§ 2.2. Сбор информации

Географическое исследование может быть индуктив­ным и дедуктивным. В первом случае оно начинается со сбо­ра первичной информации, во втором — с анализа уже извест­ных закономерностей и основополагающих фактов. В настоящей главе я коснусь роли точных наук только в индуктивных иссле­дованиях, количественно преобладающих.

Индуктивный путь основывается па экспедиционных, ста­ционарных или экспериментальных исследованиях. Ключевые исследования — с ограниченной во времени остановкой в из­бранных пунктах — ключах занимают промежуточное между первыми двумя положение, по методике приближаясь более к стационарному методу.

Об экспедиционных методах написано большое количество книг и статей, из которых наиболее капитальным трудом яв­ляется «Справочник путешественника и краеведа» под редак­цией С. В. Обручева (1949—1950), а наиболее современной — статья В. С. Преображенского в сборнике «Советская геогра­фия» (1960).

Современные экспедиции предпринимаются большей частью не для первичного ознакомления с местностью, а для сбора ка­ких-либо дополнительных данных об уже известной в общих чертах территории. На нее всегда имеется или карта, или аэро­съемка, позволяющие составить ориентировочную схему целена­правленного районирования. Таким образом, для получения не­обходимых сведений уже не нужно прокладывать на местности равноотстоящие параллельные курсы, но можно наиболее эко­номным способом обойти намеченные регионы. Эта задача свя­зана также с выбором центральной и промежуточных баз. До начала экспедиции необходимо составить схему маршрутов и просчитать на время и расходы несколько их вариантов.

Следующая задача состоит в разработке программы наблю­дений. В каждой точке, на каждой станции строго по програм­ме должны выполняться одни и те же наблюдения. Если цель экспедиции, например, в определении продуктивности раститель­ности, то заранее надо решить, на каких растениях она будет измеряться, с площадок какого размера, с какой повторяе­мостью, какие определяющие и сопутствующие условия среды (почва, рельеф, грунтовые воды и т. п.) будут фиксироваться. Надо ограничиваться минимумом наблюдений, но выполнять их неукоснительно.

Далее встает вопрос о. способе фиксации. Традиционный ме­тод полевого дневника должен отойти на второй план, так как при нем неизбежно случаются пропуски и изложение материа­ла в вольном порядке (т. е. в беспорядке), обилие лишних тек­стовых записей, сделанных недешифрируемым впоследствии почерком. Я отнюдь не против полевых дневников наоборот, — за, но преимущественно для внеплановых записей: заметок, по­путных интересных наблюдений, рассказов местных жителей, библиографических данных... Плановый материал, идущий в об­работку, должен фиксироваться на заранее заготовленных блан­ках или на перфокартах.

Бланки должны содержать возможно меньше словесной ин­формации. Ответы должны подсказываться. Например:

Экспозиция: С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, СЗ.

Уклон <1°, 1—3°, 3—6°, 6—10°, 10—20°, > 20°.

Исследователю в поле остается только подчеркивать нужные данные, проставлять цифры или вписывать латинские названия организмов. Полезны напоминающие фигуры: схематизирован­ные почвенные профили, формы крон деревьев, разрезы степ­ных западин и т. п. Все это уменьшает количество ошибок и вре­мя, необходимое на описание.

Перфокарты, употребляемые также во всем мире для со­ставления различных реестров, списков, каталогов, классифика­ций, одним словом, источников массовой информации, как буд­то специально созданы для сбора и хранения первичных гео­графических материалов. Беспорядочные, хотя и богатые дан-

Рис. П. Макет перфокарты для фиксации признаков лесостепного типа ландшафта.

Виды использования, типы растительности и радиационный индекс сухости определяются по специальным таблицам

ные из полевых книжек нельзя перенести на перфокарты, по упорядоченные, запрограммированные — можно и нужно. Из двух способов записи информации — перенесения ее на перфо­карты с бланков в камеральных условиях и пробивания перфо­карт непосредственно в поле — второй значительно экономит время. Но при нем требуется возить карты в селекторах, а по­следние — в непромокаемых чехлах, а вырезки на каждой станции вести тщательно и неторопливо.

Перфокарты многократно описаны (см., напр., Роометс, 1963; Гусельников и Турпитько, 1967). Они уже широко внед­рены в некоторые отрасли физической географии и начинают применяться в комплексных исследованиях (Александро­ва Т. Д., 1964, 1967а). Изображенный на рис. 11 макет (кодо­вая карта) поясняет схему одного из возможных вариантов перфокарт, предназначенных для сопоставления компонентов ландшафта. Карта позволяет делать многочисленные выводы

о существующих в нем корреляциях. Карта предельно нагру­жена, хотя все-таки 14 отверстий оставлены в резерве. Чистое поле перфокарты занято некоторыми общими данными и таб­лицами, показывающими ранжировку количественных компо­нентов. Для увеличения емкости перфокарты помимо прямого ключа применены ключи треугольный и 1—2—4—7. При обра­ботке массивов до 1000 карт (толщина пакета ~ 20 см) ею удобно обрабатывать вручную. При больших массивах прихо­дится держать карты в нескольких пакетах, имея для каждого отдельный селектор, или применять машинную обработку кар­тотеки.

На машинную обработку переходят и тогда, когда фикси­руемых данных слишком много или когда чрезмерное примене­ние комбинационных ключей делает расшифровку слишком сложной. В этом случае применяются щелевые, суперпозицион- ные или комбинированные перфокарты, описанные в специаль­ных руководствах. Их преимущество заключается в том, что на них покрыта отверстиями почти вся поверхность карты. Их недостаток — незначительное чистое поле, остающееся для общих данных, крок или микрофотографий.

Иные вопросы приходится решать при стационарных иссле­дованиях (Арманд Д. Л. и др., I960). Здесь первая трудность возникает при расположении точек наблюдения. Если хотят, чтобы стационар был репрезентативным по отношению^к зна­чительному региону, то необходимо сперва его прорайониро- вать, чтобы убедиться, что выбранное для стационара место на­ходится в одном из типов ландшафта, наиболее часто встре­чающихся в регионе. Затем нужно произвести более крупно­масштабное районирование территории стационара (М 1:5000 1:10 000) для выбора типичных точек наблюдения. Во внима­ние должны приниматься все условия, которые впоследствии будут влиять на фиксируемые данные, включая такие фнзнче-

ские факторы, как наличие ветрозащиты, затененности, подтоп- ляемости и т. д. Последнее особенно важно при анализе по­движных сред: воды, атмосферы, энтомофауны, которые не долж­ны испытывать никакого специфического внешнего воздействия.

Когда целью исследования является учет факторов, которые заведомо меняются на малых пространствах и не могут быть охарактеризованы какой-либо одной цифрой, кроме средней, к таким факторам должен применяться закон больших чисел и правила случайной выборки. Самый добросовестный наблю­датель поддается тенденции, диктуемой практической целыо или подтверждающей его гипотезу, и невольно выбирает уча­сток луга с самой высокой травой, или участки поля, наибо­лее эродированные водороинами, или сторону бархана с наи­более выраженной песчаной рябыо. Во избежание ошибок, за­висящих от личности наблюдателя, следует выделенную пло­щадку разделить, скажем, на 100 квадратов, занумеровать их по порядку и выбрать номера по таблицам случайных величин.

Обычно затруднения вызывает установление повторности на­блюдений. Повторность зависит от неоднородности выбранной площадки, но в среднем можно пользоваться следующим при­ближенным правилом (Плохинский, 1961, стр. 128—133). Коли­чество повторностей должно равняться:

где t — показатель вероятности безошибочных суждений, k — показатель точности. Величина t устанавливается по следую­щей табличке. Если желательно получить вероятность:

Р = 0,95; 0,99; 0,999, то надо взять t = 1,96; 2,58; 3,30, k при обычных исследованиях принимают 0,3—0,5, при исследованиях средней ответственности 0,1—0,3, при особо ответственных <0,1. Например, если принять

к—-0,5 и Я = 0,95, то п - - ^1,962 ^-15.

0,52

Планировать наблюдение надо не только в пространстве, по и во времени. Географические явления, как правило, испытыва­ют флуктуации, причем флуктуации ведущих компонентов отзы­ваются на ведомых. Реакция ведомых может быть или мгновен­ной или замедленной. Например, при сильном осеннем ветре ли­стовой опад увеличивается сразу. Наоборот, при ранних замо­розках он увеличивается через несколько дней или недель. Со­ответственно при выяснении влияния климатических факторов на опад надо планировать фиксацию ведомого фактора с уче­том выдержки времени.

Ландшафтоведу часто приходится иметь дело с малыми вы­борками: или прослеживаемое явление редко само по себе, или для достаточных наблюдений не было времени, или в распо­ряжении исследователя было ограниченное пространстве. Од­нако, если наблюдение ценное, им не надо пренебрегать. В ма­тематической статистике есть теория малых выборок, которая указывает, в каких случаях и пределах можно получить из них информацию с данной степенью вероятности. Хотя информатив­ность их невелика, но все же она позволяет получить возмож­ные сведения, не рискуя попасть в объятия фантазии (Бейли, 1964, стр. 65—66).

Часто наблюдения имеют сравнительный характер. Выби­рают два объекта, отличающихся каким-либо одним признаком при наибольшем возможном равенстве всех остальных. Затем наблюдаются различия в процессе развития, которые, естест­венно, приписываются влиянию отличающегося признака. Этот способ плох тем, что подобрать объекты, вполне одинаковые во всех прочих отношениях, очень трудно и тем труднее, чем круп­нее объект. Например, часто сравнивают залесенный и безлес­ный бассейны с целью выяснения влияния леса на сток. Но по­добрать два бассейна с одинаковым рельефом, осадками, грун­тами и т. д. почти невозможно. Поэтому результаты опытов теряют убедительность. В этом случае можно порекомендо­вать подобрать, скажем, 10 бассейнов, 5 — лесных и 5 — бес- лесных, пусть даже значительно различающихся, и сравнения производить по взвешенным средним. При таком подходе мож­но рассчитывать, что случайные отклонения взаимно погасятся и влияние леса выявится ярче. Подбирать пары малых объек­тов, например, степных западин, отличающихся только глуби­ной, с целыо определить их влияние на поглощение воды зна­чительно легче.

Наиболее важен сравнительный метод при эксперименте. Географическим экспериментом мы будем называть наблюдение над природным объектом, у которого искусственно изменены одно или несколько свойств. Во всяком эксперимен­те сравнение само собой подразумевается* — сравнение с конт­ролем, т. е. с неизменным объектом. В данном случае подбор пары облегчается, так как один и тот же объект можно исполь­зовать сперва в качестве контроля, потом в качестве опыта. Такая замена широко практикуется.

Теория географического эксперимента не разработана, ио к нему приложимы многие положения, справедливые для физи­ческих и биологических экспериментов (Величко и др., 1960). Среди этих положений важнейшее: при эксперименте, по­ставленном диія выявления простой взаимосвязи, надо пре­следовать только одну цель, проверять только одну причину изменений. Результаты таких экспериментов бывают наиболее отчетливыми. Если выясняемые факторы в какой-то мере влияют друг на друга, опыт получается не чистым и разо­браться в его ^результатах бывает трудно.

Иное дело — эксперимент, который имеет целью выяснение сложных взаимодействий. Он ставится в заведомо осложнен­ных условиях действия зависимых факторов. Такие многофак­торные опыты в ландшафтоведении могут встретиться чаще, чем в других науках. Например, если изучается влияние дож­дя на смыв грунта, то создается искусственный дождь разной продолжительности т и разной крупности капли п, которые то­же частично зависят друг от друга, и изучается их влияние на размыв. Опыт повторяют N раз при разных параметрах дож­дя. Результаты, будучи нанесены на вариаграмму в поле «про­должительность — размер капли», дадут N_mN_n точек, ложа­щихся вдоль эмпирической кривой. Можно осложнить опыт, бе­ря грунты разной крупности р. В этом случае получится N_mN_nN_p точек и целое семейство кривых. Их анализ позволит сделать выводы относительно воздействия на процесс всех уча­ствующих факторов (Бейли, 1964, стр. 164, 165).

При балансовых измерениях опыт нужно обдумать таким образом, чтобы измерению подвергались все приходные и рас­ходные статьи или по крайней мере все минус одна. В против­ном случае баланс нельзя замкнуть и исследование лишается большей части своего значения. Так как все элементы природ­ных балансов изменяются во времени и, как правило, не син­хронно, то они должны быть приурочены к одному моменту или к началу и концу определенного периода.

Часто, особенно при_ мелкомасштабных исследованиях при­ходится первичные данные собирать с готовых карт. Этот спо­соб основывается на доверии «вторичного» исследователя к «первичному», к составителю карты. Поэтому надежность ис­точника очень важна. Не менее важно убедиться, что состави­тель карты подразумевает под пунктами легенды то самое, что нужно для дальнейшего исследования. К сожалению, у многих карт принципы й методика составления легенды изложены не­достаточно ясно. Наконец, важно следить за тем, чтобы карта соответствовала современному состоянию наиболее динамичных компонентов ландшафта, за исключением тех случаев, когда нуждаются именно в историческом материале.

При получении данных, 'распределенных по неоднородной тер­ритории, необходимо взвешивать точки, приходящиеся на каж­дый пункт легенды, или отбирать данные с точек, размещенных в узлах сети равных прямоугольников. Следует помнить, что отобранные таким образом данные всегда содержат системати­ческую ошибку за счет дискретности карты. При любой легенде типы ландшафта на карте резко отличны между собой и абсо­лютно однородны в своих пределах, что в природе никогда не встречается. Искусственная дискретность необходима для даль­нейшей статистической обработки, которая по необходимости имеет дело лишь с конечными величинами и конечными качест- іісппыми разностями. На аэро- и космических снимках первой стадией исследования является дешифрирование, при котором континуальное изображение преобразуется в дискретное, хотя и сохраняет возможность дальнейшей детализации выделенных регионов.