Классификация по критерию универсальности.

Разнообразие применяемых методов физико-географических ис­следований в геоэкологии предопределяется сложностью изучаемых объектов - природных и природно-антропогенных геосистем - и тре­бует определенной их, классификации, т. е. разделения на группы, од­нородные в каком-либо отношении. Имеющиеся классификации фи­зико-географических методов (В. К. Жучкова, Э. М. Раковская, 1982; Ф. Н. Милъков, 1990; В. С. Преображенский 1971) значительно раз­личаются между собой и опираются на различные критерии выделе­ния классификационных групп.

Ф. Н. Мильков все методы исследований сводит к трем категориям: 1) общенаучным; 2) междисциплинарным; 3) специфическим для данной науки.

К общенаучным методам относятся рассмотренные методы ма­териалистической диалектики, исторический, системный подход.

В геоэкологии моделирование является одним из основных методов исследований и имеет ряд особенностей, обусловленных необходимостью учета взаимоотношений разнокачественных природных и антропогенных объектов. Геоэкологическое моделирование оперирует всеми видами идеальных и предметных моделей, которые взаимно дополняют друг друга. Одним из основных специфических выраже­ний метода моделирования следует рассматривать построение геоэко­логических картографических моделей. Широко распространены гра­фические модели в виде таблиц-матриц взаимодействия между харак­теристиками состояния ПТК и видами антропогенных воздействий, а также между природными и техногенными элементами в геотехсистемах. К образно-знаковым моделям относятся классификации, легенды геоэкологических карт. В последние годы активно развивается имита­ционное моделирование.

Междисциплинарные методы являются общими для группы на­ук. В физико-географических исследованиях к ним относятся геохи­мический, геофизический, геоэкологический и математические.

Геохимический метод связан с применением законов общей гео­химии в изучении геосистем. Специфическим выражением геохими­ческого метода является метод сопряженного анализа, заключаю­щийся в одновременном изучении химического состава всех компо­нентов ПТК с последующим сравнением полученных результатов ме­жду собой как в пределах одного элементарного геохимического ландшафта, так и смежных с ним. Теория, методология и методика ландшафтно-геохимических исследований составляют основу нового научного направления — геохимии окружающей среды. Результатом эколого-геохимических исследований является оценка совместимости природных и антропогенных геохимических потоков, устойчивости природных систем к техногенным нагрузкам, нормативная оценка ка­чества среды жизнедеятельности населения и природных экосистем.

Геофизический метод. Специфическим выражением геофизиче­ского метода является метод балансов, в основе которого лежит уни­версальный физический закон сохранения вещества и энергии. Геофизические исследования отличаются трудоемкостью сбора геофизиче­ского материала, использованием сложной аппаратуры, преимущест­венно стационарными условиями наблюдения. Балансовый метод ис­пользуется для изучения радиационных и тепловых условий подсти­лающей поверхности, водного режима почв, продуктивности биоце­нозов природных и природно-антропогенных геосистем.

Эколого-геофизические исследования направлены на оценку со­отношения природных и антропогенных потоков вещества и энергии, изменения геофизического состояния территории под влиянием тех­ногенных теплового, динамического, электрического полей.

Геоэкологический метод. В настоящее время наблюдается актив­ное формирование этого метода. Его суть заключается в изучении природных и природно-антропогенных геосистем с позиций гумани­тарно-экологического подхода, в оценке окружающей среды как сре­ды жизнедеятельности человека. Отличительной чертой этого метода является качественно новый уровень синтеза знаний физико-географических и экономико-географических наук, экологического и системного подходов.

Математические методы. В той или иной форме математические методы применяются практически во всех естественных и социальных науках. В настоящее время все активнее применяются методы и принципы теории вероятности, теории информации, теории графов, теории игр. Конкретное содержание приемов анализа выбирается под влиянием избранной модели, представлений о характере связей и практической цели исследования.

Важную роль в геоэкологических исследованиях играет матема­тическая обработка полученных результатов. Полученные в результате наблюдения фактические данные обрабатываются с использованием, приемов статистического анализа. Математическая обработка определяет правила составления выборок и обработки вариационных рядов. Характеристика вариационных рядов дается по группам показателей среднего положения, разнообразия признаков, формы распространения, точности опыта, достоверности различия.

Объяснение эмпирических фактов, выявление закономерностей и взаимосвязи наблюдаемых явлений решается с применением различ­ных видов математического анализа: корреляционного, факторного, кластерного, регрессионного, информационного.

К основным междисциплинарным методам исследования относятся так­же моделирование и эксперимент.

Моделирование - исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей; использование моделей для определения или уточнения характеристик и ра­ционализации способов построения конструируемых объектов.

Модель рассматривается как любой образ, аналог, мысленный или условный, какого-либо объекта, процесса или явления - «ориги­нала» данной модели. На идее моделирования базируется любой ме­тод научного исследования - как теоретический, при котором исполь­зуются различного рода идеальные модели, так и экспериментальный, использующий предметные модели. Идеальные модели подразделя­ются на: 1) образные (фотографии, зарисовки с натуры); 2) образно-знаковые, включающие вербальные (дефиниции, законы), графиче­ские (диаграммы, схемы), картографические; 3) знаковые или матема­тические (математическая обработка данных, математическое моде­лирование и прогноз). Предметные модели включают пространствен­но и физически подобные.

Экспериментом называют чувственно-предметную деятель­ность в науке, опыт, построение предметных моделей, воспроизво­дящих объект, проверку гипотез.

В географических исследованиях к числу экспериментальных ме­тодов относятся: 1) натурные эксперименты, связанные с организаци­ей направленных воздействий на природные системы и изучением ре­акции (откликов) систем; 2) модельные эксперименты, которые осу­ществляются на аналогах определенных природных систем.

Специфические методы исследований включают сравнительно-географический, картографический (сравнительно-описательный и литературно-картографический, по Ф. Н. Милькову), ландшафтный, дистанционного зондирования, палеогеографический. Специфические методы также включают метод балансов (специфический метод гео­физических исследований) и метод сопряженного анализа (специфи­ческий геохимический метод).

Сравнительно-географический метод — самый традиционный, остается основным методом отраслевых и комплексных наук физико-географического цикла. Наиболее распространенными, но далеко не самыми совершенными являются так называемые «визуальные прие­мы анализа». Как указывает В. С. Преображенский, методические ука­зания их выполнения сводятся к совету «смотри и сравнивай». Выра­жением сравнительного метода на картах служат, по Ф. Н. Милькову, различного рода изолинии - изотермы, изогипсы, изобары и др. Ме­тод применяется для решения задач, связанных с сокращением неоп­ределенности географической информации, классификацией, райони­рованием, оценкой объектов. В настоящее время сравнительно-географический метод активно обогащается математическими мето­дами анализа информации. Метод аналогии является одним из на­правлений развития сравнительно-географического метода. Его сущ­ность заключается в принципиальной возможности изучения малоис­следованного объекта по аналогу в другой системе, которая достаточ­но изучена и знания о которой переносятся на изучаемый объект.

Картографический метод заключается в создании карты как об­разно-знаковой модели с пространственно-временным подобием объ­екту и использовании карт с целью познания отраженных в них явле­ний. Картографический метод также позволяет получать сведения о качественных и количественных характеристиках объекта, изучать взаимосвязь и взаимозависимость, устанавливать динамику и эволю­цию явлений, составлять прогноз.

Возможность изображения интегральных явлений на карте явля­ется важнейшей основой развития геоэкологического картографиро­вания. Геоэкологические карты являются синтетическими, отражающими и природно-ресурсное состояние, и формы антропогенного воздействия на геосистемы. На геоэкологических картах отображается не только статика (инвентаризация) форм и интенсивности загрязнения и нарушения природной среды, но их динамика. Результатом анализа данных наблюдений являются оценочные прогнозные и рекомендательные карты. Еще одно направление геоэкологического картографирования связано с оценкой геоэкологических ситуаций в системе «природа — хозяйство — общество».

Ландшафтный метод направлен на комплексное изучение про­исхождения, структуры, современного состояния, функционирования ландшафтов под воздействием природных и антропогенных факторов. Ландшафтные исследования опираются на системный подход, сравнительно-географический, картографический, геофизический, геохимический, аэрокосмический и другие методы. Ландшафтная съемка - как основа исследований - заключается в полевом изучении ландшафтов методами ландшафтного картографирования и профилирования, комплексного описания точек наблюдения. Результатом таких исследований является составление ландшафтных карт на уровне урочищ и фаций. Большое значение придается изучению функционирования и динамики ландшафтов методами геохимии и геофизики на базе стацио­нарных наблюдений, эколого-геохимической оценке состояния при­родных и природно-антропогенных комплексов.

Метод дистанционного зондирования (аэрокосмический) отно­сится к опосредованным наблюдениям и включает широкий спектр средств и методов зондирования земной поверхности, способов реги­страции, доставки и обработки информации. Наблюдения ведутся аэро- и космическими средствами с использованием фотографических систем регистрации информации, к которым относится фотосъемка в видимом диапазоне, и нефотографических систем - телевизионная, тепловая, радиолокационная, сканерная съемки. Возможность с по­мощью этих методов проведения регулярных наблюдений является базой для различных видов мониторинга, в том числе экологического. К аэрокосмическому методу относится также анализ аэрофото­снимков для выявления и уточнения границ и структуры природно-территориальных комплексов локального уровня.

В палеогеографическом методе основой для физико-географических реконструкций геосистем выступает естественно-исторический подход. В основе его лежит принцип актуализма, за­ключающийся в объяснении процессов прошлого, исходя из пред­ставлений о современных процессах и явлениях, и принцип историз­ма, требующий изучения предметов и явлений в конкретно-исторических условиях их становления и эволюции. Палеогеографи­ческий метод позволяет изучать прошлое состояние геосистем в кон­кретных пространственно-временных обстановках, исследовать на­стоящее их состояние как результат конкретного пространственно-временного развития и прогнозировать тенденции будущего развития на основе их анализа в прошлом и настоящем.
Лекция № 4.

Тема: Классификация методов физико-географических исследований.