Схема системного анализа для решения экологических задач

Для исследования экологических систем Дж. Джефферс предлагает 7 этапов, каждый из которых занимает различный удельный вес по временным, материальным и интеллектуальным показателям.

1. Выбор проблемы.Данный этап предусматривает выбор правильного метода исследования для решения актуальной экологической проблемы. Этот шаг невсегда бывает простым, т.к. можно взяться за решение проблемы не поддающейся системному анализу или выбрать проблему которую можно решить, не используя всю мощь системного анализа.

2. Постановка задачи и ограничение степени её сложности.На этом этапе задачу необходимо упростить так, чтобы она имела аналитическое решение проблем и допускала содержание практической интерпретации при этом в соответствии с принципом системного анализа необходимо учесть максимальное число связей, как между элементами системы, так и по отношению к внешней среде.

3. Установление иерархии целей и задач. Обычно цели и задачи выстраиваются в некоторую цепочку по степени их сложности; при этой производят декомпозицию основных задач на более простые (второстепенные). Очень важно, чтобы были чётко определены приоритеты, присвоенные различным задачам.

4. Выбор путей решения задач. Каждая конкретная задача может быть решена более чем одним способом. Как правило, разрабатывается несколько альтернативных решений. И выбирается то из них, которое лучше подходит для исследования задачи.

5. Моделирование. Моделирование задачи включает в себя модель задачи в общем, виде и оценку параметров модели. На начальном этапе моделирования определяют исходную цель, определяют необходимый и достаточный объем информации, собирают и предварительно обрабатывают исходные данные. В процессе количественной оценки параметров модели, определяют оптимальные параметры уравнений модели, рассчитывают границы доверительного интервала и определяют условия ограничений, накладываемых на параметра уравнений. На этом этапе производят агрегирование (объединение элементарных моделей в более общую глобальную модель). Этот процесс не является простым сложением элементарных моделей. Он требует учёт взаимных связей элементарных моделей, адекватных реальным связям между структурными элементами системы.

6. Оценка возможных стратегий. В ходе оценки исследуется чувствительность результатов к допущениям сделанным при построении модели. Модель исследуется на «чувствительность» к тем аспектам проблемы, которые были исключены из формального анализа, когда ограничивается степень сложности задачи.

7. Внедрение результатов. Этот этап представляет собой применение на практике результатов, полученных на предыдущих этапах. На последнем этапе выявляется неполнота тех или иных стадий, необходимость их пересмотра. В результате модель корректируется, и снова проходятся какие-то этапы.

Этапы исследования экологических систем.

1. Выбор проблемы

2.Постановка задачи и определение степени ее сложности

3.Установление иерархии целей и задач

4.Выбор путей решения задач

5.Моделирование

6.Оценка возможных стратегий

7.Внедрение результатов

Понятие модели. Виды моделирования

Модель – это вспомогательный объект способный заменить оригинал на определённом этапе и обладающий свойствами оригинала.

Моделирование – это разработка, проверка и исследование модели и распространение модельной информации на оригинал.

Модель можно классифицировать по следующей схеме:

1) материальные;

2) Абстрактные:

А) знаковые (компьютерные и некомпьютерные)

Б) вербальные

Прежде чем приступить к моделированию необходимо формализовать информацию.

Формализация-это выделение внутренней структуры объекта, процесса или явления и перевод ее в информационную структуру.

По строению модели делятся на: материальные и абстрактные (информационные).

Материальные модели по своей физической природе сохраняют свойство оригинала. Например, макеты – сохраняют геометрическое подобие, гидрологические модели сохраняют подобие физических процессов. Материальные модели могут быть натуральными (метод пробных площадок)

Информационные модели –совокупность информации характеризующую свойство или состояние объекта, процесса, явления.

Информационные модели бывают вербальные, схематические, математические, компьютерные.

Вербальная модель –модель в мыслимой или разговорной форме. Например, естественно научное описание в виде текста.

Схематическая модель –это схемы, рисунки, карты, фотографии. Например, схемы биохимических круговоротов, пирамиды Элтона и т.д. Их достоинства: наглядность, информативность, простота. Вербальная и схематическая модель неотъемлемая часть качественного анализа экосистем.

Математическая модель –это математическое описание оригинала, сущность его в том, что взаимосвязь исследования явления и фактов представлена в виде формул, систем уравнений или неравенств.

Математические модели описывают процессы и явления обладающие изоморфными свойствами.Изоморфизм –взаимнооднозначное отображение соответствия между оригиналом и моделью в области изучаемых свойств.

Гоморфизм –это отображение части свойств оригинала на модель.

Компьютерная модель –это модель организовывается свойствами программной среды. Например, базы данных, которые представляют собой совокупность таблиц со группировкой по определённым признакам экологических характеристик.

По отношению ко времени модели бывают: статические и динамические. Статическиеотображают систему не изменяющуюся во времени.

Динамические отображают своё состояние во времени.

По целям построения, технологии построения, качеству информации, модели делятся на следующие 4 группы:

Аналитические