Кто сформулировал представление о закономерных связях между компонентами природы
Обновлено: 07.07.2024
28 апреля 2013
Функциональный анализ ландшафтов.
1. Классификация функций ландшафтов
Вовлечение ландшафтов в сферу человеческой деятельности значительно опережает процесс осмысливания его наукой. Ландшафтоведение активно изучает новые функции ландшафтов, которые реально выполняются длительное время. Потребности общества, связанные с ландшафтами, систематизированы в следующие группы функций: ресурсовоспроизводящие - бесперебойное снабжение из природных источников веществом и энергией; абиотические (свет, тепло, кислород, вода, гидро-, термальная, ядерная энергия, топливо); биотические (флора и фауна: естественные и культурные, почва, торф); средовоспроизводящие - пространственная основа человеческой деятельности; ресурсосохраняющие - постоянно обеспечивающие условия деятельности людей: хозяйственные, социальные, культурные, физиологические; производственные - обмен веществом и энергией с обществом; информационные - снабжение информацией для ориентации в изменениях окружающей среды и ее хранение для использования в будущем; эстетические - воздействие на человека через психические процессы.
Этапы уточнения целей. Обычно формулировка цели поступает к аналитику в недостаточно четком виде. Для этого уточняется объем потребности в различной информации. Разрабатываются программы, проводится выбор критериев и их параметризация, оценивается функционирование уже освоенных ландшафтов. При смене функционирования определяются тип и масштабы воздействий.
На первом этапе выявляют и формируют потребности суперсистемы, определяют их объем. Затем выдвигают гипотезы о возможности удовлетворения потребностей за счет использования свойств ландшафта (неизмененных и измененных) при помощи известных технологий, мероприятий, технических средств. Для выполнения этого этапа требуется минимальная сумма знаний о ландшафте. Она может быть получена из литературы или по фондовым данным.
На втором этапе формулируют требования к ландшафтам, удовлетворяющие потребности. Делают терминологическое описание. Уточняют параметры целевой функции. Формулируют требования к свойствам ландшафта. Для получения дополнительных знаний и упорядочения целей можно проводить полевое обследование по разделам или этапам работы.
На третьем этапе создают модель или семейство моделей изучаемого объекта.
На четвертом этапе ландшафтовед совместно со смежными специалистами прорабатывает отдельные узлы проблемы, как между дисциплинами, так и в узкопрофессиональных областях.
На пятом этапе разрабатывают концепцию изучения ландшафта, которая включает: использование его вербальной модели и терминологическое описание, построение дерева целей, построение схемы движения потоков информации.
Этапы получения информации. Для анализа информацию можно получить при проведении полевых работ, по накопленной информации о выполнении ландшафтом различных функций и возникающих последствиях. На этом этапе выявляют ландшафты со свойствами, отвечающими необходимым требованиям задаваемой функции; сопоставляют свойства ландшафтов с требуемыми для выполнения целевой функции; оценивают способность ландшафта удовлетворять потребность общества без изменения состояния и возможности изменения свойств ландшафта для улучшения выполнения им конечной цели; соблюдают условия устойчивости измененного техническими средствами ландшафта; оценивают устойчивость природной составляющей ландшафта к планируемым изменениям его свойств, а также свойств сопряженных с ним ландшафтов и возможные негативные последствия. Следует иметь в виду, что первые три требования методически разработаны достаточно (Исаченко, 1980, Мухина, 1973), остальные требования анализа: воздействия à изменения à последствия, изучены меньше, поэтому применяют допущения и экстраполяцию (по аналогии). Сложность заключается в прогнозировании цепных реакций поведения отдельных звеньев системы.
Этап прогнозов. Начинают его с выдачи рекомендаций назначенных мероприятий, обеспечивающих оптимальное выполнение ландшафтами намечаемых функций. Оптимальное выполнение подразумевает наилучшее удовлетворение потребностей ландшафтами с позиций общества и сохранение ими средо - и ресурсовоспроизводящих свойств с позиций природы. Затем составляют эскиз проекта изменения ландшафтов, который содержит: оценку потенциально измененного ландшафта; перечень прогнозируемых изменений в ландшафте; прогноз последствий от нагрузок (и предельно допустимых) при выполнении целевой функции по экологическому состоянию для здоровья человека, изменений в хозяйстве, сопоставление показателей с нормативными; возможность обеспечения надежности сочетания самоорганизации ландшафта и управления им; варианты проектов природно-технических геосистем с оптимальными параметрами.
Этап управления информацией. На этом этапе ландшафтоведы принимают участие в экспертизе проектов, принятии решений по созданию геотехнических систем, трансформации геосистем и создании геотехнических систем.
При экспертизе проектов проверяют правильность и полноту исходной региональной информации, полноту и точность учтенных свойств ландшафтов и последствий цепных реакций, дают рекомендации по улучшению проекта, экономическим, социальным, природоохранным мероприятиям, особенностям существующей геосистемы и проектируемой геотехнической системы. При принятии решения о создании геотехсистемы учитывают связи между компонентами и комплексами, территориальную дифференцированность, используют знания других наук по надежности и совершенству проекта в прогнозах поведения геотехнической системы. На этапе создания геотехнической системы (при выносе проекта в натуру) необходим контроль ландшафтоведа за выполнением технологии производства работ, непредвиденными воздействиями и негативными последствиями.
Этап управления техноприродной системой. При строительстве природно-технической системы необходимы контроль и корректировка ее деятельности в период эксплуатации. Для поддержания заданных параметров природно-технической системы наблюдают за ее состоянием и функционированием, контролируют ее регулирующие действия, смены режимов. Анализируют работу системы (состояние и поведение), оценивают по критериям ее функционирования и сличают с параметрами целевой функции, корректируют технологию и способы воздействия, совершенствуют устойчивость природно-технической системы с помощью природоохранных мероприятий и защиты от негативных последствий. Рассматривают возможность перераспределения функций между низшими комплексами. Эти действия направлены на удовлетворение одной системой одной потребности или одновременно нескольких потребностей (лесное хозяйство и водное хозяйство, земледелие и водное хозяйство, лесное хозяйство и рекреация и т.д.). При этом имеет место увеличение эффекта воздействия, изменений и последствий. Каждая отрасль хозяйства одновременно является и фактором воздействия и ущемленной в своих интересах стороною. Одну потребность можно удовлетворить несколькими ландшафтами или определенно заданную сумму потребностей - ограниченным числом ландшафтов. Встречаются ситуации, требующие смены функций ландшафта (или ландшафтов) или выполнения ранее заданных функций.
Перечисленные мероприятия проводят в следующем порядке: получают информацию, соотносят информацию о текущем и возможном состоянии ландшафта с заданными критериями, устанавливают их параметры. Поэтому работа специалиста в сфере функционального анализа ландшафтов требует глубоких знаний в области технических наук, проектирования и управления.
Подходы к изучению ландшафтов.
ПЛАН.
1. Общие положения.
2. Ландшафт как геосистема.
3. Методика изучения ландшафтов.
4. Ландшафтный подход в природоведении.
5. Модели в ландшафтоведении.
6. Схема ландшафтного исследования.
7. Список используемой литературы.
3. Методика изучения ландшафтов.
Методика ландшафтоведения — это комплекс общенаучных подходов, приемов и способов получения эмпирического и теоретического обобщения в целях познания пространственно-временной организации ландшафтов и их связей с другими объектами. Комплекс подходов — это не просто их совокупность, а стройная система взаимосвязанных методов, отражающая взаимосвязь изучаемых объектов, их свойств и взаимодействие географических наук. Все многообразие методов и приемов, используемых ландшафтоведением, имеет одну основу — применение пространственно-сравнительного подхода, который может проявляться в словесных, блоковых, картографических, математических моделях. Здесь сравнивают элементы, системы, факторы, состояния, организацию, выявляют общее и индивидуальное, групповые свойства, ищут изоморфизм (аналогию). Постоянной основой такого подхода является картографирование ландшафтов. Методика ландшафтоведения опирается и на полисистемные модели, отражающие непрерывно-дискретное строение географической оболочки.
Сравнительный подход. Он объединяет комплекс методов, основой которого служит логический прием сравнения, заключающийся в сопоставлении и выявлении сходства и различия организации, свойств, состояний, процессов двух и более ландшафтов. Это могут быть как рядом расположенные или существующие в одно и то же время, так и удаленные в пространстве и во времени ландшафты, находящиеся под влиянием одних и тех же или различных факторов. На основе сопоставления делают выводы о закономерностях формирования и развития ландшафтов в пространстве и во времени. Такой подход является базовым на этапе эмпирического и теоретического обобщения при разработке классификаций и легенд карт районирования, оценки и прогнозирования. Сравнительный подход усложняется с общим развитием науки и техники и привлекает системный подход и математические методы. Существуют два направления применения сравнительного подхода: для прогнозирования состояний и поведения геосистем. Первое предполагает сопоставление слабо изученного объекта с хорошо изученным аналогом. Во втором сопоставляют одинаково изученные ландшафтные объекты, находящиеся либо на одной, либо на разных стадиях развития.
Исторический подход. Он широко использует логические операции сравнения состояний. Анализируют изменения существенных характеристик либо самого комплекса, либо факторов, его формирующих. Он объединяет большое число методов и операций. Развиваясь, исторический подход трансформируется в более общий — временной. Современный исторический подход обогащен математическими методами обработки и анализа данных, применения моделирования для воссоздания разномасштабных изменений и выявления сущности пространственно-временной организации ландшафтов.
Системный подход. С его помощью в ландшафтове-дение внедряют моделирование — совокупность процедур построения эмпирических и теоретических моделей. Используя модели в процессе изучения ландшафтов, можно переносить полученные знания с моделей на натуру. Системный подход — система определенно упорядоченных процедур.
Картографический подход. Анализ карты в географии служит средством применения пространственно-временного сравнительного подхода. На картах фиксируют наблюдения, устанавливают по ним морфологическую структуру ландшафта (по полевым наблюдениям или дешифрированием аэрофотоматериалов), получая в результате ландшафтную карту, схему ландшафтного районирования. Карты — это знаковая пространственная модель геосистемы, полученная по определенным законам. В этом качестве она становится источником новой информации о свойствах ландшафта. Создание и анализ карты состоят из комплекса циклов: наблюдательных, технических, логических, измерительных. Большое значение имеют алгоритмизация и автоматизация процессов построения и изучения карты на основе математической теории распознавания образов.
Существует несколько определений географических информационных систем (ГИС), которые всесторонне характеризуют это понятие. Наиболее распространено определение ГИС как информационной системы, осуществляющей сбор, хранение, обработку и отображение пространственно-распределенной информации. ГИС объединяет информацию, содержащуюся на географических картах, с кадастровыми, экологическими и другими данными в зависимости от ее назначения.
Географические информационные системы включают в себя технологию для организации, хранения, представления и анализа (определения взаимоотношения) пространственных данных с помощью компьютера. Применение ГИС разнообразно: картография, землеустройство, мелиорация, лесоводство, экология, оценка состояния окружающей среды и др. ГИС позволяет интегрировать информацию по рассматриваемой проблеме, проводить аналитические исследования и служит основой для принятия более обоснованных решений, т. е. ее можно использовать в системах поддержки принятия решений (СППР).
Создание ГИС включает следующие этапы: создание (разработка) цифровых баз пространственных данных, связывание баз данных, визуализация всех видов географически привязанной информации, выполнение пространственного анализа, составление цифровых карт и отчетов, построение приложений для конкретного пользователя, составление сопроводительного обзора функций и возможностей.
Большая потребность в ГИС и рост популярности таких систем объясняются тем, что пространственные факторы являются составной частью повседневной человеческой жизни, а также тем, что реальный мир состоит из многих географических компонентов, которые могут быть представлены в качестве связанных наборов пространственных данных. ГИС обладают возможностью связывать различные наборы данных для рассматриваемой территории и выполнять операции над различными слоями данных (объединять, накладывать, создавать новые), так как в качестве объединяющего принципа они используют пространственное (географическое) положение всех данных. Объединение различных данных дает новую информацию для анализа, а следовательно, увеличивает ценность этих данных.
Методы районирования и классификации ландшафтов.
В середине XX в. районирование и классификацию рассматривали как основную самостоятельную задачу, как конечный результат ландшафтного исследования. В настоящее время они являются вспомогательными, так как имеют особое значение в систематизации географической информации.
Объектами классификации и районирования служат не только длительные свойства, но также природные и природно-технические системы. Расширение объектов исследования меняет способы получения данных и методы их обработки. Методика районирования включает такие приемы, как визуальный анализ ландшафтной карты, причем большего масштаба, чем планируемое исследование. Также реализуются методы сопряженного анализа компонентов ландшафта и территориальных объектов, отраженных на тематических картах. Для этого проводят выбор признаков, наиболее информативных для конкретных целей районирования (научных или практических), оценивают надежность и достоверность полученного результата, разрабатывают критерии оценки соподчиненности получаемых границ территорий.
Конкретные физико-географические классификации строят на основе многоступенчатого анализа набора признаков геосистем и существующих типизации. В классификации объектов используют деревья логических, фактических и региональных возможностей, объединяющие отдельные разрозненные классификации. Формализованные методы анализа информации позволяют широко использовать методы моделирования и осуществлять классификацию с помощью компьютеров.
Экспедиционные, стационарные, дистанционные методы.
Эти методы направлены на получение исходной информации. Их развитие связано с совершенствованием системы организации исследований и общей методологии ландшафтоведения. Совершенствование стратегии и технической базы исследований (датчиков, самописцев, измерительной и съемочной аппаратуры для аэрокосмических съемок, развитие электроники) привело к тому, что исследователь от непосредственного контакта с изучаемым объектом переходит к дистанционным методам его изучения. В стационарных или камеральных условиях проводят анализ, измерения по топографическим и тематическим картам, аэрокосмическим снимкам, систематизируют литературные и фондовые данные. С помощью экспедиционных методов выясняют неясные свойства исследуемого объекта, решая задачи, связанные с выявлением свойств ландшафта, взаимосвязей его компонентов, пространственной структуры ландшафтов. В результате этого этапа развития ландшафтоведения появился новый класс географических задач — исследование формирования, динамики и функционирования геосистем, поведения составных элементов, механизмов массо-энергообмена в геосистеме, природных режимов. Для этого необходима сеть физико-географических стационаров — экспериментальных баз для проверки рабочих гипотез, накопления сравнимого во времени материала о процессах, отладки отдельных методик.
Читайте также: