Методы получения географической информации

Наблюдение. С самых древних времён оно было основой получения знаний об окружающем мире. Наблюдение — это способ получения эмпирической информации при непосредственном контакте исследователя с объектом исследования. Все наблюдения можно подразделить на две большие группы — натурные (полевые) и экспериментальные.

Полевые исследования. Во многих науках полевыми исследованиями (работами) называют сбор первичной информации об изучаемом объекте, производимый непосредственно на местности. Слово «полевой» применяется в данном случае в том же смысле, что и в выражении «полевой госпиталь», т.е. госпиталь, развёрнутый вне стен стационарной клиники и максимально приближенный к своему «объекту работы» — полю боя, откуда будут доставляться раненые. И не важно, в поле он развёрнут, в лесу, в горах или в пустыне, — всё это будет называться «полевыми условиями».

Одним из видов полевых исследований являются экспедиционные работы. В поле, или в экспедиции, отправляются геологи, биологи, археологи и, конечно, географы. Собираемые в процессе полевых исследований данные потом должны обрабатываться, после чего они приобретают окончательный вид.

Большинство географических объектов занимают значительную территорию, поэтому исследовать их с помощью наблюдений, проводимых в одной точке, невозможно. Необходимы площадные наблюдения. Основным методом таких наблюдений является маршрутный ход по заранее запланированной схеме следования. По ходу маршрута происходит измерение и фиксация параметров исследуемого объекта. Однако на маршруте невозможно описывать весь ход непрерывно. Вот пример: необходимо изучить глубину снежного покрова на территории. Измерение глубины снега производится специальной снегомерной рейкой, которая просто втыкается в снег на всю глубину снежного покрова. Невозможно двигаться, производя эту операцию непрерывно, — в этом случае маршрут может продлиться всю зиму и в конечном счёте будет лишён смысла. Помните про целесообразность в достижении полноты информации? Данных не должно быть слишком много. Поэтому исследователь должен описывать дискретные участки («ключи») и точки для характеристики маршрута. В нашем случае рейки втыкают в снег через определённое расстояние или в характерных точках.

Но ведь маршрут — это линия, а нам необходимо покрыть измерениями некоторую площадь. Для решения этой проблемы используется разнообразная дополнительная информация об исследуемой территории: текстовые и картографические материалы, результаты аэрокосмической съёмки. Но всё это уже происходит отнюдь не в полевых условиях.

Для этого нужно покрывать территорию маршрутами с равномерным, или регулярным, расположением точек наблюдений. Наиболее рациональным считалось передвижение по галсам. В морском деле галсом называется отрезок пути, который проходит парусное судно от одного поворота до другого при боковом или встречном ветре. Движение по галсам при площадных наблюдениях означает следующее. Исследуемая территория пересекается из конца в конец. Затем исследователь перемещается на определённое расстояние от пройденного маршрута и идёт обратно курсом, параллельным предыдущему маршруту. Затем всё повторяется много раз, и в конце концов получается массив данных, достаточно равно распределённых по изучаемой территории (рис. 16).

Другим видом сбора информации в полевых условиях являются стационарные исследования. Стационарными называются работы, которые ведутся на каком-либо ключевом или эталонном участке, полигоне. От маршрутных они отличаются возможностью изучения изменчивых явлений на одном и том же месте — полигоне. При этом исследования могут проводиться с помощью закреплённых на одном месте приборов и инструментов. Романтики в такого рода исследованиях меньше, но зато стационарные наблюдения позволяют судить о сезонной и многолетней изменчивости различных процессов. Таким образом можно вести наблюдения за погодой, ритмическими и циклическими изменениями растительного покрова, поверхностных геоморфологических и гидрологических процессов, состояния почв и т.д.

Первые научные стационары были созданы около 100 лет назад по инициативе и под руководст­вом Василия Васильевича Докучаева (рис. 17) и носили узкоспециализированный почвоведческий характер. Позднее была создана сеть гидрометеорологических станций и постов, на которых велись непрерывные наблюдения за погодой и состоянием гидрологических объектов. А вот специальные географические стационары в нашей стране стали появляться лишь с 50-х гг. ХХ в., но число их и сейчас невелико. Трудоёмкость наблюдений не позволяет создать густую сеть географических стационаров, аналогичную сети гидрометеостанций. Почему? Да потому, что наблюдение за погодой осуществляется с помощью простых приборов по методикам, разработанным уже очень давно. Это так называемые рутинные наблюдения, для проведения которых не нужны ни большой персонал, ни высокая квалификация сотрудников. Комплексные же наблюдения за состоянием многих природных компонентов организовать таким же образом просто нельзя. Нужно много разных специалистов, причём их работа не будет связана с простым считыванием показаний приборов. Поэтому немногочисленные научные станции в настоящее время служат лишь базой отработки идей и методик. Используются они и для проведения учебной практики студентов географических специальностей.

Ещё одним видом наблюдений, с помощью которых получают первичную информацию, являются экспериментальные работы. Экспериментами называют наблюдения, проводимые в контролируемых условиях. Эти условия задаются исследователем и осуществляются согласно заранее составленной программе.

Экспериментальные методы широко применяются в физике, химии, биологии, физиологии и многих других науках. В физике вообще основной объём первичной информации дают именно эксперименты. В географии же эксперименты как метод изучения географической оболочки пока ещё разработаны недостаточно. Эксперименты реализуются в природных условиях, имея целью наиболее приблизить географический объект к его естественному окружению. Фактически они связаны с организацией направленных воздействий на природные системы и изучением реакций систем на них. И тут становится понятно, почему географические эксперименты весьма непросто организовать.

Земная поверхность существует в единственном числе. Любой эксперимент с уникальным объектом чреват последствиями. Заменить его для проведения повторного эксперимента будет нечем. Поэтому эксперименты, во-первых, проводятся только в пределах относительно небольших территорий, во-вторых, можно использовать результаты экспериментов, которые были проведены в других местах при сходных условиях. Повторить их либо невозможно, либо нежелательно, но наблюдения за произошедшими в их результате изменениями проводить можно.

Всё сказанное касается только одного вида географических экспериментов. Называют их натурными экспериментами. Но есть и другие.

Часто эксперименты ставит сама природа. Извержения вулканов, землетрясения, цунами, крупные наводнения, сильные засухи, пыльные бури, усиление солнечной активности — все эти и многие другие явления можно считать природными экспериментами. Слежение за реакцией географической оболочки в целом и отдельных её частей позволяет получать новые данные об этих процессах.

А ещё эксперименты можно проводить на специальных моделях, но о модельных экспериментах разговор будет чуть позже.

Измерения. Результаты всех наблюдений, полевых или экспериментальных, должны быть зафиксированы. Помните правило штурмана: «Пишу только то, что вижу»? В науке справедливо и обратное: «Что не записано, то не наблюдалось». Фактически не зафиксированное всё равно что не существует. Все географические объекты вполне материальны. А значит, они обладают набором определённых физических свойств. Основные из них: температура, давление, размеры, масса, скорость и направление движения, продолжительность существования — могут быть измерены с помощью разнообразных приборов и инструментов. Поэтому про измерения можно сказать, что они являются частным случаем наблюдений — это наблюдения, выраженные в цифровой форме.

Есть! Радуга, полярное сияние, закат… Хотя по крайней мере одну характеристику этих явлений измерить можно.

А бывает ли наоборот? Можно ли измерить то, что невозможно наблюдать? Удивительно, но и такое возможно. Правда, не в географии. Например, в физике, химии.

Технологии сбора и обработки данных постоянно совершенствуются. Сейчас измерения подразделяются на контактные и дистанционные (бесконтактные).

Контактными являются измерения, при проведении которых прибор-измеритель находится в непосредственном контакте со средой, в которой это измерение производится. Достаточно произнести название одного такого прибора — термометр, — и всё становится понятным. Но термометр не единственный прибор, используемый при контактных измерениях.

Контактные измерения составляют основу непосредственных наблюдений географических объектов в полевых или стационарных условиях. Работа научных экспедиций, гидрометеорологических станций во многом связана с контактными измерениями.

К дистанционным измерениям, которые по-другому называют бесконтактными или телеметрическими, относятся измерения, осуществляемые с большого расстоянии. Для этого используются особые приборы, работающие на совершенно иных принципах, нежели аналогичные контактные измерители. Начало широкого развития методов дистанционных измерений связано с развитием аэрокосмических исследований земной поверхности. О них мы ещё поговорим отдельно.