Ландшафт как геосистема

2. Ландшафт как геосистема.

Все объекты, изучаемые ландшафтоведением, объединены по­нятием «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 компонен­тов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое. Объект изучения ландшафтоведения — геосис­темы 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 вза­имосвязь и взаимодействие предметов и явлений природы. Поэто­му геосистему следует рассматривать как систему особого класса, высокого уровня организации, со сложной структурой и взаимной обусловленностью компонентов, подчиняющихся общим законо­мерностям. Если под ландшафтом понимают реальный, многооб­разный 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 взаимосвязан­ных элементов; является частью другой, более крупной системы; состоит из подсистем более низкого уровня.

3. Методика изучения ландшафтов.

Методика ландшафтоведения — это комплекс общенаучных под­ходов, приемов и способов получения эмпирического и теоретичес­кого обобщения в целях познания пространственно-временной организации ландшафтов и их связей с другими объектами. Комп­лекс 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 ландшафтоведе­нием, имеет одну основу — применение пространственно-сравни­тельного подхода, который может проявляться в словесных, блоко­вых, картографических, математических моделях. Здесь сравнивают элементы, системы, факторы, состояния, организацию, выявляют общее и индивидуальное, групповые свойства, ищут изоморфизм (аналогию). Постоянной основой такого подхода является карто­графирование ландшафтов. Методика ландшафтоведения опирает­ся и на полисистемные модели, отражающие непрерывно-дискрет­ное строение географической оболочки.

Сравнительный подход. Он объединяет комплекс методов, основой которого служит логический прием сравнения, заключающийся в сопоставлении и выявлении сходства и разли­чия организации, свойств, состояний, процессов двух и более ланд­шафтов. Это могут быть как рядом расположенные или существу­ющие 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 выво­ды 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 прогнози­рования. Сравнительный подход усложняется с общим развитием науки и техники и привлекает системный подход и математичес­кие методы. Существуют два направления применения сравни­тельного 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 ло­гические операции сравнения состояний. Анализируют измене­ния существенных характеристик либо самого комплекса, либо факторов, его формирующих. Он объединяет большое число мето­дов и операций. Развиваясь, исторический подход трансформиру­ется в более общий — временной. Современный исторический подход обогащен математическими методами обработки и анализа данных, применения моделирования для воссоздания разномасш­табных изменений и выявления сущности пространственно-вре­менной организации ландшафтов.

Системный подход. С его помощью в ландшафтове-дение внедряют моделирование — совокупность процедур постро­ения эмпирических и теоретических моделей. Используя модели в процессе изучения ландшафтов, можно переносить полученные знания с моделей на натуру. Системный подход — система опре­деленно упорядоченных процедур.

Картографический подход. Анализ карты в гео­графии служит средством применения пространственно-вре­менного сравнительного подхода. На картах фиксируют на­блюдения, устанавливают по ним морфологическую структуру ландшафта (по полевым наблюдениям или дешифрированием аэрофотоматериалов), получая в результате ландшафтную кар­ту, схему ландшафтного районирования. Карты — это знаковая пространственная модель геосистемы, полученная по опреде­ленным законам. В этом качестве она становится источником новой информации о свойствах ландшафта. Создание и анализ карты состоят из комплекса циклов: наблюдательных, техни­ческих, логических, измерительных. Большое значение имеют алгоритмизация и автоматизация процессов построения и изу­чения карты на основе математической теории распознавания образов.

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

Географические информационные системы включают в себя технологию для организации, хранения, представления и анализа (определения взаимоотношения) пространственных данных с по­мощью компьютера. Применение ГИС разнообразно: картогра­фия, землеустройство, мелиорация, лесоводство, экология, оцен­ка состояния окружающей среды и др. ГИС позволяет интегриро­вать информацию по рассматриваемой проблеме, проводить ана­литические 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 (разра­ботка) цифровых баз пространственных данных, связывание баз данных, визуализация всех видов географически привязанной ин­формации, выполнение пространственного анализа, составление цифровых карт и отчетов, построение приложений для конкрет­ного пользователя, составление сопроводительного обзора функ­ций и возможностей.

Большая потребность в ГИС и рост популярности таких систем объясняются тем, что пространственные факторы являются со­ставной частью повседневной человеческой жизни, а также тем, что реальный мир состоит из многих географических компонен­тов, которые могут быть представлены в качестве связанных набо­ров пространственных данных. ГИС обладают возможностью свя­зывать различные наборы данных для рассматриваемой террито­рии и выполнять операции над различными слоями данных (объе­динять, накладывать, создавать новые), так как в качестве объединяющего принципа они используют пространственное (географическое) положение всех данных. Объединение различ­ных данных дает новую информацию для анализа, а следователь­но, увеличивает ценность этих данных.

Методы районирования и классификации ландшафтов.

В середи­не XX в. районирование и классификацию рассматривали как ос­новную самостоятельную задачу, как конечный результат ланд­шафтного исследования. В настоящее время они являются вспо­могательными, 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 районирова­ния включает такие приемы, как визуальный анализ ландшафтной карты, причем большего масштаба, чем планируемое исследова­ние. Также реализуются методы сопряженного анализа компонен­тов ландшафта и территориальных объектов, отраженных на тема­тических картах. Для этого проводят выбор признаков, наиболее информативных для конкретных целей районирования (научных или практических), оценивают надежность и достоверность полу­ченного результата, разрабатывают критерии оценки соподчинен­ности 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. Форма­лизованные методы анализа информации позволяют широко использовать методы моделирования и осуществлять классифика­цию с помощью компьютеров.

Экспедиционные, стационарные, дистанционные методы.

 Эти ме­тоды направлены на получение исходной информации. Их разви­тие связано с совершенствованием системы организации исследо­ваний и общей методологии ландшафтоведения. Совершенствова­ние стратегии и технической базы исследований (датчиков, само­писцев, измерительной и съемочной аппаратуры для аэро­космических съемок, развитие электроники) привело к тому, что исследователь от непосредственного контакта с изучаемым объек­том переходит к дистанционным методам его изучения. В стацио­нарных 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, простран­ственной структуры ландшафтов. В результате этого этапа разви­тия ландшафтоведения появился новый класс географических за­дач — исследование формирования, динамики и функционирова­ния геосистем, поведения составных элементов, механизмов массо-энергообмена в геосистеме, природных режимов. Для этого необходима сеть физико-географических стационаров — экспери­ментальных баз для проверки рабочих гипотез, накопления срав­нимого во времени материала о процессах, отладки отдельных ме­тодик.

Стационарам должно отводиться главное место в изучении процессов, механизмов, режимов, смены состояний, движения и времени в ландшафте. Серьезный конкурент этому виду исследо­ваний — дистанционное зондирование. Многократные регуляр­ные съемки одних и тех же объектов в различных масштабах, в разных спектральных зонах и диапазонах волн обеспечивают без­граничные возможности в решении проблем создания геоинфор­мационных систем.