В географии наряду с методами, общими для всех наук, применяют и специальные (географические).

Методы географических исследований можно разделить на три группы. Во-первых, это методы полевых исследований, когда изучение географических объектов происходит непосредственно в полевых условиях. Географические экспедиции и постоянно действующие станции и лаборатории являются одним из важнейших источников информации о процессах, происходящих в географической оболочке. С помощью другой группы методов – камеральных (от лат. camera – комната, казна) – географическая информация обрабатывается, систематизируется, обобщается. Примером такой работы является обработка материалов аэро- и космических съемок Земли. С помощью камеральных методов познается суть географических явлений, устанавливаются закономерности их развития. Третья группа – экспериментальные методы, с помощью которых ученые могут проверить истинность своих предположений, глубже проникнуть в тайны природы. Как видно, все методы географических исследований тесно связаны между собой. На каждом этапе исследований используются определенные методы. Для того чтобы более подробно познакомиться с ними, воспользуемся традиционным для географии историческим подходом.

Описательный, экспедиционный и картографический методы – первые в истории географии. Описательный метод был самым первым способом познания окружающего мира. Многие столетия география оставалась в основном наукой описательной.

Все, что человек узнавал о новых землях, он получал во время экспедиций (путешествий). В ходе экспедиций наблюдаются и описываются разнообразные географические объекты, явления. Картографический метод появился одновременно с возникновением географии. Вместе с описанием объектов на земной поверхности появляется и особый – географический способ отображения и систематизации знаний об изучаемой территории. Не случайно карту называют «вторым языком» географии. С нее начинается и ею заканчивается географическое исследование. Но главное – с помощью карты можно «объять» разом всю поверхность нашей планеты.

Методы сравнения, исторический и обобщения в географии. Накопление огромного количества сведений о нашей планете выдвинуло проблему их обобщения и систематизации. Сравнение разных элементов географической оболочки привело к тому, что похожие элементы объединялись между собой. Такое обобщение и одновременно сравнение географических данных позволило группировать явления в различные классы, что стало причиной формирования типологического подхода в географии.

География была одной из первых наук, овладевших историческим подходом в познании явлений мира. Географы начали сравнивать объекты не только по их местоположению, но и по времени образования. В географии исторический метод широко используют еще и потому, что связь между географией и историей всегда была тесной.

Математические методы и моделирование в географии. До тех пор пока существовали неоткрытые земли, перед географией не стояла остро задача объяснения мира. Поверхностного описания различных территорий было достаточно, чтобы исследование считалось географическим. Но бурный рост хозяйственной деятельности человека потребовал проникновения в тайны природы. Для этого географы были вынуждены заимствовать методы исследований из других наук. Использование математических методов дало возможность не только измерять географические объекты, но и находить средние показатели в ряде наблюдений, выявлять статистические (математические) закономерности. Это привело к открытию причин дождевых паводков на реках, появлению представлений о циклонах и антициклонах, принципов выбора мест для строительства предприятий и т. д.

Все географические системы (природные, хозяйственные, природно-хозяйственные) имеют структуру, т. е. определенный способ организации взаимосвязей между элементами. С появлением в географии метода моделирования познание структуры разных геосистем ушло далеко вперед. Моделями широко пользуются для имитации процессов, которые невозможно воспроизвести в опытах и экспериментах. В моделях отражаются основные свойства объекта, а второстепенные – отбрасываются.

Методы дистанционных исследований. Достижения науки и техники в XX в. сильно изменили традиционные способы изучения Земли. Дистанционными называют методы, когда наблюдатель (или измерительный аппарат) находится на некоторой дистанции от объекта изучения. При этом значительно увеличивается территория, охватываемая наблюдением. Появление материалов аэрокосмических съемок земной поверхности привело к увеличению потока новой информации о давно известных объектах и явлениях Земли.

Съемка земной поверхности в оптическом диапазоне (в красном, синем, зеленом и других цветах) дает сведения о состоянии почв и растительного покрова территории, о прозрачности воды в водоемах и т. д. Съемка в невидимом для человеческого глаза инфракрасном диапазоне позволяет получить информацию о температуре суши и океанов, о концентрации сельскохозяйственных вредителей. Съемка с помощью радиоволн показывает количество влаги в почве, уровень грунтовых вод и т. д.

С помощью дистанционных методов информацию получают в такой форме, которая позволяет ее заложить в компьютер и автоматически обработать. Это привело к созданию геоинформационных систем, банков географических данных, которые широко используются в картографии и математическом моделировании геосистем.

Стационарный, лабораторный и экспериментальный методы. В современной географии вместо кратковременных экспедиций организовываются комплексные географические стационары. Стационарный метод исследования географической оболочки предполагает использование постоянно действующих станций, лабораторий, экспедиций. Методы близких к географии наук позволяют наблюдать в постоянных условиях целый комплекс географических явлений. Так, в географии появились геофизический, геохимический и биологический методы с применением характерного для них лабораторного метода (например, изучение химического состава почвы или физических свойств загрязненного воздуха).

Главной задачей проведения комплексных стационарных исследований является раскрытие связей между явлениями. Раскрытие основных этих взаимосвязей позволяет, во-первых, создать модель изучаемого объекта, во-вторых, провести в природе опыт, или эксперимент.

К примеру, чтобы узнать, как влияет земледелие на эрозию почв, отбирают два участка с одинаковыми условиями. Экспериментальная площадка распахивается и засевается сельскохозяйственными культурами, а другая (контрольная) остается без изменений. Затем измеряется масштаб, скорость эрозии почвы на двух участках и делается вывод о влиянии сельскохозяйственной деятельности на почвенный покров.

Сегодня недостаточно объяснить, почему и как развиваются геосистемы и их элементы, необходимо еще и предвидеть, как они могут изменяться под воздействием человека. Наступает новый этап географического исследования – этап предсказания. На этом этапе решаются задачи, каким будет объект в будущем. Для этого используют мониторинг окружающей среды и географический прогноз.

Мониторинг окружающей среды. Мониторинг (от лат. monitor – предупреждающий) – это информационная система, задача которой состоит в наблюдении и оценке окружающей среды под влиянием воздействия человека. Целью этого метода является рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. Выделяют три основных вида мониторинга: локальный, региональный, глобальный. В отличие от первых двух система глобального мониторинга еще не создана. Он должен обеспечить слежение за планетарными изменениями в географической оболочке – в составе атмосферы, в круговоротах веществ и т. д. Пока существуют фрагменты такого мониторинга в виде биосферных заповедников, научных станций и лабораторий. В них ведутся наблюдение и контроль за физическими, химическими, биологическими изменениями в окружающей среде. Полученная информация передается в национальные и международные центры.

Географический прогноз. Одна из задач географических прогнозов – разработка научно обоснованных предсказаний о состоянии и развитии природной среды в будущем. Для того чтобы сделать прогноз достоверным, надо, прежде всего, опираться на исторический подход к объекту и соответственно рассматривать его в процессе развития. Имеется несколько сот методов прогнозирования. Некоторые из них вам знакомы. Метод географических аналогий позволяет перенести закономерности развития одних геосистем на другие. При этом можно предвидеть, что более молодые по возрасту системы пройдут путь геосистем, находящихся на высокой ступени развития. Одним из важнейших методов прогнозирования является экстраполяция – это как бы продолжение существующих закономерностей в будущее. Для этого необходимо достаточно хорошо изучить объект. Успешно применяются в прогнозировании и методы математического моделирования.

Географы также участвуют в составлении экономических и социальных прогнозов, которые должны учитывать и динамику развития окружающей среды. Как правило, прогнозы связаны с конкретной территорией и составляются с определенной целью. Например, прогноз комплексного освоения новых территорий.

Связь географии с другими науками Взаимопроникновение идей и методов различных наук является отличительной чертой нашего времени. Интеграция, комплексный подход необходим для решения экологических, экономических и социальных проблем общества. В наше время взаимосвязь природы и человека особенно актуальна. При анализе происходящего пересекаются предметные области географии, физики, химии, математики, биологии, истории, экологии, литературы. Обращение к знаниям в этих областях помогает раскрыть не только вопросы отдельных наук, но и увидеть неразрывную связь между учебными предметами. Но каковы бы ни были программные требования и методические указания, они будут осуществляться на деле лишь при том условии, если учитель будет достаточно осведомлен о сущности межпредметных связей, убежден в их необходимости и будет обладать практическими умениями осуществлять их в работе. Межпредметные связи иногда рассматривают лишь с точки зрения рационализации процесса обучения, экономии сил и времени учащихся, более прочного усвоения школьниками знаний по изучаемым предметам. Между тем основная задача установления межпредметных связей заключается в том, чтобы качественно поднять уровень знаний, умений и развития учащихся путем более глубокого проникновения в объективно существующее закономерные связи в явлениях природы и общества. Актуальность проблемы межпредметных связей в обучении обусловлена объективными процессами в современной культуре. «Интеграция» в переводе с латинского языка означает «объединение в целое каких-либо частей». Интегрированный урок - это тоже объединение знаний из области различных предметов по определенной теме. География настолько универсальна, что при желании учителя может интегрироваться с любым предметом. В идеальном варианте было бы проведение интегрированных уроков совместно с другими учителями. Но элементы интеграции можно использовать и самому. В каждом уроке географии можно найти связь с какой-либо дисциплиной. Богатое содержание курса географии предоставляет учителю широкие возможности для организации разнообразной деятельности учащихся, в выборе методов и средств обучения. Велики потенциальные возможности курса в умственном развитии учащихся, в умении интегрировать информацию из множества источников. На своих уроках каждый из нас в той или иной степени сталкивается с элементами интеграции. В своём докладе я попытаюсь привести часть возможных элементов.

Физика География: 6 класс При изучении темы «Атмосфера» очень тесной является связь программы географии с физикой. Данная тема включает такие понятия, как температура, атмосферное давление, влажность, осадки, ветер. С понятиями температуры, давления учащиеся знакомятся в курсе физики 7 класса, но в курсе географии 6 класса эти величины уже рассматриваются. Поэтому целесообразно эти понятия рассмотреть с точки зрения физики с детьми в качестве пропедевтики, показать опыты, объяснить эти явления, расширить и углубить знания уже в 6 классе на уроках географии. География: 7 класс При изучении темы «Тропические пустыни Африки» рассматриваются физические явления миражи, стонущие камни, поющие пески. Объяснение этим физическим явлениям дает физика, так как дети на уроках физики знакомятся с такими понятиями, как плотность вещества, изменение свойств тел при нагревании и охлаждении. Поэтому суть многих явлений и процессов объясняет физика. География: 8 класс При изучении темы «Рельеф России» прослеживается связь с физикой. Внутренние процессы, движение вещества мантии формируют рельеф Земли. Тектонические движения, вулканизм, землетрясения очень хорошо объясняют физические законы.

Математика География: 6 класс При изучении темы «Атмосфера» очень тесной является связь программы географии с математикой. В курсе математики 6 класса рассматриваются столбчатые и круговые диаграммы, вычисляют среднее арифметическое, читают графики. И все это как нельзя к стати для получения среднемесячной, среднегодовой температуры воздуха. Ребята учатся отвечать на вопросы, используя графики зависимости температуры от времени года, от высоты. Определяют преобладающее направление ветра по графику розы ветров. Чтобы увидеть наглядное представление о количестве осадков в течение года и по месяцам, строят столбчатые и круговые диаграммы. География: 8 класс Определение уклона и падения реки, коэффициента увлажнения. География: 10 класс Анализ половозрастной пирамиды. Расчет ресурсообеспеченности отдельных видов полезных ископаемых. Таким образом, учащиеся убеждаются, что, используя математические методы, которыми обрабатывают результаты наблюдения, выявляют закономерности, ученые делают выводы, составляют прогнозы.

Биология География: 7 класс Урок обобщающего повторения в форме игры - соревнования по теме «Австралия» интегрирован с биологией. Животный и растительный мир Австралии уникален с точки зрения биологии, поэтому целесообразна интеграция географии с биологией. География: 8 класс Изучение темы в 8 классе «Реки и человек» помогает усвоить важную роль рек в хозяйственной деятельности человека. Значение рыб в жизни человека - связь с биологией. Изучение растительного и животного мира России, края. Использование дополнительного материала, подбор учащимися интересных фактов о животном и растительном мире.

Химия География: 6 класс Изучение газового состава атмосферы. Негативные последствия хозяйственной деятельности и загрязнение воды рек бытовыми и промышленными отходами (тема «Реки и человек») Данные о составе и процентном содержании вредных веществ в атмосфере, гидросфере.

История Географические открытия. История заселения и освоения территорий. История происхождения географических принадлежностей: компаса, карты, глобуса и т. п.

Экология География: 8 класс При изучении видов транспорта. Хозяйственная деятельность человека. География: 10 класс «Земельные ресурсы, проблемы использования» Показать, что подлинное богатство человечества - это почвы, которые являются продуктом тысячелетий. Выделить регионы и континенты, которые занимают ведущие позиции обрабатываемых земель, лугов и пастбищ. Вывод на уроке может быть таким: сохранение земельного фонда планеты - одна из важнейших задач человечества. Особо важное значение в современном мире приобретает рекультивация земель. Домашнее задание: Какие экологические последствия возникают при нерациональном использовании земельных ресурсов.

Рисование Использование репродукций, фотографий Рисование иллюстраций (например, к сказке о круговороте воды). Рисунки к «разминке» в 6 классе.

Информатика На уроках географии осваиваются и успешно внедряются информационные технологии. Используются обучающие программы с игровыми элементами, которые рассчитаны на первичную систематизацию фактов, терминов, единичных понятий, а также программы-тренажеры, моделирующие, контролирующие, демонстрационные программы. Демонстрационные программы используются при объяснении материала. Программы-тренажеры помогают учащимся освоить большое количество терминов, выработать умения, связанные с решением различных задач. Высокая эффективность контролирующих программ определяется тем, что они укрепляют обратную связь в системе учитель - ученик. Но эти программы пока только внедряю в систему моей работы

ОБЖ Неблагоприятные природные явления и стихийные бедствия рассматриваются в общем обзоре при изучении соответствующих компонентов природы. Целесообразно выделить данной теме дополнительный урок в конце учебного года для систематизации и обобщения знаний. По обычной схеме рассматриваются стихийные природные явления. На уроке целесообразно вспомнить правила поведения людей, меры по предупреждению и снижению разрушительных последствий стихийного явления.

Музыка Объясните слова из песни Л. Дербенева: «Это в городе тепло и сыро, а за городом зима, зима, зима». На одном из уроков, пока дети наносят географические объекты на контурную карту Антарктиды, использую в качестве фона песню «В Антарктиде льдины землю скрыли...» Прокомментируйте песню: «Ветер с моря дул, ветер с моря дул... Нагонял беду, нагонял беду...» О каком явлении идёт речь в песне? В какое время суток это происходило? (Ветер с моря дует днем, это дневной бриз, значит, разговор состоялся днем.)

Литература В своей работе большое внимание уделяю использованию художественного слова. В литературных произведениях часто содержатся превосходные описания явлений природы, той или иной территории, изучаемых объектов, т. е. художественное слово выступает как средство формирования географических знаний. Литературный материал воспитывает, вызывает эмоциональную реакцию, заражает интересом к поискам истины.

Поговорки и пословицы: Объясните поговорку: «Много снега - много хлеба». Почему та или иная пословица появилась у определённого народа: «Завтра июнь может обрушиться и на меня». (Июнь - начало сезона дождей) - Южная Америка.

Приметы погоды - народный календарь Стихи о временах года Чтение отрывков из художественных произведений, в которых говорится о географических явлениях или объектах. Анализ прочитанного с точки зрения географии.

Из вышеизложенного следует, что единству обучения и воспитания, комплексному подходу в большей мере способствуют межпредметные связи, позволяющие качественно поднять уровень знаний, умений путем более глубокого проникновения в объективно существующие связи в явлениях природы и общества.

Традиционные методы. Едва ли не самым древним и широко распространенным методом географических исследований является сравнительно-географический. Основы его были заложены еще античными учеными (Геродотом, Аристотелем), однако в Средние века в связи с общим застоем науки методы исследований, применявшиеся учеными античного мира, были забыты. Основоположником современного сравнительно-географического метода считают А. Гумбольдта, применившего его первоначально для изучения связей между климатом и растительностью. Географ и путешественник, член Берлинской Академии наук и почетный член Петербургской Академии наук (1815), Гумбольдт посетил в 1829 г. Россию (Урал, Алтай, Прикаспий). В России были опубликованы его монументальный пятитомный труд «Космос» (1848--1863) и трехтомник «Центральная Азия» (1915).

«Исходя из общих принципов и применяя сравнительный метод, Гумбольдт создавал физическую географию, призванную выяснять закономерности на земной поверхности в ее твердой, жидкой и воздушной оболочках» (БСЭ, 1972. -- С. 446).

Широко использовал сравнительный метод в географии и К. Рит-тер. Его наиболее известные труды -- «Землеведение в отношении к природе и к истории человека, или Всеобщая сравнительная география», «Идеи о сравнительном землеведении».

В настоящее время сравнение как специфический логический прием пронизывает все методы географических исследований, но вместе с тем оно давно выделилось в качестве самостоятельного метода научных исследований -- сравнительно-географического, который приобрел особенно большое значение в географии и биологии.

Природа Земли столь разнообразна, что только сравнение различных природных комплексов позволяет выявить их особенности, их наиболее характерные, а потому и наиболее существенные черты. «Сравнение способствует выделению из потока географической информации особенного и потому главного» (К. К. Марков и др., 1978. -- С. 48). Выявление сходства и различия ПТК позволяет судить о причинной обусловленности сходства и генетических связях объектов. Сравнительно-географический метод лежит в основе любой классификации ПТК и других объектов и явлений природы. На нем базируются различного рода оценочные работы, в процессе которых свойства ПТК сопоставляются с требованиями к ним, предъявляемыми тем или иным видом хозяйственного использования территории.

На первых этапах своего применения сравнительный метод исчерпывался зрительным сопоставлением объектов и явлений, затем стали анализироваться словесные и картографические образы. В обоих случаях сравнивались преимущественно формы объектов, их внешние признаки, т. е. сравнение было морфологическим. В дальнейшем, с развитием геохимического, геофизического и аэрокосмических методов, появилась возможность и необходимость использования сравнительного метода для характеристики процессов и их интенсивности, для изучения взаимосвязей между различными объектами природы, т.е. для изучения сущности ПТК. Возможности и надежность сравнительного метода, глубина и полнота получаемых с его помощью характеристик, точность и достоверность результатов постоянно возрастают. Массовость географической информации заставляет ужесточать требования к ее однородности. Достигается это путем строгой фиксации наблюдений в специальных бланках и таблицах. На непродолжительном этапе (в 60 --70-х гг. XX в.) для анализа большого количества материалов использовались перфокарты. В настоящее время сравнительный метод неразрывно связан с математическим и с использованием компьютерной техники.

Особенно велика роль сравнительного метода на этапе нахождения эмпирических зависимостей, но фактически он присутствует на всех уровнях научных исследований.

Различают два основных аспекта применения сравнительно-географического метода. Первый аспект связан с использованием умозаключений по аналогии (метод аналогий). Он заключается в сопоставлении слабо изученного или неизвестного объекта с хорошо изученным. Например, в ландшафтном картографировании еще в камеральный период и в процессе рекогносцировочного ознакомления с территорией выделяются группы сходных по своему характеру ПТК. Из них детально обследуются лишь немногие, на остальных объем полевых работ весьма сокращенный, некоторые вовсе не посещаются, а их характеристика в легенде карты дается на основании материалов хорошо изученных ПТК.

Второй аспект состоит в исследовании одинаково изученных объектов. Возможны два пути сравнения таких объектов. Можно сравнивать объекты, находящиеся на одинаковой стадии развития, что позволяет установить их сходство и различие, искать и находить факторы и причины, обусловливающие их сходство. Это позволит сгруппировать объекты по сходству, а затем применить характеристики однотипных объектов для рекомендаций по их использованию, прогнозированию их дальнейшего развития и т.д.

Другой путь заключается в сравнении объектов, существующих одновременно, одинаково изученных, но находящихся на разной

стадии развития. Этот путь дает возможность раскрыть стадии развития близких по генезису объектов. Такое сравнение лежит в основе эргодического принципа Больцмана, позволяющего по изменениям ПТК в пространстве проследить их историю во времени. Например, развитие эрозионных форм рельефа от промоины до балки и долины ручья. Этим путем сравнительный метод логически и закономерно привел географию к историческому методу исследования.

Картографический метод познания действительности столь же широко распространенный и такой же (или почти такой же) древний, как и сравнительно-географический. Прародителями современных карт были наскальные рисунки древнего человека, рисунки на коже, резьба по дереву или кости, позже -- первые примитивные «карты» для мореплавания и т.д. (К. Н.Дьяконов, Н. С. Касимов, В.С.Тикунов, 1996). Первым осознал значение картографического метода и ввел его в обиход еще Птолемей. Картографический метод продолжал интенсивно развиваться даже в Средние века. Достаточно вспомнить фламандского картографа Меркатора (1512--1599), который создал цилиндрическую равноугольную проекцию карты мира, до сих пор используемую в морской картографии (К.Н.Дьяконов и др., 1996).

Особенно большое значение и развитие картографический метод приобрел в эпоху Великих географических открытий. Первоначально карты использовались исключительно для изображения взаимного размещения и сочетания различных географических объектов, сопоставления их размеров, с целью ориентирования, оценки расстояний. Тематические карты для научных исследований появились лишь в XIX в. А. Гумбольдт был одним из первых создателей карт, на которых изображались абстрактные понятия. В частности, он ввел в науку новый термин «изотермы» -- линии, позволяющие изобразить на карте распределение на территории тепла (невидимого на местности). В. В. Докучаев в почвенном картографировании также не только изображал пространственное размещение почв, но и строил легенды карт с учетом генетического принципа и факторов почвообразования. А.Г.Исаченко (1951) писал, что с помощью карт может изучаться не только состав и структура географических комплексов, но и элементы их динамики, развития.

Постепенно картографический метод стал неотъемлемой частью самых разнообразных географических исследований. Л. С. Берг (1947) отмечал, что карта является началом и концом географического изучения, описания и выделения ландшафта. Н. Н. Баранский также утверждал, что «карта есть «альфа и омега» (т.е. начало и конец) географии. От карты всякое географическое исследование исходит и к карте приходит, с карты начинается и картой кончается». «Карта... способствует выявлению географических закономерностей». «Карта является как бы вторым языком географии...» (1960).

По К. А. Салищеву (1955, 1976 и др.), картографический метод исследования заключается в использовании разнообразных карт для описания, анализа и познания явлений, для получения новых знаний и характеристик, изучения процессов развития, установления взаимосвязей и прогноза явлений.

На начальных этапах познания картографический метод -- метод картографирования -- используется как метод отображения объективной реальности. Карта служит специфической формой фиксации результатов наблюдений, накопления и хранения географической информации.

Своеобразным протоколом полевых наблюдений является карта фактического материала, дальнейший анализ которой позволяет создать первичную тематическую (специальную) карту. Легенда к карте представляет собой результат классификации изображенных на ней объектов. Таким образом, в создании тематической карты используется не только картографический, но и сравнительный метод, применение которого позволяет провести классификацию фактических данных, выявить определенные закономерности и на их основе выполнить генерализацию, т.е. перейти от конкретного к абстрактному, к формированию новых научных понятий.

На основе карты фактического материала может быть составлен целый ряд специальных карт (А. А. Видина, 1962), главной из которых служит ландшафтно-типологическая карта -- итог полевого ландшафтного картографирования.

Ландшафтная карта, представляющая собой уменьшенное генерализованное изображение ПТК на плоскости, -- это, прежде всего, пространственная знаковая модель природных территориальных комплексов, полученная по определенным математическим законам. И как всякая модель она сама служит источником новой информации о ПТК. Картографический метод исследования как раз и направлен на получение и анализ этой информации с целью более глубокого познания объектов и явлений.

Источником информации в этом случае служит не сама объективная реальность, а ее картографическая модель. Результаты таких опосредованных наблюдений в виде разнообразных качественных или количественных данных фиксируются в виде словесного описания, таблиц, матриц, графиков и т.д. и служат материалом для выявления эмпирических закономерностей с помощью сравнительного, исторического, математических и логических методов.

Еще более широкие перспективы для изучения взаимосвязей и зависимостей между объектами, установления основных факторов их формирования и причин наблюдаемого размещения открываются при сопряженном изучении нескольких карт различного содержания. Сопоставляться могут карты одинакового содержания, но составленные и изданные в разное время, либо карты, составленные одновременно, но фиксирующие разные моменты времени (например, серия карт среднемесячных температур, серия палеогеографических карт и т.д.). Главная цель сравнения разновременных карт -- изучение динамики и развития изображенных на них объектов и явлений. При этом большое значение имеют точность и достоверность сравниваемых карт.

Совершенствуются не только картографические методы и составляемые карты, но и методы их анализа. В недалеком прошлом основным и едва ли не единственным приемом анализа карт был визуальный анализ. Его результат -- качественное описание объектов с некоторыми количественными характеристиками, которые могли быть прочтены с карты или оценены глазомерно и представлены в виде отдельных показателей, таблиц, графиков. Важно при этом не ограничиваться простым изложением фактов, а постараться вскрывать связи и причины, давать оценку изучаемым объектам. Затем появился и стал широко применяться графический анализ, который заключается в составлении по данным, полученным с карт, различных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и т.д. и дальнейшем их изучении. Графоаналитические приемы анализа карт (А. М.Берлянт, 1978) заключаются в измерении по картам количественных пространственных характеристик объектов: длин линий, площадей, углов и направлений. На основании результатов измерений рассчитываются разнообразные морфоаналитические показатели. Графоаналитические приемы часто называют картометрией, или картометрическим анализом.

Картографический метод исследования особенно широко используется на начальных этапах познания (при сборе и фиксации результатов наблюдений в природе и их систематизации), а также для отражения выявленных в процессе изучения эмпирических закономерностей и получения с готовых карт новой информации, переработка которой с помощью других методов позволяет не только получать новые эмпирические закономерности, но и формировать теорию науки. Картографирование результатов исследований -- неотъемлемая часть комплексных физико-географических исследований.

Исторический метод познания природы также один из традиционных методов географических исследований, хотя он сформировался значительно позднее сравнительного и картографического методов и в значительной мере опирается на них.

Возникновение исторического метода стало возможным лишь в XVIII столетии, когда распространилось представление об изменчивости природы поверхности Земли. Основоположниками его были немецкий ученый И.Кант, создавший небулярную космогониче-

скую гипотезу (1755), и наш великий соотечественник М. В.Ломоносов. Всем известно замечательное высказывание Ломоносова в его труде «О слоях земных» (1763): «И, во-первых, твердо помнить должно, что видимые телесные на Земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начал от создания, как ныне находим; но великие происходили в нем перемены, что показывают История и древняя География, с нынешнею снесенная...».

Признание изменчивости природы Земли требовало ее изучения. Попытки использовать для решения этой проблемы уже существовавшие методы привели к их трансформации в связи с появлением новых аспектов их применения, решением новых задач и использованием новых приемов, в результате чего и сформировался исторический метод.

Современный исторический метод базируется на положении диалектического материализма о непрерывном движении и развитии материи. Исторический метод играет решающую роль во всех случаях, когда исследуемые объекты и процессы требуют своего рассмотрения в развитии и становлении, поэтому он является одним из основных методов комплексной физической географии. Еще в 1902 г. Д. Н.Анучин писал, что «представление об эволюции, о ходе развития, о процессах и силах, которыми это развитие вызывалось и обусловливалось», необходимо иметь «для более осмысленного понимания настоящего». Исторический метод позволяет «познать настоящее в его развитии» (К.К.Марков, 1948. -- С. 85), является ключом к пониманию современных закономерностей природы и помогает дать прогноз ее развития в будущем.

Задача исторического анализа в комплексных физико-географических исследованиях -- проследить становление современных черт природы Земли, установить исходное состояние того или иного ПТК и ряд его конкретных переходных состояний (стадий развития), изучить современное состояние как результат произошедших изменений, выявить движущие силы и условия процесса развития. Однако при историческом анализе чаще всего используются не сами состояния природных комплексов, а разнообразные «следы» когда-то существовавших состояний. Ретроспективный анализ, основанный на изучении «следов состояний» ПТК, дает возможность познать взаимосвязи между различными компонентами и комплексами в историческом аспекте, т. е. создать пространственно-временную характеристику ПТК.

В. А. Николаев (1979) обращает внимание на то, что при комплексных физико-географических исследованиях и ретроспективный анализ должен быть достаточно комплексным, т.е. должен включать не только литогенные, но и биогенные компоненты, которые фиксируют наиболее поздние этапы становления ПТК и поэтому дают ценный материал для установления тенденций дальнейшего развития комплексов. Насколько глубоко такой анализ может проникнуть в прошлое ПТК и насколько достоверен и детален он будет, зависит от возраста, обилия и разнообразия таких «следов состояний».

Наряду с ретроспективным анализом структуры современных ПТК для палеогеографических реконструкций используется ряд других методов: спорово-пыльцевой, карпологический, палинологический, фаунистические анализы, изучение погребенных почв и коры выветривания, археологический, радиоуглеродный, стратиграфический, минералогический, гранулометрический и т.д.

Глубина палеогеографического анализа в очень большой степени зависит от ранга изучаемого природного комплекса. Чем крупнее комплекс, чем он устойчивее, тем более длительный отрезок времени требуется проанализировать при изучении процессов его становления. Чем мельче комплекс, чем он моложе, тем он мобильнее и тем короче временной отрезок его формирования. Чаще всего палеогеографический анализ применяется для изучения четвертичной (антропогеновой) истории, но может применяться и для более отдаленных периодов.

В настоящее время все чаще «сравнение состояний во времени», т.е. исторический метод, используется в сочетании с геофизическим и геохимическим методами для исследования наиболее простых и динамичных комплексов, для изучения самих комплексов и факторов, формирующих или формировавших их в недалеком прошлом. Такое изучение базируется на непосредственных наблюдениях, преимущественно на стационарах, за современными процессами, протекающими в ПТК, либо на анализе картографических и аэрофотоматериалов. В.С.Преображенский (1969) выделяет этот аспект применения исторического метода в качестве самостоятельной составной его части -- динамического метода.

Стоит упомянуть также возможность проведения анализа на основе изучения исторических документов. Такой анализ может быть назван собственно историческим.

И регионалистика используют методы и знания, выводы других наук для собственного развития и в то же время обогащают эти отрасли знания своими данными.

Метод — способ познания, исследования явлений природы и общественной жизни (от греч. methods).

В исследованиях региональной экономики, экономической географии и регионалистики используется комплекс научных методов, основными из которых являются системный анализ, картографический, балансовый, историко-сравнительный, статистические и эконометрические методы и др.

Системный анализ

Системный анализ — универсальная технология решения проблем управления. В экономической географии и регионалистике основными являются проблемы [[Размещение производительных сил| размещения]] и развития .

Системный анализ — метод научного исследования, при котором комплексное изучение структуры хозяйства и внутренних взаимосвязей дополняется изучением их взаимодействия.

Окончательные выводы делаются на основе соизмерения прямых и обратных связей. Системный анализ — всесторонний анализ, использующий принцип поэтапности, начиная от постановки цели, определения задач, формулировки научной гипотезы, до всестороннего изучения особенностей оптимального варианта размещения производства. При этом критерием оптимальности является эффективность варианта, а также максимальное удовлетворение потребностей населения.

Системный анализ наиболее развитое в экономике направление системных исследований, что требует более подробного изложения его методологии.

Картографический метод

— это графический способ изложения информации о размещении и развитии природных, демографических, социально-экономических и других объектов на определенной территории.

В экономической географии — источник обогащения информацией по размещению и экономике регионов. Она позволяет наглядно представить особенности размещения. Благодаря использованию карт, картосхем, картограмм, картодиаграмм сознательно воспринимаются и запоминаются не только особенности размещения, но и статистические материалы, характеризующие уровни развития отраслей и регионов. Карта — это наиболее современный и эффективный способ представления информации для подготовки и принятия решений.

Картографический метод занимает особое место в экономико-географических и региональных исследованиях. По своей сущности карта — это графическая модель территории. При этом картографический метод — не только средство для раскрытия пространственных связей, но часто и конечная цель исследования. По словам Н.Н. Баранского. «от карты всякое географическое исследование исходит и к карте приходит, с карты начинается и картой заканчивается, карта — второй язык географии».

Экономическая картография занимается отображением реально существующих социально-экономических систем и их элементов. К способам отображения социально-экономических объектов относят: значковой способ, способ линейных знаков и линий движения, способ ареалов, способ качественного фона, способ изолиний (изображение с помощью линий, соединяющих на карте точки с одинаковыми количественными показателями), точечный способ (изображение концентрации объектов) и др. Сочетание разных способов позволяет разработать статистические карты, при этом источниками информации являются статистические сборники и географические карты.

Статистические карты представляют собой вид графических изображений статистических данных на схематической географической карте, характеризующих уровень или степень распространения того или иного явления на определенной территории.

Средствами изображения территориального размещения являются штриховка, фоновая раскраска или геометрические фигуры. В статистических картах различают картограммы и картодиаграммы.

Картограмма - это схематическая географическая карга, на которой штриховкой различной густоты, точками или окраской определенной степени насыщенности показывается сравнительная интенсивность какого-либо показателя в пределах каждой единицы нанесенного на карту территориального деления (например, плотность населения по областям или республикам, распределение районов по урожайности зерновых культур и т.п.)

Картограммы делятся на фоновые и точечные.

Картограмма фоновая — вид картограммы, на которой штриховкой различной густоты или окраской определенной степени насыщенности показывают интенсивность какого-либо показателя в пределах территориальной единицы.

Картограмма точенная - вид картограммы, где уровень выбранного явления изображается с помощью точек. Точка изображает одну единицу совокупности или некоторое их количество, показывая на географической карте плотность или частоту проявления определенного признака.

Фоновые картограммы используются для изображения средних или относительных показателей, точечные — для объемных (количественных) показателей (численность населения, поголовье скота и т.д.).

Вторую большую группу статистических карт составляют картодиаграммы, представляющие собой сочетание диаграмм с географической картой. В качестве изобразительных знаков в картодиаграммах используются диаграммные фигуры, которые размещаются на контуре географической карты. Картодиаграммы дают возможность географически отразить более сложные статистико-географические построения, чем картограммы.

Различают картодиаграммы простого сравнения, графики пространственных перемещений, изолиний.

На картодиаграмме простого сравнения в отличие от обычной диаграммы диаграммные фигуры, изображающие величины исследуемого показателя, расположены не в ряд. как на обычной диаграмме, а разносятся по всей карте в соответствии с тем районом, областью или страной, которые они представляют.

Элементы простейшей картодиаграммы можно обнаружить на политической карте, где города отличаются различными геометрическими фигурами в зависимости от числа жителей.

Изолинии (от греч. isos — равный, одинаковый, подобный) — это линии равного значения какой-либо величины в ее распространении на поверхности, в частности на географической карге или графике. Изолиния отражает непрерывное изменение исследуемой величины в зависимости от двух других переменных и применяется при картографировании природных и социально-экономических явлений. Изолинии используются для получения количественных характеристик исследуемых величин и анализа корреляционных связей между ними.

Балансовый метод

Балансовый метод — уравнивание количественной информации о различных аспектах развития исследуемого объекта, явления или процесса.

Составление отраслевых и региональных балансов позволяет выбрать правильные соотношения между отраслями рыночной специализации, отраслями, дополняющими территориальный комплекс, т.е. обеспечивающими как потребность ведущих отраслей, так и нужды населения, и отраслями сферы услуг. Балансы необходимы также для разработки рациональных межрегиональных и внутрирегиональных связей. Составление отраслевых и региональных балансов позволяет установить уровень комплексного развития региона, наличие в его развитии диспропорций. Примеры балансов: производства и потребления продукции, ввоза и вывоза продукции региона, баланс трудовых ресурсов, природных ресурсов и т.д.

Особое значение в экономико-географических исследованиях имеет модель межотраслевого баланса (МОБ), известная также как модель «затраты — выпуск». Межотраслевой баланс был впервые разработан советскими статистиками в 1924-1925 гг. В 1930-е гг. американский экономист (русский по происхождению) В. Леонтьев предложил свой вариант этой модели, адаптированный к условиям капиталистической экономики, который получил широкую известность как модель «затраты — выпуск».

Модель описывается следующим образом:

А * Х + У = Х

• А — матрица прямых затрат;
• X — вектор валовых выпусков продукции;
• У — вектор конечного рыночного спроса.

Основное назначение этой модели — обоснование рационального варианта отраслевой структуры экономики исследуемого региона (или национальной экономики в целом) на основе оптимизации межотраслевых потоков, минимизации затрат и максимизации конечной продукции.

Историко-сравнительный метод

Историко-сравнительный — метод, предполагающий изучение размещения производительных сил в пространственно-временном аспекте. Историко-сравнительный метод включает два направления — метод исторического подхода и сравнительно-географический метод.

Предметом метода исторического подхода является генезис системы, ее возникновения, становления, познания, развития. Этот метод основывается прежде всего на литературных, фондовых, музейных источниках информации.

Сравнительно-географический метод - метод сопоставления стран, районов, городов, результатов хозяйственной деятельности, параметров развития, демографических особенностей. Этот метод заменяет эксперимент, позволяет определить причины, оценить влияние условий и факторов на развитие изучаемых объектов. Сравнение может быть в пространстве и во времени. Сравнительно-географический метод является основой для прогнозирования по аналогии развития социально-экономических процессов.

Статистический и эконометрический методы

Статистические методы основаны на применении в экономической географии и регионалистике методов статистического анализа. Особенно широко применяются в экономико-географических исследованиях методы исчисления индексов, выборочного изучения, корреляционный и регрессионный анализ. Статистические методы связаны с эконометрическими методами.

Эконометрика - это научная дисциплина, изучающая количественные стороны экономических явлений и процессов средствами математического и статистического анализа. Эконометрика охватывает все аспекты применения математических методов в экономике, выявляет, строит и изучает конкретные количественные зависимости одних экономических показателей от других, используя статистические методы для обработки информации и оценки правдоподобия построений, а математические — для их анализа.

Применение математических методов в экономической географии и развитие пространственной эконометрики в основном осуществляется по следующим направлениям.

1. Математические методы в географии населения:

• моделирование воспроизводства населения;
• оценка миграции населения;
• моделирование эффективного использования трудовых ресурсов.

2. Математические методы в исследовании систем расселения:

• математические модели плотности населения;
• пространственное влияние населенных пунктов;
• математико-географический метод определения ступеней развития в системе городских поселений.

3. Применение математических методов в исследовании производственно-территориальных систем.

4. Моделирование процессов самоорганизации территориальных социально-экономических систем.

5. Моделирование процесса инновационных волн в размещении и развитии производительных сил.

6. Моделирование территориальных пропорций развития экономики России.

7. Моделирование размещения по отраслям.

8. Моделирование формирования хозяйственных комплексов регионов.

В экономической географии, тесно связанной с экономикой, градостроительством, районной планировкой, социологическими дисциплинами (т.е. теми областями знания, в которых активно используются методы количественных оценок и исследований), широко разрабатываются теоретические модели и схемы развития территориальных социально-экономических объектов. Географический подход к моделированию геосистем подразумевает не простое сложение большого множества различных элементов: предприятий, поселений. групп людей и т.п., а исследование взаимосвязей в условиях динамично обновляющихся внешних и внутренних условий развития региона. Целостность геосистемы предполагает свойство их эмерджментности. того дополнительного эффекта в их функционировании, который образуется как результат системного взаимодействия ее структурных элементов. Развитие компьютерных технологий и математического моделирования привело к тому, что на современном этапе для экономико-географических задач предлагается множество программных продуктов, с помощью которых можно решать широкий спектр задач в области классификации и районирования территории, определения динамических трендов для выделения основных тенденций, выбора области наиболее эффективных стратегий по размещению хозяйственных и социальных структур.

Математическое моделирование имеет важное преимущество перед традиционным подходом — обеспечивает объективность последствий принимаемых исходных условий.

Существуют экспертные компьютерные системы, соединяющие качественные представления эксперта эконом географа с потенциалом компьютерной базы знаний, что позволяет вырабатывать наиболее эффективные решения по размещению и развитию производительных сил в условиях значительной неопределенности внешней среды. Идеи комплексного подхода традиционных методике методами математического моделирования реализованы в геоинформационных системах (ГИС) и в геоинформационных технологиях (ГИТ). Основными элементами ГИС являются системы управления базами данных (СУБД), системы их картографического представления, комплекс математических моделей территориально-экономических структур, экспертная система знаний, интерфейс пользователя, который позволяет экспертным путем менять параметры развития территориальных и функциональных объектов. Характерной особенностью ГИС являются адаптивность к различным ситуациям, мобильность ее перенастройки от одной к другой территории, способность к накоплению и переработке информации, самообучаемость и умение распознавать различные проблемные ситуации.

В экономической географии и регионалистике применяются и другие методы и модели. Например, экспертные методы, основанные на использовании мнений специалистов-экспертов, методы экономического анализа, прогнозирования, принятия управленческих решений и другие. Некоторые из них принято считать методами регионального анализа и моделирования региональной экономики (технология их применения раскрывается в четвертой главе).

Многообразие методов экономико-географических исследований обусловливает необходимость их применения в соответствии с технологией системного анализа проблем развития экономико-географических объектов.

Введение

Современная география – это сложная разветвленная система, или «семья» наук — естественных (физико-географических) и общественных (экономико-географических), связанных общим происхождением и общими целями. До тех пор пока существовали неоткрытые земли, перед географией не стояла остро задача объяснения мира. Поверхностного описания различных территорий было достаточно, чтобы исследование считалось географическим. Но бурный рост хозяйственной деятельности человека потребовал проникновения в тайны природы.

Одна из важнейших задач современной географии – изучение процессов взаимодействия природы и общества в целях научного обоснования рационального использования природных ресурсов и сохранения благоприятных условий для жизни человека на нашей планете. Новые задачи, поставленные перед наукой, потребовали совершенствования принципов и методов получения и обработки информации о географических явлениях, способов теоретических обобщений и прогнозирования. В связи с этим внедряются такие методы, как математическое моделирование и прогнозирование. Помимо этого современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации. Это способствовало появлению таких методов исследование как аэрокосмический и геоинформационный.

Актуальность темы обусловлена необходимостью использования новейших методов исследования, позволяющих значительно расширить возможности человечества и границы непознанного.

Цель работы: выявить основные направления развития новейших методов географии.

Объектом исследования являются новейшие методы.

Предмет исследования: изучение  применения  новейших  методов  при  решении  задач, поставленных современной географии.

Основные задачи:

• Проанализировать перечень современных географических методов исследований;
• Охарактеризовать метод математического моделирования и прогнозирования;
• Раскрыть сущность аэрокосмического и геоинформационного метода;
• Определить роль и основные направления использования и развития новейших методов географии.

При написании работы использовались следующие методы: литературный обзор, метод анализа и обобщения научной и методической литературы.

Глава 1.Современные географические исследования

1. Современные исследования в географии

Географы долгое время занимались главным образом описанием природы земной поверхности, населения и хозяйства стран. Сейчас на Земле нет таких мест, о природе и населении которых люди совершенно ничего не знают. Исследователи поднялись на высочайшие горы , спустились на дно глубочайших океанических впадин, увидели Землю из космоса и сделали космические снимки ее поверхности. В настоящее время значительная часть земной поверхности освоена человечеством. Природа и человек, его жизнь и деятельность тесно связаны и зависят друг от друга.

Но и сейчас есть на Земле ждущие своего открытия белые пятна. Правда, теперь непознанное относится больше к сфере объяснения, а не описания объектов и явлений. Если в прошлом географическое открытие означало первое посещение того или иного объекта (материка, острова, пролива, горной вершины и др.) представителями народов, которые имели письменность и смогли охарактеризовать этот объект или нанести его на карту, то теперь под географическим открытием понимают не только территориальное, но и теоретическое открытие в области географии, установление новых географических закономерностей.

Современная  география  играет очень важную роль для решения задач развития нашей планеты. Целостная система географических наук обеспечивает постоянный контроль за текущим состоянием природы, принимает участие в разработке системы мероприятий для борьбы с негативными последствиями человеческого воздействия на природу, а также дает прогнозы изменения и развития территориальных производственных комплексов . Составить реальный прогноз изменения природы, не учитывая данные о хозяйственной деятельности людей, ее влиянии на природу совершенно невозможно. Также невозможно определить политику развития региона, не учитывая особенностей его населения и природы. Решение этих задач обязательно требует внедрение современных методов исследования.
Наше человеческое общество вступило в период господства микроэлектроники, биотехнологии и информатики, в корне преобразующих все сельскохозяйственное и промышленное производство.

Хозяйственная деятельность людей так выросла, что стала ощутимой на всей Земле. Использование природных богатств стало очень быстрым и в огромных размерах. Шагая по планете, человек часто оставляет неприятные следы: вырубленные леса, истощенные почвы, отравленные реки, загрязненный воздух. Зато условия жизни человека становятся неблагоприятными, а иногда и вредными для здоровья.

Поэтому сейчас первоочередной задачей географии есть предсказания изменений в природе в результате разнородного вмешательства в нее людей.

В наше время география уже отнюдь не прежняя, по преимуществу описательная наука, где главным объектом исследования были неведомые тогда земли и страны. «Ушли безвозвратно времена, так называемой, «романтической» географии. Человек исходил, изъездил, проплыл почти всю нашу, как выяснилось не очень большую планету и к тому же теперь постоянно осматривает ее из космоса. Поэтому современная география как бы переживает свое новое рождение. Место прежней описательности в ней прочно заняла, если можно так сказать, конструктивность и прогнозированность, т.к. развитие производства и глубокие социально-экономические преобразования в мире заставили ученых кардинально пересмотреть свои взгляды на саму суть этой науки, ее цели, задачи, методы исследовательских работ.»1

Перед нашей наукой стоят теперь новые задачи: познать взаимодействие природы и человеческой деятельности. Ныне география изучает природу и с целью ее сохранения в процессе хозяйственного использования, что особенно важно в период научно-технической революции.

Усилия многих географов в наше время направлены на изучение экологических проблем.

Современная география всё более превращается в науку экспериментально-преобразовательного характера. Ей принадлежит важная роль в разработке крупнейшей общенаучной проблемы взаимоотношения природы и общества. Научно-техническая революция, вызвавшая резкое усиление воздействия человека на природные и производственные процессы, настоятельно требует взять это воздействие под строгий научный контроль, что означает прежде всего умение предвидеть поведение геосистем, а в конечном счёте - способность управлять ими на всех уровнях, начиная с локального (например, территории больших городов и их пригородов) и регионального, кончая планетарным, т. е. географической оболочкой в целом .

Итак, задачи и цели современной географии определяют необходимость дальнейшей разработки теории природных и производственных территориальных комплексов и их взаимодействия с привлечением новейших достижений и методов исследование, среди которых на первый план выходят такие методы, как математическое моделирование и прогнозирование, аэрокосмический и геоинформационный методы.

1. Роль методов в современной географии

Методы исследования в географии на сегодняшний день остаются все теми же, что и раньше. Однако это вовсе не означает, что они не претерпевают изменения. Появляются новейшие методы географических исследований, позволяющие значительно расширить возможности человечества и границы непознанного. Но прежде, чем рассмотреть эти новшества, необходимо разобраться, в привычной классификации.

В течение многих столетий географами были проведены исследования, которые проводились с помощью определенных методов и методик.

Можно рассматриваются разные классификации методов географических исследований, например, по Максаковскому В.П., Жекулину В.С. Классификация методов В.П. Максаковского включает в себя такие методы как общегеографические (описание, картографический, сравнительно-географический, количественный, математический, моделирование, аэрокосмический (дистанционный), геоинформационный) так и частногеографические (методы физической и экономической географии). Другой автор – В.С. Жекулин рассматривает не группы методов, а частные методы географических исследований: объяснение на основе моделирования, эксперимента, анализа и синтеза и другие.2

Также существуют и другие классификации методов, применяемые в географических исследованиях: классификация методов по существу, по времени возникновения и принципу применения. По времени возникновения выделяют: традиционные, новые и новейшие .

Именно новейшие методы исследования – математическое моделирование и прогнозирования, аэрокосмический и геоинформайионный метод выходят на первый план. Это связано с тем, что перед нашей наукой стоят теперь новые задачи: познать взаимодействие природы и человеческой деятельности. Современная география всё более превращается в науку экспериментально-преобразовательного характера. Ей принадлежит важная роль в разработке крупнейшей общенаучной проблемы взаимоотношения природы и общества.

Вряд ли правомерно приступать к разработке рекомендаций по оптимизации природной среды на более или менее длительную перспективу, не представив себе заранее, как поведут себя в будущем геосистемы в силу присущих им естественных динамических тенденций и под влиянием техногенных факторов. Иными словами, необходимо составить географический прогноз, цель которого заключается в разработке представлений о природных географических системах будущего. В способности научного предвидения должно состоять, пожалуй, наиболее весомое свидетельство конструктивного характера географии .

При этом в географическом исследовании используются, прежде всего, преемственные связи временного, пространственного и генетического характера, так как именно для этих связей характерна причинность – важнейший элемент прогнозирования событий и явлений даже высокой степени случайности и вероятности. В свою очередь, сложность и вероятностный характер являются специфическими чертами геопрогнозирования.

В настоящее время для разработки прогнозов все шире переменяется моделирование, в частности математическое. Оно необходимо для создания адекватных прогнозных моделей изучаемых объектов, явлений и процессов.

Моделирование позволяет выявить причинную обусловленность параметров системы и дать функциональную, точечную и интервальную их оценку.
Применение моделирования для целей прогнозирования чрезвычайно сложный процесс. Оно основано на большом массиве информации, требует адаптации существующего математического аппарата для конкретных целей прогнозирования и привлечения специалистов разного профиля (математиков, программистов, географов, экономистов, социологов и др.).

«Математико-географическое моделирование – важное средство в подходах к решению одной из наиболее актуальных проблем современной географии – проблеме изучения и управления окружающей средой.»3 Эта проблема требует формализованного представления об окружающей среде и такую формализацию дает моделирование, основанное на системном подходе. При этом окружающая среда обычно отображается в виде моделей геосистем, выраженных языком математики. Наиболее эффективны модели, созданные на базе информационного моделирования, которое предполагает параметрическое представление геоинформации с целью ее дальнейшей автоматизированной обработки в системах управления.

Сущность метода моделирования и прогнозирования заключается в исследовании каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей . Следовательно, при моделировании изучаемый объект, явление, процесс заменяется другой вспомогательной или искусственной системой. Закономерности и тенденции, выявленные в процессе моделирования, затем распространяются на реальную действительность. Моделирование облегчает и упрощает исследование, делает его менее трудоемким и  более наглядным. Кроме того, оно дает ключ к познанию таких объектов, которые не поддаются непосредственному измерению (например, ядро Земли).

К числу аэрометодов относятся визуальные методы наблюдения, ведущиеся с летательных аппаратов. Но гораздо большую роль играет аэросъемка. Основной ее вид - аэрофотосъемка, которая широко применяется уже с 30-х годов и поныне остается основным методом топографической съемки. Она используется также в ландшафтных исследованиях. Помимо обычной, применяется тепловая, радиолокационная, многозональная аэрофотосъемка.

К числу космических методов относятся прежде всего визуальные наблюдения - прямые наблюдения за состоянием атмосферы, земной поверхности, наземных объектов, которые проводились и проводятся с началом космической эры.

Вслед за визуальными наблюдениями началась космическая фотосъемка и телесъемка, а затем получили распространение и более сложные виды космической съемки - спектрометрическая, радиометрическая, радиолокационная, тепловая и др.

К числу главных особенностей и достоинств космической съемки относят прежде всего огромную обзорность космоснимков, большую скорость получения и передачи информации, возможность многократного повторения снимков одних и тех же объектов и территорий, что позволяет анализировать динамику процессов .

Что касается обработки информации, то сначала это производилось с помощью перфокарт, затем появились первые ЭВМ, возникли банки данных географической информации, основанные на использовании запоминающих устройств ЭВМ, стали внедряться совершенно новые геоинформационные технологии, а выдача информации стала осуществляться в текстовой, графической, картографической формах, в том числе и с использованием электронных сетей, электронной почты, электронных карт и атласов.

Развитие геоинформатики привело к созданию геоинформационных систем. Географическая информационная система (ГИС) представляет собой комплекс взаимосвязанных средств получения, хранения, переработки, отбора данных и выдачи географической информации. Ныне в мире работают уже сотни и тысячи геоинформационных систем, и тем не менее это только начальный период их становления. На базе ГИС развиваются и вводятся в научный оборот новые виды текстов и изображений .
Поскольку все методы, которые будут нами рассматриваться, используются для целей географических исследований, то все они изучают пространственные или пространственно-временные отношения. Иногда это делается не явно, как, например, применение математических методов для изучения взаимосвязей между географическими явлениями.

Итак, можно сказать, что весь разнообразный комплекс новейших методов исследования географической оболочки значительно способствуют продвижению наших знаний о процессах, протекающих в ней, способствует развитию теории географической науки, познанию законов, управляющих структурой и динамикой оболочки. Это дает возможность географической науке подняться на новую, более высокую ступень развития.

Глава 2. Новейшие методы исследований

2.1. Сущность прогнозирования и математического моделирования

С общенаучных позиций прогноз чаще всего определяют как гипотезу о будущем развитии объекта. При этом имеется в виду, что прогнозировать можно развитие самых разнообразных объектов, явлений и процессов: развитие науки, отрасли хозяйства, социального или природного явления. Особенно распространены в наше время демографические прогнозы увеличения численности населения, социально-экономические прогнозы возможности удовлетворения растущего населения Земли продуктами питания и экологические прогнозы будущей среды жизни человека. В случае если человек не может воздействовать на объект прогнозирования, такой прогноз называют пассивным.

Прогноз также может заключаться в оценке будущего хозяйственного и природного состояния какой либо территории на 15–20 лет вперед. Предвидя, например, неблагоприятную ситуацию, можно своевременно изменить ее, запланировав экономически и экологически оптимальный вариант развития. Именно такой активный прогноз, подразумевающий обратные связи и возможности управления объектом прогнозирования, свойствен географической науке. При всем различии целей прогноза для современной географии и географов нет более важной общей задачи, чем разработка научно обоснованного прогноза будущего состояния географической среды на основе оценок ее прошлого и настоящего. Именно в условиях высоких темпов развития производства, техники и науки человечество особенно нуждается в такого рода опережающей информации, так как из-за отсутствия предвидения наших действий и возникла проблема взаимоотношений человека с окружающей средой .

В самом общем виде географическое прогнозирование – это специальное научное исследование конкретных перспектив развития географических явлений. В его задачу входит определение будущих состояний интегральных геосистем, характера взаимодействий природы и общества.

При этом в географическом исследовании используются, прежде всего, преемственные связи временного, пространственного и генетического характера, так как именно для этих связей характерна причинность – важнейший элемент прогнозирования событий и явлений даже высокой степени случайности и вероятности. В свою очередь, сложность и вероятностный характер являются специфическими чертами геопрогнозирования .

Основные операционные единицы географического прогнозирования – пространство и время – рассматриваются в сопоставлении с целью и объектом прогноза, а также с местными природно-хозяйственными особенностями конкретного региона. Успешность и надежность географического прогноза определяются многими обстоятельствами, в том числе правильностью выбора главных факторов и методов, обеспечивающих решение проблемы. Географическое прогнозирование состояния природной среды многофакторно, и эти факторы физически разные: природа, общество, техника и т. д. Надо проанализировать эти факторы и выбрать те из них, которые в какой-то степени могут контролировать состояние среды – стимулировать, стабилизировать или ограничивать неблагоприятные или благоприятные для человека факторы ее развития. Эти факторы могут быть внешними и внутренними. Внешние факторы – это, например, такие источники воздействия на природную среду, как карьеры и отвалы вскрышных пород, полностью уничтожающие природный ландшафт, дымовые выбросы из заводских труб, загрязняющие воздух, промышленные и бытовые стоки, поступающие в водоемы, многие другие источники воздействия на среду. Размеры и силу воздействия таких факторов можно заранее предусмотреть и заблаговременно учесть в планах охраны природы данного региона. К внутренним факторам относятся свойства самой природы, потенциал ее компонентов и ландшафтов в целом. Из компонентов природной среды, вовлекаемых в процесс прогнозирования в зависимости от его целей и местных географических условий, главными могут стать рельеф, горные породы, водные объекты, растительность и т. д. Относительная устойчивость этих факторов во времени позволяет использовать их как фон и каркас прогноза. В конкретных условиях сила их воздействия на ландшафт и процесс хозяйственной деятельности будет зависеть не только от них самих, но и от устойчивости природного фона, на который они воздействуют. Поэтому прогнозируя, географ оперирует, например, показателями расчленения рельефа, растительного покрова, механического состава почв и многих других компонентов природной среды. Зная свойства компонентов и их взаимные связи, различия в реакции на внешние воздействия, можно заблаговременно предусмотреть ответную реакцию природной среды, как на ее собственные параметры, так и на факторы хозяйственной деятельности. Но, даже отобрав не все, а лишь главные природные компоненты, наиболее отвечающие решению задачи, исследователь все же имеет дело с очень большим числом параметров взаимоотношений каждого из свойств компонентов и видов техногенных загрузок. Поэтому географы ищут интегральные выражения суммы компонентов, т е. природной среды как целого. Таким целым является естественный ландшафт с его исторически сложившейся структурой. Последняя выражает как бы «память» развития ландшафта, длинный ряд статистических данных, необходимых для прогнозирования состояния природной среды.

В настоящее время для разработки все шире переменяется моделирование, в частности математическое. Оно необходимо для создания адекватных прогнозных моделей изучаемых объектов, явлений и процессов . Моделирование позволяет выявить причинную обусловленность параметров системы и дать функциональную, точечную и интервальную их оценку.

Применение моделирования для целей прогнозирования чрезвычайно сложный процесс. Оно основано на большом массиве информации, требует адаптации существующего математического аппарата для конкретных целей прогнозирования и привлечения специалистов разного профиля (математиков, программистов, географов, экономистов, социологов и др.).
Среди существующих моделей для целей прогнозирования применяются следующие:

• Функциональные, описывающие функции, которые выполняются отдельными компонентами системы и системой в целом;
• Модели физического процесса, определяющие математические зависимости между переменными этого процесса. Они могут быть непрерывными и дискретными во времени, детерминированными и стохастическими;
• Экономические, определяющие зависимость между различными параметрами изучаемого процесса и явления, а также критерии, позволяющие оптимизировать экономические процессы;

• Процедурные, описывающие операционные характеристики систем, необходимые для принятия управляющих решений;
• Прогностические модели могут быть концептуальные (выраженные словесным описанием или блок-схемами), графические (представленные в виде кривых, чертежей, карт), матричные (как связующее звено между словесным и формализованным представлением, математические (представленные в виде формул и математических операций), компьютерные (выраженные описанием, пригодным для ввода в ЭВМ).

Особое место занимают имитационные прогностические модели. Имитационное моделирование представляет собой формализацию эмпирических знаний о рассматриваемом объекте с использованием современных ЭВМ. Под имитационной моделью понимается модель, воспроизводящая процесс функционирования систем в пространстве в фиксированный момент времени путем отображения элементарных явлений и процессов с сохранением их логической структуры и последовательности. Это позволяет, используя исходные данные о структуре и главных свойствах территориальных систем, получить сведения о взаимосвязях между их основными компонентами и выявить механизм формирования их устойчивого развития . Процесс разработки прогнозов на основе математического моделирования включает следующие этапы:

1. Формулировка цели и задач исследования. Качественный анализ прогнозируемого объекта в соответствии с целью исследования.
   Определение предмета и уровня моделирования, зависящие от задач прогнозирования;

1. Выбор основных признаков и параметров модели. В модель должны быть включены только существенные для решения определенной цели параметры, так как увеличение числа переменных увеличивает неопределенность результатов и усложняет расчеты по модели;

1. Формализация основных параметров модели, т. е. математическая формулировка цели и задач исследования;

1. Формализованное представление взаимосвязей между параметрами и характеристиками прогнозируемого объекта или процесса;

1. Проверка адекватности модели, т. е. точности отражения математической моделью признаков оригинала;

1. Определение информативных возможностей модели путем установления количественных связей закономерностей и синтезирования.

Итак, географическое прогнозирование и математическое моделирование имеет особое значение, так как оно является комплексным и предполагает оценку динамики природных и природно-хозяйственных систем в будущем с использованием как компонентных, так и интегральных показателей.

2. 2 . Аэрокосмический и геоинформационный метод

Под аэрокосмическими методами принято понимать «совокупность методов исследования атмосферы, земной поверхности, океанов, верхнего слоя земной коры с воздушных и космических носителей путем дистанционной регистрации и последующего анализа идущего от Земли электромагнитного излучения».4 Аэрокосмические методы обеспечивают определение географического положения изучаемых объектов или явлений и получения их качественных и количественных биографических характеристик.

Аэрокосмический снимок – это прежде всего информационная модель изучаемого объекта или явления. Аналоговые и цифровые аэрокосмические снимки имеют десятки разновидностей, несут разнообразную информацию о географических объектах и явлениях, о их взаимосвязях и пространственном распределении, состоянии, изменении во времени. Для результативного использования этих снимков исследователь должен знать их информационные свойства и владеть специальными способами и приемами эффективного извлечения из снимков требуемой информации .

При аэрокосмических методах исследования информация об удаленном объекте передается с помощью электромагнитного излучения, которое характеризуется такими параметрами, как интенсивность, спектральный состав, поляризация и направление распространения. Зарегистрированные параметры излучения, функционально зависящие от биогеофизических характеристик, свойств, состояния и пространственного положения объекта исследования, позволяет изучать его косвенно. В этом заключается сущность аэрокосмических методов.

Ведущее место в аэрокосмических методах занимает изучение объекта по снимкам, поэтому главная их задача заключается в целенаправленном получении и обработке снимков. Принцип множественности, или комплексности, аэрокосмических исследований предусматривает использование не одного снимка, а их серий, различающихся по масштабу, обзорности и разрешению, ракурсу и времени съемки, спектральному диапазону и поляризации регистрируемого излучения .

Несмотря на различие в снимках, способах и приемах их обработки, аэрокосмические методы позволяют решать в физической и экономической географии такие общие задачи, как инвентаризация различного рода территориальных систем, оценки их состояния и возможностей использования, изучении динамики, географическое прогнозирование. Аэрокосмический метод очень полезен при различных видах районирования территории.

Аэрокосмические методы позволяют прямо или косвенно получать только ту географическую информацию о местности, которая заложена в особенностях излучения, идущего от объекта съемки. Уже давно доказано, что 80-90 % всех данных составляют геоданные, т. е. не просто абстрактные, безличные данные, а информация, имеющая свое определенное место на карте, схеме или плане.

Дистанционного зондирования является источником данных для ГИС.

ГИС появились благодаря компьютерным картам, которые обладают множеством дополнительных и полезных свойств. Существуют десятки определений геоинформационных систем. Но большинство специалистов склоняются к тому, что определение ГИС должно базироваться на понятии СУБД. Поэтому можно сказать, что ГИС – это системы управления базами данных, предназначенные для работы с территориально-ориентированной информацией . Важнейшей особенностью ГИС является способность связывать картографические объекты (т. е. объекты, имеющие форму и местоположение) с описательной, атрибутивной информацией, относящейся к этим объектам и описывающей их свойства.

Как было отмечено выше, в основе построения ГИС лежит СУБД. Пространственные данные специальным образом организованы, и эта организация не базируется на реляционной концепции. Напротив, атрибутивная информация объектов (семантические данные) вполне удачно может быть представлена реляционными таблицами и соответствующим образом обрабатываться. Объединение моделей данных, лежащих в основе представления пространственной и семантической информации в ГИС, образует геореляционную модель.

Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных из бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов . Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять СУБД, специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных. При наличии ГИС и географической информации можно получать ответы, как на простые вопросы, так и на более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы. Процесс наложения (пространственного объединения) включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

Дистанционное зондирование является одним из основных методов оперативного получения сведений о земной поверхности. Исключительно богатая информация и высокая точность цифрового изображения в сочетании с универсальностью и экономичностью обеспечили широкое внедрение ее в различные отрасли науки. А появление компьютеров, являющихся инструментами обработки информации, и развитие ГИС значительно помогли географам и многим другим, использующим пространственные данные, в их работе. Эти новые инструменты широко внедряются в географическую науку и практику. Повышается качество задаваемых вопросов и решаемых задач, расширяются сферы и масштабы применения методов пространственного анализа. Это позволяет глубже вникать в пространственные переменные, рассматривать факторы и взаимосвязи, которые иным образом не были бы исследованы.

Глава 3. Основные направления использования новейших методов ис следования

3.1. Современные направления и проблемы использования математическ ого моделирования и прогнозирования в географии

«Главная цель моделирования в географических исследованиях – выявление условий формирования, функционирования и развития территориальных систем, их взаимодействия с природной средой в связи с прогнозированием дальнейшего развития.»5

Географические объекты и явления представляет собой обширнейший плацдарм для приложения самых разнообразных моделей. Однако при их моделировании возникают существенные трудности, связанные с тем, что модель представляет собой упрощение реальной системы. Поэтому она не может полностью описать поведение реальных объектов, а в лучшем случае объясняет лишь некоторую малую часть действительного функционирования систем в целом. Другая сложность заключается в выборе правильного способа построения модели, который с одной стороны, был бы как можно проще, с другой – позволял лучше интерпретировать полученные результаты. Значительные затруднения связаны с большим количеством исходной информации, используемой при построении математических моделей и ее неоднородностью. В результате этого многие модели обладают рядом недостатков.

Главным объектом изучения географии являются территориальные природные и социально-экономические системы, которые в соответствии с кибернетическим понятием относятся к сложным системам. Сложность системы определяется количеством входящих в нее элементов, связями между этими элементами, а также взаимоотношениями между системой и средой. Территориальные комплексы обладают всеми признаками очень сложной системы. Они объединяет огромное число элементов, отличается многообразием внутренних связей и связей с другими системами (природная среда, хозяйство, население и т.д.). Сложные объекты представляют наибольший интерес для моделирования; именно здесь моделирование может дать результаты, которые нельзя получить другими способами исследования. Потенциальная возможность математического моделирования любых географических объектов и процессов не означает ее успешной осуществимости, а зависит и от уровня развития географических и математических знаний, имеющейся конкретной информации и вычислительной техники. Кроме того, всегда останутся проблемы, которые не поддаются формализации и в этом случае математическое моделирование недостаточно эффективно. Длительное время главной трудностью практического применения математического моделирования в географии было наполнение разработанных моделей конкретной и качественной информацией. Точность и полнота первичной информации, реальные возможности ее сбора и обработки во многом определяют выбор типов прикладных моделей.

Другая проблема порождается динамичностью географических процессов, изменчивостью их параметров и структурных отношений . Вследствие этого они должны постоянно находиться под наблюдением, чтобы иметь устойчивый поток новых данных. Поскольку наблюдения за географическими процессами и обработка эмпирических данных обычно занимают довольно много времени, то при построении математических моделей экономики требуется корректировать исходную информацию с учетом ее запаздывания.

Познание количественных отношений географических процессов и явлений опирается на соответствующие измерения. Точность измерений в значительной степени предопределяет и точность конечных результатов количественного анализа посредством моделирования. Поэтому необходимым условием эффектного использования математического моделирования является совершенствование системы географических показателей. Применение математического моделирования заострило проблему измерений и количественных сопоставлений различных аспектов и явлений социально-экономического развития, достоверности и полноты получаемых данных, их защиты от намеренных и технических искажений.
Важная задача географического прогноза - поиск устойчивых связей (структурных, функциональных, пространственных, временных и др.) между компонентами геосистем. Это обусловлено многомерностью объекта прогнозирования – территориальной системы определенного региона.

Проблемы географического прогнозирования достаточно сложны и многообразны в силу сложности и многообразия самих объектов прогнозирования – геосистем различных уровней и категорий. В точном соответствии с иерархией самих геосистем оказывается и иерархия прогнозов, их территориальных масштабов. Можно утверждать, что сложность задач прогнозирования нарастает по мере перехода от низших ступеней геосистемной иерархии к высшим.

Как известно, всякая геосистема относительно более низкого иерархического уровня функционирует и развивается как составная часть систем высших рангов. Практически это означает, что разработка прогноза «поведения» в будущем отдельных урочищ должна осуществляться не иначе как на фоне вмещающего ландшафта с учетом его строения, динамики, эволюции . А прогноз для всякого ландшафта следует разрабатывать еще на более широком региональном фоне. В конечном счете географический прогноз любого территориального масштаба требует учета глобальных тенденций (трендов).

Участие географической науки в процесс исследования глобальных проблем видится не только в разработке путей оптимизации взаимоотношений природы и человеческого общества, географического прогнозирования воздействия человеческой деятельности на природную среду, отслеживании механизмов этого воздействия в глобальных масштабах с использованием современных геоинформационных технологий, т.е. в том, что относится к сфере интересов самой этой науки.

Применение математического моделирования и прогнозирования заострило проблему измерений и количественных сопоставлений различных аспектов и явлений, достоверности и полноты получаемых данных, их защиты от намеренных и технических искажений. Данные методы необходимы, потому что будущее необычно и эффект многих решений, принимаемых сегодня, на протяжении определённого времени не ощущаются. Поэтому точное предвидение будущего повышает эффективность процесса принятия решения.

3 . 2 . Перспективы ГИС-технолгий и аэрокосмических методов

ГИС-технологии объединены с другой мощной системой получения и представления географической информации – данными дистанционного зондирования Земли из космоса, с самолетов и любых других летательных аппаратов. Космическая информация в сегодняшнем мире становится все более разнообразной и точной. Возможность ее получения и обновления — все более легкой и доступной. Десятки орбитальных систем передают высокоточные космические снимки любой территории нашей планеты. За рубежом и в России сформированы архивы и банки данных цифровых снимков очень высокого разрешения на огромную территорию земного шара. Их относительная доступность для потребителя (оперативный поиск, заказ и получение по системе Интернет), проведение съемок любой территории по желанию потребителя, возможность последующей обработки и анализа космоснимков с помощью различных программных средств, интегрированность с ГИС-пакетами и ГИС-системами, превращают тандем ГИС-ДЗ в новое мощное средство географического анализа. Это первое и наиболее реальное направление современного развития ГИС.

Второе направление развития ГИС – совместное и широкое использование данных высокоточного глобального позиционирования того или иного объекта на воде или на суше, полученных с помощью систем GPS (США) или ГЛОССНАС (Россия). Эти системы, особенно GPS, уже сейчас широко используются в морской навигации, воздухоплавании, геодезии, военном деле и других отраслях человеческой деятельности. Применение же их в сочетании с ГИС и ДЗ образуют мощную триаду высокоточной, актуальной (вплоть до реального режима времени), постоянно обновляемой, объективной и плотно насыщенной территориальной информации, которую можно будет использовать практически везде .

Третье направление развития ГИС связано с развитием системы телекоммуникаций, в первую очередь международной сети Интернет и массовым использованием глобальных международных информационных ресурсов. В этом направлении просматривается несколько перспективных путей.

Первый путь будет определяться развитием корпоративных сетей крупнейших предприятий и управленческих структур, имеющих удаленный доступ, с использованием технологии Интернет. Этот путь подкреплен серьезными финансовыми ресурсами этих структур и теми проблемами и задачами, которые приходится решать им в своей деятельности с использованием пространственного анализа. Данный путь скорее всего будет определять развитие технологических проблем ГИС при работе в корпоративных сетях. Распространение же отработанных технологий на решение вопросов мелких и средних предприятий и фирм, даст мощный толчок к их массовому использованию.

Второй путь зависит от развития самой сети Интернет, которая распространяется по миру огромными темпами, вовлекая каждый день в свою аудиторию десятки тысяч новых пользователей. Этот путь выводит на новую и пока неизведанную дорогу, по которой традиционные ГИС из обычно закрытых и дорогих систем, существующих для отдельных коллективов и решения отдельных задач, со временем приобретут новые качества, объединятся и превратятся в мощные интегрированные и интерактивные системы совместного глобального использования.

При этом такие ГИС сами станут: территориально распределенными; модульно наращиваемыми; совместно используемыми; постоянно и легко доступными .

Поэтому можно предполагать возникновение на базе современных ГИС, новых типов, классов и даже поколений географических информационных систем, основанных на возможностях Интернет, телевидения и телекоммуникаций.

Суммирование же возможностей ГИС – ДЗ – GPS – Интернет составит мощнейший квартет пространственной информации.

Все охарактеризованные выше тенденции, перспективы, направления и пути развития приведут в конечном итоге к тому, что география и геоинформатика будут представлять собой единый комплекс наук, опирающийся на пространственную идеологию и использующий самые современные технологии по переработке огромного объема любой пространственной информации.

Разрыв страницы

Заключение

В ходе выполнения работы, был рассмотрен ряд географической литературы и проанализирован перечень современных географических методов исследований. Дана характеристика метода математического моделирования и прогнозирования, раскрыта сущность аэрокосмического и геоинформационного метода исследования. Выявлены особенности их применение в современной географии, направления и перспективы развития.

Роль методов в географических исследованиях значимо, так как методы составляют методологию географической науки. Географические исследования концентрируются вокруг значимых проблем.

Новые задачи, поставленные перед наукой, потребовали совершенствования принципов и методов получения и обработки информации о географических явлениях, способов теоретических обобщений и прогнозирования.

В последние десятилетия целенаправленно применяются такие методы исследования, как прогнозирование и моделирование, т.е. активные способы исследования. Данные методы позволяют изучать поведение объектов в широком диапазоне воздействия внешних факторов. В результате информатизации активно используются ГИС-технологии и дистанционное зондирование, позволяющие обрабатывать и анализировать большой объем информации.

Появившиеся новейшие методы географических исследований, позволяют значительно расширить возможности человечества и границы непознанного, познать взаимодействие природы и человеческой деятельности, изучить природу с целью ее сохранения в процессе хозяйственного использования, что особенно важно в период научно-технической революции. Это дает возможность географической науке подняться на новую, более высокую уровень развития.

Литература

1. Арманд  А.Д. География информационного века // Изв. АН. 2002. — № 1. – С.10-14.

1. Дьяконов К.Н., Касимов Н.С., Тикунов В.С. Современные методы географических исследований. М.: Просвещение, 2000. – 117 с.

1. Гарбук С.В. Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Издательство «А и Б», 2003. – 296 с.

1. Голубчик М.М., Евдокимов С.П., Максимов Г.Н., Носонов А.Н. Теория и методология  географической науки: Учебник ля вузов. М.: ВЛАДОС, 2005 – 464 с.

1. Гук А.П. Автоматический выбор и идентификация характерных точек на разновременных разномасштабных аэрокосмических снимках. / ГукА.П., Йехиа Хассан Мики Хассан // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка». 2010. — №2. – С. 63-68.

1. Екеева Э.В. Методы географических исследований: Учебное пособие.

Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2010. – 48 с.

1. Жекулин В.С. Введение в географию: Учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989. – 272 с.

1. Звонкова Т.В. Географическое прогнозирование. М.: Просвещение, 2003. – 216 с.

1. Исаченко А.Г. География сегодня: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 2000. – 92 с.

1. Книжников Ю.Ф. Основы аэрокосмических методов исследований. М.: МГУ, 2003. – 137 с.

1. Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы географических исследований. / Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 333 с.

1. Крейдер О.А. Информационная среда использования ГИС-технологий. // Геоинформатика. 2005. — №4. – С.49-52.

1. Максаковский В. П. Географическая культура: Учебное пособие для студентов вузов. М.: ВЛАДОС, 1998. – 416 с.

1. Сайт «GeoMan.ru: Библиотека по географии». URL: http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000056/st026.shtml (дата обращения 06.12.2013).

1. Сайт «Gistechnik: все о ГИС» URL: http://gistechnik.ru/publik/git.html (дата обращения 8.12.2013).

1. Саушкин Ю.Г. Географическая наука в прошлом, настоящем, будущем: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1999. – 269 с.

1. Тикунов В.С. Моделирование в географии. М.: Изд-во МГУ, 1999. – 137 с.

1. Трофимов А.М. Моделирование геосистем. Казань: Экоцентр, 2000. 321 с.

1. Трофимов А.М., Игонин Е.И. Концептуальные основы моделирования в географии. Развитие основных идей и пути математизации и формализации в географии. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2001. – 241 с.

1. Трофимов А.М., Панасюк М. В. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей средой. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2005. – 450 с.

1.4 Методы географических исследований

В географии наряду с методами, общими для всех наук, применяют и специальные (географические).

Методы географических исследований можно разделить на три группы. Во-первых, это методы полевых исследований, когда изучение географических объектов происходит непосредственно в полевых условиях. Географические экспедиции и постоянно действующие станции и лаборатории являются одним из важнейших источников информации о процессах, происходящих в географической оболочке. С помощью другой группы методов – камеральных (от лат. camera – комната, казна) – географическая информация обрабатывается, систематизируется, обобщается. Примером такой работы является обработка материалов аэро- и космических съемок Земли. С помощью камеральных методов познается суть географических явлений, устанавливаются закономерности их развития. Третья группа – экспериментальные методы, с помощью которых ученые могут проверить истинность своих предположений, глубже проникнуть в тайны природы. Как видно, все методы географических исследований тесно связаны между собой. На каждом этапе исследований используются определенные методы. Для того чтобы более подробно познакомиться с ними, воспользуемся традиционным для географии историческим подходом.

Описательный, экспедиционный и картографический методы – первые в истории географии. Описательный метод был самым первым способом познания окружающего мира. Многие столетия география оставалась в основном наукой описательной.

Все, что человек узнавал о новых землях, он получал во время экспедиций (путешествий). В ходе экспедиций наблюдаются и описываются разнообразные географические объекты, явления. Картографический метод появился одновременно с возникновением географии. Вместе с описанием объектов на земной поверхности появляется и особый – географический способ отображения и систематизации знаний об изучаемой территории. Не случайно карту называют «вторым языком» географии. С нее начинается и ею заканчивается географическое исследование. Но главное – с помощью карты можно «объять» разом всю поверхность нашей планеты.

Методы сравнения, исторический и обобщения в географии. Накопление огромного количества сведений о нашей планете выдвинуло проблему их обобщения и систематизации. Сравнение разных элементов географической оболочки привело к тому, что похожие элементы объединялись между собой. Такое обобщение и одновременно сравнение географических данных позволило группировать явления в различные классы, что стало причиной формирования типологического подхода в географии.

География была одной из первых наук, овладевших историческим подходом в познании явлений мира. Географы начали сравнивать объекты не только по их местоположению, но и по времени образования. В географии исторический метод широко используют еще и потому, что связь между географией и историей всегда была тесной.

Математические методы и моделирование в географии. До тех пор пока существовали неоткрытые земли, перед географией не стояла остро задача объяснения мира. Поверхностного описания различных территорий было достаточно, чтобы исследование считалось географическим. Но бурный рост хозяйственной деятельности человека потребовал проникновения в тайны природы. Для этого географы были вынуждены заимствовать методы исследований из других наук. Использование математических методов дало возможность не только измерять географические объекты, но и находить средние показатели в ряде наблюдений, выявлять статистические (математические) закономерности. Это привело к открытию причин дождевых паводков на реках, появлению представлений о циклонах и антициклонах, принципов выбора мест для строительства предприятий и т. д.

Все географические системы (природные, хозяйственные, природно-хозяйственные) имеют структуру, т. е. определенный способ организации взаимосвязей между элементами. С появлением в географии метода моделирования познание структуры разных геосистем ушло далеко вперед. Моделями широко пользуются для имитации процессов, которые невозможно воспроизвести в опытах и экспериментах. В моделях отражаются основные свойства объекта, а второстепенные – отбрасываются.

Методы дистанционных исследований. Достижения науки и техники в XX в. сильно изменили традиционные способы изучения Земли. Дистанционными называют методы, когда наблюдатель (или измерительный аппарат) находится на некоторой дистанции от объекта изучения. При этом значительно увеличивается территория, охватываемая наблюдением. Появление материалов аэрокосмических съемок земной поверхности привело к увеличению потока новой информации о давно известных объектах и явлениях Земли.

Съемка земной поверхности в оптическом диапазоне (в красном, синем, зеленом и других цветах) дает сведения о состоянии почв и растительного покрова территории, о прозрачности воды в водоемах и т. д. Съемка в невидимом для человеческого глаза инфракрасном диапазоне позволяет получить информацию о температуре суши и океанов, о концентрации сельскохозяйственных вредителей. Съемка с помощью радиоволн показывает количество влаги в почве, уровень грунтовых вод и т. д.

С помощью дистанционных методов информацию получают в такой форме, которая позволяет ее заложить в компьютер и автоматически обработать. Это привело к созданию геоинформационных систем, банков географических данных, которые широко используются в картографии и математическом моделировании геосистем.

Стационарный, лабораторный и экспериментальный методы. В современной географии вместо кратковременных экспедиций организовываются комплексные географические стационары. Стационарный метод исследования географической оболочки предполагает использование постоянно действующих станций, лабораторий, экспедиций. Методы близких к географии наук позволяют наблюдать в постоянных условиях целый комплекс географических явлений. Так, в географии появились геофизический, геохимический и биологический методы с применением характерного для них лабораторного метода (например, изучение химического состава почвы или физических свойств загрязненного воздуха).

Главной задачей проведения комплексных стационарных исследований является раскрытие связей между явлениями. Раскрытие основных этих взаимосвязей позволяет, во-первых, создать модель изучаемого объекта, во-вторых, провести в природе опыт, или эксперимент.

К примеру, чтобы узнать, как влияет земледелие на эрозию почв, отбирают два участка с одинаковыми условиями. Экспериментальная площадка распахивается и засевается сельскохозяйственными культурами, а другая (контрольная) остается без изменений. Затем измеряется масштаб, скорость эрозии почвы на двух участках и делается вывод о влиянии сельскохозяйственной деятельности на почвенный покров.

Сегодня недостаточно объяснить, почему и как развиваются геосистемы и их элементы, необходимо еще и предвидеть, как они могут изменяться под воздействием человека. Наступает новый этап географического исследования – этап предсказания. На этом этапе решаются задачи, каким будет объект в будущем. Для этого используют мониторинг окружающей среды и географический прогноз.

Мониторинг окружающей среды. Мониторинг (от лат. monitor – предупреждающий) – это информационная система, задача которой состоит в наблюдении и оценке окружающей среды под влиянием воздействия человека. Целью этого метода является рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. Выделяют три основных вида мониторинга: локальный, региональный, глобальный. В отличие от первых двух система глобального мониторинга еще не создана. Он должен обеспечить слежение за планетарными изменениями в географической оболочке – в составе атмосферы, в круговоротах веществ и т. д. Пока существуют фрагменты такого мониторинга в виде биосферных заповедников, научных станций и лабораторий. В них ведутся наблюдение и контроль за физическими, химическими, биологическими изменениями в окружающей среде. Полученная информация передается в национальные и международные центры.

Географический прогноз. Одна из задач географических прогнозов – разработка научно обоснованных предсказаний о состоянии и развитии природной среды в будущем. Для того чтобы сделать прогноз достоверным, надо, прежде всего, опираться на исторический подход к объекту и соответственно рассматривать его в процессе развития. Имеется несколько сот методов прогнозирования. Некоторые из них вам знакомы. Метод географических аналогий позволяет перенести закономерности развития одних геосистем на другие. При этом можно предвидеть, что более молодые по возрасту системы пройдут путь геосистем, находящихся на высокой ступени развития. Одним из важнейших методов прогнозирования является экстраполяция – это как бы продолжение существующих закономерностей в будущее. Для этого необходимо достаточно хорошо изучить объект. Успешно применяются в прогнозировании и методы математического моделирования.

Географы также участвуют в составлении экономических и социальных прогнозов, которые должны учитывать и динамику развития окружающей среды. Как правило, прогнозы связаны с конкретной территорией и составляются с определенной целью. Например, прогноз комплексного освоения новых территорий.

Впереди научно-географического сообщества и влияния на него не оказали. Нам известен лишь один географ этого времени, последовательно и целенаправленно применявший передовую философскую методологию в географической науки. Это Н.Демаре. Он первый и последний из географов изложил принципы научного познания применительно к географии. Следует учесть и то, что принципы были изложены очень кратко...

Например, А.Ходиев активно занимался такой пропагандой, будучи уверенным, что делает большое для позитивизма дело. Но это все были отдельные эпизоды. Связь между позитивизмом и географической наукой не наладилась. Можно понять почему философы-позитивисты пренебрегли географией. Для большей части из них география была наука второго сорта, обреченной вечно нести бремя описательности. Это мнение...

Период накапливается также материал по изучению природы нашей страны. Все это позволяет создать ряд крупных сводных географических работ, имевших важное значение для развития экономической географии. Среди них выделяются: “Географическо-статистический словарь Российской империи”(5 томов, 1863-1885 гг.), “Статистика поземельной собственности и населенных мест Европейской России”(8 выпусков,1880- ...