903

5.Темы семинарских и практических занятий……………………….. 10

8.Требования к подготовке и оформлению расчетно-графической

9.Рекомендуемая литература и интернет-источники для освоения дисциплины…………………………………………………………... 17

10.Промежуточная аттестация по дисциплине «Математическое

4

Введение

Учебная дисциплина Б1.Б.5 Математическое моделирование урбо-

экосистем относится к базовой части блока 1 «Дисциплины (модули)»

ОПОП.

Знания, умения и навыки, формируемые дисциплиной

«Математическое моделирование урбо-экосистем» необходимы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин: «Современные методы исследования объектов ландшафтной архитектуры», «Проектный анализ и методика научных исследований», «Методы оформления результатов исследований», при прохождении следующих практик: «Производственная практика (Научно-исследовательская работа)», «Производственная преддипломная практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности», «Учебная практика по получению первичных профессиональных умений и навыков» при государственной итоговой аттестации.

1. Цели и задачи дисциплины

Целями освоения дисциплины «Математическое моделирование урбо-экосистем» являются:

-ознакомление с приемами моделирования, как инструмента научного исследования;

-познание свойств урбоэкосистемы через моделирование;

-формирование системы знаний о методах математического моделирования урбоэкосистем;

-получение навыков построения моделей антропогенной трансформации урбоэкосистем;

-исследования урбоэкосистем на их моделях.

5

2. Компетенции, формируемые дисциплиной

Изучение дисциплины «Математическое моделирование урбо-

экосистем» направлено на формирование у обучающихся следующих общепрофессиональных и профессиональных компетенций:

- способностью к абстрактному мышлению, анализу, синтезу (ОК-

1);

-готовностью к получению новых знаний и проведению прикладных исследований в области ландшафтной архитектуры (ПК-16);

-способностью к разработке рабочих планов и программ проведения научных исследований в области ландшафтной архитектуры,

способностью организовать сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме исследования, выбор методик и средств решения задач (ПК-17);

- способностью подготовить научно-технических отчеты, обзоры,

публикации по результатам выполненных исследований в области ландшафтной архитектуры (ПК-18).

В результате освоения дисциплины студенты должны:

Знать:

-теоретические основы математического моделирования;

-методы планирования и проведения исследований в области математического моделирования урбо-экосистем;

-методологические подходы к построению математических моделей урбо-экосистем,знать последствия своей профессиональной деятельности в части влияния на экосистемы города;

-основные правила подготовки научно-технических отчетов и публикаций.

Уметь:

- применять имеющийся математический аппарат при построении

6

моделей урбоэкосистем;

-планировать и проводить исследования;

-организовывать научно-исследовательскую и проектную деятельность, уметь проявлять инициативу при принятии решений на основе математических моделей урбо-экосистем;

-структурировать информацию и формулировать основные выводы по результатам проведенной научной работы.

Владеть:

-навыками поиска и сбора, анализа и синтеза информации;

-методами построения моделей антропогенной трансформации урбо-экосистем;

-навыками организации исследовательских и проектных работ,

прогнозировать изменения и стабилизацию урбо-экосистем в конкретных

условиях;

- владеть методами научного исследования и подготовки

графического материала с применением математического и графического

моделирования.

3. Методические указания для обучающихся по освоению

дисциплины

Освоение дисциплины «Математическое моделирование урбо-

экосистем» осуществляется в форме практических и семинарских занятий,

самостоятельной работы и выполнения расчетно-графической работы, что позволяет сформировать соответствующие общепрофессиональные и профессиональные компетенции. На вводном занятии студенту предлагается ознакомиться с программой курса, озвучивается основной и дополнительный список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дисциплине, а также работы научного плана: монографии, статьи и т.д.

7

Так как весь часовой объем является практическим, основными формами его реализации являются практические и семинарские занятия, а

также формы самостоятельной работы: подготовка к семинарам и практическим занятиям, выполнению графических упражнений,

подготовка к собеседованию, зачету.

Семинарские занятия позволяют в максимально сжатые сроки ознакомить студента с большим объемом дисциплины. Магистранту заранее выдаются темы для семинарских занятий, которые проходят в форме научной дискуссии.

Графические упражнения представляют собой реализацию текущего контроля работы студента и направлены на выработку умений и навыков самостоятельной работы. Все графические упражнения выполняются в аспекте научного исследования, которое студент ведет,

обучаясь в магистратуре. Они позволяют сформировать у студента навыки поиска дополнительной информации о современном уровне развития дисциплины, проявить творческий подход, способствуют формированию у студента навыков к структуризации информации. Выполнение графического упражнения требует от студента ознакомления с литературными научными источниками и способствуют лучшему пониманию темы своего научного исследования в магистратуре.

Расчетно-графическая работа представляет собой совокупность графических моделей, выполненных в рамках практических занятий, с

необходимым оформлением и доработкой. Расчетно-графическая работа защищается в присутствии академической группы и подвергается обсуждению.

Перед сдачей зачета студентам выдается список подготовительных вопросов, охватывающих весь спектр тем по курсу "Математическое моделирование урбо-экосистем".

8

4. Содержание дисциплины

Основы моделирования. Типы и виды моделирования.

Графическое, математическое моделирование. Виды моделей.

Особенности функционирования урбо-экосистем. Особенности функционирования городских экосистем. Особенности потоков вещества,

энергии и информации в урбоэкосистемах. Доминирущее влияние антропогенных факторов на состояние городских экосистем. Специфика воздействия абиотических факторов в городской экосистеме (свет, тепло,

влажность, химический состав воздуха, состояние грунтового слоя и др.).

Особенности действия биотических факторов (невыраженность ценотического сложения, упрощенное строение экосистемы, снижение средообразующей роли живого напочвенного покрова, жесткий отбор устойчивых к антропогенному воздействию видов и др.).

Факторы устойчивости экосистем к антропогенному

воздействию. Кризис экосистем. Стресс. Резистентная и упругая устойчивость. Биологическое разнообразие как фактор устойчивости.

Наличие отрицательной обратной связи «биота-среда» как фактор устойчивости. Влияние обеспеченности экотопа, интенсивности нагрузки,

близости к аттрактивным центрам, состава эдификаторов, замкнутости ценоза на устойчивость экосистем. Кризис экосистем. Стресс. Критические уровни. Вульгаризация, метастабилизация экосистем как процессы адаптации экосистем к антропоегенным нагрузкам. Экологическая поляризация ландшафта как средство стабилизации антропогенно нарушенных ландшафтов. Динамика характеристик экотопа и биогео-

ценотических показателей урбоэкосистем

Основы анализа и решения многокомпонентных задач.

Орграфы как основа решения многокомпонентных задач. Отображение

обратных связей в формируемых моделях урбоэкосистем. Оценка

достоверности результатов моделирования. Геометрически

9

ориентированный граф. Матрица смежности вершин орграфа. Знаковый орграф. Импульсные процессы как основа моделирования многокомпонентных задач. Моделирование изменений показателей знакового орграфа. Контур отрицательной обратной связи и положительной обратной связи. Абсолютная устойчивость и импульсная устойчивость.

Моделирование гипотез развития экосистем. Прогноз развития

урбоэкосистемы. Отношения между живыми организмами в экосистеме типа «хищник — жертва». Отображение гипотезы взаимного регулирования. Кривые выедания и накопления. Взвешенные орграфы.

Привязка к шкале времени. Проверка вариантов выдвинутых научных гипотез. Создание формализованной математической модели.

Использование статистических методов в математическом

моделировании. Регрессионный анализ. Линейная и нелинейные модели

(логарифмическая и экспоненциальная). Уравнение линейной регрессии.

Уравнение множественной линейной регрессии. Отбор наиболее существенных факторов, воздействующих на результирующий признак

(стадия содержательного анализа, стадия качественного анализа).

Коэффициент детерминации. Переменная стандартизированная z-оценка.

Применение стандартизации в некоторых статистических моделях, а также при работе с нормальными распределениями. Корреляция линейная.

Ковариация. Стандартное отклонение. Коэффициент детерминации R².

Корреляция множественная.

Методические подходы к сбору и интерпретации данных для

математического моделирования урбоэкосистем . Оптимумные

экологические шкалы Элленберга. Устойчивость видов растений к рекреационному воздействию (неустойчивые, малоустойчивые,

среднеустойчивые, устойчивые и высокоустойчивые виды).

Прогнозирование развития экосистем рекреационных зон на