Прогноз использования земель методом экстраполяции

Площадь Частинского поселения территории поселения составляет 36,160 тыс. га. Поселение является наиболее развитым и перспективным поселением Частинского муниципального района. На территории поселения основным видом деятельности является сельское хозяйство, преимущественно развито животноводство.

Анализ динамики перераспределения земель Частинского сельского поселения по видам использования проводится в соответствии с земельным законодательством РФ на основе земельно-кадастровой информации. Изучается изменение состава земель города за период не менее 10-20 лет, делаются выводы о положительных (отрицательных) тендециях. В результате анализа перераспределения земель Частинского сельского поселения определяются основные тенденции использования земель, таблица 12.

Таблица 12 – Динамика распределения земель Частинского сельского поселения по категориям.

В данном дипломном проекте прогнозирование рационального использования земель Частинского сельского поселения будет осуществляться с помощью объективных методов прогнозирования. К ним относятся те, которые базируются на научном способе исследования будущего состояния объекта (явления), то есть метод экстраполяции и математического моделирования.

Экстраполяцию ряда динамики можно осуществить различными способами. Независимо от применяемого способа каждая такая экстраполяция обязательно основывается на предположении о том, что закономерность (тенденция) изменения, выявленная для определенного периода времени в прошлом, сохранится на ограниченном отрезке времени в будущем. Поэтому любому прогнозированию в виде экстраполяции ряда должно предшествовать тщательное изучение длительных рядов динамики, которое позволило бы определять тенденцию изменения. В действительности тенденция развития может изменяться, т.е. данные, получаемые путем экстраполяции ряда, надо рассматривать как вероятностные.

Метод экстраполяции использует различные прием анализа динамических рядов. Наиболее распространенным является метод аналитического выравнивания динамических рядов путем подбора математических функций, с помощью которых можно произвести прогноз. Подбор математических функций, отображающих общую тенденцию развития, осуществляется по специальным компьютерным программам, таким как «Stobr4», «Statistiсa», Excel и др.

Определение теоретических уровней производится на основе математических функций. Выбор из нескольких предложенных математических функций наиболее подходящей осуществляется по коэффициенту детерминации, оценке ошибки и критерию Фишера. Так, например, если коэффициент детерминации больше 0,7, то функция пригодна для практического применения.

Математическая функция может быть представлена в виде прямой, гиперболы, параболы, логарифмической и другой. Если функция имеет вид параболы (1):

У_t = А+В×Х+С×Х²,(9)

где У_t - теоретический уровень перспективной численности населения, тыс.чел;

А - параметр, соответствующий средней численности населения за рассматриваемый период, тыс.чел.;

В, С - параметры, соответствующие темпам изменения численности населения по определенным функциям, тыс.чел.;

X - индекс года прогнозирования (соответствует году прогнозирования);

Для установления точности прогноза рассчитывается интервальная оценка (М) или величина доверительного интервала (2):

M = G×C, (10)

где М - интервальная оценка;

G- коэффициент Стьюдента;

С – ошибка метода или среднеарифметическое значение среднеквадратического отклонения.

С= √∑(у_ф-y_t)²/n-p-1, (11)

где у_ф - фактический уровень перспективной численности населения, тыс.чел

y_t - теоретический уровень перспективной численности населения, тыс.чел.;

n – количество лет базисного периода;

р – количество параметров, входящих в уравнение.

Затем рассчитывается граница доверительного интервала. Для определения границ интервала используется формула (12), которая учитывает расчетное значение (У_t) и интервальную оценку (М):

У_Д = У_t М, (12)

где У_д - значения доверительного интервала;

У_t - теоретическая уровень перспективной численности населения;

М- интервальная оценка.

Важное значение при применении данного метода, имеет продолжительность базисного ряда динамики. Срок прогнозирования не должен быть больше базисного периода, наиболее надежным считается прогноз, который составляет 1/3 базисного периода.

Для расчета перспективной площади использования земель Частинского сельского поселения методом экстраполяции берется период в 10 и 30 лет.

Пользуясь этим методом, следует помнить, что экстраполяция динамического ряда на основе выбранной математической функции, полученной при выравнивании, только тогда может дать значения, близкие к действительности, когда в динамическом ряду отсутствуют случайные колебания, выражающиеся в разности (У_ф-У_t ). А измеряемые средние квадратические отклонения, будут небольшими, и если между случайными отклонениями отсутствует автокорреляция.

Подбор математической функции, отображающей тенденцию изменения общей площади земель Частинского сельского поселения, осуществляется с помощью программы Excel.

Вывод: Из таблицы 8 видно, что площадь Частинского сельского поселения за период с 2004 по 2014 год не поменялась, зато произошли перераспределение площадей по видам целевого использования.

Наиболее наглядно динамика земель Частинского сельского поселения по видам использования представлена нижев виде гистограмм.

На рисунке 4 изображена тенденция изменений площади земель жилой, общественно-деловой застройки за период с 2004 года до 2014 года.

У= 1,8273· х + 824,9

R²=0,973(условие R²=›0,7 соблюдается)

Расчет ведем на 10 лет и на 30лет, т.е. на 2022 год и на 2035 год.

У₂₀₂₄= 1,8273· 23 + 824,9

У₂₀₂₄=867 га

У₂₀₃₄= 2,309· 34 + 824,9

У₂₀₃₄= 903 га

Для установления точности прогноза рассчитывается интервальная оценка (М) или величина доверительного интервала.

, (13)

где С – ошибка метода или среднеарифметическое значение

среднеквадратического отклонения;

G – коэффициент Стьюдента (табличная величина).

G₂₀₂₄ – 2,0860

G₂₀₃₅ – 2,0211

, (14)

где n – число наблюдений;

m –количество показателей в уравнении.

Для того чтобы рассчитать ошибку метода составим таблицу 13.

Таблица 13 – Расчет ошибки метода для земель жилой, общественно-деловой застройки

Уровни динамического ряда	Индексы	Фактическая площадь, га, Рф	Теоретическое значение площади, га, Рt	(Рф-Рt)	(Рф-Рt)2
				-1
				-1
				-1
ИТОГО

Для 2024 года ошибка метода: С = 4га; коэффициент Стьюдента: G = 2,086; интервальная оценка: М = 2,086×4 = 8 га;

Доверительный интервал для 2024 года: У_д = 867 ± 8 га, то есть в 2024 году площадь земель жилой застройки может достигать значения минимума – 859 га, и значения максимума – 875 га.

Для 2034 года ошибка метода: С = 4 га; коэффициент Стьюдента: G = 2,0211; интервальная оценка: М = 2,0211×4 = 8 га;

Доверительный интервал для 2034 года: У_д = 903 ± 8 га, то есть в 2034году площадь земель жилой застройки может достигать значения минимума – 895 га, и значения максимума – 911 га.

В результате расчетов перспективной площади земель жилой застройки методом экстраполяции пришли к следующему выводу: к 2024 году площадь земель жилой застройки, общественно-деловой на территории Частинского сельского поселения увеличится примерно на 49 га и достигнет уровня около 875га; к 2034 году площадь так же будет возрастать и станет равной примерно 911 га.

Расчеты по прогнозированию земель промышленности методом экстраполяции ведем аналогично.

На рисунке 5 изображена тенденция изменений площади земель промышленности Частинского сельского поселения за период с 2004 года до 2014 года.

Рисунок 5 – Динамика перераспределения земель промышленности

У= 1,7545·х + 181,29

R²=0,8781(условие R²=›0,7 соблюдается)

Расчет ведем на 10 лет и на 30 лет, т.е. на 2024 год и на 2034 год.

У₂₀₂₄= 1,7545·23 + 181,29

У₂₀₂₄= 222 Га

У₂₀₃₄= 1,7545·43 + 181,29

У₂₀₃₄= 257 Га

Для того чтобы рассчитать ошибку метода составим таблицу №12.

Таблица 14 – Расчет ошибки метода для земель промышленности.

Уровни динамического ряда	Индексы	Фактическая площадь, га, Рф	Теоретическое значение площади, га, Рt	(Рф-Рt)	(Рф-Рt)2
				-2
				-4
				-1
ИТОГО

Для 2024 года ошибка метода: С = 2 га; коэффициент Стьюдента: G = 2,086; интервальная оценка: М = 2,086×2 = 4 га;

Доверительный интервал для 2024 года: У_д = 222 ± 4 га, то есть в 2024 году площадь земель промышленности может достигать значения минимума – 218 га, и значения максимума – 226 га.

Для 2034 года ошибка метода: С = 2 га; коэффициент Стьюдента: G = 2,0211; интервальная оценка: М = 2,0211×2 = 4 га;

Доверительный интервал для 2034 года: У_д = 257 ± 4 га, то есть в 2035 году площадь земель промышленности может достигать значения минимума – 253 га, и значения максимума – 261 га.

В результате расчетов перспективной площади земель промышленности методом экстраполяции пришли к следующему выводу: к 2024 году площадь земель промышленности на территории Частинского сельского поселения увеличится на 40 га и достигнет уровня около 226 га; к 2034 году площадь так же будет возрастать и станет равной примерно 261 га.

На рисунке 6 изображена тенденция изменений площади земель транспорта, связи, инженерных коммуникаций Частинского сельского поселения за период с 2004 года до 2014 года.

Рисунок 6 – Динамика перераспределения земель транспорта, связи, инженерных коммуникаций

У= 0,3273*х+51,036

R²= 0,8416 (условие R²=›0,7 соблюдается)

Расчет ведем на 10 лет и на 30 лет, т.е. на 2024 год и на 2044 год.

У₂₀₂₄= 0,3273·23 + 51,036

У₂₀₂₄= 59 га

У₂₀₃₄= 0,3273·43 + 51,036

У₂₀₃₄= 65 га

Для того чтобы рассчитать ошибку метода составим таблицу №13.

Таблица 15 – Расчет ошибки метода для земель транспорта, связи и инженерных коммуникаций.

Уровни динамического ряда	Индексы	Фактическая площадь, га, Рф	Теоретическое значение площади, га, Рt	(Рф-Рt)	(Рф-Рt)2
				-1
				-1
ИТОГО

Для 2024 года ошибка метода: С = 1 га; коэффициент Стьюдента: G = 2,086; интервальная оценка: М = 2,086×1 = 2 га;

Доверительный интервал для 2024 года: У_д = 59 ± 1 га, то есть в 2024 году площадь земель транспорта, связи и инженерных коммуникацийможет достигать значения минимума – 58 га, и значения максимума – 60 га.

Для 2034 года ошибка метода: С = 1 га; коэффициент Стьюдента: G = 2,0211; интервальная оценка: М = 2,0211×1 = 2 га;

Доверительный интервал для 2034 года: У_д = 65 ± 1 га, то есть в 2034 году площадь земель транспорта, связи и инженерных коммуникаций может достигать значения минимума – 64 га, и значения максимума – 66 га.

В результате расчетов перспективной площади земель транспорта, связи и инженерных коммуникаций методом экстраполяции пришли к следующему выводу: к 2024 году площадь земель транспорта, связи и инженерных коммуникацийна территории Частинского сельского поселения увеличится на 9 га и достигнет уровня около 60 га; к 2034 году площадь так же будет возрастать и станет равной примерно 66 га.

На рисунке 7 изображена тенденция изменений площади земель сельскохозяйственного назначения Частинского сельского поселения за период с 2004 года до 2014 года.

Рисунок 7 - Динамика изменения площади земель, не вовлеченных в градостроительную деятельность Частинского сельского поселения за период 2004 – 2014 гг.

У= -1,0182*х+16221

R²=0,1844(условие R²=0,7 не соблюдается соблюдается)

На рисунке 16 изображена тенденция изменений площади земель лесного фонда Частинского сельского поселения за период с 2004 года до 2014 года.

Рисунок 8 – Динамика перераспределения земель лесного фонда

Земли лесного фонда в период с 2004 по 2014 года не изменялись. Их площадь составляет 10435 га.

На рисунке 9 изображена тенденция изменений площади водного фонда Частинского сельского поселения за период с 2004 года до 2014 года

Рисунок 9 – Динамика перераспределения земель водного фонда

Земли водного фонда в период с 2004 по 2014 года не изменялись. Их площадь составляет 6348 га.

На рисунке 10 изображена тенденция изменений площади земель рекреационного назначения Частинского сельского поселения за период с 2004 года до 2014 года

Рисунок 10 – Динамика перераспределения земель рекреационного назначения

Земли рекреационного назначения в период с 2004 по 2014 года не изменялись. Их площадь составляет 792 га.

Сводная таблица

Таблица 10 – Расчет перспективной площади земель города по составу методом экстраполяции, по периодам