Типография НГМА 346428 г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111
(краткий конспект лекций)
Тема 1. Моделирование как процесс научного познания окружающей среды.
Моделирование является гносеологической категорией (наука о познании мира), предсказывающее состояние физической системы.
Моделирование дает возможность переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей непосредственно на оригинал.
Модель – это искусственная, вспомогательная система, используемая в научном познании и практической деятельности, как образ какого – либо объекта или явления.
Модель должна воспроизводить свойства оригинала в удобном для получения качественно новой информации.
Существует множество классификаций моделей. В основном они делятся на 2 категории:
1). На материальной основе (экспериментальные):
- модели архитектуры и строительства;
- модели гидротехнических сооружений (изучения течения, приливов и отливов);
- модели скважин (нефти и газов) и др.
2). Идеальной или абстрактной (эксперименты на бумаге):
- описательные (вербальные) модели;
- символические (знаковые);
- цифровые (табличные);
- схемы и рисунки, чертежи (визуальные);
- логико-математические (описание формулами);
- алгоритмические модели (программные продукты);
- геоизображения (карты, космические и другие виды съемок).
Моделирование, основываясь на перечисленных моделях, использует при этом понятие изоморфизма и гомоморфизма. (изо – равный, форма – морфо; гомо – общий).
Результативность в моделировании значительно возрастает, если при построении модели и переносе результатов с модели на оригинал, в процессе применяется уточняющая теория, которая заключает идею подобия в самой процедуре. Теория подобия существует в физике и хорошо работает в экспериментальных моделях.
Моделирование подразделяется на:
1. Материальное – предметное или физическое;
2. Идеальное – знаковое или логико-математическое.
Предметное моделирование – когда исследование ведется на модели воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические, функциональные характеристики «оригинала» (явления природы и т.д.)
Физическое моделирование применяют тогда, когда при проектировании реальных объектов и сооружений натурные испытания провести сложно. В основу физического моделирования положена теория подобия – известные величины параметров реальных объектов заменены на коэффициенты подобия. В итоге создается уменьшенная физическая модель. Такое моделирование ещё называют - предметно-математическое.
Идеальное (абстрактное) моделирование. Абстракция зависит от глубины знаний об исследуемом объекте и делится на 3 уровня:
1. Потенциальной осуществимости: полный, не полный.
Перенос знаний в этом случае предполагает отсутствие ограниченности познавательно – практической деятельности человека в пространстве и во времени.
2. «Реальной» осуществимости. Перенос знаний с модели на объект
реально осуществим в ближайший период человеческой практики. Модель почти реальна и зависит от многих факторов.
3. Практической целесообразности. Самая реалистичная. Перенос знаний с модели осуществим и обязателен для осуществления конкретных познавательных целей, чаще для решения практических задач.
Идеальное моделирование бывает знаковым.
Знаковые модели, применяют в науках о Земле, это:
1. Разнообразие карт по назначению и тематике;
2. Космические снимки и аэрофотоснимки;
3. 3-х мерные модели, электронные карты и др. подобные модели.
Тема 3. Геоизображения
Знаковые модели классифицируются как геоизображения.
Геоизображения – это любая пространственно – временная, масштабная, генерализованная модель земных и планетных объектов или процессов, представленных в любой графической, образной форме.
Главные свойства геоизображений :
- масштаб;
- генерализованность;
- графический образ объекта.
Масштаб – физическая величина. С помощью его мы можем оценить реальные размеры объекта или явления.
Генерализованность – это умение в данной модели вычленить главное.
Выделяется 3 класса геоизображений:
1. Изображения плоские или двумерные (карты, планы, фотопланы и т.п.);
2. Рельефные или 3-х мерные – анаглифы, ЦМР; ЦММ, блок-диаграмма;
В геоэкологии виртуальные модели – это изображения реальных и мысленных объектов, формируемых и существующих в программно-управленческой среде.
Двумерные модели:
1. Описательные геоизображения создаются:
- по реальным объектам;
- по графическим документам.
Цель - выявить изучаемые явления, особенности размещения и взаимосвязи. Описание основывается главным образом на визуальном анализе серии карт, что позволяет составить образное и целостное представление об изучаемом объекте и сделать выводы системного характера. При этом исследователь должен применять неформальные, эвристические подходы.
2. 2-мерные и 3-хмерные графики, профили и разрезы местности.
Комплексные профили строятся по ряду физических величин (превышение, геологические разрезы, климатические и т.д.). Достоинства профиля – наглядность и метрика.
Графически возможно отображать социально-экономические срезы: плотность населения, занятость населения и т.д.
Заключается в представлении явлений, объектов и их взаимно – пространственного расположения в виде графических образов. Примером служит карта – модель географических данных, т.е. пространственное отображение явлений и объектов.
Карта состоит из набора информации или преобразованных данных.Основанием карты служит координатная система и проекция. Карты включают набор символов, согласованных за счет применения методов генерализации и упрощения.
Карты подразделяются на общегеографические и тематические.
В связи с развитием ГИС получают широкое применение тематические карты.
Общегеографические карты служат в качестве топографической основы, для создания кадастровых, почвенных, растительности, транспорта, экологических и других карт.
В последнее время создаются нетрадиционные карты: 3Д, картодиаграммы, карты плотности точек - хорологические, дасиметрические карты.
Хорология – наука об области распространения отдельных видов, семейств растительного или животного мира.
Дасиметрия – это измерение очерченных зон плотности явления или события.
