Методы качественной оценки геосистем

Исходным материалом для оценки служит выражение каждого показателя в натуральной форме, в соответствующей размерности (температура воздуха – в градусах, минерализация в г/л, запасы древесины в м³/га и др.) по непрерывной шкале. Основная собственно оценочная операция состоит в бонитировке, то есть разбиении непрерывного ряда на некоторое число ступеней, или бонитировочных классов, с учётом критических, или пороговых, значений с позиций данного субъекта. Таким образом, любая шкала превращается в оценочную, интервалы которой не обязательно будут одинаковыми. Например, по шкале оценки уклона рельефа для целей строительства можно выделить оптимальный диапазон 0,5-4⁰. Менее 0,5⁰ ухудшается дренаж и возникает опасность подтопления, более 4⁰ также нарастают трудности как для строительства, так и для эксплуатации сооружений, а территории с уклоном свыше 20-30⁰ практически вообще непригодны для стандартного жилищного строительства. Точно также оценивается комплекс гидрогеологических характеристик (УГВ, химический состав вод, характер дренажа и т.д.), инженерно-геологических и других характеристик. То есть по отдельности оценивается каждый показатель геосистем, имеющий значение для заданной цели.

Следующим этапом оценки является объединение частных оценок и выведение интегральной оценки геосистем. Чтобы каким-то образом объединить или «суммировать» оценки отдельных показателей, важно иметь возможность сравнить их. Между тем, как известно, они выражаются в разной размерности. Выходом может служить словесная форма определения степени пригодности или благоприятности («благоприятно», «малоблагоприятно», «неблагоприятно» и т. д.) или, чаще, полуколичественная (балльная) форма. Диапазонам значений всех факторов, разбитым на бонитировочные классы, присваивается балл в зависимости от их благоприятности, а уже балльные шкалы могут сравниваться между собой. Балльные оценки также могут быть использованы при недостатке количественных критериев.

Таким образом, каждая оцениваемая геосистема по каждому рассматриваемому фактору получает определённый бал в зависимости от благоприятствования значения этого фактора для заданной цели. Получившийся набор баллов для каждой геосистемы суммируется или выводится среднее арифметической баллов. Таким образом каждая геосистема получает интегральный балл, отражающий оценку благоприятности геосистемы в целом. По этим баллам геосистемы могут сравниваться между собой. Также весь диапазон этих баллов может быть вновь разделён на ряд классов, и на основании их проведена группировка геосистем на благоприятные, менее благоприятные, неблагоприятные и т. д. для заданной цели.

Заключительным этапом оценки является создание оценочной ландшафтной карты. Они могут отражать не только группировку геосистем по отношению к поставленной цели, но и основные оценочные показатели (ареалы заболачивания, проявления процессов эрозии, основные источники загрязнения, лесистость, водные объекты и другие, основные по отношению к заданной цели, показатели).

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

 

1. Виды геоэкологических прогнозов.

2. Методы прогнозирования.

3. Природный блок геоэкологического прогнозирования.

4. Социально-экономический блок геоэкологического прогнозирования.

 

Виды геоэкологических прогнозов.

Прогнозирование – это процесс получения данных о возможном состоянии исследуемого объекта.

Прогноз – это результат прогнозных исследований.

Географический прогноз – это научная разработка представлений о природных геосистемах будущего, их коренных свойствах и разнообразных переменных состояниях, в том числе обусловленных деятельностью человека (В. Б. Сочава). Геоэкологический прогноз может рассматриваться как разработка представлений о динамике и развитии геоэкологических систем, т.е. систем, являющихся результатом взаимодействия геосистем, биосистем и техносистем. Поскольку, в качестве индикатора такого взаимодействия часто выступает экологическая ситуация, то геоэкологическое прогнозирование можно представить как прогнозирование экологических ситуаций и их развития в пространстве и времени.

По территориальному охвату прогнозы могут быть:

– глобальные (не привязаны к конкретной территории, а ориентированы на изучение временны́х эволюционных тенденций развития Земли, как среды обитания),

– региональные

– локальные (направлен на изучение возможных изменений природной среды при непосредственном воздействии различных крупных хозяйственных объектов): города, предприятия, гидротехнического сооружения, горнодобывающих сооружений и др.).

 По временным масштабам различают прогнозы:

ü сверхдолгосрочные (сотни - тысячи лет);

ü долгосрочные (десятки лет);

ü среднесрочные (5-20 лет);

ü краткосрочные (месяцы – первые годы);

ü экстренные (часы – сутки).

По достоверности различают прогнозы:

ü ориентировочные (прогнозируются общие закономерности и тенденции);

ü уточненные (максимально достоверные);

ü экспертные (качественные).

Основными принципами прогнозирования являются: 1) исторический или генетический принцип (объекты рассматриваются в процессе их развития, в контексте циклов и ритмов всей биосферы); 2) компаративный принцип (сравнение, аналогия, сопоставление); 3) принцип инерционности (учитывается устойчивость направления, темпы и основные структуры процессов и явлений); 4) принцип ассоциативности (объект прогнозируется с его взаимодействиями с другими процессами и явлениями); 5) принцип неопределенности или многовариантности (прогноз не может быть «жестким», однозначным; он всегда имеет вероятностную природу); 6) принцип непрерывности прогнозирования (прогнозы постоянно уточняются и пересматриваются).

 

Методы прогнозирования.

Основными методами геоэкологического прогнозирования являются:

1. Экстраполяция.

2. Математическое моделирование.

3. Метод аналогий.

4. Метод ландшафтно-генетических рядов

5. Индикационный метод.

6. Метод функциональных зависимостей.

7. Метод экспертных оценок.

8. Оценочный метод.

Экспертный метод. Состоит в выявлении будущего состояния прогнозируемого объекта путем сопоставления мнений различных специалистов (экспертов). Считается, что суждения эксперта позволяют установить более или менее четко картину будущего. При этом сами суждения проявляются в скрытом, не формализованном виде, как результат накопленного экспертом профессионального опыта.

Эксперты вы­сказывают свое мнение, опираясь на опыт, знания, имеющиеся материалы, интуитивно пользуясь при этом приемами анало­гии, сравнения, экстраполяции. Есть несколько методических подходов интуитивного прогнозирования, которые различают­ся между собой по способам получения мнений и процедурам их дальнейшей корректировки. Одним для всех является выбор цели, составление анкет, подбор экспертов. Возможность ис­пользования экспертного метода доказана довольно убедитель­но. Однако указывается необходимость выравнивания уровня информативности экспертов путем предоставлена им анало­гичных (одинаковых) материалов. Некоторые исследователи считают этот метод малопригодным для комплексного геопрог­нозирования из-за большого субъективизма и трудоемкости.

В связи с тем что в качестве экспертов могут привлекаться специалисты разного профиля и уровня подготовки, разработаны следующие требования, которым они обязаны удовлетворять:

       – оценки эксперта должны быть стабильны во времени;

– дополнительная информация об объеме должна улучшать оценку эксперта;

       – эксперт должен быть специалистом в своей области зна­ний, обладать опытом прогнозирования.

Среди применяемых приемов распространена индивиду­альная и коллективная экспертиза.

Индивидуальные экспертные оценки базируются на незави­симых мнениях экспертов. Прогноз формируется либо мето­дом интервью (т.е. беседа прогнозиста с экспертом по заранее разработанной программе), либо методом аналитических оце­нок (на основе длительной и тщательной самостоятельной ра­боты эксперта).

Коллективные экспертные оценки базируются на коллек­тивном мнении экспертов о перспективах развития объекта прогнозирования. В таком случае преимущества более ощути­мы (широкий обмен мнениями). Однако и такой подход не свободен от недостатков (например, влияние авторитета, роль большинства, трудность публичного отказа от мнения и т.п.).

Эксперт дает прогноз в виде сценария, возможного развития событий и ситуаций. Сценарий разрабатывается в рамках предположения о будущих экологических ситуациях, которые однозначно непредсказуемы. В любом случае эксперту приходится отвечать на следующие вопросы: 1) структура, характер связи между отдельными компонентами объекта; 2) характер взаимодействия объекта с внешней средой (окружением); 3) развитие объекта и определяющие его процессы; 4) основные тенденции развития и условия их определяющие; 5) возможность управления развитием объекта и ожидаемые последствия.

Прогноз во многом зависит от профессионального уровня эксперта и от имеющейся информации. Важной подготовительной работой при геоэкологическом прогнозировании является отбор необходимой и достоверной информации. Прогнозирование, в свою очередь, можно понимать как создание новой информации, достоверность которой помимо всего прочего зависит от долгосрочности прогноза (максимальную достоверность имеет краткосрочный прогноз, минимальную – долгосрочный). Метод прогнозирования на основе изучения мнений экс­пертов может применяться, если отсутствует достаточная ин­формация о прошлом и настоящем объекта, не хватает време­ни для проведения полевых работ или существует неопреде­ленность природной ситуации.

Экстраполяция. При применении этого метода в географическом прогнози­ровании экстраполирование проводится не только в простран­стве, но и во времени, т.е. будущее рассматривается как про­должение настоящего, настоящее - как продолжение прошлого. Экстраполяция может быть дедуктивной, когда проводится ло­гическое умозаключение от общего к частному, и индуктив­ной - от отдельных фактов к обобщению. При наличии доста­точной информации методом экстраполяций можно пользовать­ся при проведении географического прогноза как на общий расчетный срок, так и на промежуточные прогнозные сроки.

Этот метод базируется на свойстве инерционности изучае­мых явлений и процессов, которая проявляется:

       – как инерционность взаимосвязей;

       – инерционность в развитии темпов направления, колеба­ния основных количественных показателей на протяжении сравнительно длительного времени.

Экстраполироваться могут тенденции, формулируемые как на качественном (описательном) уровне, так и на количествен­ных показателях. В первом случае прогнозируется направлен­ность трансформации природных комплексов, во втором - пу­тем применения временных рядов определяются все измене­ния параметров природных процессов. Прогнозирование при этом заключается в определении эмпирических формул, ап­проксимирующих (приближающих) имеющиеся динамиче­ские ряды (способ регрессионного анализа и др.). Затем ап­проксимирующие линии продлеваются в будущее до некото­рого предела, называемого пределом экстраполяции. Исполь­зуемые эмпирические ряды должны быть продолжительными (20-30 лет), устойчивыми и однородными. Согласно правилам прогностики период экстраполяции на будущее не должен пре­вышать 1/3 периода наблюдений. В настоящее время отсут­ствуют длинные ряды географических наблюдений, а также достоверные данные стационарных наблюдений реакции при­роды на хозяйственную деятельность человека, поэтому экс­траполяция не может пока стать основным методом географи­ческого прогнозирования. Считается, что экстраполяция более чем на 5-7 лет не имеет смысла, т.е. этот метод пригоден толь­ко для кратко- и среднесрочных прогнозов.

Метод экстраполяций приобретает особое значение в том случае, если прогноз опирается на временные циклы и рит­мы природных процессов. Долгосрочное географическое прогнозирование должно базироваться на данных палеогео­графических исследований. При этом важнейшими показате­лями являются полнота и непрерывность палеогеографиче­ских наблюдений.

Метод аналогий основывается на следу­ющем теоретическом положении: под влиянием одних и тех же или подобных факторов формируются генетически близкие природные комплексы, которые, подвергаясь однотипным воз­действиям, испытывают сходные изменения. Сущность метода заключается в том, что закономерности развития процесса, изученные в условиях одного природного комплекса (анало­га), с определенными поправками переносятся на другой, на­ходящийся в идентичных условиях с первым. В качестве ана­логов могут выступать различные по сложности комплексы:

       – одномерные (географическая точка);

       – двухмерные (физико-географические профили);

       – трехмерные (ландшафт);

– четырехмерные.

Физико-географические аналоги воспроизводят в неиска­женном виде все природные процессы, сохраняя сложность и многосторонность связей. Масштаб подобия у них близок к единице, что облегчает интерпретацию свойств аналога на объект прогноза. Однако следует учитывать, что у аналогов есть всегда определенные расхождения с объектами прогноза.

Возможности метода возрастают в случае использования его на базе теории физического подобия. По этой теории сход­ство сравниваемых объектов устанавливается с помощью кри­териев подобия, т.е. величин, имеющих одинаковую размер­ность. Необходимо учитывать те критерии, которые отражают условия однозначности, т.е. условия, определяющие индиви­дуальные особенности процесса и выделяющие его из много­образия других процессов. В теории подобия условия одно­значности сформулированы в общем виде, безотносительно к объекту исследования. В каждом отдельном случае они обыч­но различаются, поэтому требуют определенной конкретиза­ции. Сходство одноименных критериев у сравниваемых про­цессов означает наличие подобия.

Критерии подобия, полученные на основе условий одно­значности путем анализа размерностей или логическим подбо­ром, используются для исследования прогнозируемых объек­тов и последующего выбора физико-географических аналогов.

Аналоги должны обладать общими с объектами свойствами:

       – общностью природы главного процесса, изменяющего природные условия;

       – подобием условий однозначности;

       – сходством качественных и количественных критериев.

Наличие надежных аналогов является главным условием

применения метода. Процесс составления прогноза методом физико-географических аналогов можно представить как си­стему взаимосвязанных действий, все звенья которой должны соответствовать цели и задачам прогнозирования.

Метод хорошо физически обоснован и позволяет составить долгосрочные прогнозы. Однако он возможен только в преде­лах группы генетически близких геосистем. Поэтому необхо­димой предпосылкой его использования является наличие схе­мы физико-географического районирования и ландшафтной карты прогнозируемой территории.

Метод ландшафтно-генетических рядов состоит в ис­пользовании для прогнозирования рядов сопряженных ком­плексов, смены которых в пространстве воспроизводят после­довательность их эволюции во времени. Он основан на прин­ципе эргодичности, согласно которому закономерности разви­тия, установленные для пространственных процессов, могут быть перенесены на временную динамику, и наоборот.

Ландшафтно-генетические ряды целесообразно рассматри­вать как своеобразные качественные модели, отражающие ста­дии естественного развития природных комплексов в пределах определенных территорий. Анализ таких рядов позволит уяс­нить взаимосвязи между компонентами природы в их истори­чески сложившемся, относительно устойчивом состоянии, к которому эти компоненты, нарушенные инженерным воздей­ствием, будут стремиться. При относительной стабильности общих климатических условий ландшафтно-генетические ряды могут служить для установления направленности и по­следовательности перестройки природных комплексов во вре­мени под влиянием мелиоративных сооружений.

Метод не позволяет определить скорость и время транс­формации природных комплексов, поэтому параллельно необ­ходимо применение других методов: экстраполяций, геогра­фических аналогий и др.

Метод функциональных зависимостей заключается в выявлении физико-географических факторов, определяющих формирование прогнозируемого процесса, и нахождении свя­зей между ними и показателями этого процесса. Важнейшая операция прогнозирования - отбор необходимых факторов, который производится на основе генетического анализа. На практике обычно учитываются не все выявленные факто­ры. Для оценки применяются различные приемы (корреляция, опрос экспертов и др.).

После выявления необходимых факторов строится логиче­ская модель формирования прогнозируемого процесса. Затем с помощью методов математической статистики (регрессион­ного и факторного анализа) определяется количественное воз­действие учитываемых факторов на конечный результат. Уста­новив степень этого воздействия и выяснив, какие значения примет каждый из факторов, можно рассчитать, как изменится тот или иной показатель прогнозируемого процесса.

Моделирование основано на возможности исследований на моделях процессов и явлений, которые трудно или невозмож­но исследовать в естественных условиях. Это один из основ­ных методов прогнозирования. Цель моделирования - разра­ботка адекватной прогнозной модели изучаемого объекта. С помощью прогнозной модели можно получать информацию о возможных состояниях объекта в будущем и путях достиже­ния этих состояний. Моделирование пригодно для пассивного и активного прогнозирования; позволяет отобразить разную степень причинной обусловленности переменных и, следова­тельно, дать функциональную, точечную и интервальную их оценку. Метод моделирования может применяться для прогно­зирования развития объекта на кратко-, средне-, и долгосроч­ную перспективу.

Индикационный метод основан на корреляционной связи компонентов природной среды. Он заключается в определении изменений одних компонентов путем наблюдения над други­ми более удобными или более доступными, но тесно связан­ными с первыми и четко реагирующими на их изменения.

В результате расширения аэрокосмических съемок все боль­шую роль играет метод ландшафтно-индикационных исследо­ваний. Особенность его заключается в том, что появляется воз­можность изучать природные и другие процессы не с помощью длительных инструментальных стационарных наблюдений, а по внешней реакции ландшафта на эти изменения.

Оценочный метод в географическом прогнозе основан на выявлении изменений (количественных и качественных), про­исходящих в ландшафте, измененном хозяйственной деятель­ностью человека, путем сравнения его с аналогичными ланд­шафтами в естественном состоянии. При этом исследуемые показатели группируются, а территория рассматриваемого объекта типизируется по степени благоприятности для того или иного вида использования. Это может быть достигнуто путем применения количественной оценки и построения оце­ночных шкал или таблиц, которые могут быть разработаны на основе данных, полученных в результате проведения стацио­нарных многолетних исследований.

 

Каждый из методов имеет ряд недостатков и положительных сторон. Ослабить влияние недостатков можно путем примене­ния одновременно нескольких методов. Выбор методов остает­ся творческой операцией и определяется характером исследова­ний, необходимой детальностью и поставленными целями.

Важным принципом прогноза является единство методов исследования на весь расчетный срок, что позволяет увели­чить достоверность полученных результатов.

Практическая ценность географического прогноза опреде­ляется его точностью и достоверностью. Учитывая, что объект прогноза характеризуется многомерностью, соответственно и общая ошибка прогноза будет состоять из суммы ошибок всех прогнозируемых явлений, определяющих точность прогноза.

Оценка достоверности прогнозов заключается в опреде­лении величины возможных отклонений в результатах прогно­зирования и в сравнении тех или иных расчетных параметров следующими способами:

       – прямой верификации, т.е. получением того же значения прогноза, но другими приемами;

       – косвенной верификацией, или подтверждением прогноза путем выполнения другими исследователями;

       – оценкой результатов прогноза государственной или ве­домственной экспертизой;

       – дублирующей верификацией, осуществляемой путем по­лучения значений из другого (смежного) прогноза.

Таким образом, достоверность и точность географического прогноза зависит от уровня теоретических знаний, а также знаний объекта прогноза; степени достоверности и полноты исходной информации; правильности выбора методики про­гнозирования с учетом всех особенностей объекта.

Повысить точность и достоверность прогноза согласно ис­следованиям А.Г. Емельянова можно следующими путями:

       – за счет глубокого изучения закономерностей формирова­ния и развития природных процессов, что приведет к созданию более современных математических моделей геосистем и улуч­шению прогноза их изменений;

       – параллельного и одновременного использования несколь­ких методов и приемов;

       – проверки разработанных методик прогнозирования на тех объектах, которые по своей природе и сложности подобны прогнозируемым и на которых прогнозируемые процессы чет­ко проявились;

– использования метода экспертизы.

 

 

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 608; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!