Презентація на тему:
Особливості використання математичних методів (моделювання) в суспільній географії

МОДУЛЬ 1. ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНИХ МЕТОДІВ (МОДЕЛЮВАННЯ) В СУСПІЛЬНІЙ ГЕОГРАФІЇ

Лекція 1. Основні поняття та історія використання статистичних методів у суспільній географії. Об’єкт та мета курсу. Визначення математичних методів та моделювання. Поняття «модель». Класифікації моделей: натурні, аналогові, математичні. Історія розвитку і використання моделей в природознавстві і суспільних науках.  

Об’єкт та мета курсу Мета курсу – Сформувати у студентів компетентності стосовно застосування статистичних методів, математичного моделювання та комп’ютерних технологій в суспільно – географічних дослідженнях. Предметом курсу є вивчення теоретичних основ теорії ймовірностей та математичної статистики як науки про дослідження випадкових процесів і обробку випадкових величин, а також про конкретні методи статистичного моделювання суспільно – географічного процесу.

Об’єкт та мета курсу Завдання курсу: сформувати у студентів сучасну методологію використання математичних методів, моделей та комп’ютерних технологій при дослідженні соціально – географічних систем; дати студентам знання та поняття стосовно основних методів і підходів в математичній обробці суспільно – географічної інформації; сформувати у студентів поняття про математичні методи та моделювання при вирішенні суспільно – географічних задач; сформувати у студентів компетентність стосовно використання комп’ютерних технологій та математичних моделей в суспільно – географічних дослідженнях.

Визначення математичних методів та моделювання Метод дослідження – це сукупність мислених логічних і практичних дій (операцій, процедур, алгоритмів), які мають на меті розв’язання певного наукового пізнавального завдання. Метод науки – це сукупність дослідницьких дій, що застосовують для здобуття нових знань. Методика – це сукупність прийомів, способів дослідження, порядок їх застосування та інтерпретації отриманих за їх допомогою результатів. Вона залежить від характеру об’єкта дослідження; методології; мети дослідження; розроблених методів; загального рівня кваліфікації дослідника.

Визначення математичних методів та моделювання Методи загальнонаукові – це такі засоби і прийоми досліджень, що можуть бути використані після внесення до них певних уточнень та модифікацій в усіх науках. Серед загальнонаукових можна назвати методи абстрагування і конкретизації, індукції та дедукції, аналізу і синтезу, моделювання, формалізації, структурування, макетування, алгоритмізації, прогнозного управління, класифікації, експертних оцінок, тестування тощо. Методи конкретно-наукові – це такі методи наукового дослідження, які використовуються в окремих науках або у споріднених групах наук. За цією ознакою вони поділяються відповідно на спеціальні та міждисциплінарні. До перших з них належить, наприклад, метод суспільно-географічного районування. Серед міждисциплінарних методів можна назвати метод картографування тощо.

Визначення математичних методів та моделювання Моделювання – це процес заміни реального об’єкта дослідження його спрощеним аналогом (моделлю), який у достатній мірі зберігає основні властивості об’єкта і дає можливість дослідити їх для одержання нової інформації про останній. Моделювання географічне – це процес побудови, вивчення і використання географічних моделей в практичній і теоретичній діяльності.

Поняття «модель». Класифікації моделей: натурні, аналогові, математичні. Модель – це матеріальна чи уявна конструкція, котра в процесі пізнання відбиває і заміщує об’єкт дослідження та що при її безпосередньому вивченні отримуються знання про даний об’єкт.

Поняття «модель». Класифікації моделей: натурні, аналогові, математичні. Натурна модель в природознавстві, медико-біологічних напрямках, біотехнології, медицині, ветеринарії, сільському господарстві - використання ізольованих органів і тканин, культури клітин, штучних середовищ і умов. Натурні моделі застосовуються і в мистецтві (натурники), в біоніці та в ін. Наприклад анатомія в малюнках сформувалася в результаті анатомічних досліджень художниками і скульпторами як предмет мистецтва (Леонардо, Рафаель та ін.).

Поняття «модель». Класифікації моделей: натурні, аналогові, математичні. Аналогова модель представляє досліджуваний об'єкт аналогом, який веде себе як реальний об'єкт, ко не виглядає як такий. Аналогова модель явно більш простий і ефективний спосіб сприйняття і прояву складних взаімосвазей структури великої організації, ніж, скажімо, складання переліку взаємозв'язків всіх працівників.

Поняття «модель». Класифікації моделей: натурні, аналогові, математичні. Математична модель (рос. математическая модель; англ. mathematic model; нім. mathematisches Model n) — система математичних співвідношень, які описують досліджуваний процес або явище. Математична модель має важливе значення для таких наук, як: економіка, екологія, соціологія, фізика, хімія, механіка, інформатика, біологія, та ін.

Лекція 2. Моделювання, як метод пізнання, в суспільній географії Три рівні математизації суспільної географії: рівень параметризації географічних явищ та об’єктів, рівень емпіричних моделей, рівень теоретичних моделей. Місце методів ідеалізації, формалізації, математичних методів, методів моделювання в методології суспільно-географічного дослідження. Протиріччя системного і синергетичного підходів. Перспективи розвитку моделювання в суспільній географії.

Розвиток наукового знання ФАКТ Науковий факт Поняття Законо- мірність Закон Локальна теорія Загальна теорія

Система методів і підходів географічної науки Хорологічний підхід (події, явища у просторі)– географія Історичний підхід (події, явища у часі) - історія Географічний підхід – комплексність і територіальність аналізу об’єкту вивчення Системний підхід – сукупність елементів, об’єднаних загальною діяльністю (функцією) (система – онтологічне і епістемологічне розуміння) Інформаційний підхід – розгляд процесів, явищ з точки зору найбільш загального інформаційного обміну Синергетичний підхід – міждисциплінарні дослідження Еволюційний підхід – розгляд процесів у розвитку

Загальнонаукові (філософські) методи в географії Діалектичний метод – окреме і загальне знаходяться у суперечливій єдності (діалектична логіка – основний інструмент дослідження) Індуктивний метод – рух від часткового до загального (емпіричні методи) Дедуктивний метод – рух від загального до часткового (теоретичні методи) Аналіз і синтез – виділення найважливішого і створення абстракцій (методи групування, районування, систематизації тощо)

Методи географічних досліджень Методи інформаційного забезпечення: спостереження – польові: експедиційний метод (екстенсивний, охоплює велику територію, але не дає даних про динаміку), стаціонарні (мала територія, але синхронні довготривалі спостереження), довгострокові галузеві (метеорологічна, геофізична, гідрологічна мережі, екологічний моніторинг тощо). Обов’язкове прото-колювання, фіксація якісних і кількісних показників, польо-ві книжки, зарисовки, знімальні планшети, фото тощо; первинна обробка, складання баз даних; камеральні спостереження – обробка результа-тів статистичного обліку, соціологічних досліджень тощо; ГІС – локальні – глобальні, галузеві – конкрентно орієн-товані, загальні; створення мереж банків даних (Інтернет)

Методи географічних досліджень 2. Картографічні – (опрацювати самостійно), використання ГІС – технологій, комп’ютерних технологій тощо; картографічне моделювання – анімація процесів, динаміка розвитку об’єктів, використання математичного апарату – математико – картографічне моделювання. Найбільш ефективне використання комбінованих методів. Конкретні методи: порівняльно – картографічний; історико – картографічний; індикаційно – картографічний;математико – картографічний. 3. Дистанційні методи – відносяться частково до методів інформаційного забезпечення – аерокосмічні дослідження, зондування поверхні і надр у різних частинах спектру, складання топографічних карт, виконання спеціальних досліджень (визначення запасів вологи, прогнозування врожайності, моніторинг стану річок, поверхні тощо)

Методи географічних досліджень 4. Порівняльний метод – знаходження емпіричних залежностей шляхом порівняння однорідних об’єктів; це основа систематизації – типологічної (класифікація) чи регіональної (районування). 5. Метод географічних аналогів – порівняння різнорідних об’єктів, один добре вивчений (прототип), інший новий, властивості прототипу переносяться на новий. Цей метод на стику моделювання і порівняльного методу. 6. Математичні методи – універсальні методи, використовуються на всіх стадіях дослідження – від первинної обробки до узагальнення. Різні розділи математики, найчастіше теорія ймовірностей і математична статистика (факторний аналіз, кластер – аналіз, тренд – аналіз тощо), мат-логіка і теорія множин, диференційні рівняння (динаміка, еволюція систем), матпрограмування, теорія графів.

Методи географічних досліджень 7. Моделювання – принцип подібності або аналогії, класифікації моделей: ідеальні, фізичні, матеріальні, мате-матичні, просторово – подібні (макети), образно – знакові (у т.ч. карти), вербальні, графічні, знакові. ГІС – технології і використання комп’ютерів. У суспільній географії моделі – графи, моделі – дерева, статистичні моделі. Моделі гло-бальних процесів (“ядерна зима”, перенаселення Землі, прогноз змін клімату тощо).

Лекція 4. Випадковий характер організації географічного середовища Організація географічного середовища. Локальні та інтегральні процеси. Поняття про ймовірність. Принципово випадковий характер суспільно – географічних процесів. Особливості суспільно – географічної інформації.

Поняття про ймовірність Ймовірність – числова характеристика можливості того, що випадкова подія відбудеться в умовах, які можуть бути відтворені необмежену кількість разів.

Поняття про ймовірність. Довірча ймовірність – ймовірність накриття довірчим інтервалом істинного значення параметра. Довжина довірчого інтервалу пропорційна величині довірчої ймовірності. Найбільш вживані стандартні значення довірчої ймовірності наступні: Р = 0.9; 0.95; 0.99; 0.999.

Особливості суспільно – географічної інформації. Існує кілька груп визначень інформації: будь-які відомості, дані, що передаються різними каналами; будь-які відомості, дані, що зменшують ступінь невизначеності про навколишнє середовище; міра неоднорідності, розмаїття, впорядкованості, структурованості, організованості систем (атрибутивна концепція інформації); запам’ятований вибір в точці біфуркації одного варіанта розвитку з декількох моживих (рівноправних).

Особливості суспільно – географічної інформації. Соціально-географічна система (соціогеосистема) – гетерогенна система, що вміщує різні за рівнем уза-гальнення та ієрархії соціальні елементи або підсисте-ми, а також техногенні абіотичні і біогенні елементи (підсистеми), що знаходяться у взаємодії через потоки речовини, енергії та інформації в географічному прос-торово-часовому континуумі.

Особливості суспільно – географічної інформації. Соціально-географічний процес (соціогеопроцес) – послідовна закономірна зміна ситуацій у розвитку різних соціумів в історичному і географічному контексті, як зміна соціальних складових соціогеосистем у просторово-часовому континуумі.

Особливості суспільно – географічної інформації. Інформаційно-суспільно-географічний простір – простір антропосфери, де існують соціум, господарство і природні системи, територіальна організація, властивості і зв’язок (між собою та зовнішнім середовищем), яких зумовлені складною взаємодією полів різних ознак, а єдність і оптимізація здійснюється через інтерференцію та взаємодію їхніх інформаційних полів.