Возможности использования геоинформационных технологий в переписи населения в России

Тимонин С.А., г.Москва, Институт демографии НИУ Высшая школа экономики, stimonin@hse.ru
Анискина Т.А., г.Москва, компания Esri CIS, taniskina@esri-cis.ru
Пьянкова А.И., г.Москва, Институт демографии НИУ Высшая школа экономики, amahotkina@gmail.com

Application of GIS techniques for Population Census in Russia

Увеличение достоверности данных переписи населения и полноты ее охвата, сокращение финансовых и временных затрат, повышение доступности итогов переписи подразумевает действия по совершенствованию существующих механизмов и внедрению новых методов и подходов к ее подготовке и проведению. Внедрение технологий геоинформационных систем (ГИС), возникших на стыке картографии и информационных систем, способно значительно повысить эффективность проведения переписей населения и улучшить качество получаемых результатов.

Введение

Руководство ООН по использованию геопространственной инфраструктуры в переписях содержит утверждение, что «картографическое сопровождение давно стало неотъемлемой частьюпроцесса проведения переписи: карты обеспечивают полноту охвата и облегчают проведение переписи; карты облегчают сбор данных и могут оказать помощь в наблюдении за проведением переписи; и, наконец, карты облегчают представление, анализ и распространение результатов переписи».

Данные исследования, проведенного статистическим отделом ООН и посвященного опыту проведения переписей населения раунда 2010 г., свидетельствуют о том, что использование картографического материала в электронном виде, систем геопозиционирования и геоинформационных технологий в переписях населения становятся распространенной мировой практикой. В последнем раунде переписей населения 71 страна из 122-ти стран, предоставивших ответы, положительно ответила на вопрос об использовании только цифрового картографического материала. Новыми лидерами в этой области стали развивающиеся страны, в частности страны Латинской Америки и Карибских островов (68% стран этого региона используют только цифровой картографический материал). Интересным примером в данном случае является опыт некоторых стран Африканского континента, например, Руанды, где важным аспектом было обеспечение быстрой пространственной визуализации данных переписи.

Второй нарастающей тенденцией является рост числа стран, использующих системы геопозиционирования (GPS) и ГИС в подготовке, проведении и распространении результатов переписи населения: 74% стран отметили, что использовали обе технологии в переписи, 17% не использовали (могли, но не стали), в 9% случаях использование было не применимо из-за отсутствия таких возможностей.

Третьей тенденцией является геокодирование жилых строений. В более раннем отчете Европейской экономической комиссии ООН, освещающем опыт проведения переписей населения 2000 года, отмечается, что цифровой картографический материал может создаваться в ходе проведения переписи – 17 из опрошенных 44 стран геокодировали жилые строения на этапе проведения переписи, а в 20 из 44 стран пользователям предоставлялся доступ к пространственно привязанным данным переписи. При этом стоит учитывать, что часть стран имела географическую привязку данных переписей населения и до 2000 года.

Тут важно подчеркнуть, что в аббревиатуре ГИС скрывается слово «система», а это подразумевает наличие множества элементов и связей между ними, образующих определенную целостность. Поэтому ГИС нельзя рассматривать как нечто обособленное от остальных элементов проведения переписи населения. Для достижения возможности связывания этих элементов во многом требуется их усовершенствование, в первую очередь совершенствование адресных баз.

В России внедрение ГИС в проведение переписи населения пока находится на начальном этапе и не несет комплексного характера. На подготовительном этапе в качестве картографического обеспечения готовятся схематические планы на территорию городских и сельских населенных пунктов, внутригородских районов и округов, а также схематические карты районов. Но большая часть картографического материала изготавливается на бумажной основе, что затрудняет его дальнейшее использование и проведение анализа.

В то же время использование ГИС и их интеграция с другими технологиями становятся особенно актуальными в свете новых предложений Росстата по усовершенствованию технологии проведения переписи населения в соответствии с международным опытом: ее проведение через Интернет и использование портативных электронных устройств (далее КПК) для заполнения переписных листов в ходе традиционного обхода. Международная практика в этом вопросе разнообразна, ГИС воспринимается как важный инструмент стратегического и оперативного управления процессом переписи населения.

Применения возможностей ГИС на каждом из этапов переписи населения

Кратко опишем некоторые из возможностей и инструментов ГИС, которые широко используются в разных странах в ходе каждого из этапов переписи населения. В обобщенном виде они отражены в таблице.

Подготовительный этап. На этом этапе происходит формирование базы пространственных (географических) данных (БПД) и ее интеграция с информационной системой переписи населения. БПД, как правило, содержит 2 набора данных: операционный и базовый. Операционный набор должен содержать два основных слоя, непосредственно используемых в переписи: точечный слой с объектами адресной базы и слой с границами регистрационных участков (переписных, инструкторских и счетных). Базовый набор обычно содержит вспомогательные слои, необходимые для ориентирования на местности и включающие строения, транспортную инфраструктуру, гидрографию, административные границы и прочие.

Первостепенной задачей является создание и последующее обновлениепространственногослоя с адресной информацией. В нем содержатся данные о расположении домохозяйств, которые подлежат наблюдению в рамках проведения переписи населения. Перечень основных шагов может быть следующим:

1. Пакетная пространственная локализация жилых строений на основе существующей к моменту начала подготовки переписи населения адресной базы на всю территорию Российской Федерации с применением геокодеров. В случае отсутствия в геокодерах детальной информации о жилых строениях на некоторые участки территорий необходима полуавтоматическая или ручная географическая привязка жилых домов.
2. Интеграция созданного слоя с подсистемой «Подготовка к проведению переписи» АС ВПН с целью синхронизации пространственных данных с атрибутивной информацией, хранящейся в адресной базе: год постройки, число квартир, ориентировочная численность населения и др.
3. Совмещение созданного слоя с базовыми картографическими слоями для подготовки детальных планов для регистраторов, в том числе их загрузка в КПК со встроенной системой глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС или их комбинация).
4. Разработка механизмов геокодирования новых объектов при их добавлении в адресную базу (рис. 1). Это может быть реализовано в стационарных условиях путем внесения нового адреса жилого строения, а затем фиксации его пространственного положения по электронной карте. Другой вариант – использование систем глобального позиционирования для локализации непосредственно в поле жилых строений, отсутствующих в адресной базе, с последующим экспортом собранной информации в пространственный модуль АС ВПН.

Рис. 1. Фрагмент электронной карты, наряду с другими базовыми слоями содержащей слой с жилыми строениями, подлежащими обследованию в ходе переписи населения.

Второе направление внедрения геоинформационных технологий на подготовительном этапе – переписное районирование, выделение границ счетных участков с учетом установленных норм нагрузки на 1-го переписчика и формирование инструкторских и переписных участков в рамках каждого муниципального образования (рис. 2). В автоматическом режиме данная процедура может быть выполнена только при условии наличия информации о пространственной локализации жилых строений, а также ассоциированных с ними сведений о принадлежности дома к тому или иному участку (согласно данным предыдущей переписи) или ориентировочной численности населения, полученной из административных источников. После автоматического создания слоя следует провести ручную корректировку выделенных границ (при необходимости), проверить топологическую корректность участков, выработать механизмы агрегации собираемых данных.

Рис. 2. Обзорная схема переписного районирования: 1-21 – переписные участки (левый рисунок), 1А-1Д – инструкторские участки в пределах переписного участка №1 (правый рисунок, выделены разным цветом), счетные участки (правый рисунок).

Заключительным моментом подготовительного этапа является формирование обзорных карт на территорию сельских и городских населенных пунктов, внутригородских районов и округов, а также планов на участки переписного деления непосредственно для переписчиков, инструкторов и начальников переписных участков (рис. 3). Созданные карты могут использоваться на этапе проведения переписи как в распечатанном бумажном виде, так и в электронном – при загрузке в КПК со встроенным устройством позиционирования.

Рис. 3. Фрагмент карты, показывающей границы участков переписного районирования, совмещенные с базовыми общегеографическими слоями.

Проведение переписи. Для наиболее эффективной реализации этого этапа необходимо использование мобильных электронных устройств (КПК, планшеты, смартфоны и т.п.), оснащенных устройствами спутникового позиционирования. Кроме того, целесообразна разработка специализированного мобильного приложения, функциональность которого будет отвечать задачам переписчиков, а именно: интуитивно удобное заполнение информации, получаемой в ходе переписи; возможность внесения изменений в адресный реестр, которые не были выявлены в ходе подготовительного этапа; возможность обратной связи с диспетчером, следящим за ходом переписи, в случае возникновения ситуаций, требующих быстрой реакции; построение маршрутов и пр.

Кроме того, возможно создание рабочего места диспетчера, который будет обеспечивать задачи мониторинга хода проведения переписи с визуальным представлением на карте местоположения переписчиков, а также промежуточных результатов переписи за любой временной промежуток.

Все это повысит точность и корректность собираемой информации, позволит оптимизировать человеческие и вычислительные ресурсы, увеличит скорость реагирования и возможности принятия оперативных решений непосредственно во время проведения переписи.

Если геоинформационные технологии будут внедрены на первых двух этапах переписи населения, это значительно облегчит реализацию распространения итогов переписи в картографическом виде, поскольку процесс привязки статистических данных к карте уже будет автоматически осуществлен в ходе проведения переписи.

Распространение результатов. Использование ГИС на заключительном этапе распространения результатов переписи связано с двумя основными возможностями. Первая – это предоставление итогов переписи населения в виде массивов статистической информации, связанной с наборами геоданных разного пространственного охвата и детальности. Подобный принцип, к примеру, реализован Бюро переписи США: пользователь имеет возможность загрузить набор пространственных данных требуемой детальности (от уровня штатов до zip кодов) и соответствующий массив статистических данных. При этом и пространственные, и статистические данные содержат уникальное поле, по которому возможно определить взаимооднозначное соответствие данных для их последующего анализа в геоинформационной среде. Очевидно, что чем детальнее уровень пространственного анализа, тем труднее его выполнять, обозревая данные в табличном виде. И очевидно, что в решении данной задачи возрастает значение геоинформационных и картографических методов изучения населения и его структуры.

Второй вариант распространения результатов переписи – их представление в картографической форме. Это может быть традиционный печатный атлас переписи населения, мультимедийная атласная демографическая система (рис. 4), интерактивная информационная система с расширенными графическими и функциональными возможностями. При их создании также возникает вопрос о необходимой и достаточной тематической наполненности, пространственном охвате и уровне детализации.

Рис. 4. Фрагмент демографической информационной системы США, отражающей медианный возраст населения на пространственных уровнях различной детальности.

Заключение

Комплексное использование современных технологий, КПК в совокупности с ГИС, системами геопозиционирования, Интернетом позволяет повысить как качество самой переписи, так и эффективность использования людских и прочих ресурсов. Все эти задачи в совокупности затрагивают множество аспектов подготовки и проведения переписи, по каждому из которых требуется вдумчивая целенаправленная работа. Возможно, они будут более трудоемкими, чем просто разработка электронной версии переписного листа, но именно подобный комплексный подход мог бы способствовать качественному рывку вперед в данном направлении. К тому же полученные массивы данных и результаты их анализа могут с успехом использоваться в решении множества других государственных задач.