2.9. Системний метод. Системний підхід

За системним підходом, системною парадигмою географічні об'єкти розглядають як складні системи. Система в найбільш зага­льному розумінні — це множина взаємопов'язаних об'єктів (елемен­тів системи), яка утворює певну цілісність, новий об'єкт. Кожна сис­тема має такі властивості і відповідні характеристики:

• система складається з множини елементів; при цьому елеме­нтами можуть бути об'єкти — матеріальні чи ідеальні (абстрак­тно-формалізовані), властивості об'єктів, відношення між об'єктами;

• система має множину зв 'язків і відношень між складовими елеме­нтами; головні відношення називають системоутворюючими;

• в межах окремої системи її елементи можуть утворювати певні групи і блоки, які називають підсистемами даної системи;

• система являє собою не механічну сукупність складових елемен­тів і підсистем, а їх цілісність, що має нові якості; це властивість емерджентності систем;

• кожна система має свою організацію, свою будову, яку назива­ють структурою системи; систему можна розглядати за різними системоутворюючими відношеннями, у різних аспектах, у різних структурних зрізах, але звичайно структуру системи характеризу­ють за головним, специфічним для даного класу систем системоут­ворюючим відношенням;

• кожна система виконує властиві їй функції* по відношенню до її зовнішнього середовища, а її підсистеми мають внутрішні (іноді й зовнішні) функції;

• кожний об'єкт можна одночасно розглядати як систему, що складена певною множиною елементів, або ж як один з елементів бі­льшої системи (надсистеми); це властивість еквіпотенційності систе­много підходу, яка зумовлена наскрізною та ієрархічною системно-структурною організацією реального світу;

• системи розглядають функціонально, за їх входами і виходами. Міняючи вхідні імпульси системи та спостерігаючи за відповідною зміною виходів з системи, зміни її стану, можна зрозуміти механізми функціонування системи.

* Поняття "функція" (функціональність, функціональні відношення) визначають як "роль", "значення", "корисність", "цінність", "вплив", "вза­ємодію", "взаємозв'язок"об'єктів як складних систем.

109

Розрізняють системи малі й великі, прості й складні, відкриті та закриті, статичні та динамічні, детерміновані й стохастичні (ймовір­нісні), матеріальні (фізичні) та ідеальні (знакові), нерегульовані та регульовані і т. д. Географія має справу перевалено з системами від­критими, великими, складними, динамічними, стохастичними, регу­льованими і саморегульованими.

Системний підхід використовують для системного аналізу та сис­темного синтезу. Системний аналіз має на меті декомпозицію склад­ної системи на підсистеми різних порядків і далі — на групи й блоки елементів та на самі елементи. Це дослідження систем "зверху вниз". Системний синтез здійснюють за зворотним напрямком — "знизу вверх" для дослідження інтегративних, цілісних характеристик систе­ми та тих відношень, що її формують. Системний аналіз спрямований на дослідження внутрішньої будови та організації системи, її структу­ри. Системний синтез має на меті дослідження властивостей системи як цілого, зокрема її функцій. Найкращі результати дає взаємопов'я­зане використання системного аналізу та системного синтезу, але й нарізне застосування цих підходів цілком припустиме.

Відомий французький географ Жаклін Божьо-Граньє наголо­шує, що серед сучасних методів географічних досліджень один ме­тод має особливу цінність, це системний метод. Дослідження взає­мозв'язків між частинами цілого уявляється фундаментальним аспе­ктом географії. Географи традиційно оперують природно-географі­чними, економіко-географічними, суспільно-географічними ком­плексами, які повною мірою відповідають аксіомам і постулатам за-гальнонаукового системно-структурного підходу. У 1960-1970-х роках розроблене нове поняття — геосистема (В. Б. Сочава), яке за­кріпило системну концепцію в географії і визначило якісно нову ме­тодологію географічних досліджень.

Система, за П. Хаггетом (1979), — це сукупність предметів або їх частин, що взаємодіють між собою через посередництво впорядко­ваної множини зв'язків. Системність — загальна риса реального світу, яка протистоїть несистемності, хаосу. На даний час загально­визнаною є системно-структурна організація ландшафтної оболон­ки Землі. Будь-який об'єкт чи явище можна розглядати як систему. Серед інших систем геосистеми вирізняються їх прив'язкою до зем­ної поверхні. Вони обов'язково займають певну частину земного простору, складені компонентами ландшафтної оболонки — приро­дними, соцальними, господарськими (техногенними) і представля-

110

ють більшу-меншу впорядкованість цих компонентів на земній по­верхні. Геосистема являє собою просторово впорядковану (органі­зовану) множину компонентів ландшафтної оболонки, яка формує нову цілісність, новий географічний об'єкт.

Використання системного (системно-структурного) методу в гео­графії потребує глибокого розуміння специфіки геосистем, для яких властиві (М. В. Багров, В. О. Боков, І. Г. Черваньов, 2000):

• відкритість геосистем, наявність "входів" і "виходів";

• дисипативність геосистем: суспільно-географічні системи спрямовані у своєму розвитку на підвищення самоорганізації; вони використовують енергію і розсіюють її у простір;

• одиоспрямованість і незворотність багатьох процесів, які спри­яють ускладненню системи;

• стійка нерівновага: більшість суспільно-географічних систем перебувають у стані стійкої нерівноваги приходу-розходу, постійно­го дисбалансу;

• наявність системної "цілі" — головної функції чи певного набору функцій.

Головними характеристиками будь-якої системи є її структура і функція. Для геосистем окремі автори, відповідно, користуються поняттями геоструктура та геофункція. Але ці терміни не набули помітного поширення, і частіше географи аналізують просто струк­туру і функцію геосистем, а не "геоструктуру" та "геофункцію".

Структура — це такий спосіб сполучення (організації) будь-яких предметів (елементів) між собою, при якому утворюється но­вий предмет, що має свої специфічні емерджентні (цілісні) властиво­сті. У кожній системі наявна множина різноманітних і різнопоряд-кових відношень між її складовими елементами. Головне відношен­ня, що формує систему як таку, називають системоутворюючим. Системоутворююче відношення — головна ознака структури систе­ми. Структура системи характеризує стійкі (інваріантні) форми (складові частини та відношення) її існування. Функція системи ви­значає її роль і місце у зв'язках і взаємодіях з іншими системами. Функціонування — це діяльність системи, внаслідок якої вона вико­нує певні функції і відтворює сама себе.

Системна методологія має на меті аналіз ступеня складності та впорядкованості геосистем. Ці характеристики певною мірою взає­мопов'язані між собою. Разом з тим слід підкреслити їх відмінності. Простота-складність являє собою переважно екстенсивну або кіль-

Ш

кісну характеристику геосистеми, а невпорядкованість (хаос)-впорядкованість (організованість) — її інтенсивну характеристику. Складність геосистем можна оцінити за більшою чи меншою кількі­стю складових елементів, кількістю їх різних видів чи типів. Впоряд­кованість геосистем є їх структурною характеристикою: відношення порядку між елементами системи означають підпорядкованість од­них з них іншим; чим більше таких відносин між елементами геосис­теми і чим більш чіткою є "піраміда" таких взаємин, тим більш впо­рядкованою є система. На рисунку 4 представлені схеми, що відпові­дають різним рівням впорядкованості.

Рис. 4. Типізація формалізованих відношень:

а) відношення строгого порядку: кожен об'єкт підпорядкований одному домінуючому об'єкту; б) відношення нестрогого порядку: більша частина об'єктів підпорядкована одному домінуючому об'єкту; в) відношення еквівалентності (рівності): всі об'єкти рівно­правні щодо зв'язків домінування -підпорядкування; г) відношення подібності (толерантності): більша частина об'єктів рівноправна за зв'язками домінування-підпорядкування

112

Контрольні питання та завдання

1. Які передумови мала географічна наука для впровадження систе­много підходу, системного методу?

2. За якими ознаками і властивостями виділяють системи?

3. Характеризуйте системний підхід за двома його напрямками — системним аналізом і системним синтезом.

4. Ким і в який час започаткований геосистемний підхід (геосистем -на парадигма) у вітчизняній географії? Покажіть органічний зв'язок географічних комплексів і систем.

5. Характеризуйте специфіку геосистем як об'єктів досліджень (за М. В. Багровим, В. О. Боковим, І. Г. Черваньовим, 2000).

6. Розкрийте зміст головних ознак геосистеми — її структури та функції. Наведіть відповідні приклади.

7. Як характеризують складність та впорядкованість геосистем?

2.10. Методи аналізу взаємозв'язків і взаємозалежноспіей

Системно-структурний методологічний підхід націлює дослідни­ка на аналіз взаємозв'язків і взаємозалежностей, які формують ціліс­ні системи різних типів і масштабів. Концепція взаємопов'язаності явищ реального світу наголошує необхідність уважного вивчення суспільно-географічних зв'язків — речовинних, енергетичних, інфор­маційних.

Поглиблений теоретичний аналіз зв'язків зроблений у кібернети­ці: прямі зв'язки йдуть від керуючої підсистеми до керованої і явля­ють собою команди управління; зворотні зв'язки спрямовані від ке­рованої підсистеми до керуючої і характеризують її реакцію на ті чи інші команди; при цьому зворотні позитивні зв'язки прискорюють і вичерпують процеси, а зворотні від'ємні зв'язки виконують функцію саморегуляції, обмеження надмірного і катастрофічного зростання будь-яких процесів.

Е. Б. Алаєв (1983) розрізняє географічні відношення трьох видів:

• відношення між об'єктом та геопростором;

• відношення між географічними об'єктами;

• відношення між таксонами — одиницями географічної система­тики.

У суспільно-географічних дослідженнях аналізують такі відно­шення та взаємодії (М. Д. Пістун, 1996):

- зв'язки для виготовлення певних видів продукції та послуг —

113

технологічні, інфраструктури!, постачальні, збутові, науково-техні­чні, управлінські;

• зв'язки послідовної чи паралельно-послідовної переробки си­ровини і продукції (напівпродуктів); зв'язки природно-ресурсних і енерговиробничих циклів;

• зв'язки міжгалузевих формувань;

• зв'язки територіальних, суспільно-географічних формувань — точкові, локальні, мікро- та субрегіональні, регіональні, міжрегіо­нальні (національні), міжнародні.

Контрольні питання та завдання

1. Поясніть пізнавальну роль аналізу відношень і зв'язків у суспіль­но-географічних дослідженнях.

2. Як систематизує географічні відношення Е. Б. Алаєв (1983)?

3. Прокоментуйте класифікацію суспільно-географічних відно­шень та взаємодій М. Д. Пістуна (1996).

3. ГЕОГРАФІЧНІ ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ (ГІС). ГІС-ТЕХНОЛОГІЇ

Географічна інформаційна система (ГІС) — нове поняття, що на­було загальнонаукового статусу на початку 1980-х років. ГІС являє собою комп'ютерну базу просторово організованих (координатно визначених) даних у поєднанні з електронними засобами та програ­мами їх аналізу. Іншими словами, ГІС — це інформаційна модель реального простору за встановленим переліком ознак і характерис­тик. За своїм змістом ГІС тотожна певній множині географічних карт, які методами електронного картографування можуть бути по­будовані за окремими ознаками чи будь-якими їх комбінаціями та поєднаннями.

Найсуттєвіші відмінності між картами й атласами та ГІС такі. Карги й атласи призначені для візуального аналізу. Вони допуска­ють також певні картометричні операції, які дають деякі кількісні характеристики картографованих об'єктів. ГІС також має засоби візуалізації. Але ГІС являє собою не "застиглу" й "'разову" інформа­ційну базу, подібно карті. ГІС — це активна й багатофункціональна база даних, яка може постійно доповнюватися та оновлюватися. її можливості кількісно і якісно перевищують звичні карти на кілька

114

порядків. За допомогою спеціального програмного забезпечення ГІС обробляє наявну інформацію в автоматичному режимі, дає змо­гу розробляти різноманітні географічні карти за технологіями елек­тронного картографування, зчитувати інформацію з карт, аєро- та космознімків, здійснювати картометричну аналітику, проводити поєднаний аналіз різних карт, застосовувати статистико-картогра-фічні методи аналізу географічної інформації. На даний час загаль­новизнано, що ГІС — це не просто набір електронних таблиць і карт, це якісно нові технології накопичення, систематизації та обро­бки географічної інформації, які називають ГІС-технологіями. ГІС-технології дають змогу:

• цілеспрямованого накопичення та повсякчасного оновлення даних, у т. ч. і в автоматизованих режимах;

• систематизації даних за певними програмами та їх оброблення та перетворення за алгоритмами;

• контролю якості інформації, фільтрування помилок, запитів допоміжної інформації, статистичної обробки даних, обмін інфор­мацією з іншими базами даних та порівняння результатів;

-- автоматизованого пошуку (тематичний, часовий, регіональний і т. д.) та автоматизованого аналізу даних;

- тематичного й синтетичного електронного картографування, статистико-картографічного аналізу окремих карт, їх співставного дослідження у будь-яких комбінаціях.

Географічні інформаційні системи складаються з таких блоків: база даних, програмне забезпечення, технологічне обладнання (ком­п'ютери, сканери, монітори, принтери і т. д.). Первинна інформація для баз даних може бути текстовою, табличною, графічною. Вона може представлятись у формі карт, аерофотознімків, космічних зо­бражень, схем, діаграм і т. д.

На рис. 5 представлена методологічна структура ГІС та її осно­вних технологічних зв'язків. За цією схемою серцевиною ГІС є під­система знання про об'єкт, яка взаємодіє з підсистемами пошуку ін­формації, її переробки, одержання нової інформації та її подання користувачеві ГІС.

Сфера застосування нових інформаційних технологій невпинно розширюється й стрімко зростає. На початку 1990-х років започат­кована автоматизація окремих ланок топографо-геодезичного та картографічного виробництва. У середині 1990-х років були створені перші інтегровані системи геоінформаційного картографування і

115

розпочалося формування інфраструктури геопросторових даних на глобальному, національному та регіональному рівнях.

Інфраструктура просторових даних (ІПД) охоплює бази та бан­ки географічних даних, стандартну документацію для їх збирання та накопичення (її називають метаданими), засоби для пошуку та візу-алізації, оцінки придатності даних (каталоги та WEB-картографічні сервери), а також відповідні методи забезпечення доступу до гео-просторових даних. Метою формування ІПД є скорочення витрат на збір, обробку та зберігання геопросторових даних, підвищення якості та оперативності їх актуалізації, забезпечення публічного й рівноправного доступу до національних геоінформаційних ресурсів усім організаціям і громадянам.

Упродовж 1992-2001 pp. в Україні на державному рівні законів і постанов введені в дію державні кадастри природних ресурсів: земе­льний, лісний, водний, містобудівний (населених пунктів), родовищ і проявів корисних копалин, природних територій курортів, приро­дних лікувальних ресурсів, територій та об'єктів природно-заповід­ного фонду, тваринного світу, регіональних кадастрів природних ресурсів.

У 1998 р. була законодавчо затверджена Національна програма інформатизації України, що має на меті широке впровадження ГІС на усіх рівнях життєдіяльності та управління. Досвід створення гео­інформаційних систем показує, що програмні та технічні засоби складають не більше 40% загальних витрат, а решту становить збір і

116

обробка даних: "можливості ГІС безмежні й ефективні, але вони безглузді й збиткові в разі відсутності геопросторових даних" (Ю. О. Карпінський, А. А. Лященко, 2002).

На даний час в країні спостерігається інтенсивне "старіння" кар­тографічних матеріалів: відбуваються великі зміни у землекористу­ванні та землеволодінні, пов'язані з радикальною земельною рефор­мою; змінюються межі населених пунктів, сільрад, районів; зміню­ються численні географічні назви, зокрема, у зв'язку з переходом на державну мову. Державна картографічна служба в умовах глибокої кризи помітно відстала від цих процесів і потребує принципових змін у картографічному виробництві та формування відповідної геоінформаційно-картографічної інфраструктури. З цією метою в країні створюється якісно нова інфраструктура з такими компонен­тами:

• фундаментальна мережа GPS-станцій для забезпечення кінема­тичного режиму GPS-вимірювань та обробки у реальному масштабі часу (Real Time Kinematics GPS — RTK GPS);

• банк цифрових топографо-геодезичних даних, який містить: 1) базу даних пунктів державної геодезичної мережі; 2) цифрові то­пографічні карти М 1: 200 000 на всю територію України та М 1:10000 — для великих міст; 3) цифрові фотоплани М 1: 2000 для окремих територій; 4) базу даних географічних назв;

• база даних цифрової TIN-моделі рельєфу на основі М: 200 000 на всю територію України та М: 10 000 для великих міст;

• єдина система класифікації та кодування топографічних об'єк­тів і їх атрибутів;

• мережа регіональних центрів на основі топографо-геодезичних підприємств, які відповідають за картографічне забезпечення своїх регіонів.

Головним завданням формування ІПД є створення й актуаліза­ція Єдиної державної цифрової картографічної основи та Держав­ного банку картографічних даних (ДБКД). Формування ДБКД має на меті узгодженість ідентифікаторів картографічних об'єктів з державними стандартами та відомчими класифікаторами і реєст­рами. Повна сумісність і гармонізація ДБКД з відомчими базами даних — чи не найскладніша проблема, і її розв'язання дасть змогу актуалізувати величезну за обсягом відомчу інформацію, накопи­чену міністерствами і відомствами протягом десятиліть і навіть століть.

117

Службова інформація (метадані) повинна чітко зазначати дже­рела походження даних, методи їх одержання чи створення, ступінь їх точності та репрезентативності. Гострою лишається проблема створення системи стандартів геоматики та приєднання до міжна­родної системи таких стандартів JSO 19100.

У глобальній інформаційній системі Internet створена Географіч­на мережа — глобальна система географічної інформації, її постача­льників та користувачів. Її порталом (WEB-сайтом) є адреса WWW.Geography Network.com. Путівник географічної мережі збе­рігається на вузлі сервера ESR1.

Зростають географічні Internet-послуги на основі мережі карто­графічних WEB-серверів. В Україні створений дослідний картогра­фічний WEB-cepвep (http://www.uamap.net).

Національне агентство з питань інформатизації при Президенто­ві України у 1997 р. розробило рекомендації щодо розробки систем інформаційно-аналітичного забезпечення (СТАЗ) регіональних ор­ганів управління. Типова структура СІАЗ обласних, районних і мі­ських (у регіонах великих міст) така:

1. адміністративне управління (офісні функції);

2. законодавство і підзаконні акти;

3. облік і статистика;

4. економіка і соціально-економічний розвиток;

5. бюджет і фінанси;

6. податки;

7. транспорт і зв'язок:

8. промисловість і енергетика;

9. сільське господарство, сільськогосподарське виробництво, продовольство;

10. майно регіону, приватизація, підприємництво;

11. будівництво, містобудівництво, архітектура;

10. житло, житлово-комунальне господарство, благоустрій та комунальні послуги;

10. торгівля і побутове обслуговування населення;

10. територія, адміністративно-територіальний поділ, землеуст­рій, землекористування;

10. охорона довкілля;

10. наука, культура, освіта, фізкультура і спорт, молодіжна полі­тика, засоби масової інформації, гуманітарні питання;

10. охорона здоров'я;

118

18. соціальний захист населення, пенсії, пільги, субсидії;

19. праця, охорона праці, трудові ресурси й заробітна плата;

20. населення, громадський стан, права й свободи громадян;

21. міжнародні й зовнішньоекономічні зв'язки;

22. оборонна й мобілізаційна робота;

23. надзвичайні ситуації, громадянський захист, захист населен­ня від наслідків аварії на ЧАЕС;

24. правопорушення та правопорядок.

Географи повинні бути добре обізнані з типовою структурою СІАЗ і мати відповідну підготовку щодо користування нею. Типова структура представляє перелік інформаційних ресурсів регіону чи міста. Разом з тим географи можуть приймати участь у формуванні таких інформаційних ресурсів і формувати допоміжні їх блоки: "Природно-ресурсний потенціал території та природокористування в регіоні (місті)"; "Демографічна ситуація в регіоні (міста) та демо­графічна політика"; "Якість життя населення та рівень людського (гуманітарного) розвитку", та ін.

У рамках національної програми інформатизації вже виконані певні проекти, інформаційні бази яких можуть активно використо­вуватись у суспільно-географічних дослідженнях. Зокрема, Інститут географії НАН України у 2000 р. завершив електронну версію Атла­су України, що охоплює 176 географічних карт і численні графічні матеріали. Державний інститут проектування містобудування "Діп-ромісто" протягом 1999-2001 pp. розробив Генеральну схему плану­вання території України (у масштабі 1 : 500000), для якої були ство­рені численні картографічні геоінформаційні бази даних.

Контрольні питання та завдання

1. Що являють собою географічні інформаційні системи (ГІС)? По­рівняйте інформаційні можливості ГІС з традиційними текстови­ми та картографічними формами представлення географічної ін­формації.

2. Характеризуйте методичні можливості ГІС щодо накопичення та обробки географічної інформації.

3. Прокоментуйте методологічну схему ГІС, представлену на рису­нку 5.

4. З якого часу і в яких формах поширюються у вітчизняній геогра­фії ГІС-технології?

5. Що являє собою інфраструктура просторових даних?

119

6. Чим зумовлена розробка Національної програми інформатиза­ції України? Які цільові настанови цієї програми?

7. Характеризуйте геоінформаційно-картографічну інфраструкту­ру, яка створюється в країні.

8. Поясніть необхідність і методологічні проблеми узгодження і до­сягнення сумісності відомчих баз даних з Державним банком картографічних даних.

9. Чим представлена географічна наука у глобальній інформацій­ній системі Internet?

10. Характеризуйте структуру регіональної системи інформаційно-аналітичного забезпечення (СТАЗ).

120

Розділ IV

СУСПІЛЬНО-ГЕОГРАФІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ: МЕТОДОЛОГІЧНИЙ ОГЛЯД