Вопросы и задания для самопроверки

1. Что такое модель? Для чего она нужна?

2. Назовите основные виды моделей.

3. Что такое процесс моделирования? Выделите основные этапы моделирования.

Литература

Арманд, А. Д. Информационные модели природных комплексов / А. Д. Арманд. – М.: Мысль, 1975.

Жуков, В. Т. Математико-картографическое моделирование в географии / В. Т. Жуков, С. Н. Сербенюк, В. С. Тикунов. – М.: Мысль, 1980. – 223 с.

Жучкова, В. К. Природная среда – методы исследования / В. К. Жучкова, Э. Н. Раковская. – М.: Мысль, 1982. – 163 с.

Линник, В. Г. Методы моделирования динамики и оптимизации геосистем / В. Г. Линник. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. – 98 с.

Максаковский, В. П. Географическая культура: учеб. пособие / В. П. Максаковский. – М.: Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 1998.

Марчук, Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г. И. Марчук. – М.: Наука, 1982. – 190 с.

Модели в географии / под ред. П. Хаггета, Дж. Чорли. – М.: Прогресс, 1971.

Лекция 15. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ЭВМ В

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

1. Математизация географии и геоэкологии, ее причины и

необходимость.

2. Современные направления применения математических

методов.

3. Общие сведения об ЭВМ.

4. Методика применения ЭВМ в геоэкологических исследованиях.

5. Создание гео(эко)информационных систем для решения

геоэкологических задач.

Математизация географии и геоэкологии, ее причины

И необходимость

Математические методы не являются чем-то новым, свойственным только современному этапу развития географии и геоэкологии. Математические методы в том или ином виде давно используются в географических и геоэкологических исследованиях. Число, числовые характеристики – обязательный элемент географических описаний. Первые опыты применения математики в географии относятся ко временам Фалеса Милетского (ок. 640/624 – 548 – 545 гг. до н. э.) и Эратосфена Киренского (276 – 194 гг. до н. э.), когда существовала математическая география (Джеймс, Мартин, 1988). В область математической географии входило решение геодезических и астрономо-геодезических задач. Конец 1950 – начало 1960 гг. расцвет математизации. Основным лозунгом географом был лозунг «Математические методы решают все». Без математических методов было не солидно издавать книги и защищать диссертации. Многие ученые видели в математизации географии одно из основных направлений развития ее теории. В 1970-х гг. стали появляться работы, в которых высказывались мнения о нецелесообразности и даже вредности математизации географии (Анучин, 1972; Калесник, 1971). Этому способствовало упроженное описание сложных географических явлений без достаточного понимания их сути, применение математических алгоритмов без учета накладываемых ими ограничений, игнорирование традиционных для географии методов исследований и т. д.

Одним из первых в России математические методы в геоэкологические исследования стал внедрять Д. Л. Арманд. Значения ПДК, ПДВ, ПДС, геохимические коэффициенты, экологические нормативы и нормы, показатели использования природных ресурсов – уже давно используются в геоэкологии. В настоящее время, как в географии, так и в геоэкологии используется достаточно сложные методы математического моделирования (Пузаченко, 2004).

В связи с внедрением в практику геоэкологических исследований методов получения массовых точных количественных данных (геохимических, геофизических, аэрокосмических, картографических) и непрерывно растущим потоком разнообразной геоэкологической информации назрела необходимость разработки и применения новых методов ее обработки и систематизации. Выход был найдет в применении математических методов и ЭВМ – как инструмента (вспомогательного средства), позволяющего быстро обрабатывать и систематизировать информацию и тем самым ее использовать в полном объеме. Математическими методами могут быть проанализированы протоколы наблюдений любого вида: бланки описаний, таблицы, карты, графики, матрицы, перфокарты и т д.

Математика – одна из древнейших наук. Термин «математика» в переводе с древнегреческого означает «наука» или «знание». Предмет современной математики огромен и разнообразен. «Математика (от греч. mathematike – наука, познание) – наука о количественных отношениях и пространственных формах действительного мира» (Колмогоров, 1954). Математика всегда была связана с практической деятельностью человека. Появление государства, развитие земледелия, морской навигации, строительства и архитектуры потребовали дальнейшего углубления математических знаний. Сущность математических методов состоит в количественном описании природных систем, выявлении количественных отношений и пространственных форм их существования. Математизировать географию и геоэкологию – это значит создать определенную систему применения математических методов.

Можно выделить два обстоятельства (причины), которые первоначально обусловили стремление к математизации географии: во-первых, только математические методы позволяют придать количественный характер исследованию того или иного явления материального мира, в географии накопилось большое количество фактического материала, требующего обобщения; во-вторых, только математический метод позводяет упорядочить исследования, а математический способ мышления делает исследование более объективным и достоверным.

Современная математизация – процесс, связанный с НТР, принесший во все науки ускорение сбора и обработки экологической информации, улучшение методов ее хранения и способов объективизации полученных выводов. Последнее обстоятельство делает применение математических методов очень перспективным, так как в географии и геоэкологии накопилось достаточно много количественных данных, требующих обработки и анализа. Кроме того, природные системы, изучаемые в географии и геоэкологии, имеют параметры, которые могут быть отражены на многочисленных тематических картах.

В настоящее время математические методы активно привлекаются для географического и геоэкологического прогнозов. Делают прогнозы более объективными и достоверными.

Существуют ряд объективных трудностей, не позволяющих широко использовать математические методы в географии и геоэкологии.

1. Природные системы, явления (процессы), протекающие в них представляю сложные динамические системы со множеством прямых и обратных связей, описать которых математическим языком достаточно трудно, а иногда и не возможно.

2. Слабая формализация понятий и терминов, используемых в исследовании.

3. Отсутствие достаточной математической подготовки у специалистов географов и геоэкологов.

Необходимо помнить, что математические методы не могут сами по себе заменить географические или геоэкологические исследования, которые могут быть успешными лишь при сочетании с другими методами исследования.