Системне моделювання землекористувань в задачах землеустрою

Землеустрій являє собою багатофункціональну систему, що відображає кількісну та якісну оцінку взаємозв’язків між підсистемами та їх елементами і має в своїй основі основну мету: оптимальне використання та розвиток територій для прийняття управлінських рішень. Він є головним механізмом, за допомогою якого впроваджується в життя державна земельна політика щодо здійснення земельної реформи та вдосконалення земельних відносин, наукового обґрунтування розподілу земель між галузями економіки, формування раціональної і ефективної екологічної системи землекористувань, використання, охорони земель і підвищення родючості ґрунтів, прогнозування, планування і розміщення оптимальної екологічно збалансованої структури земельних угідь та посівних площ, розвитку продуктивних сил, засобів виробництва і вдосконалення виробничих відносин на локальному, регіональному та національному рівнях. Управління такою багатофункціональною системою, як землеустрій, повинно здійснюватися за допомогою механізму прямого та зворотного зв’язку між підсистемами управління та функціонального призначення територій. Тому для оптимального використання територій та їх управлінням необхідні системні принципи розв’язання широкого кола проблем з сукупністю методологічних засобів, за допомогою яких можна розв’язувати нетривіальні задачі. При цьому, для оптимального управління територіями, які є багатофункціональними в просторово-часовому вимірі, необхідно створювати нові методи та способи їхнього моделювання. Для таких задач необхідно використовувати сучасну теорію системного аналізу, за допомогою якої можна вирішувати широкий спектр практичних застосувань в управлінні територій різного функціонального призначення.

Застосування системного аналізу для вирішення задач неформалізованого та неструктурованого характеру в системі управління територіями є новими. Вони розглядаються з позиції цілісності, тобто дослідження об’єкту, навколишнього середовища і системи управління як єдиного цілого,що забезпечує досягнення поставленої мети.Перш за все, дамо визначення що ж таке формалізовані задачі системного аналізу. Формалізована задача представлена як змістовним формулюванням, так і математичною постановкою.При цьому для її дослідження існує математичний апарат у вигляді методу, моделі або алгоритму. А задачі, що можуть формалізуватися, це такі,для яких доказана можливість формалізації та розв’язання.

Розв'язання таких задач для управління територіями започатковано науковцями кафедри землеустрою, геодезії та геоінформатики Національного університету водного господарства та природокористування, що висвітлено в таких наукових збірниках: "Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва", „Землевпорядний вісник", "Інженерна геодезія".

Мета землеустрою „від загального до часткового" є досить змістовною і прийнятною. Але для вивчення землекористувань та землеволодінь в загальному для прийняття управлінських рішень необхідно вивчити детальний зв'язок між реальними елементами, які входять до цієї системи. Вони зв'язані між собою великою кількістю відношень. При розгляді множини всіх елементів системи необхідно вибрати суттєві, які необхідні для досягнення кінцевої мети. Велику роль при цьому грає особа, яка приймає рішення, тому що вона повинна досить детально знати саму систему.

В першу чергу, для моделювання довільної підсистеми землеустрою необхідно описати її різними методами семіотики, наприклад, теоретико-множинним, в основі якого лежить поняття множини, що представляє сукупність визначених загалом різних об’єктів,які мають щось спільне;графічний опис є орієнтованим графом з послідовним з’єднанням елементів системи через визначені шляхи;для одержання логічного опису системи необхідно представити підсистеми у вигляді булевих матриць-таблиць, над якими можна виконувати різні логічні операції,що відповідають відповідним теоретико-множинним операціям; алгебраїчний опис системи доповнює теоретико-множинний кількісними параметрами в просторово-часовому аспекті; в основу статистичного опису лежить поняття події, яке пов’язане з проведенням експерименту над системою; при лінгвістичному опису системи вводиться поняття нечіткої множини, при якій ступінь належності елементів системи виконується поступово, що виражається числом з інтервалу [0,1].

Отже, для реалізації Закону України „Про землеустрій” необхідно чітко представити, що землеустрій являє собою складну та неформалізовану просторово-часову систему, що перебуває в безперервному розвитку в залежності від правових, фізичних, економічних, екологічних та інших факторів. Тому під час аналізу та встановлення зв’язків між підсистемами землеустрою та їх елементами завжди виникає проблема нечіткої або невизначеної умови між ними з точки зору формалізації визначальних критеріїв. Для побудови оптимальної моделі управління територіями необхідно побудувати цільову функцію з параметрами, що входять в даний просторово-часовий об’єкт, з їх обмеженнями і допущеннями, що є одним з принципів системного дослідження явищ та процесів. Далі необхідно вибрати метод розв’язання даної задачі.

Зупинимось на характеристиці стохастичної, хронологічної та експертної моделей, що можна застосовувати в системних дослідженнях при оптимізації управління територіями. Кожна з таких моделей має свою сферу застосування.

Стохастична модель застосовується тоді, коли існує багатоваріантність розв’язання поставленої задачі, в залежності від впливу вищеназваних факторів або параметрів.

При дослідженні функціонування системи, в залежності від просторово-часових характеристик її параметрів щодо зміни кількісних елементів та їх зв’язків, необхідно застосовувати хронологічну модель.

Експертна модель застосовується в тих випадках, коли при дослідженні системи є невизначеність умов і критеріїв, а також кінцевих виходів. При цьому можуть бути два варіанти: експерти мають неупереджене ставлення до достовірності результатів моделювання або вони мають інтереси, які не співпадають між ними чи є протилежними. В першому випадку метою моделювання є вироблення спільної думки експертів шляхом усереднення індивідуальних переваг окремих експертів. В другому випадку для отримання оптимального рішення застосовується теорія ігор (біматрична чи антагоністична гра).Виходячи з вищенаведених міркувань, поставимо за мету можливості застосування тієї чи іншої моделі для функціональних складових землеустрою.

В Законі України „Про землеустрій” вказується, що в систему землеустрою входить:

1. Законодавчо визначена діяльність у сфері землеустрою;

2. Органи, які здійснюють державне регулювання;

3. Організація, регулювання та управління земельними ресурсами;

4. Здійснення землеустрою на національному, регіональному, локальному і господарському рівнях;

5. Державний і самоврядний контроль за здійсненням землеустрою;

6. Наукове, кадрове та фінансове забезпечення;

7. Суб’єкти та об’єкти землеустрою.

Виходячи з цього можна вважати, що однією з моделей, що описує систему землеустрою може бути хронологічна модель. Тут майже всі суб’єкти землеустрою є елементами підсистеми управління, а об’єкти – елементами функціональної підсистеми. Причому, в п. 2 відображена структура підсистеми управління та сфери впливу її елементів, а в п. 4 – виходи (варіанти кінцевих результатів) на кожному рівні функціональної (територіальної) підсистеми.

Для реалізації вищенаведеної моделі виділяємо саме ту послідовність етапів, реалізація яких при наявних обмеженнях, дасть максимальний ефект. Зазначимо, що без виконання попереднього етапу, неможливе виконання наступного. Отже, послідовність, на нашу думку, має бути такою:

1. Створення чіткої та якісної законодавчої бази в сфері землеустрою (Закони України „Про землеустрій”, „Про охорону земель”, „Про державний контроль за використанням та охороною земель”, Земельний Кодекс України тощо);

2. Виконання підготовчих робіт (топографо-геодезичні та картографічні роботи, інвентаризація земель, ґрунтові, геоботанічні та інші обстеження, бонітування ґрунтів тощо);

3. Здійснення землеустрою на національному та регіональному рівнях (програми використання та охорони земель, схеми землеустрою, деякі проекти землеустрою);

4. Здійснення елементів землеустрою на місцевому рівні (проекти організації територій, контурно-меліоративна організація землекористувань);

5. Робочі проекти (освоєння нових, меліорація та рекультивація порушених земель, охорона земель від природних та антропогенних негативних явищ, поліпшення угідь, здійснення культуртехнічних заходів, землювання малопродуктивних угідь, бізнес-план реалізації проектних рішень);

6. Державний і місцевий контроль за здійсненням землеустрою (ліцензування діяльності, державна експертиза документації, самоврядний контроль, авторський нагляд за виконанням проектів землеустрою).

Зауважимо, що в запропонованій моделі не всі етапи можна достатньо формалізувати. Саме ця умова тут є ключовою, оскільки при її невиконанні, хоча б для одного з етапів, модель не може бути повністю реалізованою.

Тепер розглянемо кожен з етапів окремо, намагаючись представити його у вигляді однієї з описаних вище моделей.

Як відомо, законотворча діяльність відбувається у Верховній раді, де діють тимчасові чи постійні фракції з різними чи протилежними інтересами. Тому при моделюванні цього етапу, як самостійної складової, можливе лише за допомогою експертної моделі, причому із застосуванням теорії ігор.

Виконання підготовчих робіт потрібно моделювати теж за допомогою експертної моделі, але, оскільки тут особиста зацікавленість експертів, як правило, відсутня, то можна здійснювати її таким чином, щоб оцінки переваг експертів трансформувалися в єдину їх думку.

На третьому етапі найдоцільніше застосувати експертну модель в такому варіанті, як і для попереднього етапу, оскільки тут формуються основні засади землеустрою, що не потребують чіткої формалізації або потребують її в нечітких формах.

Четвертий етап, за суттю, є основою землеустрою, оскільки саме тут здійснюється безпосередній вплив конкретних проектних рішень при управлінні територій. Цей етап є найдетальнішим і тому найвідповідальнішим, оскільки серед різноманіття методів оптимізації певної території потрібно вибрати саме єдино правильну їх сукупність. В даному випадку є необхідність вибрати стохастичну модель, оскільки при виборі конкретного варіанту проектного рішення (альтернативи) може виникати неоднозначність, що пов’язана із зміною просторово-часових характеристик в кількісному та якісному аспекті.

Моделювання п’ятого етапу за допомогою моделей даного типу не є доцільним, оскільки тут немає моменту невизначеності, бо кожен робочий проект є реалізацією тих чи інших капіталоємких частин проекту землеустрою і кожен робочий проект мусить містити такі типові елементи: детальний кошторис та чітку послідовність дій.

Останній етап, як і попередній, не можна промоделювати в умовах невизначеності тому, що тут невизначеності, як такої, не може бути. Скоріше навпаки, даний етап з метою успішної його реалізації повинен містити в собі якомога більше конкретики.

Зупинимося на моментах застосування системного аналізу при цільовому управлінні територіями різного призначення.

Прийнято вважати, що математичними абстракціями в основному оперує теорія множин і відношень між її елементами. Тому доцільно спробувати визначити поняття системи землеустрою саме в термінах цієї теорії. Підґрунтям державної політики у сфері землеустрою є множина механізмів, спрямованих на оптимальному варіанті використання територій. Можемо припустити,що елементи двох множин: території та землеустрою взаємопов’язані та становлять її основу. Проілюструємо це на прикладі приміських зон (дослідження аспірантів П. Кахнича та Р.Німковича, Національний університет водного господарства і природокористування).

Нехай територіальні елементи системи приміської зони Х та функціональні заходи землеустрою Y представимо як підмножину декартового добутку Y Х:

де: Х – множина категорій земель за цільовим призначенням:

; (10.1)

Y – функціональні заходи землеустрою:

. (10.2)

При цьому:

x1 – землі сільськогосподарського призначення; y1 – технічні;

x2 – землі житлової та громадської забудови; y2 – організаційно-правові;

x3 – землі природно-заповідного та іншого y3 – соціально-економічні;

природоохоронного призначення; y4 – естетичні;

x4 – оздоровчого призначення; y5 – екологічні;

x5 – землі рекреаційного призначення; y6 – інформативні.

x6 – землі історико-культурного призначення;

x7 – землі лісового фонду;

x8 – землі водного фонду;

x9 – землі промисловості, транспорту, зв’язку, енергетики, оборони та іншого призначення.

Для визначення глобальної структури зв’язаності комплексів системи необхідно прийти до вивчення класів q-еквівалентності та виконати Q-аналіз системи. Таким дослідженням ми прийдемо до конструктивного ланцюга проміжних симплексів, що зв’язують їх і,тим самим, глобально можна оцінити якісний стан системи.

В управлінні територіями необхідно проблемну область представити у вигляді ієрархії елементів. Порівняно із системами централізованого управління ієрархічні системи мають багато переваг, а саме:

- свобода локальних дій для підсистем нижчих рівнів;

- гнучкість системи управління та широкі можливості пристосування її умов, що змінюються;

- суттєве скорочення потоків інформації, що пропускається через кожний пункт управління;

- вища надійність системи.

Ієрархічна модель розглядається як цілеспрямована інформаційно-управлінська діяльність з обов’язковим урахуванням ієрархічних рівнів її організації. Приклад приміської зони.

Отже, застосування системного аналізу при дослідженнях структурної моделі землеустрою є одним з найважливіших етапів в умовах земельного реформування та управління територіями. Тому саме правильний вибір моделі дозволить знайти найкращі шляхи досягнення мети – створення оптимального землекористування.