12.3 Математичні та космічні методи

Математичні методи дають змогу створювати особливі описи географічних явищ і процесів – їхні математичні моделі. Суть математичного моделювання полягає в абстрагованому і спрощеному відображенні дійсності логіко-математичними фор­мулами, що передають у концентрованому вигляді дані про структуру, взаємозв’язки і динаміку досліджуваних географічних явищ. Ці моделі очищено від непотрібних де­талей і зайвих подробиць задля ясності характеристик найважливіших властивостей і закономірностей. Абстрактність математичної моделі виявляється навіть у характе­ристиці конкретних властивостей: у будь-якій формулі зазначають лише величини тих або інших показників, але не розкривається їхній зміст.

Математичні моделі здатні добре відображати структуру, взаємозв’язки і динаміку спостережуваних явищ, але треба стежити за їхньою відповідністю властивостям модельованої дійсності. Для поліпшення результатів моделювання дуже важливе постійне корегування моделей за допомогою обліку і контролю проміжних даних.

З різних розділів сучасної математики найширше використовують методи матема­тичної статистики (факторний аналіз і метод головних компонент).

Не менш популярні статистичні алгоритми класифікації географічних об’єктів на основі комплексів показників, що характеризують їх (метод потенційних функцій, метод гіперплощин, метод гіперсфер та ін.).

Космічні методи – це методи вивчення структури і розвитку географічного сере­довища за матеріалами космічного знімання, отриманими за допомогою реєстра­ції відображеного сонячного і штучного світла і власного випромінювання Землі з космічних літальних апаратів. В основі ландшафтних досліджень за допомогою космічних методів лежить теорія оптичних властивостей природного середовища, зумовлених взаємодією сонячного випромінювання з географічною оболонкою. Дешифрування знімків ґрунтується на використанні кореляційних зв’язків між пара­метрами географічних об’єктів і їхніми оптичними характеристиками.

Зараз отримують знімки в усіх діапазонах спектра електромагнітних хвиль, вико­ристовуваних у сучасних дистанційних методах, – видимому і близькому інфрачер­воному, тепловому інфрачервоному і радіодіапазоні (мікрохвильовому і ультрако­роткохвильовому).

Космічні знімки земної поверхні є моделями місцевості, що відображають реальну географічну ситуацію на момент знімання. Найцінніші їхні властивості:

1.Комплексне зображення ландшафтної структури, включаючи основні природні і антропогенні компоненти.

2. Широкий спектральний діапазон знімання, про що сказано вище.

3. Високий огляд знімків (вони можуть охоплювати площі від 10 тис. км² до півкулі Землі загалом).

4. Велика різноманітність масштабів зйомки (більше 1:200 000 – 1:100 000 000).

5. Різна періодичність знімання – від десятків хвилин до десятків років.

6. Багатократне покриття зніманням Земної кулі.

Космічні методи вдало доповнюють традиційні наземні і аерометоди. Їх сумісне використання забезпечує дослідження одночасно на локальному, регіональному і глобальному рівнях.

Найширше дистанційне знімання застосовують у картографуванні рельєфу, його багаторічної динаміки, природних і антропогенних процесів утворення рельєфу. За дистанційними зображеннями вивчають морфологічні характеристики водних об’єктів, простежують гідрологічний режим водних об’єктів, здійснюють моделю­вання стоку, картографування гідрологічної мережі.

За космічними знімками успішно встановлюють просторову диференціацію ґрун­тового покриву і здійснюють його картографування, визначають багато параметрів ґрунтів, таких, як механічний склад, засоленість, вологість, температура. Такі дослі­дження особливо важливі для оцінки родючості ґрунтів на оброблюваних землях, розроблення комплексних меліоративних заходів, підбору сівозмін та ін.

За допомогою різномасштабних знімків виявляють і картографують просторову структуру біоценозів, здійснюють біоценометричні, фенологічні, медико-географічні дослідження.

У ландшафтознавстві космічні методи широко застосовують у вивченні і картографу­ванні просторової структури, сезонної ритміки і багаторічної динаміки ландшафтів, у палеогеографічних дослідженнях. За знімками розпізнають різноманітні природні ландшафти, їхні антропогенні модифікації і техногенні комплекси. Для охорони природи за дистанційними зображеннями здійснюють комплексні природоохоронні дослідження, контроль негативних процесів знелісення. Водночас здійснюють оцін­ку антропогенної дії на природне середовище, а також контроль забруднення повіт­ряного і водного басейнів, сніжного покриву, земної поверхні.

Великий інтерес становить застосування космічних знімків у вивченні генезису й історії розвитку природних ландшафтів.

Комплексні дослідження історії розвитку ландшафтів з урахуванням природних і антропогенних чинників формування за космічними знімками мають самостійне наукове значення, а також дають змогу найоб’єктивніше оцінити сучасні процеси утворення ландшафтів і вирізнити тенденції майбутніх перетворень.

В основі вивчення природного середовища космічними методами лежить дешиф­рування знімків. За наявною методикою воно здійснюється на базі знання геогра­фічної ситуації на досліджуваній території із залученням текстових і картографічних матеріалів, а за потреби і польових досліджень. Загальну методику дешифрування космічних знімків дотепер розроблено достатньо детально на базі методики, прий­нятої раніше в аерозніманні. Водночас комплексне дешифрування природного середовища має свою специфіку. Комплексне дешифрування базується на найваж­ливішій властивості природного середовища – тісному взаємозв’язку і залежності всіх ландшафтних компонентів. Велика роль у його здійсненні належить індика­ційному дешифруванню, що дає змогу найоб’єктивніше охарактеризувати сучасні ландшафти, їхній зв’язок з геологічними і гідрологічними умовами території і за­лежність від економічних, екологічних і соціальних чинників.

Кінцевий результат дешифрування знімків – складання схем дешифрування або карт.