Методика изучения ландшафтов

Ландшафт как геосистема.

Все объекты, изучаемые ландшафтоведением, объединены по¬нятием «геосистема» или природно-территориальный комплекс (ПТК). Геосистема охватывает все природные географические единства, от географической оболочки Земли до самых простых, элементарных структур. Геосистема — это не простое сочетание компонентов, а сложное, целостное материальное образование с определенной организацией вещества Земли. Геосистема — это пространственно-временная система географических компонен¬тов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое. Объект изучения ландшафтоведения — геосис¬темы разных уровней. Термин «геосистема» предполагает особую системную сущность объекта, его принадлежность к системам, выраженным в универсальной форме организации природы. Вся природа — системная организация, состоящая из систем разных типов и порядков. Системная концепция отражает всеобщую вза¬имосвязь и взаимодействие предметов и явлений природы. Поэто¬му геосистему следует рассматривать как систему особого класса, высокого уровня организации, со сложной структурой и взаимной обусловленностью компонентов, подчиняющихся общим законо¬мерностям. Если под ландшафтом понимают реальный, многооб-разный природный объект, то под системой — его структуризиро ванный, лаконичный образ. Соотношение между ландшафтом и геосистемой приблизительно такое же, как между природным процессом и его математическим описанием. Любая геосистема имеет следующие особенности: состоит из набора взаимосвязан¬ных элементов; является частью другой, более крупной системы; состоит из подсистем более низкого уровня.

Методика изучения ландшафтов.

Методика ландшафтоведения — это комплекс общенаучных под¬ходов, приемов и способов получения эмпирического и теоретичес¬кого обобщения в целях познания пространственно-временной организации ландшафтов и их связей с другими объектами. Комп¬лекс подходов — это не просто их совокупность, а стройная система взаимосвязанных методов, отражающая взаимосвязь изучаемых объектов, их свойств и взаимодействие географических наук. Все многообразие методов и приемов, используемых ландшафтоведе¬нием, имеет одну основу — применение пространственно-сравни¬тельного подхода, который может проявляться в словесных, блоко¬вых, картографических, математических моделях. Здесь сравнивают элементы, системы, факторы, состояния, организацию, выявляют общее и индивидуальное, групповые свойства, ищут изоморфизм (аналогию). Постоянной основой такого подхода является карто¬графирование ландшафтов. Методика ландшафтоведения опирает¬ся и на полисистемные модели, отражающие непрерывно-дискрет¬ное строение географической оболочки.

Сравнительный подход. Он объединяет комплекс методов, основой которого служит логический прием сравнения, заключающийся в сопоставлении и выявлении сходства и разли¬чия организации, свойств, состояний, процессов двух и более ланд¬шафтов. Это могут быть как рядом расположенные или существу¬ющие в одно и то же время, так и удаленные в пространстве и во времени ландшафты, находящиеся под влиянием одних и тех же или различных факторов. На основе сопоставления делают выво¬ды о закономерностях формирования и развития ландшафтов в пространстве и во времени. Такой подход является базовым на этапе эмпирического и теоретического обобщения при разработке классификаций и легенд карт районирования, оценки и прогнози¬рования. Сравнительный подход усложняется с общим развитием науки и техники и привлекает системный подход и математичес¬кие методы. Существуют два направления применения сравни¬тельного подхода: для прогнозирования состояний и поведения геосистем. Первое предполагает сопоставление слабо изученного объекта с хорошо изученным аналогом. Во втором сопоставляют одинаково изученные ландшафтные объекты, находящиеся либо на одной, либо на разных стадиях развития.

Исторический подход. Он широко использует ло¬гические операции сравнения состояний. Анализируют измене¬ния существенных характеристик либо самого комплекса, либо факторов, его формирующих. Он объединяет большое число мето¬дов и операций. Развиваясь, исторический подход трансформиру¬ется в более общий — временной. Современный исторический подход обогащен математическими методами обработки и анализа данных, применения моделирования для воссоздания разномасш¬табных изменений и выявления сущности пространственно-вре¬менной организации ландшафтов.

Системный подход. С его помощью в ландшафтоведение внедряют моделирование — совокупность процедур постро¬ения эмпирических и теоретических моделей. Используя модели в процессе изучения ландшафтов, можно переносить полученные знания с моделей на натуру.
Системный подход — система опре¬деленно упорядоченных процедур.

Картографический подход. Анализ карты в гео¬графии служит средством применения пространственно-вре¬менного сравнительного подхода. На картах фиксируют на¬блюдения, устанавливают по ним морфологическую структуру ландшафта (по полевым наблюдениям или дешифрированием аэрофотоматериалов), получая в результате ландшафтную кар¬ту, схему ландшафтного районирования. Карты — это знаковая пространственная модель геосистемы, полученная по опреде¬ленным законам. В этом качестве она становится источником новой информации о свойствах ландшафта. Создание и анализ карты состоят из комплекса циклов: наблюдательных, техни¬ческих, логических, измерительных. Большое значение имеют алгоритмизация и автоматизация процессов построения и изу¬чения карты на основе математической теории распознавания образов.

Существует несколько определений географических информа¬ционных систем (ГИС), которые всесторонне характеризуют это понятие. Наиболее распространено определение ГИС как инфор¬мационной системы, осуществляющей сбор, хранение, обработку и отображение пространственно-распределенной информации. ГИС объединяет информацию, содержащуюся на географических картах, с кадастровыми, экологическими и другими данными в за¬висимости от ее назначения.

Географические информационные системы включают в себя технологию для организации, хранения, представления и анализа (определения взаимоотношения) пространственных данных с по¬мощью компьютера. Применение ГИС разнообразно: картогра¬фия, землеустройство, мелиорация, лесоводство, экология, оцен¬ка состояния окружающей среды и др. ГИС позволяет интегриро¬вать информацию по рассматриваемой проблеме, проводить ана¬литические исследования и служит основой для принятия более обоснованных решений, т. е. ее можно использовать в системах поддержки принятия решений (СППР).

Создание ГИС включает следующие этапы: создание (разра¬ботка) цифровых баз пространственных данных, связывание баз данных, визуализация всех видов географически привязанной ин¬формации, выполнение пространственного анализа, составление цифровых карт и отчетов, построение приложений для конкрет¬ного пользователя, составление сопроводительного обзора функ¬ций и возможностей.

Большая потребность в ГИС и рост популярности таких систем объясняются тем, что пространственные факторы являются со¬ставной частью повседневной человеческой жизни, а также тем, что реальный мир состоит из многих географических компонен¬тов, которые могут быть представлены в качестве связанных набо¬ров пространственных данных. ГИС обладают возможностью свя¬зывать различные наборы данных для рассматриваемой террито¬рии и выполнять операции над различными слоями данных (объе¬динять, накладывать, создавать новые), так как в качестве объединяющего принципа они используют пространственное (географическое) положение всех данных. Объединение различ¬ных данных дает новую информацию для анализа, а следователь¬но, увеличивает ценность этих данных.

Методы районирования и классификации ландшафтов.
В середи¬не XX в. районирование и классификацию рассматривали как ос¬новную самостоятельную задачу, как конечный результат ланд¬шафтного исследования. В настоящее время они являются вспо¬могательными, так как имеют особое значение в систематизации географической информации.

Объектами классификации и районирования служат не только длительные свойства, но также природные и природно-технические системы. Расширение объектов исследования меняет способы получения данных и методы их обработки. Методика районирова¬ния включает такие приемы, как визуальный анализ ландшафтной карты, причем большего масштаба, чем планируемое исследова¬ние. Также реализуются методы сопряженного анализа компонен¬тов ландшафта и территориальных объектов, отраженных на тема¬тических картах. Для этого проводят выбор признаков, наиболее информативных для конкретных целей районирования (научных или практических), оценивают надежность и достоверность полу¬ченного результата, разрабатывают критерии оценки соподчинен¬ности получаемых границ территорий.

Конкретные физико-географические классификации строят на основе многоступенчатого анализа набора признаков геосистем и существующих типизации. В классификации объектов используют деревья логических, фактических и региональных возможностей, объединяющие отдельные разрозненные классификации. Форма¬лизованные методы анализа информации позволяют широко использовать методы моделирования и осуществлять классифика¬цию с помощью компьютеров.

Экспедиционные, стационарные, дистанционные методы.

Эти ме¬тоды направлены на получение исходной информации. Их разви¬тие связано с совершенствованием системы организации исследо¬ваний и общей методологии ландшафтоведения. Совершенствова¬ние стратегии и технической базы исследований (датчиков, само¬писцев, измерительной и съемочной аппаратуры для аэро¬космических съемок, развитие электроники) привело к тому, что исследователь от непосредственного контакта с изучаемым объек¬том переходит к дистанционным методам его изучения. В стацио¬нарных или камеральных условиях проводят анализ, измерения по топографическим и тематическим картам, аэрокосмическим снимкам, систематизируют литературные и фондовые данные. С помощью экспедиционных методов выясняют неясные свойства исследуемого объекта, решая задачи, связанные с выявлением свойств ландшафта, взаимосвязей его компонентов, простран¬ственной структуры ландшафтов. В результате этого этапа разви¬тия ландшафтоведения появился новый класс географических за¬дач — исследование формирования, динамики и функционирова¬ния геосистем, поведения составных элементов, механизмов массо-энергообмена в геосистеме, природных режимов. Для этого необходима сеть физико-географических стационаров — экспери¬ментальных баз для проверки рабочих гипотез, накопления срав¬нимого во времени материала о процессах, отладки отдельных ме¬тодик.

Стационарам должно отводиться главное место в изучении процессов, механизмов, режимов, смены состояний, движения и времени в ландшафте. Серьезный конкурент этому виду исследо-ваний — дистанционное зондирование. Многократные регуляр¬ные съемки одних и тех же объектов в различных масштабах, в разных спектральных зонах и диапазонах волн обеспечивают без¬граничные возможности в решении проблем создания геоинфор¬мационных систем.

Ландшафтный подход в природоведении.

Ландшафтный подход по отношению к другим подходам пред¬ставляет собой ветвь более общего системного подхода и обладает всеми его чертами. Однако он нацелен лишь к одному обширному классу систем — земным, подкласс — уже связан с географической оболочкой, а род — с ландшафтной системой. Ландшафтный под¬ход ориентирован на изучение важнейшей оболочки Земли. Ее особенность — наличие жизни, которая определяет многие свой¬ства литосферы, атмосферы, гидросферы, изменяет флору и фау¬ну. Ландшафтный подход направлен на изучение целостности изучаемого объекта, обусловленной взаимоотношениями его эле-ментов и связями со средой. Изучая любой объект или любой про¬цесс на Земле, важно знать, что он либо входит в одну ландшафт¬ную систему, либо охватывает несколько таких систем. Объект природы или является проявлением ландшафта, или испытывает его влияние, или сам способен его изменить. Суть ландшафтного подхода: рассмотрение не только объекта изучения, но и его среды как иерархически сложно сформированного целого. Например, человеческая деятельность может так изменить свойства ланд¬шафтов, что эти измененные свойства будут отрицательно дей¬ствовать на самого человека. Появление ландшафтного подхода — большое достижение ландшафтоведения. Его применение — ре¬альное признание его ведущей роли в современном естествозна¬нии. Привлечение ландшафтного подхода к разработке и реше¬нию проблем взаимодействия общества и природы, проектирова¬нию и созданию природно-технических геосистем, природоохран¬ной деятельности подтвердило его работоспособность в междисциплинарных научно-технических разработках.