I. Введение. - М.: РАЕН, 2011. - 272 с.

2. Большаков Б.Е., Попов Е.Б. Опыт проведения междисциплинарных деловых игр по тематике устойчивого развития // Вестник РАЕН: том 14, вып. №4, 2014. — С. 35-40.

3. Большаков Б.Е., Шамаева Е.Ф. Управление новациями: проектирование систем устойчивого инновационного развития. — Saarbrücken: Lambert Academic Publishing, 2013. — 301 с.

4. Григорьева К.В. Компьютерное моделирование устойчивого социально-экономического развития России, Казахстана и Японии // Электронное научное издание «Устойчивое инновационное развитие: проектирование и управление»: Т. 11, № 1 (26) / 2015 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.rypravlenie.ru/?p=2199, свободный.

5. Кирпичева Е.Ю., Шамаева Е.Ф. Применение геоинформационных технологий для визуализации индикаторов устойчивого развития // Геоинформатика: вып. №1 / 2012. — М: ВНИИгеосистем, 2012.

6. Сальников В.Г., Шамаева Е.Ф. Электронный атлас энергоэкологических показателей устойчивого развития стран евразийского пространства// Международный электронный журнал «Устойчивое развитие: наука и практика»: вып. №1, № 1 (8) / 2012 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.yrazvitie.ru/?p=1046, свободный.

7. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.gks.ru/, свободный.

8. Черемисина Е.Н. Геоинформационные системы и технологии. — М.: ВНИИгеосистем, 2011. — 375 с.

9. Bolshakov B.E., Shamaeva E.F., Popov E.B. Interdisciplinary Business Games on Sustainable Development: Theoretical Foundations and Prospects of Implementation // Reports of the XXIII International Scientific Symposium "Miner's Week - 2015" (26-30 January, 2015). Сб. науч. тр. — М.: Издательский дом МИСиС, 2015. — С. 319-325.

10. Global Reporting Initiative official website [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.globalreporting.org/, свободный.

11. Kuznetsov O.L., Bolshakov B.E. Sustainable development: natural and scientific principles. — St. Petersburg: Publishing house "Gumanistika", 2002. — 640 p.

12. MSDN Library: Руководство по программированию на C# [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/67ef8sbd.aspx, свободный.

DEVELOPMENT AND PERSPECTIVES OF IMPLEMENTATION FOR THE GEO-INFORMATIONAL DATABASE OF SUSTAINABLE INNO VA TIVE DEVELOPMENT MODELLING PARAMETERS FOR THE WORLD COUNTRIES, RUSSIA AND ITS REGIONS_

Department of Sustainable Innovative Development at the Institute of Systems Analysis and Management at the «Dubna» International University of Nature, Society, and Man, Dubna e-mail: shamef-kate@yandex.ru

2Department of Sustainable Innovative Development at the Institute of Systems Analysis and Management at the «Dubna» International University of Nature, Society, and Man, Dubna г. Дубна

e-mail: job_hobby@inbox.ru

3 Department of Sustainable Innovative Development at the Institute of Systems Analysis and Management at the «Dubna» International University of Nature, Society, and Man, Dubna e-mail: mc.insekt@gmail.com

Abstract. Currently, there is a high demand for the scientific geo-informational models and related software that has the ability to work with diverse, multi-level and multi-scale information — it is a top priority in the field of regional sustainable development management. Thus, the article provides an overview of problem-oriented geo-informational databases that help to analyze the various aspects of development for the world, Russia and its regions. Development ofpractical scientific solutions in the field of sustainable development is becoming an integral part of all aspects of society.

The article describes (on examples) the main stages of development of geo-informational database "Sustainable development modelling parameters for the world countries, Russia and its regions" and overviews the perspectives of its implementation. It provides a system of sustainable innovative development parameters for a region, as well as suggests solutions for their mapping.

The article also shows the possibility for the use of this database in education for sustainable development — as a means, along with various geo-informational systems and technologies, in an interdisciplinary business game on modeling regional sustainable innovative development.

The research was carried out in the framework of the Scientific School of Sustainable Development and the Russian Foundation for Basic Research project №12-06-00286-a.

Keywords: sustainable development management, modelling parameters, geo-informational models, problem-oriented databases, CAD systems.

УДК 911.3 E.F. Shamaeva1, K.V. Grigorieva2, E.B. Popov3 .