지역 곡물 생산 능력 평가 시스템 구축 계획
(중국 토지조사기획원, 베이징, 100035)
이 글은 시스템 분석의 이론과 방법을 이용하여 이 시스템을 구축하는 사고와 데이터베이스를 설명하고 분석하였다. 지역 식량 생산 능력 평가 시스템의 업무 모델, 전반적인 프레임워크 및 설계 기능을 제시하여 시스템 건설의 문제점을 명확하게 하였다.
키워드: 식량 생산 능력; 의사 결정 지원
1 시스템 구축 배경
토지는 인류의 생존과 발전의 전달체이며, 국민 경제의 빠른 발전을 위한 근본적인 보장이다. 경작지는 국토자원 관리의 핵심 문제이다. 경작지 보호는 국가 식량 안보뿐만 아니라 수억 농민의 생계와 사회 안정에도 영향을 미친다. 현재, 우리나라의 경작지 면적이 대폭 감소하여 국가의 식량 안전을 위태롭게 하여 당 중앙, 국무원의 높은 중시를 불러일으켰다. 중국 1 인당 경작지는 1.43 무, 세계 1 인당 수준의 40% 미만이다. 이런 상황에서도 여전히 많은 지역이 맹목적으로 경작지를 점유하고, 경지자원 낭비가 심각하다. 경작지 감소를 효과적으로 억제하고 경작지 자원을 과학적으로 활용하는 방법은 국토자원 관리의 중요한 임무가 되었으며, 국가 식량 안보뿐만 아니라 지역 경제 발전도 보장해야 한다. 직관적으로, 경작지 면적의 감소는 필연적으로 지역 식량 생산에 영향을 미칠 것이지만, 경작지 분포의 공간적 차이로 인해 같은 수의 다른 위치의 경작지 면적 변화가 식량 생산에 미치는 영향은 다르다. 따라서 경작지 보호는 양적 보호뿐만 아니라 품질 보호에도 중점을 두어야 한다. 우리는 국가의 식량 안보를 보장할 필요성을 고려해야 할 뿐만 아니라, 충분한 경제 발전 공간도 확보해야 한다. 현재 경작지 보호의 난점은 식량 생산의 공간 구도를 파악하기가 어렵다는 데 있다. 경작지의 연간 변화에 대한 간단한 정량 분석만 있을 뿐, 이런 변화로 인한 식량 생산 능력의 변화에 대한 분석이 부족하여 국가의 거시적 규제 작용에 한계가 있다. 경제 성장과 경작지 보호의 모순이 날로 날카로워지면서 경작지의 식량 생산 능력을 전면적으로 분석하고 파악하며 경작지의 수량, 품질, 식량 생산 능력을 효과적으로 결합하여 경지 보호 작업을 더욱 심도 있게 전개하는 것은 이미 국토자원 관리의 절실한 수요가 되었다.
국토자원 정보화 수준이 높아지면서 우리 나라는 계획 지적 토지 이용 현황 땅값 등 업무 분야를 포괄하는 중요한 데이터베이스를 건설하여 기초데이터 축적이 일정 규모에 이르렀다. 이러한 기본 데이터의 지속적인 개선은 과학적이고 합리적인 경작지 보호 정책을 시행하는 데 유리한 조건을 제공합니다. 고급 정보 기술의 지원을 받아 이러한 방대한 양의 데이터를 최대한 활용하고 관리할 수 있으며, 빠르고 정확하게 과학적 분석을 수행하여 국토자원 관리를 위한 강력한 의사 결정 지원을 제공할 수 있습니다.
이러한 맥락에서 토지 자원 데이터 플랫폼을 기반으로 경작지 생산성 분석 의사 결정 지원 시스템을 구축하여 경작지 보호에 필요한 정보를 제공할 수 있습니다. 지역 식량 생산 능력 분석 시스템은 이 아이디어에 따라 설계되고 개발에 투입될 계획이다. 그 건설의 주요 목적은 지역 경작지 변화가 식량 생산 능력에 미치는 영향을 파악하고 국토자원 결정에 근거를 제공하는 것이다. 경작지 보호의 핵심은 생태 안전을 보장하면서 경작지의 식량 생산 능력을 보호하고 인구 개발에 대한 농산물의 기본 수요를 지원하는 것이다. 지역 경작지 식량 생산 능력 평가 시스템은 식량 안전을 보장하는 것을 핵심으로 하는 경작지 보호 의사결정 컴퓨터 지원 시스템이다. 이 시스템은 서로 다른 지역의 경작지 수량 변화가 우리나라 경작지 자원의 식량 생산 능력에 미치는 영향을 분석하고, 경작지 보호 경보를 겸비하며, 관련 데이터와 모델 방법의 지원을 받아 시스템 개발을 통해 지역 경작지 식량 생산 능력에 대한 컴퓨터 동적 평가 시스템을 구축하는 데 중점을 두고 있다. 우리나라 경작지 보호와 토지 공급 결정 서비스를 제공하다.
2 시스템 설계 아이디어
의사 결정 지원 시스템의 주요 기능은 특정 관리 과정에서 누적된 데이터 자원을 충분히 발굴하고 모델 계산 결과를 통해 서로 다른 관리 정책의 다양한 효과를 동적으로 반영하는 것입니다. 이 시스템의 설계는 주로 지역 토지 이용 변경 또는 갱신 조사 데이터, 농지 분류 데이터, 토지 개발 정리 데이터, 토지 이용 원격 감지 모니터링 데이터 및 관련 경제, 자연 및 사회 데이터를 최대한 활용하는 것입니다. 실제 경작지 생산 능력 계산, 경작지 생산 잠재력 추정, 경작지 인구 운반 능력 경고, 정보 통계 분석, 데이터 처리 및 관리 등의 기능을 하나로 통합한 지역 경작지 생산 능력 분석 시스템을 구축하는 것입니다. 경작지 수량 변화를 동적으로 파악하면서 지역 경작지 생산 능력과 증감상황을 동적으로 파악함으로써 향후 경작지 생산 능력과 적정 인구를 예측하고 지역 경작지 보호와 토지 공급 결정에 대한 현실적인 경보 정보를 제공한다.
그림 1 식량 생산성 분석 시스템 비즈니스 프로세스 설계
이 시스템이 설계한 비즈니스 프로세스는 그림 1 에 나와 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이 식량 생산성 평가 시스템의 업무 핵심은 경작지 생산성이고, 경작지 생산성을 반영하는 중요한 지표 중 하나는 경작지 인구 수용력이며, 이는 식량 안전을 보장하는 중요한 평가 근거이기도 하다. 따라서 식량 안보 수준에 따른 경작지 생산성 변화를 분석하려면 경작지, 식량, 인구 구성의 관계 모델을 밀접하게 둘러싸고 전개해야 한다. 이런 관계 모델은 경작지의 품질 요인을 고려하여 평가 결과가 가능한 객관적인 실제에 근접할 수 있도록 해야 한다. 경작지 품질 데이터는 농지 분류 데이터에서 비롯되며, 토지 조사를 통해 얻은 경작지 수량 데이터와 결합하여 기존 경작지의 수량과 품질을 얻을 수 있다. 동시에 토지 개발 정리 데이터와 경작지 예비 자원 평가를 통해 향후 일정 기간 동안 경작지로 사용할 수 있는 토지 면적의 양과 품질을 얻을 수 있다. 인구 예측과 인구에 대한 식량 수요 예측을 통해 기존 경작지 면적과 총 경작지 면적을 종합적으로 비교 분석하면 일정한 식량 안전 수준에 따른 경작지 생산 능력의 수학적 모델을 얻을 수 있다. 이 모델은 경작지 수량, 품질, 인구, 식량 수요 등의 요소 간의 관계를 표현하며, 각기 다른 상황에서 경작지 생산 능력의 변화와 이러한 변화로 인한 토지 자원 압력과 식량 안전 수준의 변화를 동적으로 반영할 수 있다.
3 시스템 프레임 설계
그림 2 식량 생산 능력 평가 시스템의 전반적인 틀
비즈니스 프로세스를 기반으로 시스템의 전체 프레임워크는 그림 2 에 나와 있습니다. 시스템 설계는 데이터 처리 및 관리 유지 관리 모듈, 모델 라이브러리 관리 모듈, 경작지 실제 생산 능력 추정 모듈, 경작지 생산 잠재력 추정 모듈, 경작지 인구 운반 능력 조기 경보 모듈 및 정보 종합 분석 애플리케이션 모듈 6 개 모듈로 구성됩니다. 그림에서 볼 수 있듯이 시스템의 모든 데이터는 데이터 처리 및 관리 모듈에 의해 유지 및 관리됩니다. 이 시스템은 광범위한 데이터를 다루며 데이터 형식과 정밀도에 대한 요구 사항도 다릅니다. 이 모듈은 데이터 인터페이스를 통해 국토자원 데이터 플랫폼에 연결하고, 관련 데이터를 추출 및 정리하고, 다른 관련 데이터베이스 지원 시스템과 함께 실행하며, 시스템 운영으로 인한 프로세스와 결과 데이터를 통합 관리 및 유지 관리합니다.
시스템 모델 라이브러리 관리 모듈은 시스템에 수학적 모델 지원을 제공하고 실행 결과를 각 기능 모듈에 피드백합니다. 이 시스템에는 세 가지 기능 모듈이 있습니다. 경작지의 실제 생산 능력 추정 모듈은 경작지 생산 능력의 추정 및 분석을 담당합니다. 경작지 생산 잠재력 평가 모듈은 경작지 생산 잠재력 분석을 담당한다. 경작지 인구 운반 능력 경보 모듈은 경작지 생산 능력과 생산 잠재력의 추정 결과에 따라 현재 인구 상황과 예측 데이터를 결합하여 다양한 투입 수준에서 식량 안전 수준을 평가한다. 시스템 기능 모듈에서 사용하는 데이터, 통계 분석 등의 일반적인 기능은 데이터 관리 및 애플리케이션 모듈에서 비롯되며, 각 기능 모듈에서 생성된 데이터도 해당 모듈에서 관리됩니다. 또한 기능 모듈에서 사용하는 모델은 모델 관리 모듈에 의해 관리되며, 기능 모듈은 모델 관리 모듈에 모델 호출 요청을 하나만 전송하면 됩니다.
정보 종합 분석 애플리케이션 모듈은 시스템 내에서 비교적 복잡한 모듈입니다. 주요 기능은 세 가지 기능 모듈의 처리 결과를 종합적으로 비교 분석하는 것입니다. 분석 프로세스는 주로 수작업으로 이루어지며 모듈은 관련 필수 도구를 제공합니다. 이러한 설계는 시스템 성과의 극대화를 보장하고 시스템 데이터의 애플리케이션 계층을 확장합니다. 사용자는 경작지 변화로 인한 식량 생산 능력의 변화를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 자신의 뜻에 따라 다른 관련 데이터를 얻을 수 있어 의사결정 지원의 초심을 드러낼 수 있다.
4 시스템이 개발할 기능
이 시스템의 기능 설계는 사람 중심의 인간 상호 작용 원칙에 따라 기능의 상호 작용성과 실용성을 강조한다. 요약하면, 주로 다음과 같은 기능을 개발할 계획입니다.
4. 1 데이터 처리 및 관리 유지 관리 모듈
이 모듈은 시스템 데이터 처리, 관리 및 유지 관리 모듈로, 주로 시스템의 다른 모듈의 업무 처리에 대한 데이터 지원 및 일반 통계 분석 도구와 같은 기능 도구를 제공합니다. 주요 기능 설계는 다음과 같습니다.
(1) 데이터 추출 데이터 인터페이스는 국토자원 데이터베이스 관리 플랫폼 개발을 기반으로 경작지력 분석 시스템의 데이터 요구 사항에 따라 국토자원 데이터베이스의 데이터 세트를 추출 및 다운로드하여 시스템 운영을 지원합니다.
(2) 데이터 논리 검사 및 처리: 추출 또는 다운로드된 데이터에 대한 품질 검사를 수행하고 시스템 운영 요구 사항에 따라 데이터를 정렬, 변환 및 등록합니다.
(3) 데이터 입력 및 편집은 서로 다른 데이터 유형 (공간 및 통계) 에 대한 데이터 구조를 설정합니다. 이 시스템은 통계 및 공간 데이터의 입력 및 편집 기능을 제공하며 공간 데이터 벡터화, 투영 변환 및 기본 공간 분석을 지원합니다. 사용자가 실제 응용 프로그램을 기반으로 데이터 사전을 생성, 수정 및 편집하고 유지 관리할 수 있습니다.
(4) 데이터 조회, 통계 및 출력에는 다중 조건, 다중 모드 데이터 조회 및 통계가 포함됩니다. 통계 분석 차트를 작성하다. 테이블과 지도의 시각적 표시 및 출력입니다.
4.2 경작지의 실제 생산 능력 추정 모듈
이 모듈은 경작지 수량, 품질 데이터 및 경작지 데이터를 결합합니다. 주요 임무는 지역 경작지 식량 생산 능력을 종합적으로 분석하고 평가하여 지역 경작지 생산 능력 데이터를 파악할 수 있는 근거를 제공하는 것이다. 주요 설계 기능은 다음과 같습니다.
(1) 경작지 수량 보정 기능은 원격 감지 데이터를 기준으로 경작지 면적을 일치시키고 교정할 수 있습니다.
(2) 경작지 면적 자동 통계 요약 기능은 다른 지역, 다른 규모의 경작지 면적을 자동으로 요약할 수 있습니다.
(3) 현급 토지 단위 생산성 추정 함수 이 함수는 지역 경작지의 실제 생산성을 분석하는 관건이다. 추산 내용에는 두 가지 유형의 경작지 평균 생산량, 경작지로 조정할 수 있는 경작지 단위 생산성, 개발될 경작지 예비 자원 단위 생산성 및 경작지 평균 생산량이 포함됩니다. 이를 바탕으로 식량 생산 매개변수 테이블을 형성하여 실제 상황에 따라 수동으로 동적으로 조정할 수 있습니다.
4.3 경작지 생산 잠재력 추정 모듈
이 모듈의 주요 임무는 지역 경작지 생산 잠재력 데이터를 제공하고 지역 경작지 생산 능력 분석에 상한선을 제공하는 것입니다. 이 모듈의 성과는 경작지 생산성 평가의 중요한 구성 요소로서 주요 설계 기능은 다음과 같습니다.
(1) 경작지 생산성 추정이 기능은 주로 기계 모델을 기반으로 하며, 적용 효과가 좋은 광온수 생산성 추정 모델, 토지 적합성 평가 모델 및 경작지 생산성 계산 모델을 제공하며, 적절한 공간 분석 및 통계 도구를 제공합니다. 패키징된 후 관련 원시 데이터를 입력하면 필요한 생산성 데이터를 얻을 수 있습니다.
(2) 경작지 생산 기능 분석은 속성 데이터를 위한 표준화된 처리 도구를 제공하고 생산 기능 구축을 위한 기본적인 수학적 모델을 제공합니다.
(3) 입력 장면 설정은 사용자가 다른 입력 장면을 설정할 수 있는 좋은 대화상자 창을 제공합니다.
(4) 투자 수준이 다른 경작지 생산성 추정은 투입 시나리오와 생산성 함수를 기반으로 하며, 함수와 투입 시나리오를 선택하고 버전별로 계산 결과를 저장하는 기능을 갖추고 있습니다.
(5) 경작지 생산 잠재력 요약: 잠재력 분석 결과는 요구 사항에 따라 다른 방식으로 요약할 수 있으며 지역마다 생산 잠재력이 다른 경작지 면적 요약표를 얻을 수 있습니다.
4.4 경작지 인구 운반 능력 조기 경보 모듈
이 모듈은 사용자 지역의 경작지 인구 운반 능력 데이터를 제공하는 시스템의 핵심 모듈이며 경작지 보호 정책 수립의 중요한 토대입니다. 주요 설계 기능은 다음과 같습니다.
(1) 인구 설정 및 예측 기능은 인구 예측 또는 지역 전체 인구, 도시화 인구를 기준으로 지역 인구를 통제하고 예측 모델과 결합하여 지역 내 다른 행정 단위의 인구 개발 시나리오 (총 인구, 도시 인구) 를 산출합니다.
(2) 사회경제발전지표 설정 및 예측 기능은 수학예측과 지역사회경제발전지표 설정에 기초해 지역사회경제발전지표를 대조해 예측모델과 결합해 지역내 다른 행정단위의 사회경제발전시나리오를 얻어냈다.
(3) 토지 이용 변화 예측 기능은 역사적 변화 데이터에 기반한 추세 예측 모델과 추진력 기반 토지 이용 변화 예측 모델을 제공하여 토지 이용 변화 시나리오 (주로 경작지 변화 시나리오) 를 예측합니다.
(4) 인구 소비 수준 설정은 인구 소비 수준을 설정하는 대화 창구를 제공한다.
(5) 경작지 인구 수용력은 경작지 이용 변화와 인구 변화 시나리오, 그리고 투입 수준에 따른 경작지 생산성 수준을 추산하고, 투입 수준에 따른 경작지 인구 수용력을 추산하며, 미래의 사회경제 발전 시나리오의 식량 안전 수준을 추정한다.
4.5 모델 관리 모듈
이 모듈은 시스템 관리에 필요한 모델을 주로 담당하는 기능 모듈입니다. 필요한 모델을 동적으로 추가할 수 있는 어셈블리로 설계됩니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.
(1) 모델의 호출 함수는 모듈의 요구 사항에 따라 해당 모델을 자동으로 호출할 수 있습니다.
(2) 모델의 새로운 기능을 새 모델에 따라 추가할 수 있습니다.
(3) 모델 삭제 기능은 기존 모델을 삭제합니다.
(4) 모형 수정 기능은 기존 모형의 매개변수를 추가하고 모형 공식을 수정합니다.
(5) 모델의 디버깅 기능은 사용자가 모델의 유효성을 디버깅하는 데 도움이 되는 수학적 방법을 제공합니다.
(6) 모델 라이브러리 유지 관리 기능은 모델 라이브러리 운영을 위한 유지 관리 도구를 제공하며 모델 라이브러리의 일상적인 관리에 사용할 수 있습니다.
4.6 정보 종합 분석 응용 모듈
이 모듈은 인간-컴퓨터 상호 작용의 개념을 반영하며 주로 데이터의 종합 분석 및 비교를 담당합니다. 사용자는 다른 데이터를 자유롭게 조합하여 분석하여 원하는 결과를 얻을 수 있다. 주요 기능 설계는 다음과 같습니다.
(1) 통계 분석 기능은 일반 통계 분석 방법을 지원하므로 사용자가 데이터베이스에서 분석할 데이터를 자유롭게 선택하여 일반 통계 분석을 수행하고 도구 패키지로 사용자에게 제공할 수 있습니다.
(2) 차트 관리 기능을 통해 사용자는 차트 자동 생성, 차트 수정 키트, 사용자 지정 차트 양식 키트 등 분석 결과를 차트로 표시할 수 있습니다.
5 시스템 예상 적용 전망 및 문제 예측
5. 1 시스템 애플리케이션 전망
지역 식량 생산 능력 분석 시스템은 주로 토지 이용 현황, 토지 분류 등급, 토지 개발 정리, 토지 이용 원격 감지 모니터링 등을 바탕으로 관련 경제, 자연 및 사회 데이터를 결합하여 지역 경작지 식량 생산 능력을 종합적으로 분석하고 예측합니다. 시스템 운영 과정에서 공간 분석 및 모델 연산을 통해 경작지의 현황과 변화 추세를 파악할 수 있는 다양한 프로세스 데이터를 얻을 수 있습니다. 예측 모델을 통해 식량 수요의 변화를 분석하여 미래의 식량 수요를 예측할 수 있다. 데이터 계산 및 공간 토폴로지 분석을 통해 지역 경작지 면적과 생산 잠재력을 얻을 수 있습니다. 이러한 데이터는 경작지 변화로 인한 경작지 생산성의 변화를 반영할 수 있을 뿐만 아니라 의사결정권자에게 대량의 부속 정보를 제공할 수 있어 과학적 경작지 보호 정책을 수립하는 데 긍정적인 의미를 지닙니다. 본 시스템의 설계 사용자는 성급 이상 국토자원 관리 부문으로, 주로 국토자원 관리를 거시규제 업무에 참여시키는 데 유력한 지원을 제공하는 것을 목표로 하고 있습니다.
5.2 시스템 개발 문제 예측
시스템이 아직 설계 단계에 있지만 현재 국토자원 관리의 특징과 데이터베이스에 따라 다음과 같은 문제가 있을 수 있습니다.
(1) 시스템의 두드러진 문제는 데이터 품질이 좋지 않다는 것이다. 의사 결정 지원 시스템의 핵심은 데이터 분석이며, 데이터 기반의 개선은 시스템의 운영 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 지역 식량 생산 능력 평가 시스템의 주요 데이터베이스는 국토자원 데이터 플랫폼에서 나온 것이지만, 관련 국토자원 데이터는 일반적으로 형식, 호환성, 정확성이 떨어지는 문제가 있다. 이러한 데이터 자원을 효과적으로 통합하고 데이터의 정확성을 높이는 방법은 시스템 구축에서 해결해야 할 주요 문제 중 하나입니다.
(2) 시스템 요구 사항 데이터가 완벽하지 않습니다. 시스템에는 많은 분석 모델과 예측 방법이 있으며 많은 양의 데이터가 데이터 소스로 필요합니다. 그러나 데이터 소스는 광범위하고 정확도가 높기 때문에 시스템 구축에 어느 정도 어려움을 초래하므로 데이터 소스를 더욱 보완할 수 있는 통합력이 필요합니다.
(3) 시스템의 건설과 유지 보수는 장기적인 과정이며 단시간에 완성할 수 있는 것이 아니다. 지역 식량 생산 능력 평가 시스템은 대량의 데이터와 모델 방법을 포함하는 복잡한 의사 결정 지원 시스템입니다. 이러한 시스템은 한 번에 제자리에 있을 수 없으며, 전반적인 목표의 지도 하에 단계적으로 완성해야 합니다. 의사 결정 지원 효과가 즉시 나타나지 않으므로 시간이 천천히 나타나야 합니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언)