5. Требования к обязательному минимуму содержания программы

Введение

Истоки системного анализа как общенаучного подхода. Актуальность, объект, предмет и задачи курса. Основания системного подхода при изучении экосистем и их компонентов. Развитие системного анализа и моделирования в географии.

Литература: 1, 3, 5, 8 (4, 5)

1. Общие понятия и принципы системного анализа

Экосистемы как сложные динамические системы. Понятие сложной системы, характеристики слож­ных систем. Системообразующий фактор. Системообразующие отношения. Этапы системного анализа и их взаимосвязь: выбор проблемы; постановка задачи и выбор степени ее сложности; установление иерархии целей и задач; выбор путей решения задачи; моделирование; оценка возможных стратегий; внедрение результатов.

Литература: 1, 3, 5, 7, 8 (4, 5)

2. Математические модели в экологии

Виды моделирования – физическое, математическое. Цели построения моделей. Задачи анализа реальной системы и синтеза ее математической модели. Структура математических моделей: системные переменные; функциональные зависимости; вынуждающие функции; параметры. Вектор состояния экосистемы. Единицы измерений. Основные свойства моделей. Классификация математических моделей: детерминированные и сто­хастические, динамические и стационарные, линейные и нелинейные, аналитические и численные. Имитационное моделирование экологических процессов

Литература: 1, 5, 8 (8, 14)

3. Описание струк­туры реальных систем

Описание струк­туры реальных систем - компоненты, их характеристика, связи между компонентами. Вещественные, энергетические и информационные потоки. Процессы в экосистемах, выделение существенных процессов. Факторы, оказывающие влияние на экосистему: внешние и внутренние, случайные, управляемые. Гипотезы о функционировании экосистемы и ее компонентов. Непрерывное и дискретное описание времени жизни модели.

Литература: 1, 5, 7, 8 (4)

4. Получение количественной информации и группировка данных

Статистические совокупности и количественные признаки. Генеральная и выборочная совокупности. Способы отбора объектов в выборку. Способы получения количественной информации в географических исследованиях. Сущность и виды группировок. Графическая форма распределения величин.

Литература: 1-4, 6, 7 (5, 6, 10, 14)

5. Вычисление основных статистических показателей

Назначение и разновидности основных математико-статистических показателей. Средняя арифметическая и ее использование. Лимиты и размах. Средние абсолютное и квадратическое отклонения. Коэффициент вариации. Графическая интерпретация основных статистических показателей. Виды ошибок исследований. Ошибки выборочных основных статистических показателей.

Литература: 1, 3, 4, 6, 7 (5, 6, 10, 14)

6. Основы корреляционного метода

Сущность теории корреляции. Вычисление коэффициента корреляции. Упрощенный способ вычисления коэффициента корреляции. Оценка точности коэффициента корреляции. Ранговая корреляция. Получение эмпирических формул зависимости явлений. Множественная корреляция. Частная корреляция.

Литература: 3, 8 (2, 4, 12)

7. Применение ГИС-технологий

Основные функции ГИС: ввода данных; вывода и представления данных, обработки и анализа информации, администрирования данных. Формы представления непрерывных признаков – полей. Принципы организации пространственной информации. Векторный и растровый способы представления изображений. Базовые операции с растром. Базовые операции с векторной моделью. Структура ГИС. Функции анализа и обработки информации на основе ГИС-технологий. Достоинства и недостатки наиболее популярных ГИС-оболочек. Основные этапы комплексно-географических исследований региона с использованием геоинформационных технологий на примере инвентаризации и оценки природных ресурсов. Создание ГИС для проведения комплексных геоэкологических исследований урбанизированных территорий.

Литература: 2, 5, 6 (1, 3, 7, 13, 15)

8. Пространственная классификация и автоматическое районирование

Природа иерархической организации систем. Особенности географической классификации и районирования. Типологическая и оценочная классификации. Роль априорной схемы классификации. Многомерные математические методы, применяемые для автоматической классификации. Примеры алгоритмов автоматической оценочной и типологической классификации.

Литература: 4, 5 (11)

9. Модель познания и географический прогноз

Современное состояние географии как системы знаний. Концептуальная модель процесса познания. Особенность географических знаний. Теоретико-методологические основания и ограничения прогноза. Требования доказуемости, выводимости и воспроизводимости. Причины приводящие к невозможности исчерпывающего отображения сложных природных и социально-экономических систем. Источники неопределенности в предсказании поведения системы. Стационарные и нестационарные процессы. Равновесные и неравновесные процессы. Время отклика (релаксации) системы. Системы диссипативные и системы детерминированные. Соотношение равновесных, стационарных и неравновесных процессов в природе. Общие следствия, вытекающие из представлений о процессах. Прогноз и катастрофы. Пргноз с позиции теории конфликтов. Карты динамики и прогноза явлений.

Литература: 5 (9, 14)

10. Концепция поля в географии

Карты полей и их разновидности. Общие правила создания карт полей. Карты полей непрерывных и дискретных явлений. Картографо-статистический метод и карты полей. Карты полей и метод моделирования. Математико-статистические и изолинейные модели как инструмент анализа и синтеза изучаемых показателей. Карты полей плотности.

Литература: 5, 7

11. Карты полей взаимосвязи явлений

Разновидности карт взаимосвязи явлений, принципы их создания. Модификация методических подходов к составлению изолинейных карт пространственных корреляций. Система карт полей плотности, отображающих явления в статике, динамике и взаимосвязях.

Литература: 5, 7 (3, 7, 11)