Картографо-статистический метод и карты полей.

Последовательность (этапность) использования карты и математической статистики - характерная черта картографо-статистического метода. Статистические расчеты могут применяться до и после составления карты. Причем сама карта служит либо источником данных, либо средством отображения результатов вычислений. Отсюда при совместном использовании карты и математической статистики выделены два этапа одного законченного цикла: первый - статистическое обобщение данных, второй - составление по ним карты. Первый этап включает в себя процессы сбора, систематизации и статистической обработки ко­личественной информации, часто получаемой с исходной карты. Второй этап предполагает составление карт, отображающих распределение вы­численных статистик. Очередность рассмотренных этапов может быть изменена. Тогда статистические расчеты следуют за картосоставительскими работами, в результате чего получают статистические показатели, формулы, графики, кривые распределения и т.д. Нередко оказывается целесообразным описанный цикл «статистические расчеты - картографирование» повторить, что ведет к получению производных карт второго и более высокого порядков. При этом первый этап каждого по­следующего цикла включает получение и статистическую обработку только картографических данных.

6. Карты полей и метод моделирования. В настоящее время познание сложных многомерных (многокомпонентных) систем все чаще опирается на процессы моделирования, предполагающего создание и использование взаимосвязанной системы моделей. Каждая из них призвана решать определенную задачу частного, но взаимодополняющего характера.

Сущность любого моделирования заключается во временном замещении объекта исследования его моделью. Отсюда первый этап картографо-статистического метода исследования можно рассматривать как завершающийся получением математико-статистических моделей: эмпирических формул, обобщенных математико-статистических показателей и т.д.

Второй этап ведет к созданию карт как образно-знаковых моделей реальной действительности. Следовательно, каждый из рассмотренных этапов имеет целью получить либо картографическую, либо математико-статистическую модель, последующее сопоставление которых с реальностью ведет к новому знанию. Замкнутая схема «карта - статистическая модель — производная карта» не только ограничивает циклы, но и обеспечивает их преемственность.

Математико-статистические модели отличаются от картографических меньшей наглядностью и большей абстрактностью, которая последовательно увеличивается при повторении циклов совместного использования карты и математической статистики. Отсюда картографическую модель следует использовать для сверки математической модели с оригиналом (реальной действительностью). Она позволяет проверять истинность математических абстракций.

Очевидное преимущество рассмотрения сущности картографо-статистического метода через призму понятий «моделирование» и «мо­дель» дает основание считать возможным назвать данный инструмент познаниякартографо-статистическим моделированием, которое является составной частью моделирования математико-картографического.

7. Математико-статистические и изолинейные модели как инструмент анализа и синтеза изучаемых показателей. Математическую статистику можно рассматривать как инструмент, удобный для анализа и синтеза полей. К анализу относится paзложение полей (поверхностей) на слагающие: трендовые и остаточные (или регулярные и случайные, региональные и локальные). Векторные поля разлагаются на горизонтальные и вертикальные или на три ортогональные составляющие. При корреляционном анализе математико-статистические расчеты позволяют разложить исходную карту поля и две составляющие - на карту регрессионной зависимости (регулярна компонента) и на карту отклонений от регрессии (случайная компонента).

Отличительной чертой современной географии является постоян­но увеличивающийся набор карт полей различной природы, территори­альной и временной принадлежности. Отсюда встает проблема не столько анализа, сколько синтеза полей с помощью серий сопоставимых карт. Первая серия состоит из карт полей, характеризующих распреде­ление количественных признаков по отдельным высотным уровням. Она необходима при изучении закономерностей распределения величин в трехмерном пространстве (например, в толще атмосферы). Вторая серия представляет собой набор карт полей одного показателя, но на разные даты. Наконец, третья серия показывает, как распределены на данном пространственном и временном срезе различные количествен­ные признаки изучаемых явлений.

Все три рассмотренные серии карт полей удобны при визуальном изучении явлений в статике, динамике и взаимосвязях. Однако визуаль­ная оценка не лишена субъективизма, особенно при сопоставлении большого числа карт. При изучении явлений по сериям карт целесооб­разно строить на их основе производныекарты отношений полей.(Червяков, 1982). Для этого в одних и тех же контрольных точках сни­маются данные со всех исходных карт и на их основе вычисляются в каждой из точек различные статистические показатели. По картам пер­вой серии рассчитывают статистики, характеризующие вертикальную структуру поля (например, средний уровень и варьирование величин по высоте), по картам второй серии - временную изменчивость поля (сред­негодовой рост, колеблемость временного ряда), по картам третьей серии - показатели взаимосвязи полей (коэффициенты корреляции, фак­торные нагрузки, отклонения от регрессии и т.д.). В результате получа­ют картографические изображения производных полей, с помощью ко­торых осуществляется синтез пространственных, временных и межфак­торных отношений.

Следует признать, что ввиду незначительной высоты большинства объектов географического изучения по сравнению с их площадными размерами анализ высотной структуры полей не получил большого рас­пространения. Его чаще применяют при изучении водных и воздушных масс. Однако, учитывая усиленное внимание к борьбе за чистоту воздуха и воды, использование спутниковой информации, можно считать, что интерес к познанию высотной и глубинной структуры географических объектов непременно возрастет. В настоящее время географов в боль­шей степени интересует математико-статистический синтез явлений в двумерном пространстве. Он заключается в замене серии изолинейных карт укрупненного масштаба, каждая из которых составлена на отдельные части изучаемой территории, более мелкомасштабной и обобщенной картой трендовой поверхности. Для этого по сети контрольных то чек производятся либо осреднение исходных данных с помощью скользящего окна, либо сглаживание статистической поверхности с использованием регрессионных уравнений (полиномов).

Математико-статистический синтез картографических данных может осуществляться не только в рамках пространственных, временных и межфакторных отношений, но и между ними. Синтез пространственно-временных отношений осуществляется при этом с помощью последовательной статистической обработки пространственных и времянных рядов. Очередность циклов и этапов математико-статистического синтеза может быть следующей.

Первый цикл (пространственный) предполагает отбор и статистическую обработку картографических данных по отдельным высотным уровням или участкам изучаемой территории (первый этап) и последующее составление производной карты пространственных статистик (второй этап). Эта последовательность может повторяться с целью создания серии таких же карт, но на разные даты и периоды времени.

Второй цикл (временной) - сбор данных серии разновременных карт и статистическая обработка временных рядов (первый этап), а составление карты, отражающей пространственно-временную структур изучаемого явления.

Пространственно-временной синтез может быть дополнен межфакторным, для чего в описанную схему включаетсятретий илипредполагающий статистическую обработку различных количественных признаков, предварительно обобщенных статистически в пространственном и временном отношениях.

В полном объеме предполагаемая схема представлена на рисунке 10.1. Синтетическая сущность циклов на ней проявляется в последовательном сжатии картографической информации и в сокращении числа самих карт. Здесь наглядно реализуется многоступенчатость синтетического картографирования, отмеченная К.А. Салищевым. Это дает основание назвать исходные карты каждого цикла аналитическими, а производные - синтетическими. Пространственный цикл картографо-статистического синтеза ведет чаще всего к картам полей статики, временной - к картам полей динамики, межфакторный - к картам полей взаимосвязи. Второй и третий циклы создают карты отношений полей.

 

Рисунок 10.1 - Схема картографо-статистического синтеза: 1 - исходные карты элементарных полей; 2 - карты, отображающие пространст­венную структуру явлений; 3 - карты, отображающие пространст­венно-временную структуру явлений; 4 - карта, отображающая пространственно-межфакторную структуру явлений; 5 - направ­ление синтеза; б - циклы; 7 - районы; 8 - даты; 9 - факторы

 

Следует отметить, что представленная схема носит лишь ориенти­ровочный характер. В зависимости от наличия материалов и целей ис­следования в ней может быть изменен порядок статистического синтеза, сокращено или увеличено количество циклов, исключено частично или полностью составление промежуточных карт. Более того, в принципе современные технические средства картометрии и статистической об­работки картографических данных позволяют полностью исключить составление промежуточных карт, но при этом исследователь рискует лишиться возможности сверить по этим картам результаты расчетов с реальной действительностью и корректировать направление дальней­ших исследований. Возможно также сочетание циклов синтеза, одни из которых основаны на строгих статистических расчетах, а другие - на визуальном анализе карт.

Правомерность отнесения рассмотренного инструментария к картографическому методу исследования объясняется тем, что здесь карта выступает основой, а математическая статистика - дополнением, обо­гащающим содержание карты и повышающим ее познавательные воз­можности.

Предлагаемая схема сможет облегчить создание банков данных, лежащих в основе ГИС-технологий, предназначенных для выполнении комплексных географических исследований.

 

Вопросы и задания

1. Дайте три определения понятия «поле».

2. Чем отличаются поля, используемые в геофизике и географии?

3. Что такое карты полей натурных наблюдений и расчетных по­лей?

4. Что такое карты полей статики, динамики и взаимосвязи явле­ний?

5. Каковы общие правила создания карт полей?

6. Что такое карты полей непрерывных и дискретных явлений?

7. В чем сущность картографо-статистического метода и этапы его применения?

8. В чем отличие математико-статистических и картографических моделей?

9. Назовите этапы совместного использования карт полей и мате­матической статистики.

10. Как можно использовать карты полей для пространственно-временного и содержательного синтеза явлений?

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»

Кафедра геоэкологии и ландшафтного планирования

Учебно-методический комплект дисциплины: Системная экология

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

 

по дисциплине Системная экология

 

Специальность 020804 геоэкология

 

Саранск

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Тема: Разрабока программы системного подхода к решению геоэкологических задач

Продолжительность 2 часа

 

Задание: Разработать программу системного подхода к решению геоэкологической задачи

Требуется практически выполнить системный подход для решения одной из задач своей дипломной работы. При этом преподаватель периодически контролирует результаты самостоятельной работы, помогает преодолевать возникающие трудности. Результат такой работы оформляется в виде научной статьи или главы дипломной работы. Примерный план работ:

1. Формулировка проблемы. Выделение подзадач.

2. Обзор существующих подходов для решения задач в данной области.

3. Выбор метода моделирования.

4. Построение модели.

5. Исследования и анализ с помощью построенной модели.

6. Проверка точности и адекватности модели.

7. Написание отчета

8. Защита и обсуждение выполненной работы.

 

Студенту дается анкета с вопросами, ответы на которые помогают ыполнять шаги системного подхода:

Выбор проблемы.

(Укажите название будущей дипломной работы, предполагаемого научного руководителя, приведите краткое описание проблемы)

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Важнейшие изменения политической карты мира во время и после второй мировой войны
2. Важнейшие изменения политической карты мира во время и после первой мировой войны
3. Взаимодействие торсионных полей.
4. Гадание по девяти картам с использованием карты настроения
5. Гадание по трем картам с использованием карты настроения
6. Гадание по шести картам с использованием карты настроения
7. Генератор торсионных излучений и экспериментальные свойства торсионных полей.
8. Глубинные карты: структурные карты; карты изопахит; карты фаций; падеогеологические карты; геофизические карты; геохимические карты; другие типы карт. Сухие скважины.
9. Группы сцепления и карты хромосом у человека.
10. Дайте ребенку колоду карт, чтобы он проверил, все ли карты на месте. Для этого он должен разложить все карты по числам и по мастям. Потом пусть он как следует перемешает их.
11. Индивидуальную кривую спроса на товар можно вывести из карты безразличия индивида, вращая бюджетную прямую по мере изменения цены товара.
12. КАРТА 9: ЛОКАЛЬНО-ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КАРТЫ В ХОРАРНОЙ АСТРОЛОГИИ