Математико-картографическое моделирование в гидрологии
Курсовой проект - География
Другие курсовые по предмету География
? углов наклона и экспозиции склонов оказалось возможным как бы на модельной полусфере теоретически точно вычислять углы наклона и экспозиции склонов и сравнивать их с результатами, которые дают разработанные алгоритмы.
Это позволяет подсчитывать среднеквадратические отклонения и суммы квадратов разностей между теоретически определенными углами и найденными с помощью разработанных алгоритмов и после этого выбрать лучший из них [8]. Визуальное сравнение карт углов наклона и экспозиций склонов, созданных на основе реализации разных алгоритмов, такой выбор наилучшего алгоритма для моделирования сделать не позволяет.
Возможна также методика предварительного опробования модели для получения результатов, которые известны заранее, с последующим ее применением для решения аналогичных задач. Например, метод восстановления пропущенных данных Фишера, позволивший количественно сравнить условно недостающие и восстановленные данные, в дальнейшем использовался для заполнения пропусков в динамических рядах урожайности картофеля, когда проверить качество работы алгоритма уже сложно. Известны и другие пути оценки надежности моделирования, в частности математическое сравнение алгоритмов [8].
картографический конструирование моделирование геосистема
2. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ КАК ОБЪЕКТ МК МОДЕЛИРОВАНИЯ
.1 Предмет и объект гидрологии (Место гидрологических процессов и явлений в геосистеме)
Природные воды на Земле и гидрологические процессы изучает комплекс наук, объединяемых общим понятием гидрология. По направленности и методам исследований гидрологию подразделяют на крупные разделы: общая гидрология, изучающая наиболее общие закономерности гидрологических процессов и явлений; гидрография, занимающаяся изучением и описанием конкретных водных объектов; прикладная (или инженерная) гидрология, разрабатывающая методы расчёта и прогноза различных гидрологических характеристик; гидрометрия, разрабатывающая методы измерений и наблюдений при изучении природных вод, и специальные разделы гидрологии, такие, как физика природных вод (или гидрофизика), химия природных вод (или гидрохимия), биология природных вод (или гидробиология).
Общая гидрология по объектам исследования подразделяется на три большие части: гидрологию морей, занимающуюся изучением океанов и морей; гидрологию суши, изучающую водные объекты суши, - реки, озёра, водохранилища, болота, ледники; гидрологию подземных вод, изучающую воды, находящиеся в свободном состоянии в верхней части земной коры [9].
Предметом общей гидрологии как науки являются природные воды Земли и процессы, в них происходящие при взаимодействии с атмосферой, литосферой и биосферой и с учётом влияния хозяйственной деятельности человека.
Задача общей гидрологии состоит в рассмотрении основных и наиболее общих закономерностей процессов в водных объектах, выявлении их взаимосвязей с процессами, протекающими в атмосфере, литосфере и биосфере [9].
Гидрология, изучающая природные воды, относится к наукам географическим и тесно связана с другими физико-географическими - метеорологией и климатологией, геоморфологией, гляциологией, картографией и т.д. Эта связь отражает объективно существующее единство природы, проявляющееся во взаимосвязи и взаимодействии всех компонентов природной среды. Но связь вод и других компонентов природной среды обоюдная, поэтому и соответствующие науки тесно взаимосвязаны [10].
Гидрологические процессы можно рассматривать с разных точек зрения, например, с позиции физической географии, чем, в основном, занимается наука общая гидрология. Это качественный подход к гидрологии, который необходим при изучении этой науки. Также важно изучение этих процессов с точки зрения количественного оценивания гидрологических явлений. Отсюда неизбежно следует использование формул (моделей) и вообще (если смотреть широко) математических методов. При таком подходе не только не закрывается путь к качественному (физическому) анализу гидрологических процессов, скорее наоборот - открывается широкая возможность проникать в глубь явлений, но на качественно более высоком (более абстрактном) уровне. В известном смысле можно делать гидрологические открытия, контактируя непосредственно не с природным объектом (речным водосбором, озером и т.д.), а с его математической моделью [10].
В общем случае объектом исследования гидрологии является речной бассейн или, если на нем имеются инженерные объекты (например, ГЭС, водохранилища и т.п.), - водохозяйственный комплекс (ВХК), подверженный внешнему воздействию геологических (например, изменение базиса эрозии) и метеорологических факторов (осадки, температура воздуха и т.д.) [10].
Первая задача, решаемая в гидрологии, - оценить текущее состояние ВХК, т.е. определить пространственно-временное изменение гидрологических характеристик речного бассейна (уровни, расходы воды и т.д.). Оценивать можно либо путем непосредственных измерений (гидрометрия), либо с помощью гидрологических карт, полученных путем обобщения данных наблюдений, либо путем расчетов по различным математическим моделям. Использование того или иного способа зависит от того, что мы понимаем под текущим состоянием речного бассейна. Гидрологические карты используются при значительном временном интервале осреднения характеристик (лимитирующий сезон, год). По мере уменьшения и