Статистические методы анализа временных рядов

Охрана ландшафта - это система административно-правовых, организационно-хозяйственных, экономических, технологических, биотехнических, просветительских и пропагандистских мероприятий, направленных на сохранение выполнения ландшафтом основных социально-экономических функций

Находясь в постоянном контакте и взаимодействии с природой, человек вносит определенные изменения в сложившиеся природные комплексы ландшафтов (не затронутых хозяйственной деятельностью ландшафтов, по существу, не осталось). Ландшафты, подвергшиеся в той или иной мере воздействию человека, называют антропогенными.

Не все антропогенные ландшафты являются лучшими по сравнению с естественными. Некоторые из них, измененные непреднамеренной деятельностью человека, хотя и сохраняют характерные черты природных комплексов, представляют собой обезображенные территории, покрытые различными отходами: пустой породой, шлаками, остатками строительных материалов, терриконами, рытвинами, твердым мусором и т. п.

Большая часть антропогенных ландшафтов создана людьми в интересах удовлетворения своих материальных, духовных и культурных потребностей.

Выделяют несколько видов антропогенных ландшафтов:

- городской - многоцелевого назначения, формирующийся в процессе создания и функционирования города;

- сельскохозяйственный (территории с преобладанием полей, лугов, пастбищ), формирующийся для целей и под влиянием сельскохозяйственного производства;

- лесохозяйственный (искусственные лесонасаждения), формирующийся для целей и под влиянием лесного хозяйства;

- водохозяйственный;

- промышленный;

- селитебный (антропогенные ландшафты населенных мест: городов и сел с их постройками, улицами, дорогами, садами и парками);

- рекреационный (природный комплекс, выполняющий функции оздоровления и отдыха людей за счет естественного потенциала и приспособленной инфраструктуры).

Уход за ландшафтом - это система регулярных мероприятий, направленных на поддержание свойств ландшафта в таком состоянии, при котором успешно выполняются возложенные на него социально-экономические функции.

В понятие ухода за ландшафтом входят:

- Улучшение ландшафта - это система мероприятий, направленная на изменение ландшафта с целью формирования или совершенствования благоприятных для человека свойств ландшафта.

- Рекультивация ландшафта - комплекс работ, направленных на восстановление хозяйственной, медико-биологической и эстетической ценности нарушенного ландшафта

- Консервация ландшафта - изъятие ландшафта из использования с целью сохранения его состояния

- Оптимизация ландшафта - это деятельность по обеспечению наиболее эффективного выполнения ландшафтом социально-экономических функций при сохранении ресурсовоспроизводящих и средоформирующих свойств.

При решении экологических проблем должны предусматриваться следующие виды деятельности:

- местный (локальный) и глобальный экологический мониторинг, т. е. изменение и контроль состояния важнейших характеристик окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве;

- восстановление и охрана лесов от пожаров, вредителей и болезней;

- дальнейшее расширение и увеличение заповедных зон, эталонных экосистем, уникальных природных комплексов;

- охрана и разведение редких видов растений и животных;

- международное сотрудничество в деле охраны среды;

- широкое просвещение и экологическое образование населения.

Согласно Федеральному закону Российской Федерации «Об особо охраняемых природных территориях» от 14.03.1995 (ред. от 25.06.2012) особо охраняемые природные территории (ООПТ) - это участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны. Особо охраняемые природные территории относятся к объектам общенационального достояния.

Основу системы ООПТ России составляют государственные природные заповедники, национальные парки и государственные природные заказники.

Всего в России создано более 13 тысяч ООПТ федерального, регионального и местного значения. Из них федеральных ООПТ 266, к которым относятся 101 заповедник, 41 национальный парк и 69 государственных природных заказников федерального значения, а также памятники природы, курорты и др. категории ООПТ. Общая площадь ООПТ федерального значения около 580 тысяч квадратных километров в 84 из 87субъектов Федерации. Эта система природных резерватов уникальна и представляет исключительную ценность с точки зрения поддержания естественного функционирования экосистем и сохранения биоразнообразия, в том числе редких и исчезающих видов, а также экологического мониторинга, научных исследований и экологического просвещения не только в российском, но и в мировом масштабе.

Выделяют семь категорий ООПТ:

1. государственные природоохранные заповедники (в том числе биосферные);

2. национальные парки;

3. природные парки;

4. государственные природные заказники;

5. памятники природы;

6. дендрологические и ботанические сады;

7. лечебно-оздоровительные местности и курорты.

Правительство РФ, а также местные органы самоуправления могут устанавливать иные категории ООПТ, например: охраняемые береговые линии, биологические станции, микрозаповедники и другие.

1. Заповедники(государственные природные заповедники) – это природоохранные, научно-исследовательские и эколого-просветительские учреждения, создаваемые с целью изучения естественного хода природных процессов и явлений, сохранения генетического фонда растительного и животного мира, отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных экологических систем.

Государственный природный заповедник учреждается постановлением Правительства Российской Федерации, принимаемым по представлению федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды. Расширение территории государственного природного заповедника производится в том же порядке.

В России заповедники - это традиционная и наиболее жёсткая форма территориальной охраны природы, имеющая приоритетное значение для сохранения биологического разнообразия. Особо охраняемые природные комплексы и объекты (земля, недра, воды, растительный и животный мир), находящиеся на территории заповедников, полностью изымаются из хозяйственного использования и предоставляются в пользование (владение) заповедников на правах, предусмотренных федеральными законами. Они имеют природоохранное, научное, эколого-просветительское значение как образцы естественной природной среды, типичные или редкие ландшафты, места сохранения генетического фонда растительного и животного мира.

Заповедники организуются постановлением Федерального правительства и находятся под совместным управлением Федерации и ее Субъекта, на территории которого они располагаются - чисто федеральной собственности на природные объекты действующее законодательство страны не предполагает. Территории заповедников полностью изымаются из хозяйственного использования и не могут отчуждаться.

Задачи государственных природных заповедников:

а) осуществление охраны природных территорий в целях сохранения биологического разнообразия и поддержания в естественном состоянии охраняемых природных комплексов и объектов;

б) организация и проведение научных исследований, включая ведение Летописи природы;

в) осуществление государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды);

г) экологическое просвещение и развитие познавательного туризма;

д) содействие в подготовке научных кадров и специалистов в области охраны окружающей среды.

На территории заповедника выделяется зона, полностью закрытая для всякого воздействия. Нередко вдоль границ заповедников располагаются их охранные зоны, выполняющие буферную функцию за счет ограничений на определенные виды хозяйственной деятельности.

На территории государственного природного заповедника запрещается любая деятельность, противоречащая задачам государственного природного заповедника и режиму особой охраны его территории, установленному в положении о данном государственном природном заповеднике.

На территориях государственных природных заповедников запрещается интродукция живых организмов в целях их акклиматизации.

В государственных природных заповедниках могут выделяться участки, на которых исключается всякое вмешательство человека в природные процессы.

Размеры этих участков определяются исходя из необходимости сохранения всего природного комплекса в естественном состоянии.

На специально выделенных участках частичного хозяйственного использования, не включающих особо ценные экологические системы и объекты, ради сохранения которых создавался государственный природный заповедник, допускается деятельность, которая направлена на обеспечение функционирования государственного природного заповедника и жизнедеятельности граждан, проживающих на его территории, и осуществляется в соответствии с утвержденным индивидуальным положением о данном государственном природном заповеднике.

Пребывание на территории государственных природных заповедников граждан, не являющихся работниками данных заповедников, или должностных лиц, не являющихся сотрудниками органов, в ведении которых находятся данные заповедники, допускается только при наличии разрешений этих органов или дирекций государственных природных заповедников.

На равнинных плотно заселенных людьми участках с продуктивными почвами создание заповедников затруднено. В таких районах создание ООПТ высокого ранга встречает ожесточенное сопротивление природопользователей, поэтому если ООПТ и создаются, то имеют здесь небольшие, порой, точечные размеры. Особенно сложной является ситуация с охраной природных экосистем, расположенных в пределах степной зоны, где эти экосистемы наиболее интенсивно трансформированы. Именно здесь немногие имеющиеся заповедники крайне малы по площади, а в сибирской части этой зоны их и вообще нет. В то же время наиболее крупные заповедники расположены либо в малотрансформированных Арктике и сибирской тайге, либо в горнолесных районах.

Старейший из существующих заповедников России – Баргузинский (Бурятия)- был создан в 1916 г. Первый бум создания заповедников пришелся на 30-е гг.. В 1951 и 1961 гг. прошли две волны закрытия заповедников и существенного сокращения площадей сохранявшихся. Новая очень мощная волна создания заповедников наблюдается уже в 90- х гг. В 1993 году в системе Госкомприроды России было создано 6, в 1994 году - 5, в 1995 г. - 4, в 1996 г. - 1 и в 1997 г. - 4 новых заповедника. Таким образом, за 5 лет было создано более одной пятой существующих в стране заповедников общей площадью в 10,3 млн. га, т.е. почти треть заповедной территории страны.

В столь высокой интенсивности создания новых заповедников проявилось ряд обстоятельств переломной эпохи:

- Во-первых, это перераспределение власти от центра к местным органам - экологическая общественность легко добивалась успеха на местных уровнях, апеллируя к региональному престижу местных властных элит в регионах, где до последнего времени заповедники отсутствовали.

- Во-вторых, сказался резкий рост активности "зеленых" движений в конце 80-х - начале 90-х гг.

- В-третьих, положительный эффект возымела неясность в вопросах собственности на землю. Пока земля не получила реальных собственников или не вернулась полностью в руки государственных чиновников, сопротивление производителей природоохранным усилиям экологов оказалось ослабленным. Позже такого же благоприятного периода не будет при любом сценарии развития России.

Статус государственных природных биосферных заповедников имеют государственные природные заповедники, которые входят в международную систему биосферных резерватов, осуществляющих глобальный экологический мониторинг.

Концепция биосферного резервата была разработана в 1974 г. рабочей группой программы «Человек и биосфера» (МАБ) ЮНЕСКО.

UNESCO's Man and the Biosphere Programme (MAB) (англ.) или Программа ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ) (рус.).

Через два года началось формирование их Всемирной Сети по программе «Человек и биосфера», поддерживающей сегодня обмен информацией, опытом и специалистами между 440 резерватами планеты. Они созданы в 97 странах и сохраняют участки малонарушенных экосистем большинства биогеографических провинций Земли на площади не менее 300 млн. га.

Эта Сеть имеет ключевое значение для достижения следующих задач программы МАБ:

- обеспечение устойчивого равновесия между порой конфликтующими целями сохранения биологического разнообразия,

- содействия экономическому развитию и сбережения соответствующих культурных ценностей.

«Сеть является инструментом сохранения биологического разнообразия и устойчивого использования его компонентов, внося вклад в достижение целей Конвенции о биологическом разнообразии и других соответствующих конвенций и актов».

Согласно Севильской стратегии (1995), концептуального международного документа по биосферным резерватам, их принципиальная особенность – ориентация на всемерное содействие региональному устойчивому развитию на основе сохранения естественных экосистем, изучения их свойств и динамики, разработки методов природользования, адекватных местным природным условиям и культурным традициям.

Задача стратегии заключается в определении роли биосферных резерватов в развитии некой новой концепции взаимосвязи между сохранением окружающей среды и развитием.

Определены десять ключевых направлений, составляющих основу Севильской Стратегии.

Цели Севильской стратегии:

1. Использование биосферных резерватов для сохранения природного и культурного разнообразия.

2. Использование биосферных резерватов в качестве моделей управления территориями и экспериментальной базы устойчивого развития.

3. Использование биосферных резерватов для проведения научных исследований, мониторинга, образования и профессиональной подготовки.

4. Претворение в жизнь концепции биосферных резерватов.

Биосферными резерватами являются зоны наземных и прибрежных/морских экосистем или сочетание таких экосистем, международно-признанные в рамках программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ) в соответствии с Положением Севильской стратегии.

Для включения во Всемирную сеть каждый биосферный резерват должен отвечать минимуму критериев и условий. Биосферные резерваты должны выполнять три взаимодополняющие функции (Статья 3 Севильской стратегии):

- сохранение - вклад в сохранение ландшафтов, экосистем, видов и генетических разновидностей;

- развитие - содействие экономическому и социальному развитию, устойчивому в социально-культурном и экологическом отношении;

- научно-техническая - поддержка демонстрационных проектов, экологического образования и подготовки кадров в области окружающей среды, научных исследований и мониторинга, которые связаны с местными региональными, национальными и глобальными вопросами сохранения среды и устойчивого развития.

Каждый биосферный резерват должен включать три элемента.

1. Одну или несколько основных территорий (или ядер), пользующихся долгосрочной защитой и позволяющих сохранять биологическое разнообразие, вести наблюдение за наименее нарушенными экосистемами, проводить исследования и другую не вносящую больших нарушений деятельность (например, в области образования);

2. Четко определенную буферную зону, которая обычно располагается вокруг ядер или примыкает к ним и которая используется для осуществления на основе сотрудничества экологически безопасной деятельности, в том числе в области экологического образования, досуга. экотуризма, а также прикладных и фундаментальных исследований;

3. Гибкую переходную зону (или зону сотрудничества), где могут проводиться некоторые виды сельскохозяйственной деятельности, размещаться населенные пункты, или которая может использоваться в других целях и в пределах которой местные общины, административные и научные учреждения неправительственные организации, культурные общества, деловые круги и другие партнеры работают совместно в целях рационального управления и устойчивого воспроизводства ресурсов этой территории.

Одним из наиболее важных достоинств концепции биосферного резервата является гибкость и творческий подход к ее реализации в весьма разнообразных ситуациях.

Биосферный резерват – это многофункциональная охраняемая природная территория, участвующая в решении широкого спектра взаимодополняющих экологических и социальных задач:

- сохранение эталонных природных сообществ;

- сохранение систем жизнеобеспечения населения региона;

- развития традиционной экологически приемлемой практики землепользования и сохранение связанных с ней культурных ценностей;

- долгосрочных экологических исследований и мониторинга;

- содействия развитию местного и регионального рационального природопользования;

- обмена знаниями и опытом на локальном, национальном и международном уровнях;

- сотрудничества в решении проблемы охраны и использования природных ресурсов и помощи в разрешении конфликтов.

Биосферные резерваты утверждаются Международным координационным советом Программы МАБ по заявке соответствующего государства. И остаются под исключительным суверенитетом того государства, в котором они расположены.

Статус каждого биосферного резервата следует периодически пересматривать раз в десять лет.

В качестве секретариата Сети выступает ЮНЕСКО.

Статистические методы анализа временных рядов

Понятие и классификация рядов динамики

При изучении изменений социально-экономических явлений во времени строят статистические ряды динамики.

Статистический ряд динамики представляет собой последовательность числовых значений статистического показателя, упорядоченных по времени.

Каждый ряд динамики состоит из двух строк. В первой строке указывают периоды или моменты времени, во второй – значения показателя (уровни).

Принята следующая классификация рядов динамики:

1. По времени: интервальные и моментные ряды динамики. В интервальном ряду приводят значения показателей, рассчитанные за определенные периоды времени, а в моментном – на определенные моменты времени.

2. По форме представления уровней: ряды абсолютных, относительных и средних величин.

3. По величине интервалов времени между уровнями: ряды динамики с равноотстоящими уровнями и ряды динамики с неравноотстоящими уровнями.

Для анализа рядов динамики необходимо выполнение следующих требований по сопоставимости их уровней:

1. Уровни ряда динамики должны иметь одинаковые единицы измерения. Например, некорректно одни данные о рентабельности продукции измерять в долях, а другие – в коп./руб.

2. Для моментных рядов должна соблюдаться неизменность даты регистрации уровней. Например, только первое число каждого месяца.

3. Уровни должны быть рассчитаны в неизменных границах изучаемого явления и по единой методике. Приведение уровней к единым границам рассмотрим на примере ряда динамики средней численности населения района (тыс. чел.):

За основу возьмем новые границы и пересчитаем численность населения в 2010 году. Для этого по данным за 2011 год определим коэффициент пересчета:

Тогда численность населения в 2008 году в новых границах района составит:

105,0 ∙ 1,2 = 126,0 тыс. чел.

В результате получим ряд динамики с сопоставимыми уровнями:

Аналогично поступают при изменении методики расчета уровней.

4. Уровни стоимостных показателей должны быть рассчитаны в сопоставимых ценах. Например, ВВП страны за ряд периодов следует приводить в ценах одного из периодов.

5. Уровни одного и того же абсолютного показателя при сравнении разных рядов динамики должны быть представлены в относительных величинах.

Статистические показатели динамики

Анализ рядов динамики начинают с характеристики интенсивности изменения их уровней. Для этого рассчитывают статистические показатели динамики: абсолютный прирост, коэффициент роста, темп роста, темп прироста, абсолютное значение одного процента прироста.

Принято два способа расчета показателей динамики:

1) цепной, когда уровни сравнивают с предшествующими;

2) базисный, когда уровни сравнивают с уровнем, выбранным за базу сравнения.

Обозначим: u_i - текущий уровень; u_i-1 - предшествующий уровень; u₀ - базисный уровень.

Тогда базисные и цепные показатели динамики рассчитывают по следующим формулам:

1. Абсолютный прирост:

∆ = u_i – u_{0(i - 1)}.

2. Коэффициент роста:

3. Темп роста (%):

Т_р = К_р •100.

4. Темп прироста (%):

Т_п = Т_р – 100.

5. Абсолютное значение одного процента прироста:

Последний показатель рассчитывают только цепным способом, так как сравнивать его базисные значения не имеет смысла.

Для характеристики уровня, характеризующего явление в целом, рассчитывают среднюю величину уровней. Порядок ее расчета зависит от вида этого ряда динамики (моментный или интервальный, с равно или неравноотстоящими уровнями).

Обозначим:

u₁, u ₂, …, u_n - все уровни последовательных периодов или моментов времени;

t₁, t₂, …, t_n - длительности этих периодов;

t₁, t₂, …, t_n-1 - интервалы между этими моментами времени.

Тогда в зависимости от вида ряда динамики рассчитывают следующие средние уровени:

среднеарифметический простой (при равноотстоящих интервальных уровнях)

среднеарифметический взвешенный (при неравноотстоящих интервальных уровнях)

среднехронологический простой (при равноотстоящих моментных уровнях)

среднехронологический взвешенный (при неравноотстоящих моментных уровнях)

Для характеристики интенсивности развития явления за изучаемый период времени в целом рассчитывают средние показатели динамики:

средний абсолютный прирост

средний коэффициент роста

средний темп роста (%)

= ∙ 100;

средний темп прироста (%)

средняя величина абсолютного значения одного процента прироста

Применения этих формул не зависит от того, какие показатели динамики усредняются – базисные или цепные.

Методы анализа основной тенденции ряда динамики

Изменение уровней ряда динамики имеет три составляющие:

1) тренд – основная тенденция изменения уровней;

2) циклические колебания, в том числе сезонные;

3) случайные колебания уровней.

Изучение тренда включает в себя два основных этапа:

1. Ряд динамики проверяется на наличие тренда.

2. Производится выравнивание временного ряда и непосредственное выделение тренда с экстраполяцией полученных показателей - результатов.

Проверка на наличие тренда в ряду динамики может быть осуществлена с помощью метода серий.

¾ Метод серий. Он применяется для рядов динамики с числом уровней не менее 10.

Вначале уровни ряда упорядочивают по их величине, и для полученного ряда распределения определяют значение его медианы. Затем возвращаются к временной последовательности уровней и сравнивают каждый уровень с медианой. Если уровень не превышает медиану, то ему присваивают тип А, если превышает – тип В. Значение уровней заменяют на их типы.

Следующие друг за другом одинаковые типы образуют серии. Например, для последовательности вида {А,А,А,В,В,А,А,В,В}число серий R = 4.

Если тенденции в ряду нет, чередование типов происходит случайным образом, а R является случайной величиной с нормальным законом распределения.

Тогда по правилу “трех сигм” с вероятностью Р = 0,954 число серий находится в интервале:

,

где - среднее число серий;

s_R - среднеквадратичное отклонение числа серий.

Среднее число серий и его среднеквадратическое отклонение определяют следующим образом:

где n – число уравнений ряда.

Границы интервала раздвигают до целых значений. Для рассмотренного примера искомый интервал составляет

Попадание числа серий в этот интервал свидетельствует об отсутствии основной тенденции, непопадание – о ее наличии. В нашем случае тенденции нет.

После обнаружения основной тенденции определяют ее характер. Для этого используют один из трех методов:

1. Метод укрупнения интервалов, когда интервалы объединят в более крупные (например, месячные – в квартальные).

Для новых интервалов рассчитывают новые уровни, осредняя старые уровни по формуле средней арифметической (для интервального ряда) или хронологической (для моментного ряда).

Осреднение уровней позволяет сгладить их колебания и получить тенденцию в чистом виде.

2. Метод скользящей средней, когда каждый уровень заменяют на усредненную величину. Ее получают, осредняя данный уровень и несколько уровней, расположенных симметрично справа и слева.

Уровни, расположенные по краям ряд, не имеют необходимое число соседей с одной из сторон. В этом случае осреднение проводят по специальным формулам.

Например, при трехуровневом осреднении равноотстоящих уровней интервального ряда используют формулы:

при i=2;3;…n –1;

Полученные значения и являются средними условно и могут исказить представление об основной тенденции ряда. В этом состоит недостаток данного метода.

3. Метод аналитического выравнивания, когда уровни ряда выражают функцией времени .

В статистике чаще всего используют три вида этой функции:

1) линейную функцию , когда наблюдаются стабильные цепные абсолютные приросты уровней;

2) параболическую функцию когда сами приросты изменяются, но величина этого изменения стабильна;

3) экспоненциальную функцию , когда наблюдаются стабильные цепные коэффициенты роста уровней.

Параметры этих функций определяют методом наименьших квадратов, решая соответствующие системы уравнений.

Для линейного уравнения тренда получают систему уравнений вида:

Если интервалы времени между уровнями равны, то t присваивают такие целые значения, что ∑t = 0. Например, -1; 0; 1 или –3; -1; 1; 3.

Тогда:

При ограниченном числе уровней (n < 30) уравнение тренда проверяют на адекватность фактическим данным по критерию Фишера:

где n - число уравнений;

k - число параметров уравнений тренда;

- дисперсия теоретических уравнений, полученных по уравнению тренда;

- остаточная дисперсия теоретических уравнений относительно фактических;

- уровень значимости (обычно 0,05);

v₁, v₂ - числа степеней свободы.

Теоретическую и остаточную дисперсии рассчитывают по формулам:

где - средний фактический уровень;

Если критерий выполняется, то уравнение тренда с вероятностью Р = 1 - a признается адекватным фактической тенденции.

Дата добавления: 2014-07-11; просмотров: 605; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!