Использование информационных системных кадастров многоцелевого назначения для управления и мониторинга побережья залива Петра Великого

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМНЫХ КАДАСТРОВ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ПОБЕРЕЖЬЯ ЗАЛИВА ПЕТРА ВЕЛИКОГО

Б. И. СЕМКИИ, доктор географических наук, профессор

Г. Ф. ГАРБУЗОВА, кандидат технических наук, профессор

И. С. МАЙОРОВ, кандидат географических наук, доцент М. В. ГОРШКОВ Тихоокеанский государственный экономический университет

Возрастающая значимость ресурсов береговой зоны требует стройной системы кадастровых оценок и однозначности в толковании терминов и понятий.

Земельный кадастр в береговой зоне помогает решить ряд задач:

• изучить теоретические основы земельных оценок;

• рассмотреть земельные отношения в условиях становления рыночных отношений и показать роль земельного кадастра в этих условиях;

• показать как объект кадастровых работ территории и сопряженные с ними акватории;

• определить место и роль кадастровой системы в социально-экономическом развитии побережий; провести анализ земельных платежей и показать их влияние на пополнение бюджетов береговых районов;

• дать оценку эффективности введения геоинформационной кадастровой системы в береговой зоне и рассмотреть проблемы создания береговых кадастров и возможные пути их решения.

Данные водного кадастра являются основой для принятия решений при управлении в области использования и охраны водных объектов. Принятые в гидрологии абсолютные показатели (объемы, расходы) водных ресурсов играют подчиненную роль в кадастре береговых акваторий, поскольку несопоставимы с массами морских вод. Поэтому в кадастре берегов имеет смысл оценивать прибрежные морские воды с позиций: визуальной

доминаты; пляжной рекреации; биоразнообразия гидробионотов и марикультуры. Это новое направление в кадастровой оценке водных ресурсов, которое динамично развивается именно здесь на базе данных залива Петра Великого. Огромный вклад в этом направлении сделали работы И. С. Арзамасцева [1], Б. В. Преображенского [2] и др.

Наиболее перспективным для ведения хозяйства в береговой зоне залива и принятия управленческих решений здесь являются составление экологических паспортов береговых территорий и прибрежных акваторий, которые, как нам представляется, должны базироваться на бассейново-бухтовой организации сопряженных территорий и акваторий.

Данные лесного кадастра в береговой зоне Дальнего Востока России служат основанием для экологического мониторинга и биоресурсного природопользования, поскольку содержат сведения по запасам стволовой древесины и темпам прироста.

Экологические кадастры — на сегодняшний день имеют лишь рамочное определение, согласно которому «экологический кадастр — характеристика совокупности особенностей природной среды определенной территории, сопровождающаяся комплексной оценкой их практического значения». Часто экологический кадастр ассоциируется как экологический паспорт территории или акватории [3]. Под экологической паспортизацией понимается, согласно Б. В. Преображенскому [2, с. 105]: «фиксация статической картины состояния природно-территориальных комплексов на некий условный момент времени, принятый за начало

отсчета». Назначение экологического паспорта заключается в том, чтобы служить начальным эталоном или «нулевым уровнем» для сравнения результатов хозяйственного использования прибрежных экосистем. Необходим научный прогноз изменений в береговых экосистемах при различных вариантах природопользования.

В настоящее время в связи с принятием Государственного кадастра особо охраняемых территорий стала особенно актуальной проблема кадастровых разработок по ботаническим памятникам природы [3—5]. Государственный кадастр особо охраняемых территорий, включающий и памятники природы, содержит сведения о статусе этих территорий, об их географических границах, режиме особой их охраны, природопользователях, эколого-просвети-тельной, научной, экономической, исторической и культурной ценности. Следует отметить, что из трех составляющих Государственного кадастра особо охраняемых территорий — правовой, социально-экономической и природной менее всего сведений содержится в последней. Нами [6 — 8] проведены разработки по составлению компактной записи списков видов всех встреченных ассоциаций сообществ, а также предложены методы сравнительного анализа списков видов растений для мониторинга за состоянием растительного покрова. Для ботанических памятников природы предлагается давать полные сведения именно по природной составляющей, то есть приводить достаточно полный список сосудистых растений, давать описания ассоциациям растительных сообществ и другим компонентам биоразнообразия. Эти сведения должны включаться в паспорт памятника природы.

Информационные системные береговые кадастры многоцелевого назначения разрабатываются нами [9—14] для следующих целей:

• для создания базы данных с блоковой унифицированной системой кадастровых оценок (основывающейся на единой методике определения удельных показателей кадастровой стоимости сопряженных прибрежных территорий и акваторий — УПКСБ);

• для решения комплексных природопользова-тельских и управленческих проблем (возникающих при хозяйственном использовании и планировании в береговой зоне — аренда бухт, заливов и приустьевых участков рек для целей рекреаций и марикультуры);

• для увеличения налогооблагаемой базы и сбора бюджетных доходов, привлечение инвестиций;

• для создания эффективной системы обеспечения прав и гарантий в отношениях между хозяйствующими и управленческими субъектами и т. п.;

• для осуществления контроля и мониторинга изменяющихся параметров используемых природных ресурсов.

Надежная информация о сопряженных территориях и акваториях по данным береговых кадастров имеет огромное значение для управления ресурсами береговых зон. Ведь кадастровая оценка побережий является залогом рационального природопользования, а систематическое уточнение изменившихся в результате хозяйственной или иной деятельности ценности территорий — своего рода рычаг воздействия на нерадивых пользователей ресурсов и активный метод управления хозяйствованем.

Информационные системные береговые кадастры многоцелевого назначения могут выступать в качестве инструмента регулирования основных противоречий, возникающих при традиционном природопользовании, принятии управленческих решений, мониторинге окружающее среды и природоохранных мероприятиях.

В информационных системных береговых кадастрах многоцелевого назначения обобщены основные сведения:

• эколого-географические (экологический паспорт территории, тип природно-географичес-ких процессов и устойчивость экосистем);

• социально-экономические (оценка земель, учет стоимости земли в составе природных ресурсов и установление обоснованной платы за землю);

• информационные (данные различных кадастров: земельного, водного, лесного, экологического и др.), без дублирования сведений. Основой для получения новой информации

об объектах является сравнительный анализ компонентов биоразнообразия (как правило, на основе видовых списков). Для сравнительного анализа видового состава растительных ассоциаций по числу видов флор производится попарно сравнение списков с помощью мер включения. Рассчитывается матрица мер включения, на основе которой строится граф включения при выборе различных пороговых величин [15—18]. Однако при рассмотрении большого числа видовых списков у ориентированных графов появляется значительное количество дуг, что весьма затрудняет их интерпретацию. В этих случаях нами предлагается

использовать новый подход, основанный на учете количества исходящих и входящих дуг в вершину ориентированного графа1 [7, 20, 21]. Например, матрица мер включения для п дескриптивных множеств. Меры включения Ау в А. и наоборот, А. в А. равны соответственно:

К (А1;А]) = К (Л}.;4) =

т

т

, 0,У = 1,-, п).

т

Определим меру включения в дескриптивное множество А1 совокупности дескриптивных множеств А (/ = 1,.., п;у ф /):

й (Лг) = ^К(А1;Л]),

1=1 г* ]

то есть суммируются элементы А.-го столбца без диагонального элемента. Аналогично мера включения А1 в совокупность дескриптивных множеств А (у = 1,..., п;у ф /):

а + (Лг) = ^К(Л];Л1),

1=1 1ф ]

то есть суммируются элементы А.-й строки без диагонального элемента. Тогда относительный индекс преобладания й- (Л1) над й + (Л1) равен:

ап (Л1) =

а (Л1) - а+ (Л1) п -1

Отметим, что величина d (А) заключена в ин-

' п у У

тервале от — 1 до +1. Если взять некоторый порог 8 и считать, что при К(Л; Л,) >8 следует К(Л; Л,) = 1, а если К(Лг;Л,) <8 следует К(Л;Л,) = 0 , то в этом случае рассмотренные нами показатели имеют адекватную теоретико-графовую интерпретацию [19]:

• с1п (А) — относительный индекс преобладания полустепени исхода вершины А. над полустепенью захода вершины А. ориентированного графа;

• й- (Лг) — полустепень захода вершины А. (число дуг, заходящих в вершину А.);

• й + (Лг) — полустепень исхода вершины А. (число дуг, исходящих из вершины А.). Наименьшее отрицательное значение индекс

преобладания принимает для вершин, которые имеют только исходящие дуги, а наибольшее положительное значение имеют вершины, которые

1 Нами несколько изменены обозначения для полустепени захода и полустепени исхода для вершины ориентированного графа в соответствии с общепринятыми обозначениями в теории графов [19].

имеют только входящие дуги. Мы рассмотрели все группы и подгруппы, а также их связи для 30 ассоциаций сообществ, приведенного в работе в качестве примера памятника природы «Приморский комплекс» с использованием мер включения, и установили как односторонние, так и двусторонние связи между ассоциациями [8]. Следует отметить, что при использовании мер включения устанавливаются более полные связи (сходства и включения) между ассоциациями, чем при использовании мер сходства и построении дендрограмм. Были исследованы реальные объекты с помощью современных, адекватно математически обоснованных методов сравнительного анализа, наглядно показали возможности реализации алгоритмов схемно-целевого подхода с применением теоретико-графовых. Последующая интерпретация полученных результатов позволяет предложить сравнительный анализ использовать в качестве составной части информационных системных береговых кадастров многоцелевого назначения, а также при выборе альтернативных вариантов природопользования и принятия управленческих решений. На примере ботанических памятников природы береговой зоны Японского моря предлагаются методы составления компактной записи списка видов рассматриваемых сообществ, а также математические методы сравнительного анализа списков видов растений для мониторинга состояния растительного покрова.

Следует отметить, что для проведения активной кадастровой работы по памятникам природы необходимы организации, работающие по трем вышеупомянутым составляющим. В настоящее время кадастровая работа в Российской Федерации в отношении памятников природы фактически не ведется из-за отсутствия подобных организаций, которые работают над природной составляющей кадастра и землеустройством. Для утверждения памятника природы необходимо получить данные по природной составляющей (описания ценопопу-ляций, сообществ, видов, ландшафтов и т. д.), по правовой составляющей (правовой статус, землеустройство, выделение защитных зон, регламентация использования) и по социально-экономической составляющей (режим пользования, данные о собственнике). Для проведения указных работ требуется государственное финансирование, то есть особая статья расходов бюджета России.

Информационные системные береговые кадастры многоцелевого назначения представляют собой организованную совокупность базовой и отраслевых информационных систем. Базовая

информационная система создается в различных комитетах (по градостроительству и архитектуре, госкомэкологии и др.). Отраслевые системы состоят из земельного кадастра; градостроительного кадастра; реестра недвижимости; реестра муниципальной собственности; схемы инженерных коммуникаций; экологического кадастра; списка юридических и физических лиц города.

Пространственная информация реализуется за счет геоинформационных систем (ГИС). Базовым пакетом информационных кадастров являются: комплекс программ MGE версии 7.0 фирмы Intergraph; графический пакет MicroStation 95 фирмы Bentley версии 5.5; программа Geomedia фирмы Intergraph. Активно используется ArcView 8.x встроенный в идентичную, масштабируемую, цельную и расширяемую архитектуру ArcInfo, и полностью взаимодействует со всеми программами ArcGIS (ArcInfo, ArcEditor, ArcSDE, ArcIMS). Три модуля ArcGIS: ArcMap, сфокусированные на работе с картой; ArcCatalog, с его помощью можно просматривать, управлять, создавать и организовывать географические и табличные данные; ArcToolbox, с основными средствами конвертации данных.

В управлении территориями и акваториями одним из основных видов продукции является информация (в том числе картографическая), получаемая на основе имеющихся данных. При решении экологических задач с помощью ГИС акцент на продукцию несколько иной. В ходе экологического наблюдения (мониторинга) осуществляют сбор и совместную обработку данных, относящихся к различным природным средам, моделирование и анализ экологических процессов и тенденций их развития, а также использование данных при принятии решений по управлению качеством окружающей среды.

Результат экологического исследования, как правило, представляет оперативные данные трех типов: констатирующие (измеренные параметры состояния экологической обстановки в момент обследования), оценочные (результаты обработки измерений и получение на этой основе оценок экологической ситуации), прогнозные (прогнозирующие развитие обстановки на заданный период времени).

Геоинформационные системы являются оптимальным средством для представления и анализа пространственно-распределенных экологических данных. Интеграция данных в единую систему происходит двумя путями:

1) на основе конвертирования форматов данных в единый для всей системы формат;

2) на основе выбора единого программного обеспечения ГИС.

Система экологического мониторинга предусматривает обмен данными между его участниками. Поэтому одним из главных требований, предъявляемых к программному обеспечению всех подсистем, является возможность конвертирования файлов данных в стандартные форматы (DBFдля файлов баз данных и DXFдля графических файлов). Масштаб карт, на которых работают разные подсистемы экомониторинга, могут быть различными: от 1:2000 для территориальных до 1:38000 для верхнего уровня системы. В организации экомониторинга геоинформационные технологии составляют основу, поскольку они обеспечивают решение задач экологического мониторинга.

Информационные системные береговые кадастры многоцелевого назначения — активный механизм хозяйствования в береговой зоне, поскольку позволяют осуществлять мониторинг, комплексную оценку негативных изменений и являются методом воздействия на нерадивых при-родопользователей. Система кадастров природных ресурсов — качественно новая ступень обобщения и регистрации данных о природных ресурсах. Базируясь на принципах системного подхода, кадастровая информация должна предусматривать комплексное и рациональное использование природных ресурсов; согласование общих и отраслевых задач на разных уровнях управления; согласование критериев и показателей учета природных ресурсов, их качественной характеристики и экономической оценки и др. [12].

Следовательно, кадастр — не только систематизированный свод данных, опись объектов и явлений, он также содержит рекомендации по использованию и охране природных объектов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арзамасцев И. С. Устойчивое природопользование в береговой зоне Приморья [Электронный ресурс]: http://iczm. ге^. га — 2004.

2. Преображенский Б. В. Основы подводного ландшафтоведения (Управление морскими экосистемами) / Б. В. Преображенский, В. В. Жариков, Л. В. Дубейковский. — Владивосток: Дальнаука, 2000. — 352 с.

3. Берсенев Ю. И. Особо охраняемые природные территории Приморского края (учебно-методическое пособие) / Ю. И. Берсенев — Владивосток: МК-Дизайн, 1997. — 41 с.

4. Селедец В. П. Охраняемые природные территории Приморского края / В. П. Селедец. — Владивосток: Дальнаука, 1993. — 171 с.

5. Селедец В. П. Растительность памятников природы в береговой зоне Японского моря (Приморский край) / В. П. Селедец; ТИГ ДВО РАН. — Владивосток: Дальнаука, 2005. — 230 с.

6. Семкин Б. И. Сравнительный анализ списков видов сосудистых растений островов Дальневосточного морского заповедника / Б. И. Семкин, Л. М. Борзова // Бот. ж. — 1986. — Т. 71. № 5. С. 652—657.

7. Семкин Б. И. Методика математического анализа списка видов насекомых в естественных и культурных биоценозах / Б. И. Семкин, Л. С. Куликова. — Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. — 73 с.

8. Семкин Б. И. Сравнительный анализ ботанических памятников природы в береговой зоне Японского моря (Приморский край) / Б. И. Сем-кин, В. П. Селедец, М. В. Горшков, Я. А. Дробот, Л. М. Борзова // Материалы XIII научного совещания географов Сибири и Дальнего Востока (27-29 ноября 2007 г). Т. 2. Иркутск: Институт географии им. В. Б. Сочавы СО РАН, 2007. С. 40.

9. Майоров И. С. Залив Петра Великого: проблемы природопользования, кадастровых оценок и экологической безопасности / И. С. Майоров. — Владивосток: ТГЭУ, 2005. — 160 с.

10. Майоров И. С. Использование многоцелевых береговых кадастров для управления и природопользования на побережье залива Петра Великого (Японское море) / И. С. Майоров // Вестник ТГЭУ. 2005. №4(36). 2005. С. 90—100.

11. Майоров И. С. Концептуальные основы сбалансированного природопользования в береговой зоне дальневосточных морей / И. С. Майоров // Вестник ТГЭУ. 2005. №1(33). С. 96—109.

12. Майоров И. С. Эколого-географические основы устойчивого природопользования в береговой зоне Дальнего Востока России (Альтернативное природопользование) / И. С. Майоров. — СПб.: Санкт-Петербургская академия управления и экономики, 2008. — 232 с.

13. Майоров И. С. Проблемы устойчивого развития России и их связь с проблемами природопользования / И. С. Майоров, Б. И. Семкин // Материалы межд. научн. конф. «Российский Даль-

ний Восток и страны АТР: проблемы устойчивого развития в условиях глобализации». — Владивосток: ТГЭУ, 2007. С. 244—246.

14. Майоров И. С. Введение в концептуальные основы сбалансированного природопользования в зоне залива Петра Великого (Японское море) / И. С. Майоров, В. М. Урусов, М. Н. Чипизубова // Исследование и конструирование ландшафтов Дальнего Востока и Сибири. Вып. 6. Владивосток: Дальнаука, 2005. С. 11- 78.

15. Семкин Б. И. Теоретико-графовые методы в сравнительной флористике / Б. И. Семкин // Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики: Материалы II рабочего совещания по сравнительной флористике. Неринга. 1983. — Л.: Наука, 1987. С. 149—163.

16. Борзова Л. М. Развитие островных растительных сообществ в голоцене (на примере острова Большой Пелис) / Л. М. Борзова, Б. И. Семкин, Н. Н. Ковалюх // Развитие природной среды в плейстоцене (юг Дальнего Востока). — Владивосток: 1981. С. 127—134.

17. Калюжная Н. С. Анализ структуры фауны жесткокрылых (Coleoptera) северо-западной части Сарпинской низменности (Калмыкская АССР) с использованием теоретико-графовых методов / Н. С. Калюжная, Б. И. Семкин, Е. Л. Петухова // Энтомологическое обозрение. — 1983. Т. 62. № 1. С.199-204.

18. Максимова В. Ф. Сравнительный анализ травяного яруса в лесах Среднего Сихотэ-Алиня с помощью мер включения / В. Ф. Максимова, Н. С. Нечаева, Б. И. Семкин // Локальный мониторинг растительного покрова. — Владивосток: 1982. С.102—110.

19. Берж К. Теория графов и ее приложения / К. Берж. — М.: Изд-во иностранной литературы, 1962. — 320 с.

20. Кафанов А. И. Влияние видового богатства и обилия на меры включения при теоретико-графовом анализе / А. И. Кафанов // Известия РАН. сер. биол. 1994. №3. С. 428—434.

21. Семкин Б. И. Сравнительный многомерный анализ структурной организации растительного покрова / Б. И. Сёмкин // Автореф. дисс. докт. биол. наук. - Л. : ДВО АН СССР, 1987. - 34 с.