Методы географических исследований
Междисциплинарные методы в географии
Геохимический метод в физической географии, т.е. применение законов общей геохимии в изучении ландшафтов. Этот метод получил широкое признание благодаря трудам советского почвоведа и географа Б.Б.Полынова. Им бы л предложен метод сопряженного анализа, позволяющий определить содержание и перемещение химических элементов от возвышенных местоположений к понижениям.
Пространственная сопряженность в геохимическом методе сочетается с вертикальной межкомпонентной (анализ химического состава грунтовых вод, почв, растительности, приземного воздуха и др.). Если подобные анализы повторять через определенные промежутки времени, то можно проследить тенденции в изменении геохимии ландшафта – накопление или обеднение его теми или иными элементами. Это ставит геохимический метод в ряд важнейших методов по определению уровня загрязнения ландшафта в результате антропогенного воздействия – промышленными и автомобильными выбросами, внесенными на поля минеральными удобрениями и т.д.
Геофизический метод предполагает изучение ландшафтных комплексов физическими методами. В центре внимания этого метода находится изучение энерго- и массообмена, связывающего ландшафтный комплекс в единое целое. С помощью применения сложных приборов определяют радиационные и тепловые условия земной поверхности, условия увлажнения, термический и водный режим почв, продуктивность биоценозов.
Специфические методы исследования в географии.
Специфическими методами исследования в физической географии являются: 1) сравнительно-описательный; 2) экспедиционный; 3) литературно-картографический; 4) аэрокосмический; 5) палеогеографический; 6) метод балансов; 7) геоинформационный метод
Сравнительно-описательный метод – самый старый в географии, к тому же наиболее соответствующий расшифровке самого названия этой науки. Но, разумеется, на протяжении веков он не оставался неизменным.
В периоды Древнего мира, Средних веков, раннего Нового времени, да и в начале собственно Нового времени в географии преобладало эмпирическое описание, соответствовавшее принципу: «Что вижу, о том и пишу».
Выражением сравнительно-описательного метода служат различного рода изолинии – изотермы, изогипсы, изобары, изогиеты (количество осадков за к.-л. промежуток времени).
Наиболее полное и разностороннее применение сравнительно-описательный метод находит в страноведении. И если раньше исследователи ограничивались ответами на вопросы «что?» и «где?», то в настоящее время таких вопросов по крайней мере пять: что, где, когда, в каком состоянии, в каких взаимосвязях.
«Когда» означает время, исторический подход к изучаемому объекту; «в каком состоянии» - современную динамику, тенденции развития объекта; «в каких взаимосвязях» - воздействие объекта на ближайшее окружение и обратное влияние последнего на объект.
Переход от эмпирического к научному описанию фактически начался только в XVIIIв., когда в кругосветных и других крупных экспедициях стали участвовать ученые- естествоиспытатели. В настоящее время интерес к сравнительно-описательному методу повышается, что объясняется увеличением интереса к страноведению, в т.ч. и комплексному, развитием внутреннего и международного туризма, общим повышением «охоты к перемене мест».
Экспедиционный метод исследования называют полевым. Полевой материал (образцы почв, горных пород, растений, пробы воды и т.д.), собранный в экспедициях, составляет хлеб географии, ее фундамент, опираясь на которой только и может развиваться теория.
Экспедиции, как метод сбора полевого материала, берут начало с античных времен.
По мере дифференциации географической науки экспедиции становились более специализированными, с ограниченным кругом задач. Тем не менее проводится много и междисциплинарных экспедиций, в составе которых есть геологи, климатологи, гидрологи, ботаники, зоологи и др. специалисты.
Экспедиционный метод относится к эмпирическим методам, т.е. к методам наблюдения.
Литературно-картографический метод является кабинетным. Этот метод имеет два аспекта.
1-ый – подготовительный, камеральный этап в подготовке экспедиции. При этом проводится предварительное изучение природы района исследования по литературным и картографическим источникам. Это – необходимое условие любых полевых исследований, но при ландшафтных его значение особенно велико. Камеральное литературно-картографическое изучение природы района экспедиции не только поможет выявлению в поле ландшафтных комплексов, но и выявит возможные пробелы в изучении компонентов ландшафта, которые надо восполнить.
2-ой аспект – литературно-картографический метод как основной, начало и конец познания географического объекта. Таким образом создается большинство работ по страноведению. Даже в том случае, когда исследователь хорошо знаком с изучаемой страной на личном опыте, все равно в основе его труда лежит анализ уже имеющегося литературно-картографического материала.
Метод моделирования . Моделирование – это одна из основных категорий теории познания. Сущность его заключается в исследовании каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. Следовательно, при моделировании изучаемый объект, явление, процесс заменяется другой вспомогательной или искусственной системой. Закономерности и тенденции, выявленные в процессе моделирования, затем распространяются на реальную действительность. Моделирование облегчает и упрощает исследование, делает его менее трудоемким и более наглядным. Кроме того, оно дает ключ к познанию таких объектов, которые не поддаются непосредственному измерению (например, ядро Земли). Все разнообразие применяемых в науке и практике моделей можно свести к двум основным типам, или классам.
Во-первых, это материальные модели, к которым относятся пространственно-подобные модели (макеты, муляжи и пр.), физически подобные модели, обладающее различными видами подобия с оригиналом (модели самолетов, судов, турбин и др.), и математически подобные модели (аналоговые и цифровые машины и пр.).
Во-вторых, это мысленные (идеальные) модели, которые в свою очередь подразделяются на образные модели (зарисовки, фотографии, т.н. гипотетические модели – различные отображения реальной действительности в сознании исследователя), знаковые, или символические, модели (математические, кибернетические) и смешанные, образно-знаковые модели (карты, чертежи, схемы, графики, блок-диаграммы и пр.).
В современной физической географии наибольшее применение находят блоковые (графические) и математические модели. Моделированию подвергаются геоморфологические процессы, морские течения, изменения климата, но в особенности природно-территориальные комплексы.
Акцент делается на более сложные глобальные модели физико-географических процессов. Так, речь идет об усовершенствовании глобальной модели климата и о том, чтобы на основе общей циркуляции атмосферы восстановить глобальный гидроклиматический режим для нескольких временных срезов за последние 18 тыс. лет, а также о глобальной модели географической оболочки.
Аэрокосмические (дистанционные) методы. Эти методы называются дистанционными потому, что Земля (или другие космические тела) изучаются с их помощью на значительных дистанциях, расстояниях. А аэрокосмическим – потому, что для этих целей используются летательные воздушные или космические аппараты. Соответственно различают аэрометоды и космические методы.
К числу аэрометодов относятся, прежде всего, визуальные методы наблюдения, ведущиеся с летательных аппаратов. Но гораздо большую роль играет аэросъемка. Основной ее вид – аэрофотосъемка, которая широко применяется с 1930-х гг. и поныне остается основным методом топографической съемки. Она используется также в ландшафтных исследованиях. Каждый аэрофотоснимок, обладая стереоскопическими свойствами, представляет собой как бы готовую объемную модель ландшафта, позволяя проследить его границы и структуру. Помимо обычной, применяется тепловая, радиолокационная, многозональная съемка.
К числу аэрокосмических методов относятся, прежде всего, визуальные наблюдения – прямы наблюдения за состоянием атмосферы, земной поверхности, наземных объектов, которые с начала космической эры проводили и проводят фактически все космонавты. Также вслед за визуальными наблюдениями началась космическая фотосъемка и телесъемка, затем получили распространение и более сложные виды космической съемки – спектрометрическая, радиометрическая, радиолокационная, тепловая и др.
К числу основных особенностей и достоинств космической съемки относят, прежде всего, огромную обзорность космоснимков (при высоте 250-500 км снимок с корабля «Салют» может охватить территорию 450х450 км и более), большую скорость получения и передачи информации, возможность многократного повторения снимков одних и тех же объектов и территорий, что позволяет анализировать динамику процессов.
Палеогеографический метод. Физическая география – наука пространственно-временная. Все ее объекты от географической оболочки до мельчайшего природного комплекса имеют свою историю развития. Современный облик ландшафтов складывается в результате не только нынешних, но и прошлых, порой очень отдаленных условий. Следы этого прошлого прослеживаются в существовании, например, реликтовых растений и животных.
Для установления возраста пород в палеогеографии проводится спорово-пыльцевой анализ. Посредством этого анализа можно определить не только возраст пород, но и те климатические условия, при которых происходило их накопление.
С помощью палеогеографического метода можно прогнозировать будущее. Например, исследованиями было выявлено чередование холодных и теплых климатических эпох.
Метод балансов . Назначение метода балансов – количественная характеристика динамических явлений по перемещению вещества и энергии в ландшафтах. С помощью этого метода исследуют что (т.е. какие вещества или какие виды энергии) и в каком количестве входит и выходит из ландшафта за определенную единицу времени.
При использовании метода балансов физико-географических исследованиях, прежде всего составляют список статей прихода и расхода, затем проводят количественное измерение каждого фактора, и на последней стадии этой работы подсчитывают приход и расход. Таким образом устанавливают тенденции изменения природного комплекса.
Наиболее широкое применение в физической географии имеют радиационный, тепловой и водный балансы.
Впервые балансовый метод при изучении географических явлений был применен во второй половине XIXвека А.И.Воейковым (климатолог). Позднее его внедрение в комплексную физическую географию связано с именем А.А.Григорьева.
Геоинформационный метод . Роль информатики в современном мире хорошо известна.
Информатика – это отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы ее сбора, хранения, поиска, переработки, преобразования, распространения и использования в различных сферах деятельности.
В последние десятилетия происходит переход от традиционной бумажной к машинной информации, вызванный, с одной стороны, информационным взрывом, а с другой – применением ЭВМ. С Информатизацией общества в его жизнь вошли принципиально новые формы и средства накопления и использования самой разнообразной информации в виде магнитных, лазерных, оптических носителей.
На этом фоне следует рассматривать и появление геоинформатики. Геоинформатика в современном ее понимании возникла не на пустом месте, а явилась результатом длительно эволюции таких традиционных способов представления географической информации, как описания, справочники, библиографические указатели, реферативные журналы, атласы и др. Сначала обработка информации производилась с помощью перфокарт, затем появились первые ЭВМ, возникли банки географических данных, основанные на использовании запоминающих устройств ЭВМ, стали внедряться геоинформационные технологии, а выдача информации осуществляется теперь не только в текстовой, графической, картографической, но и в цифровой формах, в том числе и с использованием электронных сетей, электронной почты, электронных карт и атласов.
Разработка концепции электронных карт и технологий их изготовления была осуществлена в России в первой половине 1990-х гг. Ныне ставиться задача объединить разрозненные электронные карты в единую систему, которая позволила бы создать единую компьютерную модель Земли, имеющую унифицированные условные знаки, содержание и математическую основу. А первым российско-американским комплексным электронным атласом стал атлас «Наша Земля», который тиражируется и распространяется в форме компакт-диска.
Как наука геоинформатика разрабатывает принципы, методы и технологии получения, накопления, передачи, обработки и представления географической информации. Как область практической деятельности, она включает создание, обеспечение текущего функционирования, обновление и развитие способов информации. С точки зрения интересов географии, геоинформатика может рассматриваться в одном ряду с математическими, картографическими, дистанционными методами.
Развитие геоинформатики привело к созданию геоинформационных систем. Географическая информационная система (ГИС) представляет собой комплекс взаимосвязанных средств поучения, хранения, переработки, отбора данных и выдачи географической информации. К настоящему времени разработаны и работают уже сотни и тысячи ГИС, тем не менее это только начальный период их становления.
Массовое внедрение ГИС в географию охватило многие ее отрасли, но в особенности картографию, которая благодаря ГИС претерпела перестройку, сравнимую разве что с переходом от рукописного изготовления карт к картопечатанию. Эта перестройка свое выражение в геоинформационном картографировании. Суть его состоит в информационно-картографическом моделировании природных и социально-экономических геосистем на основе цифровых баз данных, ГИС-технологий и географических знаний.
Геоинформационное картографирование формируется как узловая дисциплина на пересечении автоматизированного картографирования, аэрокосмических методов и геоинформационных систем. В его рамках происходит скрещивание двух ветвей научной картографии – создания и использования карт. ГИС-технологии позволяют свободно трансформировать картографические проекции, варьировать масштабами и компоновкой карт, вводить новые географические переменные и изобразительные средства. Геоинформационное картографирование может быть отраслевым и комплексным, аналитическим и синтетическим, различным по пространственному охвату, масштабу, назначению, степени синтеза. Но во всех случаях в его основе лежит системный подход, а его главная целевая установка заключается в создании прикладных оценочных и прогнозных материалов.
§ 3. Классификация методов географических исследований. Традиционные методы
Изучение содержания параграфа предоставляет возможность:
Ø углубить и систематизировать знания о традиционных методах географических исследований, полученных в младших классах;
Методы (способы) исследований – это конкретные приемы изучения географических объектов и явлений. К географическим методам (способам) исследований относятся: традиционные – экспедиционный, описательный, картографический, сравнительно-географический, математико-статистический, и новые методы–экспериментальные, моделирования, дистанционные (аэрокосмические), географический мониторинг, географический прогноз, ГИС технологий и др.
Далеко вглубь веков входит основополагающий метод географических исследований, первоисточник всех географических знаний – экспедиционный метод . Многое, что люди узнали о Земле, о ее великом природном разнообразии и богатстве, они узнавали в ходе своих странствий и путешествий, а на современном языке – экспедиций.
Фиксация путешественниками увиденного привела к возникновению метода описания . Само название науки – география (от греч. geо – Земля и grapho – описываю), предложенное древнегреческим ученым Эратосфеном, свидетельствует о важности этого метода. Описание включает не только сбор информации об объекте исследования, но и ее систематизацию, объяснение и построение теории. В XVIII в. начало развиваться научное описание, которое включало элементы анализа, сравнения, объяснения. Особенно важен этот метод в работах страноведческого характера, где он развился от поэлементного описания стран (природа, население, хозяйство и т. д.) к комплексной страноведческой характеристике. В настоящее время описание не обязательно связано с фиксацией информации на бумаге. Его можно наговорить на диктофон, применение электроники позволяет передавать описание на большие расстояния, хранить, редактировать. Большое значение для запоминания и эмоционального восприятия имеет литературно-художественное описание (литературные произведения И. А. Бунина, К. Г. Паустовского, М. М. Пришвина и др.). Выделяют следующие виды географических описаний: констатирующее (констатация фактов); описание динамических процессов и явлений; описание причинно-следственных связей; прогнозные описания.
С возникновением описания появился и особый географический способ изображения и систематизации знаний об исследуемой территории – различные «чертежи», схемы, карты. Так возник очень важный и нужный географии картографический метод исследований.
Истоки географических карт идут от графических изображений (на дереве, на скале, на кости и т. д.) предназначенных для ориентации в пространстве. Карты использовались для целей навигации, для установления границ владений, угодий, ориентирования на местности и т. д. В Италии начиная с XIV в. начали создавать карты береговых линий – партоланы .
В настоящее время картографический метод кроме составления карт исследуемой территории включает визуальный поиск и анализ объектов на карте; измерение по карте расстояний, площадей, высот и т. д.; сопоставление различных географических явлений и исследование их связи и причины; анализ карт путем построения профилей и др. Необходимость описывать новые страны, территории и сравнивать их с уже существующими, известными способствовала развитию сравнительного метода исследования , который успешно используется до наших дней. (Кто из знаменитых географов успешно использовал метод сравнения? Кто первым применил исторический метод при изучении географических явлений? )
Позднее на основании сравнения объектов и явлений разработан метод аналогии (от греч. апаlоgia – сходство, соответствие ). Метод аналогии широко используют и современные географы. Заметив сходство предметов по каким-то признакам, мы можем предположить, что они похожи между собой и по другим. Использование аналогий будет более достоверным, если сходство устанавливают не по внешним, а по главным (существенным) признакам. К примеру, в географии знание о процессах, происходящих в одном ландшафте, можно перенести на другой. В науке широко пользуются этим приемом. Часто аналогии служат основой научных гипотез, без которых не развивается наука.
Общество постепенно начало задавать географии вопросы уже совсем другого свойства, например, такие: почему река широкая на равнине и узкая в горах? Сколько воды в ней протекает в целом и и в разное время года? Почему в одном месте растут леса, а в другом расположены степи? и т. д. . В поисках ответов на эти и другие вопросы возникли математико-статистические методы географических исследований, которые можно отнести к традиционным, так как уже в средние века имелись географические работы, выполненные с использованием математических подходов.
В конце Х1Х – начале ХХ вв. в связи с развитием химии в географических исследованиях начали активно использоваться лабораторно-аналитические методы. Это позволило качественно оценить состояние природных комплексов и ресурсов, создавать объективную базу данных.
Вопросы и задания:
1. Какие методы изучения географических объектов появились в истории науки первыми и почему?
2. Какие задачи решает описательный метод в географии? Какова роль его в настоящее время?
3. В чем суть метода наблюдений?
4. Назовите виды деятельности, в которых нашли широкое применение различные виды географических исследовании.
5. Почему существует необходимость комплексного использования географических и негеографических методов изучения географических объектов? Приведите примеры.
Историко-географический метод (подход) связан со спецификой географических процессов исторического периода, когда эпигеосфера иступила в новый этап своего развития, начавшийся с появлением человеческого общества.
К традиционным палеогеографическим методам добавляются археологические, собственно исторические (изучение памятников культуры, древнейших письменных документов, архивных и литературных источников).
Из специальных географических методов следует отметить сравнительный анализ разновременных карт (широко используемый и при динамическом подходе), а также топонимический анализ.
Хронологический метод (подход) не имеет самостоятельного значения, а органически сочетается с историческим, дополняя его специальными методами датировки, в том числе радиоуглеродным, денд- рохронологическим и др.
Системный подход (метод системного анализа) в географических исследованиях приобретает значение важнейшего методологического подхода в различных туристских знаний. История географической науки свидетельствует о том, что она шла самостоятельным путем к выработке системного подхода. Познание ландшафтов как сложных природных систем, или комплексов, требовало адекватного научного подхода. Его начало рассматривается в естественно-историческом методе В.В. Докучаева для которого руководящим методологическим принципом была категория взаимодействия. Позднее в научный обиход стало входить представление о комплексном географическом или ландшафтном подходе.
В настоящее время методологическое значение учения о природных территориальных комплексах - геосистемах вышло далеко за пределы физической географии. Это учение обеспечивав конкретизацию системного подхода применительно к ряду смежных областей естествознания и к решению многих междисциплинарных проблем, как относительно частных (например, организация особо охраняемых территорий, экономика природопользования), так и общенаучных проблем взаимоотношения обществ и природы и оптимизации природной среды.
Картографический метод. Известно не менее 10 основных способов картографических изображения, каждый из которых рассчитан на наиболее адекватное отображение предметов и явлений, с их специфическими свойственные характеристикими и не только пространственными, но также статическим и динамическими, количественными и качественными.
Каждому способу изображения, по существу, соответствует особый вариант картографической модели.
Эффективность всякого метода географического исследовании значительно повышается при его сочетании с картографическим, Практически чаще всего используются смешанные или комбинированные методы: сравнительно-картографический, историко-картографический, индикационно- картографический, математико-картографический и т. и.
В туристской картографии можно выделить три основных типа карт: аналитические, комплексные и синтетические. Аналитические карты дают детальную характеристику совокупности однородных туристских объектов по ограниченному (либо одному) числу показателей (например, размещение всех гостиниц с характеристикой вместимости). На комплексных картах представлена вся совокупность объектов, значимых с точки зрения туриста (объектов туристского интереса и туристской инфраструктуры). Синтетические карты отражают результаты агрегирования большого количества информации и дают интегральную характеристику территории или центра. Наиболее характерным примером синтетических карт могут служить карты туристского районирования.
Космический метод подобно картографическому начал формироваться в рамках хорологического подхода, но приобрел широко многоцелевое назначение. На основе использования космического метода возникло особое направление в методике комплексных географических исследований, называемое космическим введением.
Сравнительный метод- один из старейших в географии. Сущность его сводится к нахождению эмпирических зависимостей путем сравнения однородных объектов (форм рельефа, ландшафтов и др.) по тем или иным свойственные характеристиким. Сравнительный метод сочетается с другими методами, особенно с картографическим и историческим, и опирается на различную информацию - карты, дистанционные снимки, материалы полевых наблюдений, архивные и исторические данные.
Метод географических аналогов близок к предыдущему. Сущность метода также состоит в сравнении, но разнородных объектов, один из которых, достаточно изученный, рассматривает как аналог другого, неизученного; при этом свойственные характеристики первого той или иной степени переносятся на второй.
Метод аналогов применяется также в прикладных целях (например, при оценке ландшафтов с экологической или производственной точек зрения) и при географическом прогнозировании,
Метод балансов широко используется при изучении энергетики геосистем, их водного и минерального режимов, круговоротов вещества и энергии. Сальдо баланса дает возможность судить о тенденциях временных изменений в системе (но при недостаточной точности измерений оказываются средством их верификации).
Районирование - одно из фундаментальных понятий науки. Его современное определение рассмотрим ниже вначале отметим, что самое общее традиционное представление районировании сводит его сущность к мысленному делению территории на части по каким-либо признакам.
Районирование подчиняется всем логическим правилам деления объема понятия. Назовем основные из них.
Типологический метод. Проблема типологии изучаемых объектов и явлений возникает при решении многих географических задач. Типология - это метод научного познания, который состоит в группировке сложных объектов по совокупностям (типам), в основном, по качественным признакам.
В социально-экономической географии различают два подхода к типологическим исследованиям. Первый состоит в обобщении отличительных свойств и признаков объектов и явлений описываемого множества. Другой подход предполагает углубленное изучение одного или нескольких объектов, которые затем рассматриваются в качеств эталонов по выделенным существенным свойственные характеристиким. Остальные объекты изучаются в сравнении с этими образцами. Главной методологической проблемой типологии является выбор основания группировки.
Методы исследования в географии на сегодняшний день остаются все теми же, что и раньше. Однако это вовсе не означает, что они не претерпевают изменения. Появляются новейшие позволяющие значительно расширить возможности человечества и границы непознанного. Но прежде, чем рассмотреть эти новшества, необходимо разобраться в привычной классификации.
Методы географических исследований - это различные способы получения информации в рамках науки географии. Они подразделяются на несколько групп. Итак, представляется собой использование карт, как основного Они могут дать представление не только о взаиморасположении объектов, но и их размерах, о степени распространения различный явлений и еще массу полезной информации.
Статистический метод говорит о том, что нельзя рассматривать и изучать народы, страны, природные объекты без использования статистических данных. То есть очень важно знать какова глубина, высота, запасы той или иной территории, ее площадь, численность населения отдельно взятой страны, ее демографические показатели, а также показатели производства.
Исторический метод подразумевает, что наш мир развивался и все на планете имеет свою богатую историю. Таким образом, для того чтобы изучать современную географию, необходимо обладать знаниями об истории развития самой Земли и человечества, проживающего на ней.
Методы географических исследований продолжает экономико-математический метод. Это не что иное, чем цифры: расчеты смертности, рождаемости, ресурсообеспеченности, сальдо миграций и так далее.
Помогает более полно оценить и описать различия и сходства географических объектов. Ведь все в этом мире подлежит сравнению: меньше или больше, медленнее или быстрее, ниже или выше и так далее. Этот метод позволяет составлять классификации географических объектов и прогнозировать их изменения.
Методы географических исследований невозможно себе представить без наблюдений. Они могут быть непрерывными или периодическими, площадными и маршрутными, дистанционными или стационарными, тем менее все они предоставляют важнейшие данные о развитии географических объектах и тех изменениях, которые они претерпевают. Невозможно изучить географию, сидя за столом в кабинете или за школьной партой в классе, необходимо научиться извлекать полезную информацию из того, что можно увидеть собственными глазами.
Одним из важных методов исследования географии был и остается метод географического районирования. Это выделение экономических и природных (физико-географических) районов. Не менее важен и метод географического моделирования. Всем нам еще со школьной скамьи известен самый яркий пример географической модели - глобус. Но моделирование может быть машинным, математическим и графическим.
Географический прогноз - это умение предсказывать последствия, которые могут возникнуть вследствие развития человечества. Этот метод позволяет уменьшить негативное воздействие деятельности людей на окружающую среду, избежать нежелательных явлений, рационально использовать всевозможные ресурсы и так далее.
Современные методы географических исследований явили миру ГИС - геоинформационные системы, то есть комплекс цифровых карт, привязанных к ним программных средств и статистики, которые дают людям возможность работать с картами прямо на компьютере. А благодаря сети Интернет появились системы подспутникового позиционирования, известные в народе, как GPS. Они состоят из наземных средств слежения, навигационных спутников и различных приборов, принимающих информацию и определяющих координаты.
