Геоинформационное моделирование международных потоков

Геоинформационное моделирование международных потоков
вещества энергии и информации
Ляшенко Д. А.
Ляшенко Д. А. Геоинформационное моделирование международных потоков вещества энергии и информации
Ляшенко Дмитрий Алексеевич / Ljashenko Dmitrij Alekseevich  кандидат географических наук, старший научный
сотрудник, доцент,
кафедра проектирования дорог, геодезии и землеустройства,
Национальный транспортный университет, г. Киев
Аннотация: рассмотрены основные направления геоинформационного моделирования материальных и
информационных потоков в мирохозяйственной системе. Освещен опыт картографирования и
геоинформационного моделирования международных политических, экономических и общественных связей.
Ключевые слова: ГИС, моделирование, международные связи, потоки, картографирование, визуализация,
анализ, прогноз.
Увеличение в XX веке быстроходности, комфортности, грузоподъемности транспорта, создание
протяженных нефтегазовых трубопроводов, освоение воздушного пространства, информационная революция
способствуют все более интенсивному перемещению вещества энергии и информации между городами,
странами и континентами.
Изобретение компьютеров создало возможность накопления, анализа и использования значительных
объемов данных о международных перевозках. Использование компьютеров для картографического
моделирования привело к созданию специального класса информационных систем, названных
геоинформационными системами (ГИС). В то время как основной функцией картографической системы
является генерирование компьютерных карт, функцией ГИС-анализа является создание новой информации
путем интеграции слоев данных, с целью отображения исходных данных по-разному с разных точек зрения.
Способы представления информации о сетях за историю развития ГИС претерпели значительные
изменения. Сетевые структуры данных на заре развития ГИС-технологий содержали информацию об узлах
(вершинах) сети и связях (ребрах) между ними. Позднее стало понятно: чрезвычайно важно для анализа учесть
топологические отношения между узлами сети. Выбор структуры сетевых данных может значительно
повлиять на результаты анализа [2].
Сегодня для анализа транспортных и других потоков разработаны специальные сетевые модели данных.
Они включают в себя структуры данных, которые позволяют более реалистично моделировать реальные
мировые сети [3]; структуры данных, поддерживающие очереди и направленные грани для того, чтобы
смоделировать сопротивления, с которыми сталкиваются объект при перемещении вдоль сети; и, позволяют
проводить сетевой анализ данных. Такие сетевые структуры данных становятся широко доступны в
коммерческих программных ArcGIS и Intergraph.
Потоки вещества, энергии, людей и информации удобно представлять в виде графа, узлы которого
обозначают начальные, конечные и промежуточные точки маршрутов перемещений. Обобщающее
исследование, посвященное средствам визуализации такого вида данных о потоках, сделано И. Бояндиным [1].
Также важно уделить достаточное внимание обоснованию структур баз данных для геоинформационного
моделирования потоков между странами. По выполняемым функциям их можно условно разделить на
политические, экономические, миграционные и культурные. В первом случае осуществляются контакты
между представителями власти разных стран (президенты, правительства, общественные и религиозные
деятели, военные). Экономические связи направлены на международный обмен товарами и услугами с целью
их перераспределения и получения коммерческой выгоды. Миграционные связи позволяют людям
перемещаться из регионов с ограниченными возможностями для жизни в более благоприятные районы. И,
наконец, культурные связи позволяют гражданам и социальным группам обмениваться информацией, что
обеспечивает диалог культур. По форме взаимодействия связи можно разделить на связи сотрудничества,
обмена, экспансии, диффузии, противостояния и конфликтов.
В каждом конкретном случае следует изучать взаимодействующие объекты и выбирать комплекс
показателей для их визуализации. Основным инструментом концептуального моделирования предметной
области с целью выделения взаимодействующих объектов и структуры пространственных баз данных является
структурно-графическое моделирование. Организационные модели могут быть формализованы путем
преобразования в диаграммы «сущность связь» и на универсальном языке разметки (UML). На базе этих
формальных моделей уже и создаются базы пространственных данных.
По такой схеме автором были созданы структурно-графические модели международных политических,
экономических, миграционных и культурных связей. На основе моделей составлена структура
специализированных серий карт, посвященных отображению международных потоков. Обработан
значительный массив внешней торговли товарами между Украиной и странами мира. Создана серия карт
внешней торговли товарами.
Кроме этого, невозможно изучать и картографировать потоки без учета предпосылок их возникновения и
последствий. Отдельный блок моделей оценивает инфраструктуру пространственных связей: физикогеографические условия и ресурсы, и размещение населения (общая площадь и распределение территории по
странам и регионам, климатические колебания, соотношение «население-производство», географические
расстояния между государствами); 2) политическое положение в мире (расстановка политических сил, наличие
межгосударственных союзов и объединений, подписание соглашений, стремление к автаркии, использование
поставок в политических целях); 3) производство и торговля в их единстве (структура мировых торговых
потоков, роль балансовых расчетов, клиринга, многосторонних операций и т. п.); 4) система инфраструктуры
(пути сообщения, транспорт, рыночная инфраструктура).
Заслуживает
внимания
использование
методов
геоинформационного
моделирования
для
картографического синтеза информации. Обоснована методология уменьшения размерности данных путем
использования метода нейронных сетей как математического способа типизации стран по товарной структуре
экспорта продовольственных товаров, и по динамке экспорта и импорта товаров. В результате вся
совокупность стран – торговых партнеров Украины разделена на кластеры со схожими наборами
характеристик внешней торговли.
Определены основные направления использования карт международных связей Украины для нужд
территориального планирования, учебной, культурно-просветительской, пропагандистской деятельности,
международного маркетинга и рекламы.
Использование метода геоинформационного моделирования позволяет оперативно выполнять анализ и
синтез пространственных данных такой важной отрасли хозяйственной деятельности как международная
торговля, выявлять особенности международных перемещений трудовых ресурсов и капитала.
Литература
1. Boyandin I. Visualization of temporal origin-destination data.  Fribourg: UniPrint, 2013. – 144 р.
2. Curtin K. Network Analysis in Geographic Information Science: Review, Assessment, and Projections // Cartography
and Geographic Information Science.  Volume 34, Issue 2, 2007. – P. 103-111.
3. Fohl P., Curtin K.M., Goodchild M.F., Church R.L. A non-planar, lane-based navigable data model for ITS //
Proceedings, Seventh International Symposium on Spatial Data Handling. – Delft, 1996. – P. 7B.17–7B.29.