
книги из ГПНТБ / Сербенюк С.Н. Применение математико-статистических моделей для картографирования географических комплексов
.pdfМассив а - это матрица размером (m+z)x(m+z) , сос
тоящая из квадратной матрицы порядка rn+i/в данном случае из коэффициентов нормальных уравнений/, столбца /послед него/ свободных членов и рабочей строки /последней/. На
пример, для полинома |
степени т=з обращение |
к стандартной |
|
программе будет p io 5 Z (s,4 ,a) |
, т .е . в скобках на первом |
||
месте указано число |
столбцов, |
на втором - |
число строк, |
исключая рабочую строку. После работы стандартной прог
раммы матрица не сохраняется. Результат получается на месте столбца свободных членов.
Вместо рассмотренной' стандартной программы можно
использовать любую другую аналогичную ей программу, при
чем массив а |
должен отвечать требованиям используемой ' |
||
программы. |
|
||
|
Исходная информация для программы: m,n, nz,x,y,xz. |
||
|
На Печать выводятся вычисленные значения функции |
||
yw |
и массив а , на ме&те столбца свободных членов |
||
которого |
находятся вычисленные коэффициенты полинома. |
||
|
При использованиипрограмма 6 следует учитывать |
||
следующее: |
|
||
* |
I / |
в массиве х х не должно быть нулей; |
|
|
2 / |
если |
исходные данные ищеют большой порядок, то |
Их желательно масштабировать, т .е . |
при подготовке данных |
||
уменьшать порядок чисел. Порядок а |
совсем |
не влияет на |
|
результаты, |
а для yw порядок нужно увеличить |
на столько, |
|
на сколько |
ой был уменьшен для у . К этому |
приходится |
прибегать Потому» что при вычислении полиномов больших
Таблица 2 . Сравнение исходных данных по валовой продукции
промышленности Польши/ за 1949-1970 г г . / и вы
численных по регрессионным уравнениям, в млрд,
|
злотых |
|
|
|
|
|
|
|
Годы |
Исходные |
Значения, вычисленные |
по регрессионным |
|||||
данные |
2-ой |
ѵнавнениям со |
степенями |
6-й |
||||
|
|
3-й |
|
4-й |
1 5-й |
|||
1949 |
117,9 |
155,0 |
123,3 |
|
121,2 |
113,4 |
112 |
5 |
I960 |
149,8 |
171,6 |
158,0 |
|
157,9 |
161,2 |
162 |
I |
1951 |
203 ,.4 |
190,9 |
190,9 |
|
192,0 |
198,6 |
199 |
5 |
1952 |
230,7 |
213,0 |
222,5 |
|
224,0 |
' 229,5 |
229 |
7 |
1953 |
259,9 |
237,8 |
253,3 |
|
254,7 |
257,0 |
256 |
5 |
1954 |
287; 9 |
265,3 |
283,6 |
|
284,7 |
283,4 |
282 |
7 |
1955 |
308,8 |
295,5 |
314,6 |
■ 3-14,6 |
310,6 |
309 |
9 |
|
1956 |
336,0 |
328,5 |
345,2 |
|
345,0 |
339,7 |
339 |
3 |
1957 |
368,3 |
364,2 |
377,3 |
|
376,6 |
371,5 |
371 |
5 |
1958 |
403,8 |
402,6 |
410,9 |
|
409,8 |
406,2 |
406 |
6 |
1959 |
439,7 |
443,7 |
446,6 |
|
445,3 |
444,0 |
444 |
7 |
I960 |
487,5 |
487,6 |
484,7 |
|
483,4 |
484,7 |
485 |
5 |
1961 |
537,8 |
534,1 |
• 525,8 |
' |
524,7 |
528,4 |
528 |
9 |
1962 |
583,4 |
583,4 |
570.3 |
. |
569,8 |
574,8 |
574 |
8 |
1963 |
615,4 |
635,5 |
618,8 |
|
618,7 |
624,0 |
623 |
5 |
1964' |
672,6 |
•690,2 |
671,6 |
|
672,1 |
676,0 |
675 |
3 |
1965 |
733j 2 |
744,7 |
729,3 |
|
730,4 |
731,6 |
730 |
8 |
1966 |
787,5 |
807,8 |
792,4 |
|
793,8 |
791,5 |
79Т |
I |
1967 |
854,3 |
870,8 |
861,2 |
■ |
862,7 |
857,3 |
857 |
5 |
1968 |
. 934,5 |
936,4 |
936,4 |
937,4 |
930,8 |
931 |
7 |
|
1969 |
1021,0 |
1004,7 |
1018,3 |
1018,2 |
1014,9 |
ТОТ5 |
8 |
|
1970 |
1108,9 |
1075,8 |
1107,5 |
1105,3 |
ІИ З ,0 |
ІІІ2 |
I |
|
1971 |
|
1149,6 |
1204,4 |
1198,9 |
1229,4 |
Т223 |
2 |
|
1972 |
|
1226,1 |
1309,5 |
1299,2 |
1369,6 |
1352 |
0 |
|
1973 |
|
1305,4 |
1423,2 |
1406,3 |
1539,8 |
1501 |
5 |
|
1974 |
|
1387,4 |
1546,2 |
1520,5 |
1747,8 |
1674 |
6 |
|
1975 |
|
1472,1 |
1678,7 |
1641,8 |
2000 !2 |
1874 |
5 |
|
1976 |
|
1559,5 |
1821,3 |
1770,4 |
2313,6 |
2Т03 |
9 |
|
1977 |
|
1649,6 |
1974,6 |
1906,2 |
2693,2 |
2365 |
4 |
|
1978 |
|
1742,5 |
2138,8 |
2049,4 |
3154,5 |
2F6T |
0 |
|
1979 |
|
1838,0 |
2314,6 |
2199,8 |
3712,2 |
2992 |
2 |
|
1980 |
|
1936,4 |
2502,5 |
2357,6 |
4382,9 |
3359 |
8 |
с - 2 гзг
Валовая продукция, млрд. эл .
Р и с .2 . Сравнение исходных данных по валовой продукции
промышленности Польши с вычисленными по
регрессионному уравнению 3-й степени
Валовая
продукция, млрд. зл .
1970 |
|
. 1975 |
1980 |
Годы . |
Рис. 3 |
Прогноз динамики валовой продукции промышлен |
|||
|
ности |
Польши в 1970-1980 г . |
|
|
Цифры на |
схеме |
указывают псоядок регрессионных |
уравнений, |
степеней может быть переполнение ячеек ЭВМ.
В качестве примера приведем результаты вычисления валовой продукции промышленности Полыни по данным за 22-летний период и прогнозную экстраполяцию на 10-летний
период уравнениями различных степеней. Эти расчеты пред ставлены в таблице 2 . Анализ этой таблицы показывает боль шую адекватность исходных данных и вычисленных значений. Наглядным подтверждением этого служит р и с .2 , на котором сопоставляются исходные данные с вычисленными по регрес сионному уравнению 3-й степени.
Для прогнозного периода результаты расчетов значи тельно различаются между собой. При этом наблюдается тенденция.постепенного увеличения этих различий, что можно видеть на рис. 3.
Р А З Д Е Л |
П |
МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ МАТтТИКО-КАРТОГРАФІТЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЗВИТИЯ ПОЛЬШИ
Создание математико-картографических моделей вклю чает два основных процесса: разработку математико-ста тистических моделей и разработку карт. Принципы постро ения математико-статистических моделей Йнализйрбчались в первом разделе.работы, поэтому в данном разделе будут рассмотрены.лишь методы и приемы подготовки исходных данных для математико-статистического моделирования и анализа результатов математических расчетов.
Наиболее значительное место в изложении будет уделе но хзрактеристике картографического метода исследования исходных материалов, результатов их статистической обра ботки и 'анализа результатов моделирования. Картографи ческий метод исследования - один из основных методов на учного познания, применяемых в географических последовал ниях. К настоящему времени разработаны различные виды и приемы картографического анализа как простые, базирую щиеся на визуальном, графическом и картометрическом ана лизе картографируемых явлений, так и более сложные, включающие приемы математико-статистического анализа, математического моделирования и теории информации /К.А. Салищев, А.М.Берлянт, 1973/.
Необходимость применения разных способов картогра
фического анализа объясняется не только различиями в характере решаемых задач, но и видом исходных материа
лов для математико-картографического моделирования. В этом плане следует подчеркнуть существенные различия
методики исследования природных и экономических явле
ний, которые определяются как принципиальными отличи ями самих объектов исследования, так и оложившимиоя
различиями методик их географического изучения и осо бенностями отображения результатов этих исследований.
Карты природы характеризуют распространение и раз
витие различных природных явлений и процессов, вскры вают преимущественно качественные, реже количественные отличительные свойства этих объектов картографирования, Ядя различных природных явлений и процессов применяются свои собственные единицы картографирования, поэтому на картах разной тематики о^ни и те же природные комплек сы и их элементы будут характеризоваться в различных площадях их распространения и развития, применяться
I совершенно |
разные критерии характеристики свойств |
и взаимосвязей. |
Это делает принципиально невозможным |
правильное, объективное построение пространственной ма тематико-статистической модели природных комплексов без тщательного изучения моделируемых явлений и процессов
спомощью карты.
Всложившейся практике моделирования природных процессов при работе с картой применяют наиболее прос тые методы и приемы, не требующие преобразования /пере работки/ картографического изображения. Но для доста-
точно полного и детального изучения природных комплексов могут применяться и более сложные приемы, обеспечивающие согласование характеристик природных явлений и процес сов. Они могут заключаться, например, в получении про изводных карт, специально предназначенных и удобных для анализа или в разложении картографического изображения на составляющие для выявления нормальной и аномальной компоненты в размещении явлений /К.А.Салищев, А.М.Берлянт, 1973; А.М.Берлянт, 1971/. Такие приемы позволяют более точно и объективно подойти к отбору единиц карто графирования, выделению общих границ контуров, согласо ванию и увязке всех показателей.
При исследовании экономических явлений картографичес кий анализ имеетосновныезадачи, отличные от задач иссле дования природных комплексов. Это объясняется, в частнос ти, тем, что экономические объекты исследования весьма изменчивы, динамичны. В качестве единиц картографирова ния для них используются административные или другие хозяйственные единицы, экономические пункты, предприя тия и т .д . Характеристика экономических явлений обычно дается на основании более или менее согласованных и -вза имоувязанных данных статистики - материалах переписи, текущего статистического учета и т .п . Поэтому во многих случаях отпадает необходимость согласования границ, эко номических показателей, принципов их картографирования.
Особая ситуация возникает при комплексном изучении природных и экономических явлений, например, при иссле довании производительных сил,когда анализируются природ ные и экономические условия и ресурсы. В этом случае
приходится согласовывать и увязывать характеристику различи ных явлений и процессов, размещение, развитие и взаимосвя зи которых имеют различные источники и законы формирова ния.
Обзорность • картографических образов и другие преи
мущества'' картографического метода позволяют использовать его при выборе вида математико-картографической модели, наметки общей схемы изучения явлений и процессов. Это делается на стадии предварительного картографического анализа, предшествующей математико-статистической обра ботке данных. При географическом изучении закономерностей размещения, формирования и развитий явлений картографичес кий анализ начинается с определения наиболее оптимальных единиц-моделирования,.Дробность единиц картографирования оказывает существенное влияние на все Последующее матема
тико-картографическое моделирование
При анализе природных^явлений в качестве единиц кар
тографирования выступают различные природные контура, отображаемые на картах природы. Так как для проведения математико-статистического моделирования требуется ис
пользовать данные ряда |
карт, получать необходимый комп- |
|
к |
то |
при анализе этик контуров требу |
леке показателей, |
||
ется их тщательное |
согласование. Наилучшим вариантом яв |
|
ляется использование карт комплексных атласов, где все |
||
природные контура |
обычно согласованы, едины по принципам |
и методам их выделения, достоверности и современности по ложенных в их основу исходных материалов. Здесь в качест ве природных контуров применяются, как правило, контура
ландшафтов, границы которых и целесообразно использовать при проведении математико-картографического моделирова ния. Гораздо сложнее проводить исследования по группам или сериям карт разного масштаба, разных авторов и лет издания. Такие карты обычно бывают несогласованными, так как в их основу кладутся различные приемы и методы соз дания.
При изучении экономических' явлений в качестве ис ходных материалов часто используют не только карты, но и различные статистические источники. Очень часто карты привлекаются лишь для общегеографического изучения тер ритории, если их масштаб, содержание и принципы состав ления не отвечают задачам исследования. В этом случае приходится специально создавать карты по материалам ста тистики, используя заранее выбранные единые единицы кар тографирования, согласованные показатели и способы изо бражения.
Если в качестве единиц картографирования выступают локализованные объекты - экономические пункты, предпри ятия и т .п ., а .также мелкие единицы административнохозяйственногоделения, то картографический анализ включает в число основных задач проведение предваритель ной группировки картографируемых объектов по общности определенных свойств или отношений. Их выделение возмож но путем простого картографического анализа или’при ис пользовании методов переработки исходной статистической информации: графической или математико-статистической. Такие группировки позволяют упростить методику проведе ния последующего математико-статистического анализа» nö-
7-2332