Моделирование в экологии и природопользовании

Моделирование — метод исследования сложных объек­тов, явлений и процессов путем их упрощенного имитиро­вания (натурного, математического, логического). Основы­вается на теории подобия (сходства) с объектом-аналогом.

Модель — это физическое (вещественно-натуральное) или знаковое (математическое, логическое) подобие (обыч­но упрощенное) реального объекта, явления, процесса или его схема, изображение, описание.

Требования, предъявляемые к моделям.Важнейшие требования к любой модели — ее подобие с моделируемым объектом и наличие следующих свойств:

• модель — это увеличенное (клетка) или уменьшенное (глобус) подобие объекта;

• модель может замедлить быстро протекающие про­цессы или ускорить медленно протекающие;

• модель упрощает реальный процесс, что дает возможность обратить внимание на главную сущность объекта.

Виды моделей.Модели делят на две группы: матери­альные (реальные) и идеальные (графические, математи­ческие, кибернетические).

Реальные (физические) модели — например, аквариум, являющийся моделью водной экосистемы.

Реальные (физические) модели — например, аквариум, являющийся моделью водной экосистемы.

Графические модели — это зависимость одного прогно­зируемого параметра от другого, выраженная в системе прямоугольных координат, то есть в виде графика.

Математические модели — модели, когда с помощью математических формул строится абстрактное упрощенное подобие изучаемой системы. Далее, меняя значение отдель­ных параметров, исследуют, как поведет себя данная ис­кусственная система, то есть как изменится конечный ре­зультат.

Кибернетические модели — это математические моде­ли, строящиеся с применением ЭВМ.

Этапы моделирования. Впостроении математических моделей сложных природных процессов выделяются следу­ющие этапы:

1. Реальные явления, которые планируется смоделировать, должны быть тщательно изучены: выявлены глав­ные компоненты и установлены законы, определяющие ха­рактер взаимодействия между ними. Если неясно, как связаны между собой реальные объекты, построение адекватной модели невозможно. На данном этапе нужно сформулировать вопросы, на которые модель должна дать ответ. Прежде чем строить математическую модель природного явления, надо иметь гипотезу о его течении.

2. Разрабатывается математическая теория, описывающая изучаемые процессы, протекающие в действительности. На ее основе строится модель в виде абстрактных взаи­модействий. Установленные законы должны быть облечены в точную математическую форму. Конкретные модели могут быть предоставлены в аналитической форме (системой ана­литических уравнений) или в виде логической схемы машин­ной программы. Модель природного явления есть строгое математическое выражение сформулированной гипотезы.

3. Проверка модели — расчет на основе модели и срав-­
нение результатов с действительностью. При этом прове­-
ряется правильность сформулированной гипотезы. При согласованности результатов модели используют для прогноза, вводя в них различные исходные параметры.

Контрольные вопросы

1. Дайте определения понятиям «прогноз», «прогнозирование», «экологическое прогнозирование».

2. Какие существуют типы прогнозов? Дайте им характеристи­ку.

3. Какие существуют виды прогнозов? Охарактеризуйте их.

4. Осветите основные принципы прогнозирования в природопользовании.

5. Какие существуют методы прогнозирования? На чем они ос­нованы?

6. Дайте определения понятиям «моделирование» и «модель».

7. Какие требования предъявляют к моделям?

8. Какие виды моделей существуют? Дайте им характеристи­ку.

9. Дайте характеристику этапам моделирования.