реферат. Подходы географического мышления. Новые подходы. 2 1 Системный подход
 Скачать 28.06 Kb.
|
|
Подходы географического мышления. Новые подходы. 3.2.4.1 Системный подход. В.П. Максаковский классифицировал подходы по времени возникновения и накопленного «стажа» на традиционные и новые. К традиционным подходам отнес территориальный, комплексный, исторический и типологический. Новые, получившие развитие за последние три десятилетия, но имеющие глубоко идущие корни: системный, проблемный, экологический, конструктивный, поведенческий. Системный подход приобретает значение важнейшего общенаучного подхода в 50—60-хгг. XX в. благодаря исследованиям Л. фон Бер- таланфи по проблеме создания общей теории систем. Первые работы по географии, содержащие системные идеи, появились во второй половине XX в. Пионерами реализации системного подхода в географии были Д.Л. Арманд, В.Б. Сочава, В.С. Преображенский и другие ученые. Благодаря их исследованиям в географию проникает сам термин «система» и сопутствующие ему понятия, такие как функционирование, устойчивость, развитие. Опираясь на философские работы В.Г. Афанасьева, И.В. Блауберга, Э.Г. Юдина, в географии обращалось внимание на философские категории «часть» и «целое», выражающие отношения между совокупностью предметов и связью между ними, которая объединяет эти предметы и приводит к появлению целостности как нового интегративного свойства, отличающего целое от его составляющих. Свойство совокупного целого не сводится к частям, т.е. не является суммарным. Широкое внедрение системного подхода в географию датируется 1963 г., когда В.Б. Сочава ввел понятие геосистема, под которым понимал «целое, состоящее из взаимосвязанных компонентов природы, подчиняющихся закономерностям, действующим в географической оболочке». Значительный вклад в разработку системного подхода в географии внес В.С. Преображенский, соединив системный подход с моделированием и прогнозированием. Он обращал внимание на то, что в географии используются два типа географических моделей, раскрывающих структуры географического комплекса. В первой, моносистемной, модели ландшафта элементами системы являются компоненты природы (литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера), связанные по схеме «каждый с каждым» (рис. 2.1). С помощью этой модели, по мнению В.С. Преображенского, можно, во-первых, охарактеризовать трудно изучаемый компонент по-другому — легко наблюдаемому; во-вторых, осуществить прогнозирование последствий изменений одного компонента по изменению другого с помощью знаний о цепочке связей; в-третьих, эффективно управлять природным процессом посредством воздействия на один компонент с целью получения положительного эффекта от другого. Во второй, полисистемной, модели в качестве элементов системы выступают геосистемы низшего таксономического уровня. Эта модель, по мнению авторов, дает возможность: направить воздействие на один природный комплекс с целью получения эффекта от другого; определить способность природного комплекса к саморегуляции, функционированию, развитию за счет территориальной структуры и иерархических связей. При системном подходе в экономической и социальной географии каждый объект (явление, процесс, комплекс) рассматривается как сложное образование, состоящее из различных элементов (структурных частей), взаимодействующих между собой. Например, город — сложная система, состоящая из взаимозависимых подсистем: природа, население, экономическая база и инфраструктура. Применение системного подхода в географии наиболее целесообразно при изучении объектов с разнообразными внутренними и внешними связями (территориально-производственных комплексов, транспортной системы, системы расселения и т.п.). Язык географии. Язык науки. 4.2.1.3 Искусственные языки. В современной географии используются следующие невербальные средства выражения — искусственные языки: таблицы (матрицы), графики, диаграммы, рисунки, фотографии, аэро- и космофотоснимки, графические схемы, блок-схемы, индексы, математические, химические и редко логические символы. Наиболее применяемыми средствами выражения являются матрицы, картосхемы и графики, а в учебных пособиях широко используются графические схемы. Приобретение последних лет — язык блок-схем. Искусственные языки используются как раздельно, так и в комплексе друг с другом. Матрицы применяются преимущественно для группировки количественных показателей, т. е. через матрицы географы выражают структуру изучаемых явлений в количественном отношении. Однако некоторые матрицы могут показывать наличие или отсутствие явления. При этом используются либо знаки «+», «-», либо цифры «1», «О». В легендах карт имеют место матрицы, выражающие и качество явления. Это случай, когда ячейки матрицы закрашиваются, что символизирует явление определенного качества — тип почв, вид ландшафта и т. д. Основные элементы матрицы — строка, столбец и ячейка. По строке и столбцу располагаются характеристики или имена объектов, а ячейки заполняются искомыми величинами или другими характеристиками. Картосхемы и карты — это язык, наиболее полно выражающий современную концепцию географии, ориентированную на изучение того, чем заполнено пространство и как в пространстве взаиморасположены географические объекты относительно друг друга. Основными свойствами карт и картосхем является планиметрическое подобие, из которого следуют наглядность и возможность измерительных работ, а также масштабность. Она позволяет изобразить объект в уменьшенном виде и обобщать сведения об объекте по мере уменьшения масштаба. Карты в их современном виде позволяют выразить географические знания о рядоположенности объектов. Большой интерес представляют картоиды, которые могут отобразить не только рядоположенность, но и пространственные латеральные отношения между объектами в геопространстве, т. е. картоиды за счет потери планиметрического подобия могут дать более глубокое представление об отношениях. График — это геометрическое изображение явления в количественном выражении. Главными элементами графика являются аргумент и функция вида У *= / (х), которые откладываются по осям абсцисс и ординат в прямоугольной сетке координат. Содержание выражаемой функциональной или корреляционной зависимости между аргументом и функцией заполняет пространство между осями координат. Разновидность графического языка в ландшафтоведении — комплексный профиль, на котором л аглядно видна связь между отдельными компонентами в качественном плане. Однако, наложив на профиль измеренные по карте или в натуре величины, можно получить и количественные характеристики. На языке графических схем наглядно изображаются состав и строение исследуемых явлений в том виде, в каком это представляется исследователю. Наглядность представления о предметах, видимо, и предопределила широкое использование этого вида языка в учебных пособиях. Фотоснимки, как бы они ни производились — с высоты ли человеческого роста, с самолета или из космического пространства, — дают плоское изображение земной поверхности. Подобие их оригиналу зависит от разрешающей способности аппарата, а также, конечно, от расстояния до объекта съемки. Во всех случаях, однако, получается фиксированная картина природы, которую можно детально изучить, чего нельзя сделать при маршрутных и иных наблюдениях. Дешифрирование снимков производится в целях определения того, что чему соответствует, т. е. по существу, делается семантический анализ. Использование для съемки различных длин световых волн и разных спектров (светофильтры) позволяет получить разнообразные снимки для специальных целей, т. е. здесь речь идет о синтаксисе снимков, так же как и в любом виде языка науки. Что касается диаграмм, то они также характеризует структуру объектов в количественном отношении в наглядной форме. Диаграммы и циклограммы строятся преимущественно по соотносительным, в основном процентным данным, что облегчает выяснение отдельных структурных частей объекта. Индексы широко используются при картографическом изображении предметов и явлений. Они являются кодированием сведений и весьма экономны в смысле занижаемого места, что имеет немаловажное значение в картографии, где нагрузка карты служит одним из показателей прагматической ценности картографического изображения, а также для компьютеров, где объем памяти и логика операции дают предпочтение кодам. Следовательно, кодирование индексами представляется весьма перспективным путем развития языка географии. Теоретическое знание в географии. Общегеографические теории, учения и концепции. 5.4.7 Геоинформационная концепция Современный период развития общества характеризуется значительными достижения-ми в возможностях получения информации о природной и социальной сферах, а также ис-пользования этих данных для решения научных и практических проблем. Объемы требуемой информации колоссально возрастают и, естественно, требуют для обеспечения своего ра-ционального использования привлечения современных, базирующихся на компьютерных технологиях средств – как для ее обработки и анализа, так и для организованного хранения, поиска нужной информации и другого манипулирования ею. В противном случае неизбежно наступление информационного кризиса, связанного с утерей способности эффективно ис-пользовать имеющуюся информацию. В результате этого в последние десятилетия быстро формируется новая наука – ин-форматика (от фран. information – информация и automatique – автоматика), научное на-правление, который изучает структуру и общие свойства научной информации, вопросы ее сбора, хранения, автоматической переработки и использования во всех сферах человеческого общества. Информатика выступает интегрирующим направлением, благодаря которой про-исходит взаимопроникновение методов, стилей мышления и зарождение ряда комплексных научно-технических дисциплин, становление которых обусловлено объективны¬ми потребно-стями общественной практики, необходимостью решения сложных, комплексных проблем развития общества. Современная информатика развивается в результате объединения ряда дисциплин – ки-бернетики, теории и практики автомати¬зированных систем управления, компьютерной науки и техники, проектирования, искусственно¬го интеллекта и др. Основные области применения информатики: а) информационные системы и средства коммуникации; б) средства автомати-зации и управления; в) средства мате¬матического моделирования и вычислительного экспе-римен¬та. Основу информатики составляют мате¬матические модели и алгоритмы, разрабатывае-мые в мате¬матике. Информатика широко применяет ЭВМ в вычислительных процессах как эффективный способ изучения сложных моделей окружающего мира. Важным направлением информатики является математическое моделирование с использованием ЭВМ. Информати-ка создает также новые ме¬тоды и средства познания и позволяет применять на практике кол-лективный опыт, содержащийся в пакетах алгоритмов и программ. Благодаря возможности непосредственного диалога «человек – машина» широкое распространение получили имита-ционные модели. При работе человека на ЭВМ осуществляется прямое воз¬действие на из-бранный объект, информационно заданный ма¬шиной. Модель исследуемого объекта воспро-изводится на мониторе в графической форме в системе определенных пространственных ко-ординат. Последнее способствует развитию синте¬тического пространственного мышления человека, который ощущает себя действующим лицом в этом абстрактном мире. Сложилась и активно развивается новая область инфор¬матики – «искусственный ин-теллект», в рамках кото¬рой создаются эффективные человеко-машинные системы об¬работки информации. В рамках этого направления появился целый класс систем, ориентированных на знания. Вопрос представления знаний в машине является центральной проблемой искус-ственного интеллекта. Среди систем, ориентированных на знания, выделяют экспертные системы, предназначен¬ные для тех областей деятельности, где знания представлены в тек-стовой форме, а выводы делаются на основе человеческих рассуждений. Для подобных задач в искусственном ин¬теллекте разработаны специальные способы формализации: семантиче¬ские сети, фреймы, продукционные системы и др. Геоинформатика опирается на анализ информационных потоков, которые возникают в предметных областях наук о Земле (рис. 31). Это позволяет усилить междисциплинарные связи и спо¬собствует развитию теоретических и методических основ географии как естест-веннонаучной базы решения проблем взаимодействия общества и природы. География объе-диня¬ет модели, формирующие каркас научных представлений о со¬временной природе Земли и взаимоотношениях человеческой деятельности с нею, обеспечивает понимание взаимодей-ствия геофизических и геохимических процессов, дает основу госу¬дарственной стратегии использования территории, природных и экономических ресурсов, формирования террито-риальных социально-экономических и природно-технических систем. При исследовании сложных динамических систем большое значение имеет изучение информационных потоков, которые предста¬вляют собой информационный функционал, по-строенный на мно¬жестве информационных функций. Аналогичным образом можно опреде-лить понятие геоинформационного потока, учитывая ограничения и специфику геосистем-ных объектов. Геоинформационный поток может быть представлен как геосистемная ин-формационная модель, состоящая из множества взаимосвязанных или взаимодействующих геоинформационных моделей более низ¬кого иерархического ранга. Теория и практика геоинформатики развивается на основе тесного взаимодействия с новыми направлениями в картографии: математико-картографическим моделиро¬ванием, ав-томатическим картографированием и использованием карт и «космологизацией» науки, в результате синтеза которых образуются интегральные структуры в виде картографических банков данных и автоматизированных кар¬тографических систем. Будучи интегрирующим направлением, геоинформатика часто считается наукой о пространственной информации. Она объединяет различные науки, имеющие дело с про-странственными данными. Геоинформатика тесно связана с географией, которая имеет дли-тельные традиции пространственного анализа и обладает соответствующим методологиче-ским аппаратом для его проведения. Связующим началом является единица географиче-ской информации – понятие, соединяющее четыре ин¬формационных элемента: 1) объект наблюдения , 2) предмет информации, 3) количественную (или качественную) характеристи-ку предмета инфор¬мации в принятых мерах измерения, 4) период, к которому относится ис¬числение. Особенно тесные взаимосвязи существуют между геоинформатикой и картографией. Последняя занимается отображением пространственной информации. Компьютерная карто-графия (именуемая также «цифровой картографией», или «автоматизированной картогра-фией») дает методы цифрового представления картографических характеристик и мани-пулирования ими, а также методы визуализации. Одна из важнейших функций геоинформатики – орга¬низация и проведение мониторин-га окружающей среды. Виды мониторинга классифицируются по пространственному охвату (локальный, региональный, глобальный), по объ¬ектам наблюдения (наблюдение за атмосфе-рой, океаном, почвен¬ным покровом, биологическими ресурсами, опасными природ¬ными яв-лениями, техногенными загрязнениями и т.п.), по методам наблюдения (прямое инструмен-тальное наблюдение, косвенное индикационное наблюдение, аэрокос¬мическая индикация, сравнение разновременных картографи¬ческих материалов и др.). Картографический и гео-информационный мониторинг включает че¬тыре основных блока: 1. Блок исходной информации (картографические данные о природных условиях, хозяй-ствен¬ном использовании территории, а также о состоянии явления, процесса или параметра окружающей среды, за которыми пре¬дполагается вести наблюдение). 2. Блок оценочно-прогнозной информации (карты оценки наблюдаемого явления, про-гноза его развития во времени и пространстве и, кроме того, рекомендательные карты для принятия решений). 3. Блок оперативного прогноза и контроля (создание опе¬ративных карт развития на-блюдаемого явления). Данный блок непосре¬дственно связан с поступающей аэрокосмиче-ской информацией, дан¬ными гидрометеослужбы, наблюдениями на станциях мониторинга. 4. Блок апостериорных картографических данных, где оценива¬ются результаты изме-нений в окружающей среде, их влияние на хо¬зяйственную деятельность и здоровье человека, намечаются долго¬срочные мероприятия по рациональному использованию благоприят¬ных тенденций или уменьшению отрицательных эффектов. В географии информационные технологии проявляются в виде геоинформатики и гео-графических информационных систем (ГИС). Геоинформатика – научная дисциплина, изучающая геосистемы (их структуру, связи, динамику, функционирование в пространстве-времени) посредством компью-терного моделирования, а также ГИС-технологии сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственной информации для решения задачи управления геосистемами различного иерархического уровня и территориального ох-вата. Географические информационные системы (ГИС) представляют собой особую инфор-мационную систему, осуществляющую сбор, обработку, хранение, отображение и распро-странение географических данных, а также данных непространственного характера (Берлянт, 1996). Главное назначение ГИС – обеспечение процесса принятия решений по оп¬тимальному управлению природными ресурсами, организации промышленности, сельского хозяйства, транспорта и розничной торговли и других пространс¬твенных объектов. Для выполнения своего назначения информационная система должна иметь полный набор функциональных возможностей, в т. ч. наблюдение, измерение, описание, интерпретация, прогноз, принятие решений. Благодаря ГИС произошла революция в средствах накопления, обработки и выдачи географической информации, что обусловлено двумя сопряженными факторами – достиже-ниями техники и резко возросшим объемом запросов к географии. Был пройден путь от соз-дания баз данных по отдельным регионам и прикладным направлениям отраслей гео¬графии до фор¬мирования ГИС-технологий, позволяющих решать как приклад¬ные (обеспечение ме-неджмента), так и теоретические задачи (прогнозное и ретроспективное моделирование, электронное кар¬тографирование и т.д.). Первые ГИС были созданы в 60-х годах в США и Канаде. В настоящее время сущест-вует огромное множество областей применения ГИС и их количество постоянно расширяет-ся. В каждой из прикладных областей существуют свои специфические потребности и своя специфическая терминология, своя история внедрения ГИС-технологий. На начальном этапе эти технологии развивались в значительной степени независимо в разных прикладных об-ластях. В этом одна из причин, что сегодня в мире насчитывается уже очень много коммер-ческих пакетов программ для работы с ГИС, их функции часто в значительной степени сов-падают, но при этом зачастую используется различная терминология для обозначения оди-наковых или сходных функций и элементов моделей данных. ГИС используются для переработки геоинформационных потоков, которые формиру-ются в пределах географической оболочки и геологической среды и представляют собой ин-формационное отражение системы объектов географического и геологического изучения. В структурном отношении ГИС состоят из: 1) системно организационных полиструктурных баз (банков) данных и знаний с необходимым качеством динамичности, т.е. способности к быстрой переработке и непрерывного обновления, отражающих все изменения, происходя-щие в реальном объекте; 2) системно организованных множеством различных моделей, ал-горит¬мов и программ для переработки (анализа-синтеза) и преобразова¬ния данных в семан-тическую пространственную инфор¬мацию нового качества в соответствии с определенными концеп¬циями; 3) интерфейсов установленного доступа к системе с уче¬том избранной техно-логии. Выделяют также блоки ГИС: территориальный (ввод и пространственная организация данных), отраслевой (база темати¬ческих данных) и программный (система управления база-ми дан¬ных и аппаратно-программное обеспечение операций математико-картографического моделирования и картографического воспроиз¬ведения информации). Большинство совре-менных ГИС состоят из следующих подсистем: 1) Подсистема обработки данных, предназначенная для получения данных (с карт, изображений или в ходе полевых исследований), ввода данных (создание цифровых баз данных), их хранения (как часто они используются, как их следует обновлять, являются ли они закрытыми?); 2) Подсистема анализа данных, включающая поиск и анализ (от простых ответов на запросы до сложного статистического анализа больших массивов данных), вывод информации в виде карт, таблиц, графиков и т. д.; 3) Подсистема использования информа-ции. Пользователями являются научные работники, специалисты по планированию, управ-ляющий персонал; 4) Подсистема управления, предоставляющая услуги по составлению баз пространственных данных и их анализу. В настоящее время в мире функционируют тысячи ГИС, активно используемые во всех сферах человеческой деятельности. |