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.