Методы прикладных исследований

Все прикладные исследования, образно говоря, являются надстройкой над чисто научным отвлечённым изучением природы того или иного региона, так как именно они определяют возможности и целесообразность развития определённого вида деятельности человека на конкретной территории и особенности его обитания.

Общенаучные и прикладные исследования – это различные стадии (этапы) изучения региона или проблемы. По Б.М.Кедрову, любая наука состоит из взаимосвязанных элементов, рассматриваемых в трёх аспектах:

предметном (что познаётся?),

методологическом (как познаётся?) и

субъективно⁴⁰-целевом (для чего познаётся?).

В процессе развития всякая наука проходит стадии фундаментальных и прикладных исследований. В этом смысле физическая география не является исключением: развитие прикладных исследований, расширяющих поле деятельности географов, является закономерным.

5. Формы и этапы научного познания

Различают два уровня познания – эмпирический и теоретический. К эмпирическому уровню научного познания относятся:

- Наблюдение и составление протоколов наблюдения.

- Анализ протоколов наблюдения и нахождение эмпирических зависимостей (алгоритмов поведения).

- Установление по начальным данным и эмпирическим зависимостям поведения изучаемого объекта, т. е. предсказание.

К теоретическому уровню относятся:

- Выработка основных идей и нахождение основных соотношений, лежащих в основе объяснения, т.е. формирование теории.

- Развёртывание сформированной теории.

- Нахождение по эмпирическим зависимостям подходящих утверждений теории, т.е. объяснение; в частном случае – нахождение алгоритма поведения системы и управляющих звеньев, реализующих данный алгоритм.

- Процесс, обратный предыдущему, т. е. объяснение по теоретическим утверждениям эмпирических зависимостей, в частном случае - объяснение по схеме системы алгоритма её поведения.

Отметим некоторые особенности двух выделенных уровней познания в современной физической географии.

Наблюдение и составление протоколов наблюдений и сейчас ещё во многом традиционны. Но теория дала нам представление о природных территориальных комплексах, физическая география обрела в них объект исследования. Значит, и программы современных исследований строятся на этом теоретическом базисе, и в дневник надо записывать не все подряд, а то, что имеет отношение к распознаванию объекта исследований в сложном переплетении природных и антропогенных явлений, к его характеристике как целостного развивающегося образования, подвижного, со сложной структурой и сложной системой внутренних и внешних связей. Для этого используют бланки с множеством обязательных для заполнения граф, ужесточились формы фиксации картографического материала.

Поток добываемой информации многократно возрос, и это заставило обратиться для её обработки к компьютерам, а для привязки к местности использовать Google и GPS. И все это присутствует именно на эмпирическом уровне, который сам до неузнаваемости изменился.

В лучшем варианте, картографирование ПТК выглядит как очерчивание участка с помощью Google и GPS и составление протокола в ноутбуке или на планшете. В географических руководствах эта процедура не описана. Она будет стремительно видоизменяться, в темпе технического прогресса в создании электроники, а за ним никакому учебнику не угнаться. Займитесь этим сами – есть возможность сделать пусть кратковременный, но эффективный прорыв в науке и практике землеустройства на ландшафтной основе.

Создание классификаций, априорного районирования, необходимого для пространственной организации полевых исследований, а со временем - выявление наиболее общих закономерностей, присущих природным единствам, прогнозирование их естественного развития или направленного человеком преобразования – все это вопросы более высокого уровня познания по сравнению с непосредственным изучением и картографированием ПТК, но успехи в этом отношении зависят от Вашего первичного материала.

Если информация будет записана в цифровом виде непосредственно в компьютере, то вся последующая обработка должна производиться также в нем, но для этого потребуется какая-то определённая система. В нашем университете используется программный продукт «Панорама» одноименной московской фирмы.

Геоинформационный блок методов. Этот блок включает средства приёма, систематизации, обработки информации (статистическая обработка, классификация, районирование), картографирование и производство путём пересчёта первичной информации, вторичной, третичной и т.п. Ключевое место в этом процессе играет геоинформационная система (ГИС). Когда говорят о разнообразных способах получения нового знания путём обработки информации, то употребляют термин «ГИС-технологии».

Географическая информационная система (ГИС) - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, которая объединяет традиционные операции работы с базами данных (запрос и статистический анализ) с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет цифровая карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные её применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.

ГИС-технология предоставляет новый, более соответствующий современности, эффективный, удобный и быстрый анализ проблем и решение задач, стоящих перед человечеством в целом, конкретным исследователем, в частности. Она автоматизирует процедуру анализа и прогноза. До начала применения ГИС лишь немногие обладали, как правило, на основе опыта, искусством обобщения и полноценного анализа географической информации с целью обоснованного принятия оптимальных решений, основанных на современных подходах и средствах. Причём – очень важно! – анализ существенно зависит, в традиционном случае, от квалификации и личности исследователя, инженера или другого работника. Поэтому хорошие аналитики, а также синтезаторы всегда высоко ценились.

В настоящее время ГИС - это высоко прибыльная (многомиллиардная) индустрия. Благодаря высокой окупаемости, лицензионной защите она динамична и инвестиционное привлекательна. Индустрия ГИС опирается на несколько мировых ГИС-платформ, в которую вовлечены миллионы людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности – будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, прокладка трубопровода на местности, так и решение частных задач – ориентирование и поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, различные сетевые муниципальные задачи. Но для нас важно, что появление ГИС совершенно преобразило географическое исследования, заставляя отказываться от многих традиционных задач.

Составные части ГИС известны вам из специального курса. Напомним только основные её контуры.

ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы:

а) аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

б) программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для лёгкого доступа к инструментам.

в) данные. Это, вероятно, наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и отображающие их табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. Важная возможность!: в процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных

г) исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые умело работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и отраслевые сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

д) Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и условиями работы каждой организации.

Как работает ГИС?

Послойное хранение и обработка информации. ГИС хранит информацию об объекте в виде набора тематических слоёв, которые объединены на основе географического положения. Этот простой, но очень гибкий подход доказал свою ценность при решении разнообразных реальных задач.

Любая географическая информация содержит сведения о пространственном положении, будь то привязка к географическим или другим координатам, или ссылки на адрес, почтовый индекс, избирательный округ или округ переписи населения, идентификатор земельного или лесного участка, название дороги и т.п. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения или местоположений объекта (объектов) применяется процедура, называемая геокодированием. С её помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект или явление, и маршрутизировать последующую работу.

Модели данных: векторная и растровая. ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных - векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y. Местоположение точки (точечного объекта), например, командной высоты, описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как цепочки координат X_і, Y_і. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания, хранятся в виде замкнутого набора координат. Растровая модель оптимальна для работы с непрерывными свойствами, в то время как векторная модель особенно удобна для описания дискретных объектов и меньше подходит для описания непрерывно меняющихся свойств, таких как высоты рельефа или доступность объектов. Растровое изображение представляет собой набор значений для отдельных элементарных составляющих (ячеек), оно подобно отсканированной карте или картинке. Обе модели имеют свои преимущества и недостатки. Современные ГИС могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями.