Методи системного аналізу в екологічних дослідженнях

       Зміст           В-22

      I частина - теоретична.

1. Методи системного аналізу в екологічних дослідженнях.
2. Інформаційні  системи для  вирішення  проблем управління 

навколишнім    середовищем.

3. Сучасні інформаційні технології в охороні навколишнього середовища.
4. Моделювання екологічної ситуації з урахуванням антропогенних

               джерел.

5. Математичне моделювання в проблемі навколишнього середовища.
6. Вірогідність космічної катастрофи на планеті Земля
7. Можливі екологічні наслідки ядерної війни
8. Космос і прогнози 
9. Вірогідність настання тотальної екологічної кризи 
10. Технократичні сценарії розвитку Людства     
11. Сценарії майбутнього планети Земля в зв'язку екологічною кризою
12. Прогнозування вичерпаності природних ресурсів у
13. Прогнози зростання народонаселення
14. Перспективи  енергетики у зв'язку із зростанням народонаселення

II частина - розрахункова.

Висновок

Використана література 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

1. Методи  системного аналізу  в екологічних  дослідженнях.

     Системний аналіз не є якийсь математичний метод і навіть не група математичних методів. Це стратегія наукового пошуку, що використає математичні методи й моделі, але в рамках систематизованого наукового підходу до рішення складних проблем. Власне кажучи системний аналіз у такий спосіб організує наші знання про об'єкт, що полегшується вибір потрібної стратегії або пророкування результатів тієї або іншої стратегії для ухвалення певного рішення. При використанні системного аналізу в рішенні практичних завдань можна, випливаючи Дж. Джефферсу , виділити сім етапів Вибір проблеми

     Даний етап передбачає вибір правильного  методу дослідження для рішення  актуальної екологічної проблеми. Як показує досвід, на практиці часто  не враховуються істотні практичні  аспекти екології, з однієї сторони; а з іншого боку - ряд подань про  екологічні процеси настільки широко розповсюджений, що їх можна використати  без додаткових обґрунтувань. Тому, з одного боку, можна узятися за рішення проблеми, що не піддається системному аналізу, а з іншого боку - вибрати проблему, яку можна  більш ощадливо вирішити, не використовуючи всю міць методів системного аналізу. Така подвійність першого етапу  робить його критичним для вспіху (або невдачі) усього дослідження.

     Як  тільки існування проблеми усвідомлене, потрібно спростити завдання настільки, щоб вона мала по можливості аналітичне рішення, зберігаючи в той же час  всі ті елементи, які допускають змістовну практичну інтерпретацію. Це теж критичний етап, характерний  для будь-якого системного дослідження, на якому успіх або невдача  багато в чому залежать від тонкої рівноваги між спрощенням й ускладненням - рівноваги, при якому збережені  всі істотні зв'язки з вихідною проблемою й при цьому можна одержати рішення, що піддається якісному аналізу й має наочній інтерпретації.

     Після постановки завдання й обмеження  ступеня її складності (як правило, розумного спрощення) можна приступати до встановлення цілей і завдань  дослідження. Звичайно мети й завдання вибудовують у деякий ланцюжок (утворять ієрархію) по ступені їхньої можливості; при цьому роблять підрозділ  (декомпозицію) основних завдань на ряд більше простих (другорядних). Однак тут варто мати на увазі, що завдання, важливі з погляду одержання наукової інформації, у ряді випадків досить слабко впливають на вид рішень, прийнятих щодо впливу на экосистему й керування нею. Тому встановлення пріоритетності тих або інших завдань в ієрархічному ланцюжку - одна із центральних проблем системного аналізу. Особливо це проявляється в ситуації, коли дослідник свідомо обмежений певними формами керування й концентрує максимум зусиль на завданнях, безпосередньо пов'язаних із самими екологічними процесами.

     На  даному етапі можна вибрати кілька шляхів рішення проблеми. У загальному випадку природно шукати найбільш загальне аналітичне рішення, оскільки це дозволить  максимально використати результати дослідження аналогічних завдань  і відповідний математичний апарат. При цьому вибір сімейства, у  рамках якого проводиться пошук  аналітичного рішення, багато в чому залежить від фахівця із системного аналізу. Як правило, аналітик розробляє  кілька альтернативних рішень і вибирає  з них те, що краще підходить  для досліджуваного завдання.

     Після того як проаналізовані підходящі альтернативи, приступають до важливого етапу  моделювання складних динамічних взаємозв'язків  між різними аспектами проблеми. Тут треба відзначити, що моделируемым процесам, а також механізмам зворотного зв'язку властива внутрішня невизначеність, що значно ускладнює розуміння як самої системи, так і можливостей  її керованості.

     Як  тільки моделювання доведене до стадії, на якій модель можна (принаймні  , попередньо) використати, починається етап оцінки потенційних стратегій, отриманих  з моделі. У ході оцінки досліджується  чутливість результатів до допущень, зробленим при побудові моделі. Якщо виявиться, що основні допущення  некоректні, можливо, прийде повернутися  до етапу моделювання й скорегувати  модель.

     Звичайно  це пов'язане з дослідженням моделі на "чутливість" до тих аспектам проблеми, які були виключені з  формального аналізу на другому  етапі, коли ставилося завдання й  обмежувався ступінь її складності.

     Заключний етап системного аналізу являє собою  застосування на практиці результатів, отриманих на попередніх етапах. Якщо дослідження проводилося по описаній вище схемі, то кроки, які для цього  необхідно почати, будуть досить очевидні. У той же час саме  на останньому етапі може виявитися неповнота  тих або інших стадій або необхідність їхнього перегляду, у результаті чого прийде скорегувати модель і  знову пройти якісь із уже завершених етапів.

     Структура системного аналізу спрямована на те, щоб зосередити головні зусилля  на складні й, як правило, великомасштабних проблемах, що не піддаються рішенню  більше простими дослідженнями, наприклад, спостереженням або простим експериментуванням.

     Всі екологічні впливи - динамічні, тобто  залежать від часу й постійно змінюються. Більше того, взаємодії часто мають  особливість, називану в техніку "зворотним  зв'язком", тобто  характеризуються тим, що некоторые ефекти процесу  повертаються до свого джерела, у  результаті чого ці ефекти підсилюються або видозмінюються. Зворотні зв'язки бувають позитивними (посилення  ефекту) або негативними (ослаблення ефекту).  

2. Інформаційні  системи для рішення  проблем керування  навколишнім 

     середовищем.

     Сучасні інформаційні технології призначаються  для пошуку, обробки й поширення  більших масивів даних, створення  й експлуатації різних інформаційних  систем, що містять бази й банки  даних і знань.

     У широкому змісті слова, інформаційна система - це система, деякі елементи якої є  інформаційними об'єктами (тексти, графіки, формули, сайти, програми й ін.), а  зв'язку носять інформаційний характер.

     Інформаційна  система, що розуміє в більше вузькому змісті, - це система, призначена для  зберігання інформації в спеціальним  образом організованій формі, постачена  засобами для виконання процедур уведення, розміщення, обробки, пошуку й видачі інформації із запитів користувачів.

     У нашому випадку ми будемо розглядати інформаційні системи у вузькому змісті цього слова, тому що широке поняття є предметом скоріше  теоретичної інформатики й має  мале відношення до досліджуваного питання.

     Найважливішими  підсистемами автоматизованих інформаційних  систем є бази й банки даних, а  також стосовні до класу систем штучного інтелекту експертні системи. Окремо варто розглянути геоинформационные  системи, як одні з найбільш розвинених глобальних АИС в екології на даний  момент.

     Бази  й банки даних

     Діяльність  людини постійно пов'язана з нагромадженням інформації про навколишнє середовище, її відбором і зберіганням. Інформаційні системи, основне призначення яких - інформаційне забезпечення користувача, тобто  надання йому необхідних відомостей по конкретній проблемі або питанню, допомагають людині вирішувати завдання швидше і якісніше. При цьому ті самі   дані можуть використатися  при рішенні різних завдань і  навпаки. Будь-яка інформаційна система  призначена для рішення деякого  класу завдань і містить у  собі як сховище даних, так і засобу для реалізації різних процедур.

     На  території нашої країни немає  єдиної й цілісної інформаційної  системи, звідки можна було б черпати  необхідні відомості для знову  проведених робіт у певній області, як, наприклад, у геології.

     Інформаційне  забезпечення екологічних досліджень реалізується головним чином за рахунок  двох інформаційних потоків:

     - інформація, що виникла при проведенні  екологічних досліджень;

     - науково-технічна інформація зі  світового досвіду розробки екологічних  проблем по різних напрямках.

     Загальною метою інформаційного забезпечення екологічних досліджень є вивчення інформаційних потоків і підготовка матеріалів для прийняття рішень на всіх рівнях керування в питаннях виконання екологічних досліджень, обґрунтування окремих науково-дослідних  робіт, а також розподілу фінансування.

     Оскільки  об'єктом опису й вивчення є  планета Земля, і екологічна інформація має загальні риси з геологічної, те перспективна побудова географічних інформаційних систем для збору, зберігання й обробки фактографічної й картографічної інформації:

     - про характер і ступінь екологічних  порушень природного й техногенного  походження;

     - про загальні екологічні порушення  природного й техногенного походження;

     - про загальні екологічні порушення  в певній сфері людської діяльності;

     - про недроиспользовании;

     - про економічне керування певною  територією.

     Географічні інформаційні системи розраховані, як правило, на установку й підключення  великої кількості автоматизованих  робочих місць, що розташовують власними базами даних і засобами висновку результатів. Екологи на автоматизованому робочому місці на основі просторово прив'язаної інформації може вирішити завдання різного спектра:

     - аналіз зміни навколишнього середовища  під впливом природних і техногенних  факторів;

     - раціональне використання й охорона  водних, земельних, атмосферних,  мінеральних й енергетичних ресурсів;

     - зниження збитку й запобігання  техногенних катастроф;

     - забезпечення безпечного проживання  людей, охорона їхнього здоров'я.

     Все потенциально екологічно небезпечні об'єкти й відомості про їх, про концентрації шкідливих речовин, припустимих  нормах і т.д. супроводжуються географічної, геоморфологической, ландшафтно-геохімічним, гідрогеологічним й іншим типами інформації.

     Неуважність і недостача інформаційних ресурсів в екології лягла в основу розроблених  ІГЕМ РАН аналітичних довідково-інформаційних систем (АСІС) по проектах в області екології й охорони навколишнього середовища на території Російської Федерації АСІС "ЭКОПРО", а також розробка автоматизованої системи для Московської області, покликаної здійснити її экомониторинг.

     Різниця завдань обох проектів обумовлюється  не тільки територіальними границями (у першому випадку це територія  всієї країни, а в другому безпосередньо  Московська область), але й по областях застосування інформації. Система "ЭКОПРО" призначена для нагромадження, обробки  й аналізу даних про екологічні проекти прикладного й дослідницького характеру на території РФ за іноземні гроші. Система моніторингу Московської  області покликана служити джерелом інформації про джерела й реальне  забруднення навколишнього середовища, запобігання катастроф, екологічних  заходах в області охорони  навколишнього середовища, платежах підприємств на території області  з метою економічного керування  й контролю з боку державних органів. Тому що інформація із природи своєї  має гнучкість, то можна сказати, що й та, і інша система, розроблена ІГЕМ РАК може використатися як з метою проведення досліджень, так і для керування. Тобто  завдання двох систем можуть переходити одна в іншу.