Программные продукты и системы

Определение возможных направлений социального и демографического развития региона, обоснованный выбор мер демографической и социальной политики, социальной защиты и поддержки населения в период перехода к рыночным отношениям невозможен без анализа демографической ситуации в регионе и ее тенденций, таких как сокращение рождаемости, старение населения, диспропорции в распределении полов на территории и других. Необходимо учитывать обширность территорий регионов с большим количеством административных районов, деление на города и сельскую местность, ярко выраженные отличия демографических показателей по различным возрастным группам, мужчинам и женщинам.

В связи с этим возникает необходимость сбора и хранения большого количества демографических данных, их сравнительного анализа в самых различных разрезах, что весьма затруднительно (а зачастую и невозможно) без использования современных электронно-вычислительных машин с соответствующей базой демографических данных и программным обеспечением их обработки.

В настоящей статье рассматривается типовая программная система ведения и анализа демографических данных региона, разработанная в Нижегородском государственном университете и апробированная на примере Нижегородской области.

Исходные данные для проведения

демографических расчетов

В демографических расчетах используются следующие базовые характеристики: численность, число родившихся, число умерших и число мигрантов. Кроме них, используются коэффициенты рождаемости и смертности, которые рассчитываются по определенным методикам из базовых демографических характеристик. Для расчетов необходимо знать распределение базовых характеристик населения по следующим признакам: по полу, по месту проживания и по возрасту.

В демографических расчетах значения основных базовых характеристик распределяются по возрастным группам. Как правило, используется распределение по пятилетним интервалам: 5-9, 10-14, 15-19 и т.д. Исключение составляет первый интервал, который разбивается на два (до 1 года и от 1 года до 5 лет), что обусловлено спецификой учета младенческой смертности.

Необходимые данные для проведения демографических расчетов можно получить в областном управлении статистики.

В описываемой системе была выбрана табличная модель данных как наиболее естественная форма представления демографических показателей. В качестве основной формы представления исходных данных выбрана таблица следующей структуры: столбцы таблицы содержат сведения о численности, рождаемости, смертности населения; строки таблицы содержат соответствующие сведения по возрастным интервалам 0-1, 1-4, 5-9, 10-14 и т.д. Фрагмент таблицы со сведениями о численности населения приводится на рисунке 1. Аналогично в таблице представлены данные по рождаемости и смертности.

 . . . . . . . . .

Рис. 1

Одна таблица представляет данные за один год по конкретному району (городу, области). При анализе демографической ситуации необходимо хранить и обрабатывать большое количество указанных таблиц (по всем городам, районам за несколько лет). Для организации эффективного поиска нужной таблицы в системе вводится сводная таблица-каталог, которая связывает все таблицы исходных данных в единую структуру. Столбцы сводной таблицы соответствуют годам рассматриваемого периода, строки – административно-территориальным единицам. Наличие сформированных таблиц исходных данных отмечается знаком + в клетках таблицы каталога. Фрагмент таблицы-каталога (для Нижегородской области) приводится на рисунке 2.

Формирование базы данных

Формирование базы данных включает: создание таблицы-каталога для региона, формирование структуры таблицы исходных данных и ввод данных в таблицы. Большой объем вводимых данных обусловливает необходимость достаточно эффективной проверки достоверности информации. В системе используется контроль, основанный на имеющейся избыточности исходных данных. Контроль осуществляется посредством проверки некоторого набора равенств. Например, общая численность населения по каждой возрастной группе должна равняться сумме численности мужчин и женщин в этой возрастной группе. Всего в системе проверяется более 20 равенств по столбцам и 2 равенства по строкам. Если какие-то равенства не выполняются, необходима дополнительная проверка исходных данных по источнику их поступления.

Нижегородская область

                                     Года               1980 1990

Территории                        012345678901234567

Нижегородская область    ++++++++++

Нижегородский горсовет   +++++++++++

г. Нижний Новгород           ++++++++++++

Ардатовский район            +++++++++++

г. Арзамас                           +++++++++++

       . . . . . . . . . . . . . .

Рис. 2. Таблица-каталог

Обработка таблиц исходных данных

Выбор необходимой для анализа и обработки таблицы исходных данных осуществляется по таблице-каталогу. После этого начинается работа с выбранной таблицей. При этом часто требуется просмотр лишь некоторых строк и столбцов таблицы. Система может формировать из исходных таблиц так называемые виртуальные таблицы, содержащие лишь те строки и столбцы исходной таблицы, которые выбрал пользователь.

Часто при анализе данных целесообразно рассматривать не административный район, а некоторую совокупность таких районов (например имеющих сходные характеристики), и рассматривать эту совокупность как обобщенный район. В системе предусмотрена возможность построения обобщенных районов (по указанию пользователя формируется новая таблица, содержащая суммарные данные из исходных таблиц объединяемых районов). В дальнейшем с таким обобщенным районом в системе можно работать как с обычным административным.

Для пользователя, анализирующего демографическую ситуацию в регионе, чрезвычайно важно наглядное представление результатов. Так, в демографии для представления данных широко используются половозрастные пирамиды (диаграммы, отражающие возрастную структуру всего населения или его групп с разбивкой по полу). В предлагаемой системе они строятся по указанию пользователя для всех базовых демографических характеристик с учетом распределения по полу и месту проживания. Кроме того, система позволяет выводить нормированные данные на географическую карту регионов (районы с разными характеристиками закрашиваются в разные цвета). Это позволяет визуально классифицировать районы региона по выбранным характеристикам.

Для оценки тенденции развития демографической ситуации очень важен анализ динамики демографических показателей по годам, например численность пенсионеров в районе, младенческая смертность и т.п. Для анализа динамики показателей предусмотрена возможность работы с так называемыми таблицами динамики, в которые заносится информация из таблиц исходных данных по задаваемым пользователем демографическим показателям, районам, возрастным группам и годам. Пример таблицы динамики приводится на рисунке 3.

Возр. 1989 1990 1991 1992 1993

 0-1 2534 2894 3567 2769 2378

 1-4 8331 7648 7453 8562 8912

10-14 11789 10673 11738 9986 10784

Рис. 3. Таблица динамики

Для наглядного представления данных система по указанию пользователя выводит на экран графики изменения демографических показателей по годам (отображаются значения строки таблицы динамики).

Архитектура программной системы

Разработанная программная система ориентирована на пользователя (как правило, не владеющего навыками программирования), использующего в своей работе данные о демографическом развитии региона. В системе хранятся и обрабатываются сотни таблиц с большим объемом числовой информации. В связи с этим при разработке системы учитывались следующие требования:

– поиск необходимой (одной из сотен) таблицы не требовал традиционного для большинства систем просмотра имен в каталогах, а обеспечивался непосредственным указанием курсора на экране;

– существовала возможность управления визуализацией, включая выделение фрагментов таблиц путем гашения некоторых строк и столбцов (для получения компактных изображений); перемещение (листание) окна экрана над таблицей;

– первоначальное освоение сводилось к запоминанию нескольких клавиш (перемещение курсора, запрос подсказки, подтверждение выбора и т.п.), а прочая информация должна демонстрироваться системой по мере необходимости;

– существовал развитый контроль данных и действий пользователя, обеспечивающий высокую надежность;

– существовала возможность постоянного расширения функций системы, подключения дополнительных средств обработки данных.

Система представляет средства ввода и обработки таблиц исходных данных, сводной таблицы-каталога. На основании таблиц исходных данных система строит таблицы динамики. Все таблицы хранятся в отдельных файлах прямого доступа. В имени файла закодирована основная информация о таблице. Запись файла представляет строку таблицы.

Совокупность таблиц исходных данных образует табличный архив. Структура архива наглядно представляется каталогом (рис. 2).

Программная система поддержки и сопровождения архива обеспечивает визуализацию таблицы-каталога на экране дисплея и дает средства удобного и быстрого доступа к исходным таблицам. Пользователь имеет возможность перемещать курсор по таблице-каталогу клавишами навигации. Клетка, отмеченная курсором, соответствует исходной таблице, которую можно выбрать из архива для обработки нажатием на клавишу. Если таблица отсутствует в архиве, нажатие клавиши инициирует создание структуры таблицы. Боковик каталога (список административных районов) не умещается на экране. Перемещая курсор, пользователь может листать список территорий на экране. Положение видимой части списка территорий относительно всего списка отражает схема в правой части экрана в виде "лифта", в которой "лифту" соответствует видимая часть списка, а "шахте" – весь список территорий. С целью экономии места на экране строки таблицы-каталога помечены сокращенными названиями территорий. В верхней строке экрана выводится полное название территории, соответствующей текущему положению курсора, а также ее номер по списку. В нижней строке экрана приводится список разрешенных клавиш с краткими пояснениями.

Работа с базой данных осуществляется следующим образом. При выборе позиции в каталоге таблиц автоматически формируется имя таблицы и передается программе ввода данных. Программа выделяет из него название территории и год, за который вводятся демографические данные. Если соответствующая таблица исходных данных существует, то она отображается на экране; если ее нет, то создается структура таблицы.

Таблица имеет иерархическую шапку, в которой даны полные названия столбцов и их охватов. Строки содержат введенную информацию и могут редактироваться, просматриваться, заполняться. Шапка таблицы редактированию не подлежит. Размеры таблицы могут превышать размеры экрана дисплея. В этом случае на экране видна часть таблицы. Окно экрана может перемещаться по таблице таким образом, чтобы была видна нужная часть таблицы. Шапка таблицы остается на экране при любых перемещениях окна. Первый столбец содержит имена возрастных групп, информация по которым находится в строке, его необходимо видеть на экране постоянно. Поэтому столбец зафиксирован и находится на экране при любых перемещениях окна. Первая и последняя строки экрана являются справочными. В первой строке высвечиваются год и район, которым соответствует таблица. В последней строке содержится подсказка об использовании некоторых функциональных клавишей. Предусмотрено получение дополнительной информации при помощи справочной функциональной клавиши. При редактировании информации осуществляется автоматический контроль типов данных. При ошибке раздается звуковой сигнал. Редактирование первого столбца не разрешается. Осуществляется контроль правильности ввода на основании избыточности имеющейся информации.

При работе с исходной таблицей можно построить половозрастную пирамиду. Для этого указываются год, регион и характеристика (тип данных и категория населения), и из соответствующей исходной таблицы выбираются два столбца (для мужчин и женщин), по которым происходит построение пирамиды. Программа вычисляет необходимый для размещения данных масштаб и приводит данные к этому масштабу. Также рассчитывается высота ступеней, соответствующих различным возрастным интервалам. Автоматически формируется заголовок пирамиды, содержащий информацию о данных, представленных в виде пирамиды.

Система позволяет выводить результаты демографических исследований на географическую карту. Пользователь указывает интересующие его районы и демографические характеристики. Система в зависимости от значения выбранных характеристик определяет шкалы закраски и закрашивает нужные районы в соответствующие цвета. Кроме использования цветов палитры в системе реализована возможность применения штриховой черно-белой окраски (штриховка). Подобная форма необходима для вывода карты на географическое устройство печати.

В режиме ввода данных предусмотрены дополнительные возможности (используемые по желанию пользователя): калькулятор; отображение в верхней строке нескольких полей таблицы; копирование клеток таблицы.

В режиме обработки данных программная система позволяет строить таблицы динамики (рис. 3). Указание характеристики таблицы динамики осуществляется в программе выбором следующих параметров:

– тип данных (численность, умершие, родившиеся);

– группа (категория) населения (город+село, город, село);

– пол (оба пола, мужчины, женщины);

– годы.

Программа выбирает из исходных таблиц по заданному региону информацию, соответствующую выбранной характеристике, и переносит в сводную таблицу динамики. Боковик таблицы динамики соответствует боковику исходных данных, в шапке таблицы – выбранные годы. Кроме того, в таблицах динамики предусмотрена возможность автоматического заполнения строк по заданным формулам.

Система разработана с использованием средств Turbo-Prolog и функционирует на IBM PC под управлением операционной системы MS DOS.

Использование системы ведения и анализа демографических данных

По заданию руководства Нижегородской области с помощью рассматриваемой системы была сформирована база демографических данных (набор исходных таблиц) для всех административно-территориальных единиц Нижегородской области за 1979, 1989-1992 годы (67 городов и районов). Программная система и сформированная база данных были установлены в органах управления Нижегородской области. С использованием системы были проведены следующие исследования [1-3]:

– по анализу динамики показателей мужской и женской смертности в Нижегородской области;

– по анализу динамики пожилого населения;

– по анализу численности сельского населения;

– по анализу численности женщин (с целью оценки естественного прироста населения);

– по анализу численности детей и т.п.

Результаты проведенного анализа позволят органам управления областью учитывать сложившуюся ситуацию при принятии решений.

В статье описывается первая часть системы анализа демографической ситуации – система ведения и обработки исходных данных. Вторая часть – прогнозирование демографических показателей – в настоящее время введена в опытную эксплуатацию. С помощью этой системы возможно построение прогнозов по различным вариантам развития демографической ситуации. Оценка результатов прогнозирования позволит руководству регионов принимать своевременные меры поддержки благоприятных тенденций и ограничения влияния неблагоприятных факторов.

Список литературы

1. Разработка научно-методических основ реализации роли университетов в управлении экономико-демографическим развитием региона (фундаментальные основы моделирования, принципы организации внедрения и взаимодействия университетов с органами власти). Цели, задачи и методология исследований: Отчет о НИР (промежуточ.) / ВНТИЦентр; Руководитель Р.Г. Стронгин – Этап 4; Инв. № 02930002777. Нижегородский госуд. ун-т, – 1993. – 354 с.

2. Стронгин Р.Г., Швецов В.И., Гергель В.П., Гришагин В.А. Разработка новых информационных технологий анализа демографических данных // Тез. докл. междунар. науч.-практич. конф.: Информатизация и реформы. – Н.Новгород, 1993.

3. Стронгин Р.Г., Стронгина Н.Р., Швецов В.И. Региональное демографическое прогнозирование как одна из основ семейной политики. – Н.Новгород: Изд-во Нижегородского госуд. ун-та, 1993.