Классификация по критерию универсальности

Разнообразие применяемых методов физико-географических исследований в геоэкологии предопределяется сложностью изучаемых объектов — природных и природно-антропогенных геосистем — и требует определенной их, классификации, т. е. разделения на группы, однородные в каком-либо отношении. Имеющиеся классификации физико-географических методов значительно различаются между собой и опираются на различные критерии выделения классификационных групп.

Ф. Н. Мильков все методы исследований сводит к трем категориям: 1) общенаучным; 2) междисциплинарным; 3) специфическим для данной науки.

К общенаучным методам относятся методы материалистической диалектики, исторический, системный подход.

Важнейшим методом выступает материалистическая диалектика, законы и основные положения которой — о всеобщей связи явлений, движении как важнейшем свойстве материи, единстве и борьбе противоположностей, переходе количественных изменений в качественные, отрицании отрицания — составляют методологическую основу современной науки.

Дальнейшим развитием диалектического метода является системный подход, имеющий общенаучное значение. Системный подход рассматривает объект в его внутренних и внешних взаимосвязях, представляет его как структурную часть более крупного целого и как совокупность более мелких структурных частей. С материалистической и исторической диалектикой связан исторический подход, вытекающий из всеобщей связи и развития природы и общества.

В геоэкологии моделирование является одним из основных методов исследований и имеет ряд особенностей, обусловленных необходимостью учета взаимоотношений разнокачественных природных и антропогенных объектов. Геоэкологическое моделирование оперирует всеми видами идеальных и предметных моделей, которые взаимно дополняют друг друга. Одним из основных специфических выражений метода моделирования следует рассматривать построение геоэкологических картографических моделей. Широко распространены графические модели в виде таблиц-матриц взаимодействия между характеристиками состояния ПТК и видами антропогенных воздействий, а также между природными и техногенными элементами в геотехсистемах. К образно-знаковым моделям относятся классификации, легенды геоэкологических карт. В последние годы активно развивается имитационное моделирование.

Междисциплинарные методы являются общими для группы наук. В физико-географических исследованиях к ним относятся геохимический, геофизический, геоэкологический и математические.

Геохимический метод связан с применением законов общей геохимии в изучении геосистем. Специфическим выражением геохимического метода является метод сопряженного анализа, заключающийся в одновременном изучении химического состава всех компонентов ПТК с последующим сравнением полученных результатов между собой как в пределах одного элементарного геохимического ландшафта, так и смежных с ним. Теория, методология и методика ландшафтно-геохимических исследований составляют основу нового научного направления — геохимии окружающей среды. Результатом эколого-геохимических исследований является оценка совместимости природных и антропогенных геохимических потоков, устойчивости природных систем к техногенным нагрузкам, нормативная оценка качества среды жизнедеятельности населения и природных экосистем.

Геофизический метод. Специфическим выражением геофизического метода является метод балансов, в основе которого лежит универсальный физический закон сохранения вещества и энергии. Геофизические исследования отличаются трудоемкостью сбора геофизического материала, использованием сложной аппаратуры, преимущественно стационарными условиями наблюдения. Балансовый метод используется для изучения радиационных и тепловых условий подстилающей поверхности, водного режима почв, продуктивности биоценозов природных и природно-антропогенных геосистем.

Эколого-геофизические исследования направлены на оценку соотношения природных и антропогенных потоков вещества и энергии, изменения геофизического состояния территории под влиянием техногенных теплового, динамического, электрического полей.

Геоэкологический метод. В настоящее время наблюдается активное формирование этого метода. Его суть заключается в изучении природных и природно-антропогенных геосистем с позиций гуманитарно-экологического подхода, в оценке окружающей среды как среды жизнедеятельности человека. Отличительной чертой этого метода является качественно новый уровень синтеза знаний физико-географических и экономико-географических наук, экологического и системного подходов.

Математические методы. В той или иной форме математические методы применяются практически во всех естественных и социальных науках. В настоящее время все активнее применяются методы и принципы теории вероятности, теории информации, теории графов, теории игр. Конкретное содержание приемов анализа выбирается под влиянием избранной модели, представлений о характере связей и практической цели исследования.

Важную роль в геоэкологических исследованиях играет математическая обработка полученных результатов. Полученные в результате наблюдения фактические данные обрабатываются с использованием, приемов статистического анализа. Математическая обработка определяет правила составления выборок и обработки вариационных рядов. Характеристика вариационных рядов дается по группам показателей среднего положения, разнообразия признаков, формы распространения, точности опыта, достоверности различия.

Объяснение эмпирических фактов, выявление закономерностей и взаимосвязи наблюдаемых явлений решается с применением различных видов математического анализа: корреляционного, факторного, кластерного, регрессионного, информационного.

К основным междисциплинарным методам исследования относятся также моделирование и эксперимент.

Моделирование — исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей; использование моделей для определения или уточнения характеристик и рационализации способов построения конструируемых объектов.

Модель рассматривается как любой образ, аналог, мысленный или условный, какого-либо объекта, процесса или явления — «оригинала» данной модели. На идее моделирования базируется любой метод научного исследования — как теоретический, при котором используются различного рода идеальные модели, так и экспериментальный, использующий предметные модели. Идеальные модели подразделяются на: 1) образные (фотографии, зарисовки с натуры); 2) образно-знаковые, включающие вербальные (дефиниции, законы), графические (диаграммы, схемы), картографические; 3) знаковые или математические (математическая обработка данных, математическое моделирование и прогноз). Предметные модели включают пространственно и физически подобные.

Экспериментом называют чувственно-предметную деятельность в науке, опыт, построение предметных моделей, воспроизводящих объект, проверку гипотез.

В географических исследованиях к числу экспериментальных методов относятся: 1) натурные эксперименты, связанные с организацией направленных воздействий на природные системы и изучением реакции (откликов) систем; 2) модельные эксперименты, которые осуществляются на аналогах определенных природных систем.

Специфические методы исследований включают сравнительно-географический, картографический (сравнительно-описательный и литературно-картографический, по Ф. Н. Милькову), ландшафтный, дистанционного зондирования, палеогеографический. Специфические методы также включают метод балансов (специфический метод геофизических исследований) и метод сопряженного анализа (специфический геохимический метод).

Сравнительно-географический метод — самый традиционный, остается основным методом отраслевых и комплексных наук физико-географического цикла. Наиболее распространенными, но далеко не самыми совершенными являются так называемые «визуальные приемы анализа». Как указывает В. С. Преображенский, методические указания их выполнения сводятся к совету «смотри и сравнивай». Выражением сравнительного метода на картах служат, по Ф. Н. Милькову, различного рода изолинии — изотермы, изогипсы, изобары и др. Метод применяется для решения задач, связанных с сокращением неопределенности географической информации, классификацией, районированием, оценкой объектов. В настоящее время сравнительно-географический метод активно обогащается математическими методами анализа информации. Метод аналогии является одним из направлений развития сравнительно-географического метода. Его сущность заключается в принципиальной возможности изучения малоисследованного объекта по аналогу в другой системе, которая достаточно изучена и знания о которой переносятся на изучаемый объект.

Картографический метод заключается в создании карты как образно-знаковой модели с пространственно-временным подобием объекту и использовании карт с целью познания отраженных в них явлений. Картографический метод также позволяет получать сведения о качественных и количественных характеристиках объекта, изучать взаимосвязь и взаимозависимость, устанавливать динамику и эволюцию явлений, составлять прогноз.

Возможность изображения интегральных явлений на карте является важнейшей основой развития геоэкологического картографирования. Геоэкологические карты являются синтетическими, отражающими и природно-ресурсное состояние, и формы антропогенного воздействия на геосистемы. На геоэкологических картах отображается не только статика (инвентаризация) форм и интенсивности загрязнения и нарушения природной среды, но их динамика. Результатом анализа данных наблюдений являются оценочные прогнозные и рекомендательные карты. Еще одно направление геоэкологического картографирования связано с оценкой геоэкологических ситуаций в системе «природа — хозяйство — общество».

Ландшафтный метод направлен на комплексное изучение происхождения, структуры, современного состояния, функционирования ландшафтов под воздействием природных и антропогенных факторов. Ландшафтные исследования опираются на системный подход, сравнительно-географический, картографический, геофизический, геохимический, аэрокосмический и другие методы. Ландшафтная съемка — как основа исследований — заключается в полевом изучении ландшафтов методами ландшафтного картографирования и профилирования, комплексного описания точек наблюдения. Результатом таких исследований является составление ландшафтных карт на уровне урочищ и фаций. Большое значение придается изучению функционирования и динамики ландшафтов методами геохимии и геофизики на базе стационарных наблюдений, эколого-геохимической оценке состояния природных и природно-антропогенных комплексов.

Метод дистанционного зондирования (аэрокосмический) относится к опосредованным наблюдениям и включает широкий спектр средств и методов зондирования земной поверхности, способов регистрации, доставки и обработки информации. Наблюдения ведутся аэрои космическими средствами с использованием фотографических систем регистрации информации, к которым относится фотосъемка в видимом диапазоне, и нефотографических систем — телевизионная, тепловая, радиолокационная, сканерная съемки. Возможность с помощью этих методов проведения регулярных наблюдений является базой для различных видов мониторинга, в том числе экологического. К аэрокосмическому методу относится также анализ аэрофотоснимков для выявления и уточнения границ и структуры природно-территориальных комплексов локального уровня.

В палеогеографическом методе основой для физико-географических реконструкций геосистем выступает естественно-исторический подход. В основе его лежит принцип актуализма, заключающийся в объяснении процессов прошлого, исходя из представлений о современных процессах и явлениях, и принцип историзма, требующий изучения предметов и явлений в конкретно-исторических условиях их становления и эволюции. Палеогеографический метод позволяет изучать прошлое состояние геосистем в конкретных пространственно-временных обстановках, исследовать настоящее их состояние как результат конкретного пространственно-временного развития и прогнозировать тенденции будущего развития на основе их анализа в прошлом и настоящем.