BookPDF Available

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання: підручник. Київ : Ніка-Центр, 2019. – 320 с.

February 2022

Publisher: Kyiv: Nika-Tsentr
ISBN: ISBN 978-966-521-736-7

Authors:

Viktor Samoilenko

Taras Shevchenko National University of Kyiv

Ivan Dibrova

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Природничо-географічне моделювання : підручник / В.М. Самойленко, І.О. Діброва. – Київ : Ніка-Центр, 2019. – 320 с. ISBN 978-966-521-736-7 Викладено теоретично-методичні підвалини природничо-географічного моделювання. Під ним розуміється дослідження структури, динаміки та стану природничих геосистем, зв'язків і процесів усередині них, між ними та із зовнішнім середовищем за допомогою природничо-географічних моделей. Природнича геосистема тлумачиться як складна вкеровна природно-натурально-антропогенна система з експлуатацією її ресурсів. Обґрунтовано принципи та способи модельно-параметричної формалізації геосистем, задавання їхньої стохастичної структури та застосування комплексу моделей стійкості і надійності геосистем. Запропоновано підходи до геоекологічного модельного районування. Розглянуто зміст оптимізаційно-діагностичного моделювання, зокрема для оптимізації режимів управління геосистемами та геоекологічного моніторингу, а також діагностики першопричин погіршання стану геосистем. Наведено приклади тематичного математично-геоінформаційного природничо-географічного моделювання. Серед них ландшафтно-гідрорадіоекологічне районування, моделювання басейнових геосистем, екомереж і берегових геотонів та оптимізаційно-діагностичні рішення. Для студентів і викладачів природничих, насамперед географічних, спеціальностей університетів і вищих закладів освіти, а також фахівців у сфері збереження й відновлення довкілля на основі оптимізації ресурсокористування з урахуванням транскордонного природоохоронного співробітництва. Natural-geographic modeling : textbook / V.M. Samoilenko, I.O. Dibrova. – Kyiv: Nika-Tsentr, 2019. – 320 с. The theoretical and methodical foundations of natural-geographic modeling are outlined. Modeling refers to the study of the structure, dynamics and condition of natural geosystems, relationships and processes within and between them and with the external environment using natural-geographical models. The natural geosystem is interpreted as a complex controllable natural-anthropogenic system with the exploitation of its resources. Principles and methods of model-parametric formalization of geosystems, setting their stochastic structure and application of complex models of stability and reliability of geosystems are substantiated. Approaches to geoecological model zoning are proposed. The content of optimization-diagnostic modeling is considered, in particular for optimization of the modes of geosystems management and geoecological monitoring, as well as diagnostics of the root causes of the geosystems state deterioration. Examples of thematic mathematical-geoinformation natural-geographical modeling are given. Among them are landscape-hydroradioecological zoning, modeling of basin geosystems, ecological networks and coastal geotones and optimization-diagnostic solutions. Textbook is intended for students and lectures of natural, especially geographic, specialties of universities and higher education institutions, as well as specialists in the scope of conservation and restoration of the environment based on the optimization of resource use, taking into account transboundary environmental cooperation.

Content uploaded by Viktor Samoilenko

Content may be subject to copyright.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 1 -

В.М.САМОЙЛЕНКО

І.О.ДІБРОВА

ПРИРОДНИЧО-ГЕОГРАФІЧНЕ

МОДЕЛЮВАННЯ

Підручник

Київ

Ніка-Центр

2019

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 2 -

УДК 502.2:911.5(075.8)

С17

Рекомендовано до видавання вченою радою географічного факультету

Київського Національного університету імені Тараса Шевченка

(протокол № 1 від 16 вересня 2019 року)

Автори:

В.М.Самойленко – професор кафедри фізичної географії та геоеколо-

гії Київського національного університету імені Тараса Шевченка,

доктор географічних наук, професор

І.О.Діброва – доцент кафедри фізичної географії та геоекології

Київського національного університету імені Тараса Шевченка, кан-

дидат географічних наук

Рецензенти:

М.Д.Гродзинський, член-кореспондент Національної академії наук

України, доктор географічних наук, професор (Київський національ-

ний університет імені Тараса Шевченка)

В.І.Осадчий, член-кореспондент Національної академії наук Украї-

ни, доктор географічних наук (Український гідрометеорологічний

інститут)

О.Ю.Дмитрук, доктор географічних наук, професор (Київський на-

ціональний університет імені Тараса Шевченка)

С17

Самойленко В.М.

Природничо-географічне моделювання : підручник / В.М. Самойленко,

І.О. Діброва. – Київ : Ніка-Центр, 2019. – 320 с.

ISBN 978-966-521-736-7

Викладено теоретично-методичні підвалини природничо-географічного моделю-

вання. Під ним розуміється дослідження структури, динаміки та стану природничих

геосистем, зв'язків і процесів у

середині них, між ними та із зовнішнім середовищем за

допомогою природничо-географічних моделей. Природнича геосистема тлумачить

ся

як складна вкеровна природно-натурально-антропогенна система з експлуатацією її

ресурсів.

Обґрунтовано принципи та способи модельно-параметричної формалізації геосис-

тем, задавання їхньої стохастичної структури та застосування комплексу моделей

стійкості і надійності геосистем. Запропоновано підходи до геоекологічного модель-

ного районування. Розглянуто зміст оптимізаційно-діагностичного моделювання, зо-

крема для оптимізації режимів управління геосистемами та геоекологічного моніто-

рингу, а також діагностики першопричин погіршання стану геосистем. Наведено при-

клади тематичного математично-геоінформаційного природничо-географічного мо-

делювання. Серед них ландшафтно-

гідрорадіоекологічне районування, моделювання

басейнових геосистем, екомереж і берегових геотонів та оптимізаційно-

діагностичні

рішення.

Для студентів і викладачів природничих, насамперед географічних, спеціальнос-

тей університетів і вищих закладів освіти, а також фахівців у сфері збереження й

відновлення довкілля на основі оптимізації ресурсокористування з урахуванням

транскордонного природоохоронного співробітництва.

УДК 502.2:911.5(075.8)

ISBN 978-966-521-736-7

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 3 -

Recommended for publication by academic council of geographic department

of Taras Shevchenko Kyiv National University

(Protocol No 1 dated September 16, 2019)

Authors:

V.M.Samoilenko – Professor of the Chair for Physical Geography and

Geoecology at

Taras Shevchenko Kyiv National University, Doctor of

Science in Geography, Professor

I.O.Dibrova – Associate Professor of the Chair

for Physical Geography

and Geoecology at Taras Shevchenko Kyiv National University, Candi-

date of Science in Geography

Reviewers:

M.D.Grodzynskyi, Corresponding Member of Ukrainian National Acad-

emy of Science, Doctor of Science in Geography, Professor (Taras

Shevchenko Kyiv National University)

V.I.Osadchyi

, Corresponding Member of Ukrainian National Academy of

Science, Doctor of Science in Geography, (Ukrainian

Hydrometeorological Institute)

O.Y.Dmytruk, Doctor of Science in Geography, Professor (Taras

Shevchenko Kyiv National University)

S17

Samoilenko V.M.

Natural-geographic modeling : textbook / V.M. Samoilenko, I.O. Dibrova. –

Kyiv: Nika-Tsentr, 2019. – 320 с.

ISBN 978-966-521-736-7

The theoretical and methodical foundations of natural-

geographic modeling are outlined.

Modeling refers to the study of the structure, dynamics and condition of natural geosystems,

relationships and processes within and between them and with the external environment

using natural-geographical models. The natural geosystem is interpreted as a complex con-

trollable natural-anthropogenic system with the exploitation of its resources.

Principles and methods of model-

parametric formalization of geosystems, setting their

stochastic structure and application of complex models of stability and reliability of

geosystems are substantiated.

Approaches to geoecological model zoning are proposed. The

content of optimization-

diagnostic modeling is considered, in particular for optimization of

the modes of geosystems management and geoecological monitoring, as well as

diagnostics

of the root causes of the geosystems state deterioration. Examples of thematic mathematical-

geoinformation natural-geographical modeling are given. Among them are landscape-

hydroradioecological zoning, modeling of basin geosystems, ecological

networks and

coastal geotones and optimization-diagnostic solutions.

Textbook is intended for students and lectures of natural, especially geographic, special-

ties of universities and higher education institutions, as well as specialists in the scope

con

servation and restoration of the environment based on the optimization of resource use,

taking into account transboundary environmental cooperation.

UDC 502.2:911.5(075.8)

ISBN 978-966-521-736-7

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 4 -

ЗМІСТ

ПЕРЕДМОВА ……………………………………………………………… 6

УВЕДЕННЯ В ДИСЦИПЛІНУ…………………………………………... 7

Частина 1. ТЕОРЕТИЧНО-МЕТОДИЧНІ ПІДВАЛИНИ МОДЕЛЮВАННЯ 30

1 ЗАСНОВКИ МОДЕЛЮВАННЯ………………………………………… 30

2 МОДЕЛЮВАННЯ СТАНУ ГЕОСИСТЕМ ……………………………… 53

2.1 Модельно-параметрична формалізація геосистем..………………. 53

2.2 Стохастична структура геосистем.………….................................... 60

2.3 Стійкість і надійність геосистем........................................................ 69

3 ГЕОЕКОЛОГІЧНЕ РАЙОНУВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЙНО-

ДІАГНОСТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ……………………………………. 96

3.1 Геоекологічне модельне районування..……………………………. 96

3.2 Оптимізаційно-діагностичне моделювання..……………………… 105

3.2.1 Оптимізація режимів управління геосистемами ………… 105

3.2.2 Оптимізація геоекологічного моніторингу…....................... 110

3.2.3 Діагностика першопричин погіршання стану геосистем 118

Частина 2. ПРИКЛАДИ ТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ…………… 125

4 ЛАНДШАФТНО-ГІДРОРАДІОЕКОЛОГІЧНЕ РАЙОНУВАННЯ …… 125

4.1 Перша алгоритмічна схема.……………............................................ 126

4.2 Друга алгоритмічна схема………………………………………….. 136

5 МОДЕЛЮВАННЯ БАСЕЙНОВИХ ГЕОСИСТЕМ……………………... 153

5.1 Моделювання середніх і великих басейнових геосистем………... 154

5.2 Моделювання малих урболандшафтних басейнових геосистем 176

6 МОДЕЛЮВАННЯ ЕКОМЕРЕЖ………………………………………….. 191

6.1 Концептуальні підвалини моделювання екомереж……………….. 192

6.2 Критеріальний аспект моделювання екомереж…………………… 208

6.2.1 Критерії ідентифікації й рівня природно-каркасної зна-

чущості можливих елементів екомереж…………………... 208

6.2.2 Критерії рівня стану об’єктів моделювання екомереж…... 218

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 5 -

6.3 Алгоритм і приклади моделювання екомереж……………………. 225

7 МОДЕЛЮВАННЯ БЕРЕГОВИХ ГЕОТОНІВ…………………………… 245

7.1 Геотонне структурування…………………………………………... 245

7.2 Моделювання акваторійної межі хвилеприбійного мезогеотону 251

7.3 Моделювання геоелементів стану та суходільних меж хвилепри-

бійного і прибережного мезогеотонів……………………………. 263

8 ОПТИМІЗАЦІЙНО-ДІАГНОСТИЧНІ МОДЕЛЬНІ РІШЕННЯ………... 280

8.1 Оптимізація вимірювання показників ландшафтного різноманіт-

тя……………………………………………………………………... 280

8.2 Реалізація методики діагностики першопричин погіршання ста-

ну геосистем…………………………………………………………. 288

РЕКОМЕНДОВАНІ ПЕРШОДЖЕРЕЛА………………………………... 303

СЛОВНИК ОСНОВНИХ ТЕРМІНІВ…………………………………….. 306

ВИКОРИСТАНІ ПЕРШОДЖЕРЕЛА…………………………………….. 311

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 6 -

ПЕРЕДМОВА

Підручник створено на основі багаторічного досвіду теоретичних і методично-

прикладних розробок її першого автора ̶ доктора географічних наук, професора

Самойленка В.М., зважаючи й на розвідки разом з другим автором монографії ̶ ка-

ндидатом географічних наук Дібровою І.О. та тривале викладання навчальних дис-

циплін з моделювання на географічному факультеті Київського національного уні-

верситету імені Тараса Шевченка. Такі розробки стосуються математично-

геоінформаційного моделювання різноманітних природничих геосистем для їхньої

збалансованої реабілітації, створення екомереж і оптимізації геоекологічного моні-

торингу, зокрема й під час транскордонного природоохоронного співробітництва.

За зазначений методологічно-методичний доробок правлять, по-перше, результати

виконаних за наукового керівництва першого автора понад 35 науково-

дослідницьких проектів, більш ніж 20 з яких розроблялися за національними та мі-

жнародними науково-технічними екологічними програмами. По-друге, цей доробок

формують понад 200 опублікованих у вітчизняних і закордонних виданнях науко-

вих і навчально-методичних праць авторів підручника, серед яких 14 монографій і

26 підручників та навчальних посібників модельного спрямування.

Метою однойменної з підручником та відповідної йому навчальної дисципліни

"Природничо-географічне моделювання" є формування у студентів здатності коре-

ктно та творчо застосовувати набуті після прослуховування дисципліни знання,

вміння й навички щодо математично-геоінформаційного й споріднених з ним видів

моделювання чинників динаміки природничих геосистем та власне стану цих гео-

систем і тенденцій його зміни, враховуючи відгуки систем на антропогенне наван-

таження, для оптимізації цього стану. Дисципліну найтісніше поєднано з дисциплі-

нами із статистичних і стохастичних математичних методів у географії та з геогра-

фічних інформаційних систем і технологій, спільно з якими вона утворює цикл з

математично-модельного та геоінформаційного забезпечення підготовки географів,

які творчо володіють новітніми технологіями дослідження довкілля.

Автори вдячні за слушні зауваження науковим рецензентам монографії: члену-

кореспонденту Національної академії наук України, доктору географічних наук,

професору Гродзинському М.Д., члену-кореспонденту Національної академії наук

України, доктору географічних наук Осадчому В.І. та доктору географічних наук,

професору Дмитруку О.Ю.

Автори сподіваються, що цей підручник буде корисним студентам і викладачам

не лише географічних, але й інших, насамперед природничих, спеціальностей уні-

верситетів і вищих закладів освіти, а також фахівцям у сфері збереження й віднов-

лення довкілля, передусім на основі оптимізації ресурсокористування з урахуван-

ням транскордонного природоохоронного співробітництва.

Автори будуть вдячні за критичні зауваження й пропозиції стосовно змісту й

структури цього видання, які можна надсилати за адресою: МСП 01601, Київ-601,

вул. Володимирська, 64, Київський національний університет імені Тараса Шевче-

нка, географічний факультет, кафедра фізичної географії та геоекології, професору

Самойленку В.М. E-mail: viksam1955@gmail.com

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 7 -

УВЕДЕННЯ В ДИСЦИПЛІНУ

Початково у загальних рисах розглянемо поняття про модель і моделювання,

як загалом, так і в природничій географії, та про класифікації моделей. Останні,

зазвичай можуть відображати обраний об'єкт моделювання та/або метод моде-

лювання і певні особливості процесу моделювання.

Існує декілька десятків визначень терміна "модель", який походить від латинсь-

кої назви modulus, що перекладається як "міра", "мірило", "зразок".

Найбільш простим загальним визначенням моделі для завдань цього підручника

є її тлумачення як об'єкта-замінника, що у чомусь є подібним до оригінала. Оригі-

нал при цьому виступає як об'єкт дослідження (або об'єкт моделювання). Під

останнім будемо розуміти як власне географічний об'єкт досліджень – природничу

географічну систему (геосистему), так і певний досліджуваний природничо-

географічний процес чи явище або комбінацію природничої геосистеми та проце-

сів/явищ, які визначають її динаміку та стійкість.

З позицій моделювання довкілля модель у широкому розумінні визначено у [40]

як умовний образ географічного об'єкта досліджень, сконструйований таким чи-

ном, щоб віддзеркалити риси цього об'єкта, істотні для поставленої мети дослі-

джень. За таких умов міра відображення об'єкта досліджень, або міра адекватності

моделі об'єкту досліджень ніколи не може бути повною і визначається в залежності

від мети та способів моделювання. Отже, необхідним атрибутом виконання модел-

лю функцій замінника є визначені дослідником ті, які його цікавлять, відношення

подібності між елементами оригінала та моделі. Наприклад, для картографічної

моделі за такі відношення може правити геометрична подібність тощо. Звідси, у

широкому розумінні, моделювання довкілля можна кваліфікувати як вивчання

об'єкта досліджень за його моделлю-замінником, яка володіє потрібними досліджу-

ваними властивостями цього об'єкта.

Підсумовуючи наведене вище згідно із спрямованістю підручника, можна дета-

лізувати визначення моделі та моделювання в природничій географії.

Таким чином, під природничо-географічною моделлю в цілому будемо розуміти

явище, предмет, знакове утворення або умовний образ (опис, схему тощо), які зна-

ходяться у певній відповідності із зазначеним вище об'єктом дослідження та зда-

тні заміняти його в процесі дослідження шляхом подавання інформації про цей

об'єкт.

Природничо-географічне моделювання ж будемо кваліфікувати як дослідження

структури, динаміки та стану, зокрема стійкості, природничих геосистем, зв'яз-

ків і процесів всередині них, між ними та із зовнішнім середовищем за допомогою

природничо-географічних моделей. Природнича ж геосистема буде тлумачитися

як складна вкеровна природно-натурально-антропогенна система з експлуатацією її

ресурсів (див. детальніше р.1).

Отже природничо-географічне моделювання є застосуванням однойменних йому

моделей. За такого підходу одразу зазначимо, що модель може виступати і програ-

мою, і засобом, і результатом дослідження, яке стосується аналізу, оцінювання чи

прогнозування стану природничої геосистеми, її структурно-функціональних хара-

ктеристик, плину процесів у геосистемі тощо.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 8 -

Систематизація природничо-географічних моделей, на тлі загальнометодоло-

гічного розподілу їх на теоретичні, напівемпіричні та емпіричні моделі, може здій-

снюватися на основі різних принципів систематизації. Найбільш доцільними з

них є (рис.У.1):

– за об'єктом моделювання (дослідження). Ним, як вже зазначалося, може бути

передусім власне природнича геосистема, а також географічний процес або явище,

які визначають її стан, і певне поєднання цих складників модельного об'єкта;

– за низкою ознак, де насамперед домінує призначення;

– за логікою застосування моделей;

– за способом побудови моделей і способом передавання відношень подібності

між оригінальним географічним об'єктом дослідження і його моделлю-замінником;

– за певними можливими комбінаціями щойно перелічених принципів.

Рис.У.1 Систематизація природничо-географічних моделей

За об’єктом

моделювання

(дослідження)

За призначен-

ням

За логікою

застосування

За способом

побудови й

передавання

відношень

подібності

1. Моделі чин-

ників/умов стану

геосистем

2. Моделі стру-

ктури геосис-

тем

3. Моделі влас-

тивостей гео-

систем

4. Моделі гео-

системних

причинно-

наслідкових

зв’язків

6. Моделі міс-

цезнаходження

геосистем

7. Інтегровані

моделі геосис-

тем

1. Імітаційні

моделі

2. Системати-

заційні моделі

3. Оптиміза-

ційні моделі

4. Оцінювальні

моделі

1. Моделі-

аналоги

2. Моделі-

презентації

3. Моделі-

інтерпретації

4. Моделі

комплексного

дослідження

(вивчання)

1. Прототипні

моделі:

1) генералізо-

вані

2) ідеалізовані

2. Концептуа-

льні моделі:

1) неформалі-

зовані:

а) вербально-

звукові

б) іконічні

2) формалізо-

вані:

а) графічно-

знакові

б) логіко-

математичні;

в) алгоритмі-

чні

Комбіновані

Режими застосуван-

ня:

1) статичний

2) кінематично-

анімаційний

3) динамічний

4) інтерактивний

або ні;

5) комбінований

Форми створення/

відображення:

1) не цифрова (не

електронна)

2) цифрова (елект-

ронна)

3) плоска (двовимі-

рна)

4) тривимірна

5) комбінована

ПРИРОДНИЧО-ГЕОГРАФІЧНІ МОДЕЛІ

ТЕОРЕТИЧНІ

НАПІВЕМПІРИЧНІ

ЕМПІРИЧНІ

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 9 -

Досить уживаною є систематизація природничо-географічних моделей за

об’єктом моделювання (дослідження). На основі цього принципу систематизації

виділяють:

1) моделі чинників/умов стану природничих геосистем, які відтворюють про-

відні ознаки та параметри плину або прояву цих чинників/умов;

2) моделі структури геосистем, які відображають їхню будову й основні струк-

турно-функціональні складники;

3) моделі властивостей (атрибутів) геосистем, які зосереджують увагу на тих

особливостях і провідних атрибутах систем, які потребують дослідження;

4) моделі внутрішніх і зовнішніх причинно-наслідкових зв’язків у природни-

чих геосистемах чи між ними та/або чинниками їхнього стану. Вони демонструють

взаємозв’язки відповідних передумов і наслідків, які спричинюються цими переду-

мовами;

5) моделі місцезнаходження геосистем, які сприяють розумінню просторових

закономірностей їхньої локалізації;

6) інтегровані моделі, які є певними комбінаціями вищезазначених моделей,

наприклад структури, властивостей та місцезнаходження об'єктів дослідження то-

що.

За певним набором ознак, серед яких переважає призначення, природничо-

географічні моделі можна диференціювати на:

1) імітаційні моделі, які відтворюють конкретний атрибут або характерну рису

об'єкта моделювання чи набір таких атрибутів/рис;

2) систематизаційні моделі, за допомогою яких створюються класифікації та

інші систематизації об'єктів моделювання;

3) оптимізаційні моделі як власне моделі оптимального або нормативного стану

природничих геосистем або моделі шляхів і способів досягнення чи підтримання

такого стану тощо;

4) оцінювальні моделі, які у свою чергу можна поділяти на розрахункові, про-

гнозні та розрахунково-прогнозні, причім такий поділ може бути застосований і для

типізованих за іншими ознаками моделей.

За логікою застосування можна розрізняти:

1) моделі-аналоги, за допомогою яких динаміку оригінального географічного

об'єкта дослідження модельно відтворюють у найбільш слушний для цього спосіб;

2) моделі-презентації, які комбінаційно-послідовно сприяють створенню зага-

льного уявлення щодо географічного об'єкта-оригінала, що вивчається;

3) моделі-інтерпретації, які призначено для тлумачення й різнобічного пояс-

нення загальної суті та/або окремих специфічних рис географічного об’єкта-

оригінала;

4) моделі комплексного дослідження (вивчання) обраного географічного об'є-

кта, процесу або явища чи їхньої певного поєднання.

Крім вищенаведених принципів, вельми доцільним є систематизація природни-

чо-географічних моделей за способом їхньої побудови й способом передавання

відношень подібності між оригінальним географічним об'єктом вивчання та його

моделлю-замінником. З огляду на таке, по-перше, за способом побудови розрізня-

ють прототипні й концептуальні моделі (див. рис.У.1):

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 10 -

Прототипні моделі, в свою чергу, вже за способом передавання відношень по-

дібності поділяють на:

1) генералізовані моделі. Вони забезпечують компактне відображення інфор-

мації про об'єкт моделювання у вигляді, наприклад, матеріального його макета то-

що (приклади на фото У.1 і У.3 б));

2) ідеалізовані моделі. Ці моделі є модифікацією оригінала, яку втілено в еле-

ментах однорідного чи різнорідного субстрату. Їх побудовано за певними, теорети-

чно обґрунтованими правилами таким чином, що зазначена модифікація має за

прообраз лише певні властивості реального об'єкта. За приклад останнього може

правити фізична модель штучного дощування обраних ділянок природничих геоси-

стем з фіксацією в процесі дощування певних параметрів цих геосистем тощо.

Частково спорідненими з прототипними ідеалізованими моделями є т. зв. елект-

ричні моделі, за допомогою яких, утім, вивчаються процеси іншої фізичної приро-

ди, а саме механічні, гідродинамічні, акустичні тощо. Сюди відноситься, напри-

клад, метод електрогідродинамічних аналогій, який модельно відтворює динаміку

підземних вод тощо.

Фото У.1 Генералізована модель англійського мегаліта Стоунхендж (Таїланд)

Концептуальні моделі, теж вже за способом передавання відношень подібності,

додатково диференціюються на:

1) концептуальні неформалізовані моделі, серед них:

а) вербально-звукові моделі – словесні описи географічних об'єктів дослі-

дження з можливим додатковим тематичним звуковим супроводом або самостійні

звукоряди, які характеризують зазначені об'єкти. За останні можуть правити т.зв.

звукові ландшафти (англ. soundscapes), які відтворюють звукоряди досліджуваного

ландшафту тощо (див. [92], приклад на фото.У.2);

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 11 -

б) іконічні моделі – зарисовки, малюнки, листівки, картини, слайди, фото, зок-

рема у визначеному спектрі, та інші фрагментарно-відбиткові зображення об'єктів

моделювання (приклад на фото У.3 а)), а також відеоряди;

2) концептуальні формалізовані моделі, поміж них:

а) графічно-знакові моделі, які подаються за допомогою знакових утворень –

графічної й семантично-знакової символіки. Детальну систематизацію цих моде-

лей, як дуже важливих і значущих у природничо-географічному моделюванні,

окремо розглянуто далі;

б) логіко-математичні, серед них власне математичні, моделі, які будуються

за допомогою формул і математичних або логіко-математичних операцій зі змін-

ними. Останні відображають певні параметри стану й динаміки географічних об'єк-

тів, процесів і явищ, які вивчаються, або інші аспекти природничої географії;

в) алгоритмічні моделі, які подаються у вигляді алгоритмічних схем різнома-

нітного спрямування тощо та містять обґрунтований порядок (послідовність) вико-

нання певних модельних операцій.

Усі концептуальні формалізовані моделі мають широкі можливості для моди-

фікації форми запису.

Фото У.2 Приклад спектрограми звукового ландшафту (за [92])

Додатково слід зазначити, що, по-перше, концептуальні формалізовані моделі

можна також принципово розділити на:

– слабко формалізовані, які відповідають слабко формалізованим методам мат-

аналізу та моделювання – теоріям нечітких множин (лінгвістичної змінної), графів

тощо (див. [40]);

– точно формалізовані. Ці моделі у природничій географії і стосовно геопара-

метрів у цілому можна поділити на (див. наші праці [39, 47]):

1) детерміновані (або факторні чи генетичні) моделі. За ними визначаються

практично єдині, детерміновані значення геопараметрів за їхніми чинниками, гене-

зисом, теоретичною моделлю відповідного процесу тощо. Способи побудови таких

моделей вважаються максимально наближеними до комплексу умов детермінова-

ного експерименту (досліду);

2) суто ймовірнісні (або суто стохастичні) моделі. За ними отримуються ве-

личини, які аналізуються та оцінюються як суто випадкові складники випадкових

геопараметрів або як випадкові геопараметри певної ймовірності без вирізнення

їхніх детермінованих складників чи абстрагування від них;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 12 -

3) детерміновано-стохастичні (або факторно-ймовірнісні) моделі. Це най-

більш перспективний і обґрунтований вид моделей для геопараметрів за повною

їхньою структурою як випадкових величин. Побудова таких моделей у цілому гру-

нтується на різних комбінаціях засобів факторних (генетичних) і суто ймовірнісних

моделей.

а)

б)

Фото У.3 Фото водоспаду Вікторія (Замбія/Зімбабве) як іконічна модель (а) та гене-

ралізована модель Великого Бар'єрного рифа (Австралія) (б)

По-друге, інколи прототипні генералізовані та концептуальні неформалізовані

моделі об'єднують в одну групу портретних моделей.

За умов інтегрування певних викладених вище принципів систематизації та/або

рис моделей, досить часто оперують комбінованими природничо-географічними

моделями.

За найбільш характерні приклади таких моделей можуть правити:

– глобус як генералізовано-картографічна модель, що є комбінацією прото-

типної генералізованої моделі та різновиду графічно-знакових моделей (див. да-

лі);

– тематичний відеофільм про виверження вулкана як комбінація вербально-

звукових і іконічних моделей, до того ж з подаванням цього фільму як моделі-

інтерпретації (приклад на рис.У.2);

– модель-презентація кругообігу води в природі як інтегрована за об'єктом дос-

лідження модель, яка реалізована через слайд-шоу мультимедійного проектора й

містить практично всі різновиди концептуальних моделей тощо.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 13 -

Рис.У.2 – Фрагмент тематичного відеофільму про виверження вулкана

Практично всі природничо-географічні моделі може бути реалізовано в різ-

них:

1) режимах застосування, таких як:

– статичний;

– кінематично-анімаційний;

– динамічний, поєднаний з певними етапами процесу тощо;

– інтерактивний або не інтерактивний;

– комбінований, наприклад кінетично-анімаційний та інтерактивний тощо;

2) формах створення/відображення, таких як:

– не цифрова (не електронна);

– цифрова (електронна);

– плоска (двовимірна);

– тривимірна, зокрема стерео-голографічна (приклад на рис.У.3);

– комбінована.

Рис.У.3 Тривимірна форма відображення моделей (за Christofer East, [48])

Згідно з передбаченим вище окремим розглядом вирізняють чотири групи гра-

фічно-знакових моделей як різновиду концептуальних формалізованих природни-

чо-географічних моделей, а саме моделі (рис.У.4):

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 14 -

– аналітично-ілюстративні;

– картографічно-геоінформаційні;

– структурно-логічні;

– комбіновані.

Рис.У.4 Систематизація графічно-знакових природничо-географічних моделей

Практично всі складники чотирьох груп моделей рис.У.4, як і природничо-

географічні моделі загалом (див. рис.У.1), може бути реалізовано у певних режимах

застосування й формах створення/відображення. Ці групи моделей, у свою чергу,

поділяються на їхні відповідні типи, види й підвиди, які стисло і розглядаються да-

лі, а детальний опис усіх цих моделей наведено в наших працях [50, 53, 54] тощо.

Зокрема, до аналітично-ілюстративних моделей як групи належать такі типи

моделей, як:

1) зображувальні моделі з такими видами, як схематичні малюнки й прості

схеми тощо;

2) графіко-діаграмні моделі, за види яких правлять графіки, діаграми, некарто-

графічні перетинно-секційні моделі, серед них поперечні профілі, вертикальні роз-

різи й блок-діаграми, та комбіновані графіко-діаграмні моделі;

3) табличні моделі, а саме числові, текстові та текстово-числові таблиці як види

цих моделей;

4) комбіновані аналітично-ілюстративні моделі. Вони можуть бути варіацій-

ним поєднанням трьох щойно зазначених типів на рівні їхніх видів, наприклад, пе-

вних видів табличних моделей з певними видами графіко-діаграмних або зображу-

вальних тощо.

Аналітично-

ілюстративні

моделі

Структурно-

логічні моделі

ГРАФІЧНО-ЗНАКОВІ ПРИРОДНИЧО-ГЕОГРАФІЧНІ МОДЕЛІ

Комбіновані

моделі

Картографічно-

геоінформаційні моделі

КАРТОГРАФІЧНІ

КОМБІНОВАНІ

КАРТОГРАФІЧНІ

ПЕРЕТИННО-

СЕКЦІЙНІ

ТОПОПЛАНИ

СПЕЦІАЛЬНІ

ЗАГАЛЬНІ

КОМБІНОВАНІ

КАРТИ

ГЕОІНФОРМАЦІЙНІ

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 15 -

До структурно-логічних моделей як групи належать такі типи моделей, як:

1) структурно-інформаційні схематичні моделі, з такими найбільш характер-

ним їхнім видом, як графи;

2) структурно-логічні графічно-зображувальні моделі, серед яких т.зв. фрей-

ми є досить показовим видом;

3) комбіновані структурно-логічні моделі. Вони можуть бути поєднанням пе-

вних видів структурно-інформаційних схематичних і структурно-логічних графіч-

но-зображувальних типів моделей, наприклад, фреймів із графами тощо.

Примітки.

1. Граф – структурно-інформаційна схематична графічно-знакова модель у вигляді:

1) ієрархічної (деревоподібної) структури. Іншими словами, це ієрархічний граф, за при-

клад якого може правити рис.У.1 і рис.У.3 та інші аналогічні схеми систематизації;

2) мережної структури. Це мережний граф, приклад якого як графа екологічної мережі

наведено у р.6 на рис.6.24-6.25.

За елементи графа як моделі зазвичай правлять вершини (грані, вузли) графа – змістові

складники модельного об'єкта, подані спеціальними знаками-символами – точками, круга-

ми, прямокутниками тощо. Останні, зазвичай, поіменовано/позначено словами або літерами

чи цифрами й поєднано спрямованими лінійними зв'язками ("гілками", дугами) графа.

Ієрархічний граф завдяки його вигляду ще називають "деревом подій" або "деревом ці-

лей" тощо. Форма цього графа може бути або такою, як у "традиційного дерева", тобто по-

будованою від головної вершини (кореня) знизу до наступних вершин вгору, або, досить

часто, протилежною до щойно викладеного. Тоді головна вершина (корінь) графа знахо-

диться вгорі з трасуванням від неї вниз відповідних "гілок" з їхніми вершинами (приклад на

рис.У.5)

2. Фрейм – структурно-логічна графічно-зображувальна модель, яка за формою є графі-

чно-знаковим образним зображенням обраних змістово-цілісних фрагментів географічної

інформації та/або її різновидів (приклад на рис.У.6)

Рис.У.5 Приклад ієрархічного графа квадратів дослідної земельної ділянки та видів

їхньої рослинності

ДІЛЯНКА № 4

ВИД №1 ВИД №2 ВИД № … ВИД № …ВИД №4ВИД №2

КВАДРАТ № 3

• • • КВАДРАТ № 7

• • • • • •

ВИДИ РОСЛ ИННОСТІ

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 16 -

Рис.У.6 Фрейм "Будова платформи" як приклад (за [53])

До картографічно-геоінформаційних моделей, як найбільш застосовної для

природничо-географічного моделювання групи графічно-знакових моделей, нале-

жать такі типи моделей, як (див. рис.У.4):

1) картографічні моделі, які містять таки їхні види, як географічні карти, серед

них картограми, топоплани, картографічні перетинно-секційні моделі (поперечні

профілі, вертикальні розрізи й блок-діаграми) та комбіновані картографічні моделі;

2) геоінформаційні моделі як комплекс різноманітних растрових і/або вектор-

них багатошарих моделей, які створюються за допомогою комп'ютеризованих про-

сторово-аналітичних програмно-спеціалізованих засобів, передусім ГІС-

інструментарію (див. [46, 48, 53] і далі).

Квінтесенцією картографічних моделей є, зрозуміло, такий вид цих моделей,

як географічні карти, які посідають провідне й домінантне місце у природничій

географії. Ці карти можна систематизувати за багатьма їхніми принциповими озна-

ками, наприклад за змістом, зокрема як загальногеографічні й тематичні (приклади

на рис.У.7-У.8), за аудиторним призначенням, за масштабом тощо (див. детальніше

наші праці [41, 46, 48]).

Рис.У.7 – Фрагмент загальногеографічної карти басейну річки Дунай (за [48])

рівнини

плита низовини щит височини

0-200м 200-500м

магматичні,

плоскогір’я

метаморфічні г.п.

>500м

чохол

осадові г.п.

фундамент

материкові

платформа

океанічні

давні молоді

1,5-4 млрд. р. ≈ 0,5 млрд. р.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 17 -

Рис.У.8 – Фрагмент тематичної карти ґрунтів Північного Приазов'я (за [57])

На відміну від карт, топоплани (топографічні плани) є вельми великомасштаб-

ними моделями, зазвичай більшими за 1 : 10 000. Вони використовують лише влас-

ні прямокутні координати й не базуються на певній картографічній проекції чи ви-

значеній системі координат. Ці моделі відзначаються також нескладною легендою

та й загалом неускладненою компоновкою.

Картографічні перетинно-секційні моделі є наступним видом моделей, які

безпосередньо поєднано з географічними та/або прямокутними координатами ви-

значених географічних карт чи топопланів, зважаючи на особливості математичної

основи цих карт і планів, зокрема наявність певних викривлень на картах тощо.

Вони об'єднують такі підвиди моделей, як картографічні поперечні профілі, карто-

графічні вертикальні розрізи й картографічні блок-діаграми.

Найбільш характерними прикладами комбінованих картографічних моделей, як

ще одного виду, згідно з назвою цього виду є доповнення основних карт тематични-

ми чи допоміжними "картами-врізаннями", зокрема у вигляді картограм, комбінація

карт чи топопланів з картографічними перетинно-секційними моделями тощо.

Геоінформаційні моделі можна розділити на такі їхні види, як:

1) загальні;

2) спеціальні з такими підвидами, як моделі: рендерингу; "драпування"; кінема-

тично-анімаційної або динамічної інтерактивної візуалізації тривимірних зобра-

жень; маршрутно-оптимізаційні; дослідницькі; тренінгові; мультимедійних засобів

накопичення просторових даних, а також інші спеціальні;

3) комбіновані.

За загальні геоінформаційні моделі правлять одиничні або поєднані й подані в

цифровому вигляді картографічні моделі всіх видів і комбіновані графічно-знакові

географічні моделі певних видів (картосхеми, картодіаграми тощо, див. далі), ство-

рені для всіх типів просторових об'єктів чи їхніх сполучень (приклад на рис.У.9).

Першим з підвидів спеціальних геоінформаційних моделей є моделі рендерин-

гу – комплексної побудови тривимірних зображень. Серед них у сфері природничої

географії домінує такий різновид, як візуальні цифрові моделі рельєфу (ЦМР, прик-

лад на рис.У.10).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 18 -

Рис.У.9 Загальні та спеціальні плоскі й тривимірні геоінформаційні моделі топо-

графічної поверхні з горизонталями та її поперечного профілю, побудовані засобами

ГІС-інструментарію MapInfo Professional

Рис.У.10 Візуальна ЦМР (за [48])

Примітка. Цифрова модель рельєфу (інколи висот) (ЦМР, англ. Digital Elevation Mod-

el, DEM, син. Digital Terrain Model, DTM – цифрова модель місцевості) – цифрове відобра-

ження топографічної поверхні, яке здійснюється, насамперед, за допомогою:

1) растрової моделі рельєфу у вигляді набору висотних відміток поверхні в точках регу-

лярної мережі за DEM як стандартом Геологічної зйомки США;

2) векторної моделі TIN – нерегулярної тріангуляційної мережі (англ. triangulated irregu-

lar network), яка початково використовує зазначений набір у точках нерегулярної мережі.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 19 -

За наступний, поєднаний з попереднім, підвид спеціальних геоінформаційних

моделей правлять т.зв. моделі "драпування" – накладання (проектування) на триви-

мірне зображення, зазвичай ЦМР, плоских цифрових шарів. Ними можуть бути ве-

кторні й растрові тематичні географічні карти тощо, а у результаті такого накла-

дання отримується оптимальне за унаочнюванням тривимірне подавання таких

карт (приклад на рис.У.11).

Рис.У.11 Модель "драпування" тривимірної поверхні рельєфу тематичними плос-

кими цифровими шарами, побудована засобами пакета програмного забезпечення

Golden Software Surfer (за [123, 48])

Моделі кінематично-анімаційної або динамічної інтерактивної візуалізації три-

вимірних зображень як підвид спеціальних геоінформаційних моделей зазвичай

теж будуються на основі ЦМР. Утім вони імітують пересування "глядачів" (дослід-

ників) певною географічною місцевістю, що вивчається, з можливістю зупинок у

потрібних місцях такої віртуальної подорожі. Остання досить часто імітується з ви-

соти пташиного польоту або борту літального апарата у т.зв. інтерактивних "моде-

лях обльоту", зокрема і з відтворенням погодних умов тощо для посилення ефекту

присутності (приклад на рис.У.12).

Наступний підвид моделей, які розглядаються, кваліфікується як маршрутно-

оптимізаційні моделі. Вони загалом вирішують т.зв. геоінформаційну задачу з ма-

ршрутизації. Ці моделі можуть бути досить корисними у прикладній природничій

географії. Вони потрібні, зокрема, під час визначення оптимального за дослідниць-

кими цілями і іншими чинниками маршруту й регламенту пересування реальними

географічними об'єктами вивчання, зосібна автотранспортом (приклад на рис.У.13),

туристськими або екологічними стежками тощо, як і власне для вибору таких мар-

шрутів і стежок. Вельми доцільним в процесі роботи з маршрутно-оптимізаційними

геоінформаційними моделями безпосередньо на місцевості буде й одночасне засто-

сування мобільних комп'ютерних і позиційно-навігаційних засобів дослідження.

Це, до того ж, може сприяти безпосередньому використанню in situ наявної й нако-

пиченню нової цифрової географічної і супутньої до неї дослідницької інформації

(приклад на рис.У.14).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 20 -

Рис.У.12 Імітація погодних умов у моделі динамічної інтерактивної тривимірної ві-

зуалізації поверхні, створеної засобами пакета програмного забезпечення TerrainView-

Globe (за [124, 48])

Примітки.

1. Маршрутизація – геоінформаційна модельна задача відшукання найбільш ефектив-

ного маршруту між вузлами мережі як маршруту найменшої вартості з урахуванням додат-

ково заданих чинників.

2. Маршрут найменшої вартості – найменша за вартістю, тобто витратами ресурсів,

зусиль тощо, відстань між двома точками цифрового шару.

Рис.У.13 Визначення найбільш ефективного маршруту за маршрутно-оптимізаційною

моделлю, створеною засобами ГІС-інструментарію MapInfo Professional (за [124, 48])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 21 -

Рис.У.14 Використання й отримання на місцевості просторових даних із застосу-

ванням мобільного комп’ютера з приєднаним GPS-приймачем і засобів пакета про-

грамного забезпечення Encom Discover Mobile ГІС-інструментарію MapInfo Professional

(за [124, 48])

Застосування сучасних дослідницьких геоінформаційних моделей забезпечує від-

стеження, вивчання й дослідження вельми специфічних рис плину процесів і явищ,

які визначають стан природничо-географічних систем (приклад на рис.У.15) або

безпосередніх чинників погіршання цього стану (приклад на рис.У.16) тощо.

Рис.У.15 Дослідницька геоінформаційна модель характеристик місцевого стоку,

створена засобами пакета програмного забезпечення PCRaster (за [125, 48])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 22 -

Рис.У.16 Дослідницька геоінформаційна модель зон впливу точкового джерела за-

бруднення довкілля, побудована засобами програмних пакетів ArcGIS Desktop ГІС-

інструментарію ArcGIS компанії ESRI Ltd. (за [126, 48])

За характерний приклад тренінгових моделей, як підвиду спеціальних геоінфор-

маційних, править растрова модель даних MAP. Її успішно використовують у всьо-

му світі ([46, 48]) як засіб навчання у геоінформатиці. Водночас ця модель є вельми

застосовною для комп'ютеризованої побудови (організації) просторових баз даних

(приклад на рис.У.17).

Рис.У.17 Схема тренінгової геоінформаційної моделі даних MAP

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 23 -

Серед таких спеціальних геоінформаційних навчальних моделей, як моделі му-

льтимедійних засобів накопичення просторових даних, домінують географічні еле-

ктронні карти. Вони правлять за складники відповідних електронних атласів, біб-

ліотек і баз даних тощо (приклад на рис.У.18).

Примітки.

1. Електронна карта – цифрова карта і/або набір тематичних цифрових шарів даних і

програмні засоби їхньої візуалізації з розміщенням такої карти (шарів) і засобів на певному

носії-накопичувачу інформації, зокрема й накопичувачах інформаційних мереж.

2. Електронний атлас – мультимедійний інтегрований інформаційний засіб, який роз-

міщено на носії-накопичувачу інформації, зосібна й інформаційно-мережному. Він містить

систематизовану збірку електронних карт, створених за єдиною програмою й обраною те-

матичною спрямованістю, а також цифрову інформацію інших типів і необхідні засоби ві-

зуалізації атласу.

3. Візуалізація (графічно-знакове відтворення, відображення) у геоінформаційній

термінології – проектування й генерація тексту, зображень, зокрема геозображень, картог-

рафічних зображень і іншої графіки найчастіше на екрані монітора на основі певних вихід-

них цифрових даних і правил і алгоритмів їхнього перетворення.

Рис.У.18 Зміст (меню) електронних карт атласу на прикладі електронного Атласу

України ([2])

До інших спеціальних геоінформаційних моделей можна віднести не розглянуті

вище моделі, зокрема:

– моделі накладання цифрових шарів (приклад на рис.У.19);

– моделі інформаційно-мережного перегляду просторових даних. Вони забезпе-

чуються ресурсами Інтернету, насамперед таким її картографічно-геоінформацій-

ним сервісом з тривимірної візуалізації земної поверхні, як проект "Google Earth"

(web-сайт [127]) (приклад на рис.У.20);

– інші геоінформаційні моделі (див. наші праці [46, 48]).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 24 -

Рис.У.19 Модель растрового накладання шарів типу "точка в полігоні" (А: 0 = від-

сутність трави, 1 = трава; Б: 0 = відсутність бур'яну, 1 = бур'ян; В: 0 = відсутність тра-

ви або бур'яну, 1 = трава або бур'ян, 2 = трава та бур'ян) (за [11], [48])

Рис.У.20 Приклад перегляду просторових даних у "Google Earth" (за [127, 48])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 25 -

Комбіновані геоінформаційні моделі, як третій вид поєднують корисні власти-

вості загальних і спеціальних геоінформаційних моделей. Найбільш цікавими при-

кладами такого поєднання є, зокрема, модельне комбінування:

– загальних цифрових карт точок і ізоліній та спеціальних візуальних ЦМР у ви-

гляді цифрової блок-діаграми із заданим кутом огляду (рис.У.21 а));

– загальної цифрової карти топографічної поверхні, поданої в горизонталях, з ві-

зуальною ЦМР (рис.У.21 б)).

а)

б)

Рис.4.46 – Комбінована модель: а) у вигляді блок-діаграми із заданим кутом огляду,

яка поєднує просторові дані карт точок і ізоліній з візуальною ЦМР і побудована засо-

бами програмного пакета Golden Software Voxler (за [123, 48]); б) відтворення горизон-

талей на візуальній ЦМР, яку створено засобами програмного пакета TerrainView-

Globe (за [124, 48])

До комбінованих графічно-знакових моделей саме як четвертої групи останніх

(див. рис.У.4) належать різноманітні "міжгрупові" поєднання відповідних видів

трьох вже розглянутих груп. Зокрема, за такі моделі правлять картосхеми, картодіа-

грами, картографічні ескізи, а також інші доцільні комбінації моделей, наприклад,

графів з картами (див. р.6), карт з графіками чи діаграмами, карт з таблицями тощо.

Окремо слід зауважити, що, по-перше, моделі загалом, а точніше адекватні ме-

тоди моделювання можна принципово розділити на симплексні або сингулярні, тоб-

то окремі, одиночні на відміну від комплексних, і комплексні. Серед найбільш за-

стосовних симплексних методів природничо-географічного моделювання слід

відзначити такі.

1.Група методів кореляційного та регресійного аналізів, а також спектраль-

ного аналізу, основи яких досить повно викладено в наших підручниках з ймовір-

нісних математичних методів [39, 47], змістово поєднаних з цим підручником.

2.Метод групового урахування аргументів (МГУА), який розроблено на ос-

нові подальшого розвитку методів регресійного аналізу. Метод реалізує задачі син-

тезу оптимальних моделей високої складності, яка є адекватною складності дослі-

джуваного природничо-географічного об'єкта або процесу (див. [40]).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 26 -

3.Група методів прогнозної екстраполяції реалізації (реалізацій) випадкового

процесу певного геопараметра. Зміст застосування кожного з цих методів зводиться

до моделювання розвитку такого процесу у майбутньому за його значеннями у ми-

нулому, базуючись на гіпотезі про стійкість рис процесу на період прогнозу. Завдя-

ки такій гіпотезі модель, найбільш вдала для апроксимації вже наявних значень ре-

алізації випадкового процесу або значень, усереднених для заданих перетинів у ви-

падку оперування декількома реалізаціями, буде найкращою і для прогнозу. За та-

ких умов вихідні для екстраполяції значення реалізації досліджуваного процесу

може бути перетворено шляхом згладжування (вирівнювання) часового ряду різ-

ними способами. Серед методів прогнозної екстраполяції, які власне і призначено

для підбору та оцінки параметрів апроксимувальної і, одночасно, прогнозної зале-

жності (тренду), найбільш розповсюдженими є:

1) метод найменших квадратів і його модифікації (розглянутий у нашій праці [47]);

2) метод експоненційного згладжування;

3) метод ймовірнісного моделювання (прогнозного моделювання ймовірностей);

4) метод адаптивного згладжування.

Три останніх методи достатньо повно викладено у [34] та інших джерелах.

4.Група методів факторного аналізу різних модифікацій, а також змістово

сполучна з нею група методів, заснована на теорії розпізнавання образів, зокре-

ма методи кластерного аналізу. Факторний аналіз спрямовано на дослідження

зв'язків між змінними об'єкта чи процесу моделювання та вибір оптимальної і ре-

презентативної кількості таких змінних. Натомість кластерний аналіз орієнтовано

на класифікацію і виявлення однорідних змінних в їхніх підмножинах (кластерах).

У географічних і поєднаних з ними дисциплінах досить часто факторний і кластер-

ний аналізи об'єднуються в одну принципову групу методів багатомірного стати-

стичного аналізу. Складники такої групи на прикладі гідрологічних процесів до-

сить повно розглянуто в [59].

5.Матричний метод моделювання та аналізу. Інструментарій цього методу при-

значено для:

1) ідентифікації факторів досліджуваного природничо-географічного процесу

або явища;

2) вирізнення однорідних комплексів факторів за характером їхнього впливу на

процес;

3) формування матриць впливу комплексів факторів один на одного та на процес

досліджень і певні операції з такими матрицями з метою власне моделювання зада-

них показників процесу (див. [34] тощо).

6.Метод графів, які вже розглядалися як структурно-інформаційні схематичні

графічно-знакові моделі (див. попередній текст). Цей метод стосовно природничих

геосистем досить докладно викладено у [40].

Щойно перелічені симплексні методи 1-4 базуються, зазвичай, на точно форма-

лізованих моделях, як і метод імітаційного моделювання (див. п.3.2). Методи ж 5-6

ґрунтуються на слабко формалізованих моделях. До останніх методів також нале-

жать вже згадані й досить перспективні для природничої географії методи моделю-

вання, які засновано на теорії нечітких множин. Їхнє застосування для природничо-

географічних систем наразі знаходиться в стадії розвитку.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 27 -

По-друге, можна вирізнити декілька послідовних етапів розробки визначеної

комплексної природничо-географічної моделі, враховуючи можливість часткової

перестановки цих етапів і із забезпеченням кожного з них вже розглянутими адек-

ватними симплексними моделями. Такими етапами є:

1) словесний (вербальний) опис моделі;

2) графічне або картографічно-геоінформаційне подавання моделі;

3) опис моделі за допомогою блок-схем або матриць рішень без послідовності

останніх;

4) математичний опис, який виконується у вигляді формул і математичних

операцій над змінними;

5) алгоритмічний опис моделі, який вже, зазвичай, враховує послідовність рі-

шень і подається у вигляді алгоритмічних схем. Алгоритмічний опис моделі або

процесу моделювання найчастіше застосовується:

а) для упорядкування логіки математичного опису;

б) для подання моделі об'єкта, яка не має аналітичного опису;

в) у випадку, коли аналітичний опис моделі є вельми складним;

г) для підготовки опису моделі з метою програмування;

5) програмний опис моделі, призначений для безпосереднього застосування

комп'ютеризованих технологій із заданою алгоритмічною мовою тощо.

Примітка. Згідно з міжнародним стандартом ISO 19109 ([114]) і іншими відповідними

документами наразі застосовними для роботи з географічно координованими (просторови-

ми) даними передусім через інформаційні мережі є:

1) мова UML (абр. від англ. Unified Modeling Language – Універсальна Моделювальна

Мова) – мова моделювання, яка використовується для розробки комп'ютеризованих моде-

лей даних;

2) мова GML (абр. від англ. Geography Markup Language – Географічна Мова Розміт-

ки) – програмувальна мова розмітки, яка застосовує XML-кодування для передавання та

зберігання просторових даних.

Слід також мати на увазі, що, по-перше, всі зазначені вище типи і види моделей

тощо, як і відповідні їм методи моделювання наведено для загального розуміння

процесу природничо-географічного моделювання. Вони не претендують на універ-

салізм і їх може бути обґрунтовано і з дещо інших позицій чи за іншими ознаками

та принципами.

По-друге, найбільша увагу в підручнику приділено логіко-математичним і

математично-геоінформаційним моделям. Вони є достатньо репрезентативними і

змістовими для вирішення актуальних задач адекватного опису природничих гео-

систем і оцінювання та прогнозування їхнього стану з метою оптимізації цього ста-

ну.

По-третє, слід зважати на можливість різноманітного поєднання викладених

ознак і принципів систематизації моделей. Це є однією з головних передумов роз-

витку комплексних методів природничо-географічного моделювання, розгляду

яких насамперед і присвячено цей підручник.

До того ж у цілому проводячи паралелі між двома дисциплінами – з ймовірніс-

них математичних методів у географії (див. наші праці [39, 47]) і з природничо-

географічного моделювання – і зважаючи на причини, які викликають об'єктивну

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 28 -

зумовленість застосування саме ймовірнісних методів у природничій географії, пе-

релічені в [39, 47], слід зазначити таке. Природничо-географічне моделювання

точно формалізованими методами, яким у цьому підручнику надано перевагу,

можна в загальних рисах розділити на два принципові напрями:

1) моделювання загального змісту та принципової структури обмінно-потокових

процесів у природничих геосистемах, а саме обміну енергією, речовиною тощо;

2) моделювання просторово-часової динаміки чинників і параметрів стану при-

родничих геосистем різного рангу та типу або певних складників цих геосистем.

Важливим постулатом при цьому є те, що за умов неможливості виявлення всіх

чинників просторово-часових змін геопараметрів, тобто чинників т.зв. параметри-

чних збурень природничих геосистем як динамічних систем, існують способи моде-

лювання, які спираються лише на об'єктивно чинні закономірності, властиві безпо-

середньо цим параметричним збуренням.

Перший напрям моделювання забезпечується, зазвичай, функціональними (де-

термінованими) прийомами загальної та вищої математики, насамперед за допомо-

гою використання диференціальних рівнянь тощо. Другий же напрям підтримуєть-

ся передусім згаданими вище ймовірнісними методами математичного аналізу.

Стисло викладемо також загальні вимоги до природничо-географічних моде-

лей. Отже така модель повинна:

1) задовольняти умовам повноти, адаптивності та еволюційності. Модель має

забезпечувати можливість уведення в неї достатньо широкого діапазону змін і до-

повнень з метою послідовного наближення до моделі, що задовольняє її розробника

за точністю відтворення об'єкта моделювання;

2) бути достатньо абстрактною, щоб сприяти варіюванню великою кількістю

змінних, але не настільки абстрактною, щоб виникали сумніви у надійності і прак-

тичній користі отриманих за моделлю результатів. Ця вимога не стосується певних

простих моделей;

3) задовольняти умови, які обмежують час вирішення обраної для моделювання

задачі;

4) орієнтуватися на реалізацію за допомогою наявних технічно-технологічних,

насамперед комп'ютеризовано-мережних засобів;

5) забезпечувати отримання корисної інформації про об'єкт моделювання в ас-

пекті поставленої мети його дослідження;

6) будуватися з використанням усталеної термінології та/або достатньо обґрун-

тованої нової термінології з розкриттям зв'язку останньої з усталеною;

7) передбачати можливість перевірки справедливості моделі та відповідності її

оригіналу, зокрема згідно з обґрунтованими дослідником принципами моделювання.

Структурно підручник з природничо-географічного моделювання складається з

двох частин.

У першій частині викладаються розроблені авторами цього підручника теорети-

чно-методичні підвалини природничо-географічного моделювання. Зокрема, ви-

кладено засновки такого моделювання, підходи до модельно-параметричної форма-

лізації природничих геосистем, дослідження їхньої стохастичної структури та стій-

кості й надійності. Також висвітлено принципи геоекологічного модельного райо-

нування та оптимізаційно-діагностичного моделювання геосистем.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 29 -

У другій частині приділено увагу прикладам тематичного моделювання різних

природничих геосистем. Зосібна, тут розглядаються алгоритми ландшафтно-

гідрорадіоекологічного модельного районування територій і способи та приклади

результатів моделювання басейнових геосистем, екологічних мереж і берегових

геотонів, а також деякі інші прикладні модельні рішення.

Контрольні запитання й завдання до введення в дисципліну:

1. Що править за об'єкт дослідження в процесі природничо-географічного

моделювання?

2. Що таке природничо-географічна модель?

3. Як кваліфікується природничо-географічне моделювання?

4. Чим відрізняється природнича геосистема від геосистеми загалом?

5. Прокоментуйте систематизацію природничо-географічних моделей за

об’єктом моделювання (дослідження).

6. Чим відрізняються оцінювальні моделі від оптимізаційних?

7. Проілюструйте на прикладах сутність ідеалізованих моделей.

8. Навіщо застосовують алгоритмічні моделі?

9. Які моделі є найбільш перспективними й обґрунтованими для геопара-

метрів за повною їхньою структурою як випадкових величин?

10. Що таке портретні моделі?

11. Чим відрізняється динамічний режим застосування моделей від кінема-

тично-анімаційного?

12. Що таке граф? Наведіть його приклади.

13. Побудуйте фрейм для обраної Вами географічної інформації.

14. Проілюструйте на прикладах картографічні перетинно-секційні моделі.

15. Що таке цифрова модель рельєфу?

16. Прокоментуйте створення моделей "драпування".

17. Для чого застосовуються моделі кінематично-анімаційної або динаміч-

ної інтерактивної візуалізації тривимірних зображень і якими є їхні пе-

реваги?

18. Поясність зміст маршруту найменшої вартості та наведіть його при-

клади.

19. Які Ви знаєте тренінгові геоінформаційні моделі?

20. Наведіть приклади моделі інформаційно-мережного перегляду просто-

рових даних.

21. Якими можуть бути комбіновані геоінформаційні моделі?

22. До якої групи моделей відносяться картосхеми й картодіаграми?

23. На чому базуються методи прогнозної екстраполяції?

24. Чим відрізняється факторний аналіз від кластерного? Наведіть прик-

лади.

25. Навіщо застосовується алгоритмічний опис моделі або процесу моде-

лювання?

26. Що таке мова GML?

27. Прокоментуйте з прикладами загальні вимоги до природничо-

географічних моделей.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 30 -

Частина 1. ТЕОРЕТИЧНО-МЕТОДИЧНІ ПІДВАЛИНИ МОДЕЛЮВАННЯ

1 ЗАСНОВКИ МОДЕЛЮВАННЯ

Природничо-географічне моделювання як моделювання структури, динаміки та

стану природничих геосистем здійснюється за закономірностями власної динаміки

цих геосистем. За кінцеву мету при цьому править стабілізація структури та стану

геосистем шляхом геоекологічно-економічної оптимізації користування геосистем-

ними ресурсами та інших заходів з геоекологічної безпеки на основі сучасних моні-

торингових систем і мереж та геоінформаційних технологій.

Для і під час моделювання використовуються, передусім, такі методологічні

принципи та підходи.

Природничо-географічна система або природнича геосистема певного ієрар-

хічного рангу (надалі, інколи просто "геосистема", абревіатурно "ГЕО") розгля-

дається як складна вкеровна природно-натурально-антропогенна система з експлу-

атацією її ресурсів, яка містить чотири генезисно-еволюційні структурно-

функціональні підсистеми (ГЕП). А саме, така геосистема подається через поєд-

нання та взаємодію її (квазі)природної (КПГЕП), натурально-антропогенної

(НАГЕО) та антропогенної підсистем (АГЕП), а також підсистеми геосистемних

каркасних меж (КМГЕО), як зовнішньоструктурних, тобто всієї ГЕО, так і внутрі-

шньоструктурних різного ґатунку (див. наші праці [49, 52]). Це можна записати, по-

перше, як

{ГЕО} ∈ {ГЕП} ∈ {КПГЕП; НАГЕП; АГЕП; КМГЕО} . (1.1)

По-друге, праву частину моделі (1.1) для структурно-функціональної форма-

лізації природничої геосистеми можна також інтерпретувати як перетин (ква-

зі)природної підсистеми комбінацією натурально-антропогенної та антропогенної

підсистем і об'єднання всіх трьох таких підсистем з підсистемою каркасних меж

геосистеми. А отже, відповідно застосовуючи оператори кон'юнкції та диз'юнкції,

можна записати, що

{ГЕО} ∈ {ГЕП} ∈ {((КПГЕП)  (НАГЕП  АГЕП))  КМГЕО} . (1.2)

Примітка. Для певних різновидів каркасних меж, насамперед антропогенних, а також

т.зв. структуро-нерозподільних тощо, не виключеною є доцільність зміни останнього опера-

тора формули (1.2) на оператор кон’юнкції (див., наприклад, нашу працю [49]).

По-третє, динаміку складників моделі (1.2) можна формалізаційно подати як

D {ГЕО} = D {ГЕП} = {((КПГЕП(ωКПГЕП,RКПГЕП,t)) 

 (НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t)  АГЕП(RАГЕП,t))) 

 КМГЕО((ωКМГЕО),RКМГЕО,t)} , (1.3)

де КПГЕП(ωКПГЕП,RКПГЕП,t) і НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t) – набір випадкових полів

(квазі)природної та натурально-антропогенної підсистем ГЕО; АГЕП(RАГЕП,t) – на-

бір "антропогенно"-детермінованих полів антропогенної підсистеми ГЕО;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 31 -

КМГЕО((ωКМГЕО),RКМГЕО,t) – набір випадкових і/або "антропогенно"-детермінова-

них полів підсистеми каркасних меж ГЕО в залежності від походження / функціо-

нування таких меж; ω у цілому – сукупність елементарних результатів досліду або

його серій, а отже ωКПГЕП, ωНАГЕП і ωКМГЕО – числа фіксацій випадкових полів за їх-

німи значеннями та/або координатами, відповідно, (квазі)природної та натурально-

антропогенної підсистем і підсистеми (квазі)природних і натурально-

антропогенних каркасних меж ГЕО; R у цілому – загальна просторова область (ви-

значення) всіх полів моделі (1.3), тобто загальні межі геосистеми при R ∈ (х,y) у

прямокутній системі координат зазвичай обраного ГІС-інструментарію, а отже ця

область містить власні просторові області (різнорангові субобласті) полів геосис-

тем-складників, тобто, з огляду на модель (1.3), R ∈ {((RКПГЕП  (RНАГЕП  RАГЕП)) 

 RКМГЕО}; t – параметр неперервного часу.

Примітка. Специфіку задавання "антропогенно"-детермінованих полів моделі (1.3), зок-

рема умовність ад'єктива "детерміновані" та оперування т.зв. позиційно квазінезмінними

полями, розглянуто більш докладно в наших монографіях [36-39, 45, 47, 49].

"Базова" під час структурно-функціональної формалізації (квазі)природна під-

система ГЕО ототожнюється з відповідними геосистемами, які тією, чи іншою мі-

рою віддзеркалюють референційний (реконструйований) для моделювання природ-

ний стан ГЕО, зосібна й гіпотетично-інваріантний тощо (див. нашу монографію

[58]). Такі природні, а найчастіше, з огляду на "уявність" зазначених референційних

систем, квазіприродні геосистеми може бути формалізаційно задано як різнорівневі

геосистеми, по-перше, ландшафтних територіальних структур (ЛТС). Поміж остан-

ніх – генетико-морфологічна (ГМЛТС), позиційно-динамічна (ПДЛТС), басейнова

(БЛТС) і геотонна (ГТЛТС) структура, а також біоландшафтна територіальна стру-

ктура (БІЛТС) (див. р.6) тощо. По-друге, (квазі)природні геосистеми можуть зада-

ватися певним чином поєднаними із щойно зазначеними ЛТС таксонами фізико-

географічного (ФГТ), басейнового територіального (БТР) і морфологічно-

позиційного (БМПР), геоботанічного (ГБР), зоогеографічного (ЗГР) та ін. району-

вання тощо (приклад на рис.1.1). Спрощений формалізаційний запис таких побу-

дов виглядає як

{КПГЕП} ∈ {ГМЛТС  ПДЛТС  БЛТС  ГТЛТС  БІЛТС 

 ФГТ  БТР  БМПР  ГБР  ЗГР  КПІН} . (1.4)

де КПІН – інші (квазі)природні геосистеми, а також певні комбінації таких гео-

систем.

Натурально-антропогенну та антропогенну підсистеми ГЕО формул (1.1)-

(1.3) доцільно ототожнювати з відповідними сукупностями певною мірою антропі-

зованих геосистем – від "суто" натуральних до "суто" штучних.

При цьому рівень натуральності геосистем розуміється як міра успадкованої,

набутої чи успадковано-набутої здатності реальних геосистем до нештучної самоо-

рганізації та саморегуляції шляхом самовкеровного упорядкування речовинно-

енергетичних потоків в єдиній системі. За таких умов провідні чинники та параме-

три натуральних або близьких до них систем можуть бути як схожими, так і геть

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 32 -

відмінними від "попередніх до антропізації". Утім в усіх випадках ці чинники та

параметри повинні визначатися певними нештучними процесами довкілля тощо.

Власне міра антропізації та рівень натуральності геосистем змістово-

функціонально та експертно-параметрично визначається в залежності від міри ан-

тропогенного впливу на них (табл.1.1), тобто його змісту, інтенсивності, тривалості

тощо. При цьому оперують сьома категоріями, подекуди з поділом для суходільних

(теральних) геосистем категорій 4 і 5 на 2 субкатегорії кожну – верхню і нижню

для категорії. Це зумовлює і віднесення геосистем до (приклад на рис.1.2):

– натурально-антропогенної підсистеми, яка містить натуральні, майже натура-

льні та напівнатуральні геосистеми з категоріями міри антропізації / рівня натура-

льності 1-3;

– антропогенної підсистеми, яку сформовано відносно далекими й далекими від

натуральних, чужими до натуральних і штучними геосистемами з категоріями (су-

бкатегоріями) міри антропізації / рівня натуральності 4а-7.

Таблиця 1.1 – Міра антропізації та рівень натуральності геосистем у залежності від

міри антропогенного впливу на них (на основі нашої монографії [58], н/к – нижньокате-

горійний; в/к – верхньокатегорійний)

Міра антропо-

генного впливу

на геосистеми

Категорійний код і

міра антропізації

геосистем

Код і рівень нату-

ральності геосистем Категорійні діапазони

значень і середньока-

тегорійні значення

індексу антропізації

геосистем (ІАНТ,%) *

майже відсутній

вплив 1 – вельми незначна

антропізація 1 – натуральні (0…15,8]; 7,9

слабкий вплив 2 – незначна антропі-

зація 2 – майже натураль-

ні (15,8…28,3]; 22,1

помірний вплив 3 – помірна антропі-

зація 3 – напівнатуральні (28,3…39,2]; 33,7

н/к помірно-

сильний вплив 4a – н/к помірно-

значна антропізація 4а – н/к відносно да-

лекі від натуральних (39,2…44,8]; 42,0

в/к помірно-

сильний вплив 4b – в/к помірно-

значна антропізація 4b – в/к відносно да-

лекі від натуральних (44,8…50,4]; 47,6

н/к сильний

вплив 5а – н/к значна ан-

тропізація 5а – н/к далекі від

натуральних (50,4…57,1]; 53,8

в/к сильний

вплив 5b – в/к значна ан-

тропізація 5b – далекі від нату-

ральних (57,1…63,7]; 60,4

вельми сильний

вплив 6 – вельми значна ан-

тропізація 6 – чужі натураль-

ним (63,7-79,5]; 71,6

надзвичайно си-

льний вплив 7 – надмірна антропі-

зація 7 – штучні (79,5-100]; 89,8

* задається та/або обчислюється для модельних об'єктів як розрахунковий за табл.1.1-1.3

і ін. або як середньовиважений за формулами (1.7), (1.8) тощо (див. далі)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 33 -

Рис.1.1 Фізико-географічні зони, краї та області України як геосистеми (ква-

зі)природної підсистеми ГЕО (на основі [58]: I … XXV – коди фізико-географічних облас-

тей;  – межі зон і країв, = – межі країв, ─ – межі областей)

Рис.1.2 Поля геосистем натурально-антропогенної (1-3) та антропогенної (4а-7) під-

систем фізико-географічних областей України (див. рис.1.1; 1…7 – коди рівня натураль-

ності геосистем за табл..1.1)

Зазначена вище міра антропогенного впливу для суходільних (теральних) гео-

систем задається через визначальні атрибути тих, які формують геосистеми, різно-

типових і різнорівневих систем землекористування та/або наслідків землекористу-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 34 -

вання (СЗК/НЗ або, скорочено, "систем землекористування" чи "землекористуваль-

них систем"). Останні подаються через типізовані земельні угіддя й покриви з ура-

хуванням цільового призначення земель тощо. А отже, тип, ранг і власне назва

СЗК/НЗ визначають і тотожний їм тип, ранг і назву тих, які вони формують, геосис-

тем, які і є складниками натурально-антропогенної та антропогенної підсистем ГЕО

за формулами (1.1)-(1.3).

Безпосередньо використовуються різні варіанти т.зв. робочої шкали міри ан-

тропізації (рівня натуральності) суходільних (теральних) геосистем (див. дета-

льніше [58]). Таку шкалу для рівнинних геосистем України, розроблену на основі

[58], наведено в табл.2.2.

Таблиця 1.2 – Робоча шкала міри антропізації (рівня натуральності) суходільних

(теральних) геосистем, спричиненої різними системами землекористування та/або йо-

го наслідків (СЗК/НЗ) (РКАНТ – розрахункові категорії міри антропізації геосистем за

табл.1.1; ІАНТ,Т,Р,і – розрахункові часткові індекси антропізації геосистем, %, за (1.7))

Коди, назви й символи натурально-антропогенних і антропо-

генних геосистем, сформованих певними СЗК/НЗ

Міра антропізації

(РКАНТ / ІАНТ,Т,Р,і, %)

I – природоохоронна (ПОІ), зокрема:

1, 2

природних і біосферних заповідників і заповідних територій

міжнародного значення – І.1 (ПОІ.1)

1 / 7,9 %

заповідних зон національних природних і регіональних ланд-

шафтних парків, заказників загальнодержавного

значення та

заповідних урочищ – І.2 (ПОІ.2)

2 / 22,1 %

II – болотяна (боліт і заболочених земель) (БОІІ)

2 / 20,0 %

III – лісова (лісогосподарська) (ЛІІІІ), зокрема:

ІІІ.1 – широколистяно-лісова (ЛІІІІ.1)

2 / 26,4 %

III.2 – хвойно-лісова (ЛІІІІ.2)

2 / 27,7 %

III.3 – мішано-лісова (ЛІІІІ.3)

2 / 27,7 %

IV – чагарниково-трав'яна (чагарникової та трав'яної натураль-

ної рослинності) (ЧТIV)

3 / 33,7 %

V – аграрна (сільськогосподарська) (АГV), зокрема:

3-6

V.1 – лук і пасовищ (АГV.1)

3 / 35,2 %

V.2 – сіножатей (АГV.2)

3 / 36,8

V.3 – хмільників, квітників тощо (АГV.3)

4b / 48,4%

V.4 – ягідників (АГV.4)

5а / 51,4%

V.5 – садів (АГV.5)

5а / 52,1 %

V.6 – виноградників (АГV.6)

5а / 54,2

V.7 – ріллі та перелогів (АГ

V.7

), зокрема:

(4b…6] / (44,8 %…79,5

V.7.1 – нелісова розорана (АГ

V.7.1

), поміж неї за інтегрального

коефіцієнта розчленованості рельєфу (К

РРЕЛ

) *:

(4b…5b] /

(44,8 %…63,7 %]

слабко похилі за КРРЕЛ ≤ 0,25 – V.7.1.1 (АГV.7.1.1)

4b / 46,7 %

помірно похилі за КРРЕЛ = (0,25…0,5 ] – V.7.1.2 (АГV.7.1.2)

5a / 50,5 %

середньо похилі за КРРЕЛ = (0,5…1,0 ] – V.7.1.3 (АГV.7.1.3)

5a / 54,3 %

істотно похилі за КРРЕЛ = (1,0…2,0 ] – V.7.1.4 (АГV.7.1.4)

5b / 58,0 %

сильно похилі за КРРЕЛ > 2,0 – V.7.1.5 (АГV.7.1.5)

5b / 61,8 %

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 35 -

Продовження табл.1.2

Коди, назви й символи натурально-антропогенних і антропо-

генних геосистем, сформованих певними СЗК/НЗ

Міра антропізації

(РКАНТ / ІАНТ,Т,Р,і, %)

V.7.2 – лісова розорана (АГV.7.2), зосібна:

6 / (63,7 %…79,5 %]

V.7.2.1 – широколистяно-лісова розорана (АГ

V.7.2.1

), серед неї

за КРРЕЛ:

6 / (63,7 %…69,0 %]

слабко похилі за КРРЕЛ ≤ 0,25 – V.7.2.1.1 (АГV.7.2.1.1)

6 / 64,3 %

помірно похилі за КРРЕЛ = (0,25…0,5 ] – V.7.2.1.2 (АГV.7.2.1.2)

6 / 65,3 %

середньо похилі за КРРЕЛ = (0,5…1,0 ] – V.7.2.1.3 (АГV.7.2.1.3)

6 / 66,4 %

істотно похилі за КРРЕЛ = (1,0…2,0 ] – V.7.2.1.4 (АГV.7.2.1.4)

6 / 67,4 %

сильно похилі за КРРЕЛ > 2,0 – V.7.2.1.5 (АГV.7.2.1.5)

6 / 68,5 %

V.7.2.2 – мішано-лісова розорана (АГV.7.2.2), поміж неї за КРРЕЛ:

6 / (69,0 %…74,3 %]

слабко похилі за КРРЕЛ ≤ 0,25 – V.7.2.2.1 (АГV.7.2.2.1)

6 / 69,6 %

помірно похилі за КРРЕЛ = (0,25…0,5 ] – V.7.2.2.2 (АГV.7.2.2.2)

6 / 70,6 %

середньо похилі за КРРЕЛ = (0,5…1,0 ] – V.7.2.2.3 (АГV.7.2.2.3)

6 / 71,7 %

істотно похилі за КРРЕЛ = (1,0…2,0 ] – V.7.2.2.4 (АГV.7.2.2.4)

6 / 72,7 %

сильно похилі за КРРЕЛ > 2,0 – V.7.2.2.5 (АГV.7.2.2.5)

6 / 73,8 %

V.7.2.3 – хвойно-лісова розорана (АГV.7.2.3), серед неї за КРРЕЛ:

6 / (74,3 %…79,5 %]

слабко похилі за КРРЕЛ ≤ 0,25 – V.7.2.3.1 (АГV.7.2.3.1)

6 / 74,8 %

помірно похилі за КРРЕЛ = (0,25…0,5 ] – V.7.2.3.2 (АГV.7.2.3.2)

6 / 75,9 %

середньо похилі за КРРЕЛ = (0,5…1,0 ] – V.7.2.3.3 (АГV.7.2.3.3)

6 / 76,9 %

істотно похилі за КРРЕЛ = (1,0…2,0 ] – V.7.2.3.4 (АГV.7.2.3.4)

6 / 78,0 %

сильно похилі за КРРЕЛ > 2,0 – V.7.2.3.5 (АГV.7.2.3.5)

6 / 79,0 %

VI – гідротехнічно-гідромеліоративна (ГТГМVI), зокрема:

5а, 6

VI.1 – осушувально-зволожувальна (ГТГМVI,1)

5а / 52,8 %

VI.2 – осушувальна або зволожувальна (ГТГМVI,2)

6 / 65,2 %

VI.3 – гідромеліоративно-геонегативна (зафіксованих геонега-

тивних наслідків меліорації) (ГТГМVI,2)

6 / 79,5 %

VII – рекреаційно-оздоровча (РКОVII)

6 / 67,0 %

VIII – селитебна (СЕVIII), зосібна:

6, 7

VIII.1 – сільської (дискретної) забудови (СЕVIII.1)

6 / 63,8 %

VIII.2 – міської та селищної міського типу (суцільної) забудови

(СЕVIII.2), поміж неї з кількістю жителів:

7 / (79,5 %…100 %]

≤ 10 000 – VIII.2.1 (СЕVIII.2.1)

7 / 80,8 %

(10 000 – 20 000] – VIII.2.2 (СЕVIII.2.2)

7 / 83,4 %

(20 000 – 50 000] – VIII.2.3 (СЕVIII.2.3)

7 / 85,9 %

(50 000 – 100 000] – VIII.2.4 (СЕVIII.2.4)

7 / 88,5 %

(100 000 – 200 000] – VIII.2.5 (СЕVIII.2.5)

7 / 91,0 %

(200 000 – 500 000] – VIII.2.6 (СЕVIII.2.6)

7 / 93,6 %

(500 000 – 1 000 000] – VIII.2.7 (СЕVIII.2.7)

7 / 96,2 %

> 1 000 000 – VIII.2.8 (СЕVIII.2.8)

7 / 98,7 %

IX – промислово-будівельна (промислових і/або будівельних

об'єктів) (ПБІХ)

7 / 82,5 %

X – гірничопромислова (ГПХ)

7 / 89,8 %

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 36 -

Закінчення табл.1.2

Коди, назви й символи натурально-антропогенних і антропо-

генних геосистем, сформованих певними СЗК/НЗ

Міра антропізації

(РКАНТ / ІАНТ,Т,Р,і, %)

XI – транспортно-зв'язкова (об'єкти транспорту та зв'язку)

(ТЗХІ), серед неї:

4, 6, 7 / 44,8 %; 71,6 %;

(79,5 %…100 %]

ґрунтові дороги (путівці) – ХІ.1 (ТЗХІ,1)

4 / 44,8 %

удосконалені ґрунтові дороги – ХІ.2 (ТЗХІ,2)

6 / 71,6 %

шосе, ЛЕП низької напруги – ХІ.3 (ТЗХІ,3)

7 / 82,9 %

удосконалені шосе, вузькоколійні залізниці тощо,

ЛЕП середньої напруги – ХІ.4 (ТЗХІ,4)

7 / 89,7 %

автостради, ширококолійні залізниці,

ЛЕП високої напруги – ХІ.5 (ТЗХІ,5)

7 / 96,6 %

XII – без(рідко)рослинна (територій з відсутньою або незначною

рослинністю) (БРРХІІ), зокрема:

1, 2

XII.1 – оголених скель (оголених виходів і відслонень гірських

порід) (БРРХІІ,1)

1 / 12,6 %

XII.2 – пісків (БРРХІІ,2)

2 / 22,1 %

XII.3 – рідкорослинна (територій з рідкою (розкиданою) рослин-

ністю) (БРРХІІ,3)

2 / 26,0 %

XII.4 – згарищ (БРРХІІ,4)

4а / 43,8 %

XIII – гетерогенні та інші геосистеми (ГІГХІІІ), зокрема:

2, 4а, 5а

XIII.1 – перехідна лісо-чагарниково-трав'яна (перехідної лісо-

чагарниково-трав'яної рослинності) (ГІГХІІІ,1)

2 / 26,0 %

XIII.2 – аграрно-лісова (ГІГХІІІ,2)

4а / 44,8 %

XIII.3 – аграрна-натурально-рослинна (агроугідь з істотними

площами натуральної рослинності) (ГІГХІІІ,3)

5а / 57,1 %

XIII.4 – аграрно-комплексна (комплексних агроугідь) (ГІГХІІІ,4)

5b / 60,4 %

* КРРЕЛ – інтегральний коефіцієнт розчленованості рельєфу за [26]

Звідси, зважаючи на можливість вирізнення щойно наведених у табл.1.2 геосис-

тем і на тлі ГЕО у цілому, і на тлі її певних (квазі)природних геосистем потрібного

рівня, які визначають межі обраних для моделювання об'єктів загалом, можна, з

урахуванням можливості подальшого задавання відповідних полів (див. (1.3)),

спрощено записати для геосистем першого рівня (рангу), що

{НАГЕП, АГЕП} ∈ {ПОІ  БОІІ  ЛІІІІ  ЧТIV  АГV  ГТГМVI, 

 РКОVII  СЕVIII  ПБІХ  ГПХ  ТЗХІ  БРРХІІ  ГІГХІІІ} . (1.5)

Аналогічно формалізуються і геосистеми наступних рівнів табл.1.2. Наприклад,

лісову геосистему 1-го рівня можна далі поділяти на другорівневі широколистяно-,

хвойно- та мішано-лісову геосистеми, тобто (див. табл.1.2)

{ЛІІІІ} ∈ { ЛІІІІ.1  ЛІІІІ.2  ЛІІІІ.3} (1.6)

тощо.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 37 -

Шкала за табл.1.2 або будь-які її робочі модифікації, як загалом і вихідна шкала

табл.1.1, можуть оцінювально оперувати середньовиваженим за площами відповід-

них натурально-антропогенних і антропогенних геосистем індексом антропізації

суходільних (теральних) геосистем певного об'єкта моделювання (ІАНТ,Т**, %) за

формулою n

ІАНТ,Т** = ∑ ІАНТ,Т,Р,і • si , (1.7)

i=1

де ІАНТ,Т,Р,і – розрахунковий індекс антропізації, який є частковим для і-тої роз-

рахункової натурально-антропогенної або антропогенної геосистеми об'єкта моде-

лювання, заданого межами його (квазі)природної підсистеми, і визначається за

табл.1.2 або її робочими модифікаціями, зокрема за табл.5.11 у п.5.2; si – загальна

частка площі геосистеми з ІАНТ,Р,і (в частках одиниці, за яку править загальна площа

модельного об'єкта); n – кількість розрахункових натурально-антропогенних і/або

антропогенних геосистем об'єкта моделювання.

Примітки.

1. Принципи та способи деталізації або модифікації шкали табл.1.2 розглянуто в [58].

2. Склад і категорування натурально-антропогенних і антропогенних геосистем у

табл.1.2 наведено для модельних геосистем регіонально-районного рангу з відповідними

цьому масштабами моделювання. Це стосується, наприклад, геосистем, заданих межами до

фізико-географічних районів включно тощо. Для модельних геосистем локального рангу та

великого масштабу моделювання склад і категорування зазначених геосистем, як, подекуди,

і (квазі)природних геосистем, може бути дещо іншим. Наприклад, селитебні геосистеми

регіонально-районного рангу категоруються в цілому у табл.1.2 як антропогенні 6-7 катего-

рії міри антропізації. Вони розрізняються лише ієрархічно за кількістю жителів. Натомість

склад і категорування рівня натуральності локальних геосистем-компонентів міст, як ланд-

шафтно-урбанізаційних систем, під час великомасштабного моделювання є різноманітним з

вирізненням вже 10 різновидів таких геосистем – від природоохоронної до промислової,

(див. далі п.5.2 і табл.5.11).

Щодо шкали міри антропізації (рівня натуральності) аква-теральних геосис-

тем, спричиненої відповідними їм системами землекористування, насамперед во-

докористування, слід зазначити таке.

Наразі ця складна модельна проблема є несповна розв'язаною і геосистеми вод-

них об'єктів суходолу з їхніми береговими зонами (берегами) потребують детальної

розробки окремих специфічних підходів і шкал оцінювання міри їхньої антропіза-

ції. При цьому, для геосистем натуральних і штучних водойм разом з їхніми бе-

реговими зонами, а саме озер, лиманів, водосховищ і неруслових ставків, це є за-

вданням майбутнього. Його вирішення має базуватись на підвалинах гідроінвайро-

нментології та гідроекології (див. наші праці [40, 49, 55, 58] та ін.).

Натомість для геосистем натуральних і штучних водотоків, зокрема річок і

струмків, каналів і водоводів тощо, а також руслових ставків на них, разом з бере-

гами цих об'єктів доцільно використовувати в першому наближенні адекватний ін-

декс і шкалу міри антропізації (рівня натуральності). Останні визначаються в за-

лежності від наявності чи відсутності заданих варіантів антропогенного впливу на

зазначені геосистеми та/або наслідків такого впливу як безпідпірної або підпірної

каналізації русла і берегів. Відповідну цьому шкалу наведено в табл.2.4 і вона опе-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 38 -

рує лише оцінювальними категоріями без вирізнення субкатегорій. При цьому коди

варіантів антропогенного впливу визначають і тотожні їм коди різних типів аква-

теральних геосистем, які розглядаються. Це можуть бути, наприклад, геосистеми ІІ

типу, V.1 типу тощо. Не слід забувати, що, знову-таки, типи геосистем з 1-3 катего-

ріями міри антропізації за табл.1.3 є натурально-антропогенними, що стосується

типів І-ІІІ, а з 4-7 категоріями – антропогенними, куди тяжіють типи IV.1-VII.3

(приклад на рис.1.3).

Таблиця 1.3 – Шкала міри антропізації (рівня натуральності) аква-теральних гео-

систем русла (ложа) і берегів натуральних і штучних водотоків, зокрема із ставками

на них, в залежності від варіантів антропогенного впливу на геосистеми та/або його

наслідків *

Категорійний код і мі-

ра антропізації геосис-

тем і діапазони ІАНТ,К,АТ,і

та його ІАНТ,К,АТ*, %

Коди та варіанти антропогенного впливу (безпідпірної або

підпірної каналізації) на геосистеми, які визначають аде-

кватні коди типів цих геосистем

1 – вельми незначна

антропізація

(0…15,8]; 7,9

I – русло й береги, штучно не спрямлені та/або поглиблені й

нетрансформовані гідротехнічними спорудами, та без штуч-

ного підпору водотоку з розташуванням в межах природних і

біосферних заповідників і заповідних урочищ

2 – незначна антропі-

зація

(15,8…28,3]; 22,1

IІ – русло й береги, штучно не спрямлені та/або поглиблені й

нетрансформовані гідротехнічними спорудами, та без штуч-

ного підпору водотоку з розташуванням поза межами приро-

дних і біосферних заповідників і заповідних урочищ

3 – помірна антропіза-

ція (28,3…39,2]; 33,7

ІІІ.1 – штучно трансформовані береги з руслом, штучно не

спрямленим і/або поглибленим і нетрансформованим гідро-

технічними спорудами; ІІІ.2 – загачений водотік разом з його

підпертим незаблокованим гирлом з не спрямленим (поглиб-

леним) руслом і штучно нетрансформованими берегами; ІІІ.3

–підперте заблоковане гирло водотоків з не спрямленим (по-

глибленим) руслом і штучно нетрансформованими берегами

4 – помірно-значна ан-

тропізація

(39,2…50,4]; 44,8

IV.1 – штучно спрямлене та/або поглиблене русло, нетранс-

формоване гідротехнічними спорудами, з штучно нетрансфо-

рмованими берегами; ІV.2 – загачений водотік разом з його

підпертим незаблокованим гирлом) зі спрямленим (поглибле-

ним) руслом і штучно нетрансформованими берегами; ІV.3 –

підперте заблоковане гирло водотоків зі спрямленим (погли-

бленим) руслом і штучно нетрансформованими берегами

5 – значна антропізація

(50,4…63,7]; 57,1 V.1 – штучно спрямлене та/або поглиблене русло, нетрансфо-

рмоване гідротехнічними спорудами, з штучно трансформо-

ваними берегами; V.2 – загачений водотік, зокрема його під-

перте незаблоковане гирло, зі спрямленим (поглибленим) ру-

слом і штучно трансформованими берегами; V.3 – підперте

заблоковане гирло водотоків зі спрямленим (поглибленим)

руслом і штучно трансформованими берегами; V.4 – русло-

вий ставок-загата з нетрансформованим ложем;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 39 -

Закінчення табл.1.3

Категорійний код і мі-

ра антропізації геосис-

тем і діапазони ІАНТ,К,АТ,і

та його ІАНТ,К,АТ*, %

Коди та варіанти антропогенного впливу (безпідпірної або

підпірної каналізації) на геосистеми, які визначають аде-

кватні коди типів цих геосистем

6 – вельми значна ан-

тропізація

(63,7-79,5]; 71,6

VI.1 – русло й береги, штучно спрямлені гідротехнічними

спорудами відкритого типу (каналами, колекторами тощо);

VI.2 – русловий відкритий підпірний ставок-накопичувач

7 – надмірна антропі-

зація

(79,5-100]; 89,8

VIІ.1 – русло й береги, штучно спрямлені гідротехнічними

спорудами закритого типу (тунелями тощо); VIІ.2 – русловий

закритий підпірний ставок-накопичувач; VII.3 – русловий,

нерусловий або комбінований підпірний і/або напірний канал,

водовід тощо з трансформованим ложем

* (0…15,8] … (79,5-100] – категорійні діапазони розрахункового індексу антропізації

ІАНТ,К,АТ,і та його середньокатегорійні значення ІАНТ,К,АТ* у %, див. (1.8) і табл.1.1

Рис.1.3 Натурально-антропогенні (ІІ-ІІІ.1) та антропогенні (IV.1-VІ.2) аква-

теральні геосистеми русла (ложа) і берегів (на прикладі Середньодеснянської басейно-

вої територіальної геосистеми) (на основі [55]; коди типів геосистем – за табл.1.3)

Коди типів геосистем:

ІІ

ІІІ.1

ІV.1

V.1

V.2-V.4

VІ.1

VI.2

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 40 -

Шкала за табл.2.4 теж може оперувати середньовиваженим за відповідними до-

вжинами індексом антропізації набору вже аква-теральних геосистем певного

об'єкта моделювання (ІАНТ,АТ**, %) з визначенням цього індексу як

ІАНТ,АТ** = ∑ ІАНТ,АТ,Р,і • li , (1.8)

i=1

де ІАНТ,АТ,Р,і – розрахунковий індекс антропізації, який є частковим для і-того ро-

зрахункового варіанта антропогенного впливу за другим стовпчиком табл.1.3 і чи-

сельно варіантно визначається з першого стовпчика цієї таблиці як ІАНТ,АТ,Р,і ≡

≡ ІАНТ,К,АТ* або з відповідних категорійних діапазонів; li – загальна частка довжини

ділянок розрахункової гідромережі об'єкта дослідження з ІАНТ,АТ,Р,і (у частках оди-

ниці стосовно загальної довжини цієї гідромережі, яка параметризується за [55]); n

–кількість розрахункових варіантів антропогенного впливу за табл.1.3.

Формалізація підсистеми каркасних меж ГЕО (див. моделі (1.1)-(1.3)) суттєво

залежить від обраної чи розробленої класифікаційної схеми таких меж (див. напри-

клад, наші праці [49, 52] ). У загальних рисах, цю підсистему можна диференціюва-

ти на другопорядкові підсистеми (квазі)природних (КПКМ), натурально-

антропогенних (НАКМ) і антропогенних (АКМ) каркасних меж геосистеми, тобто

за обраними підходами

{КМГЕО}∈ {КПКМ  НАКМ  АКМ} , (1.9)

D {КМГЕО} = {КМГЕО((ωКМБГ),RКМБГ,t)} =

= {КПКМ(ωКПКМ,RКПКМ,t)  НАКМ(ωПАКМ,RНАКМ,t)  АКМ(RАКМ,t)} , (1.10)

де ωКМБГ, ωКПКМ і ωНАКМ – числа фіксацій випадкових субполів відповідних під-

систем за (1.9); RКПКМ, RНАКМ і RАКМ – просторові субобласті випадкових і "антропо-

генно"-детермінованих субполів усіх підсистем моделі (1.9), зважаючи на те, що

межі в цілому можуть подаватися не лише як площинні, а й як лінійні просторові

об'єкти (див. [49]), а загальна просторова область субполів підсистем КМГЕО

RКМГЕО ∈ {RКПКМ  RПАКМ  RАКМ} з огляду, що при цьому RКМБГ ≠ R.

У всіх випадках, під час структурно-функціональної формалізації (ква-

зі)природно-натурально-антропогенних геосистем ГЕО для безпосереднього моде-

лювання слід обов'язково зазначати:

–елемент, модуль чи їхню комбінацію тощо (квазі)природної підсистеми, за

яким задано загальні межі ГЕО як об'єкта моделювання. Це можуть бути, напри-

клад, геосистеми фізико-географічних областей або районів; геосистеми басейнової

ЛТС (басейнові геосистеми), геосистеми урочищ, геосистеми берегових ландшафт-

них смуг, геосистеми геотонних меж, (квазі)геосистеми мережної БІЛТС, див. р.6,

тощо;

–визначальні гіперпозиційні атрибути геосистем з їхнім поділом на суходільні

(теральні) та аква-теральні. При цьому слід зважати, наприклад, на те, що басейно-

ва геосистема, як аква-теральна природнича в цілому, складається з суходільних

геосистем її водозбору та аква-теральних геосистем її водотоків (див. р.5) тощо;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 41 -

–ранг геосистемних об'єктів моделювання. Його слід зазначати, за необхідності,

на додаток до ієрархічного рівня, згаданого в першому абзаці цього переліку. Зок-

рема, за таких умов, можна вести мову про басейнові макрогеосистеми, берегові

мезогеотони, див. р.7, тощо;

–деякі інші специфічні атрибути геосистем, необхідні для їхнього модельного

задавання.

Наприклад, початково увесь басейн Дніпра можна розглядати як басейнову геосистему

найвищого ієрархічного рангу – макрогеосистему (рис.1.4), а кожен басейн приток 1 поряд-

ку та кожне дніпровське водосховище з їхніми береговими зонами – як інтегровані геосис-

теми другого рангу (мезогеосистеми).

Рис.1.4 Макрогеосистема басейна Дніпра, вирізнена на космічному знімку NOAA (за

даними УЦМЗР, див. наші праці [46, 48])

Принципові засновки природничо-географічного моделювання базуються також

на тому, що у чотиривимірній вкеровній динамічній природничій геосистемі розрі-

зняють 2 головних класи структурно-функціональної організації. Це клас (ква-

зі)природно-натурально-антропогенних таксонів (структур і субструктур) різного

рівня та клас ресурсів геосистеми. Обидва ці класи реалізуються через різного ви-

ду природно-cоціально-економічні функції (ПСЕФ) з урахуванням того, що гео-

система ГЕО є невід'ємним складником економіки та довкілля.

Природно-соціально-економічні функції тлумачаться як характеристики вико-

нання геосистемою цільових запитів і вимог ресурсокористувачів, зважаючи на

природоохоронні критерії. Ці функції розподілено на два головних типи – геоеколо-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 42 -

гічно-позитивні або геопозитивні, а саме довкілля-ресурсо-відтворювальні, довкіл-

ля-ресурсо-охоронні тощо, та геоекологічно-негативні або геонегативні, серед них

довкілля-ресурсо-деградаційно-редукційні, "екоризикові" тощо (див. далі).

Стабілізація та поліпшення стану природничої геосистеми трактуються як

цільові функції. Вони припускають два етапи нормування для управління геосис-

темою (режимом її роботи) – геоекологічне та геоекологічно-економічне, – з пе-

реходом до тарифікації природних ресурсів геосистеми та її субструктур із мож-

ливістю застосування механізму платного водо- та ресурсокористування.

Першим принциповим критерієм геоекологічно-економічного збалансу-

вання управління станом природничої геосистеми і вибору оптимального режи-

му функціонування різних геосистем, за безумовного пріоритету геоекологічних

нормативів, є мінімізація необхідних витрат (видатків) на ліквідацію чи обмеження

геонегативних ПСЕФ (ГН ПСЕФ) і на максимізацію відтворення геопозитивних

ПСЕФ (ГП ПСЕФ) геосистеми, тобто

∏ (ГH ПСЕФ)i → min

i=1 ГЕО, opt , (1.11)

∏ (ГП ПСЕФ)i → max

i=1

де n – кількість формалізованих геонегативних і геопозитивних природно-

cоціально-економічних функцій; opt – позначка оптимізації як спрямованості нор-

мування.

Оцінка та оптимізація режимів функціонування геосистем базуються, по-перше,

на їхній систематизації (класифікації, диференціації тощо) та/або структуру-

ванні, щодо формалізації якого вже частково йшла мова у попередньому тексті.

Систематизація та/або структурування геосистем проводяться на основі синтезова-

ного набору класифікаційних детерміновано-стохастичних критеріїв. Останні мо-

жуть відображати типи, ранги та рівні геосистем та фактичні й бажані цілі їхнього

функціонування, враховуючи домінантну ознаку, вертикальні та горизонтальні ча-

сові зв'язки, баланс речовини та енергії, взаємозумовленість складників геосистем

тощо.

Систематизація та/або структурування геосистем загалом здійснюються, по-

перше, шляхом послідовного застосування низки взаємопоєднаних критеріїв. При

цьому спираються на існуючі або спеціально розроблені відповідні категорійно-

класифікаційні схеми й аналогічні побудови з їхніми різнорівневими таксонами

тощо (див. наприклад, співвідношення категорій табл.1.1 або ієрархію структур на

рис.1.1).

По-друге, зрозуміло, що структурування різних за рангом і типом геосистем від-

значається своїми критеріями та змістом таксонів (підсистем), які вирізняються, зі

збереженням загальних підходів до зазначеного структурування. Серед них можна

виокремити ієрархічну супідрядність таксонів (підсистем), вже розглянуте виріз-

нення природної, натурально-антропогенної та антропогенної підсистем, застосу-

вання певної системи координат для структурування тощо.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 43 -

Приклади систематизації/структурування суходільних геосистем вже наводилися на

рис.1.1 і в табл.1.2, а аква-теральних геосистем русла (ложа) і берегів натуральних і штучних

водотоків – у табл.1.3. Крім того, наприклад, загальну схему структурування аква-теральної

геосистеми великої рівнинної водойми з вирізненням таксонів першого рівня – водних мас,

ложа, берегової зони, приток і нижнього б'єфу, а також біоти як гіперпідсистеми другого рівня

з подальшою їхньою диференціацією – викладено у наших працях [36, 40] з наведенням прик-

ладу на рис.1.5 (див. також структурування берегової зони в р.7).

Рис.1.5 Приклад структурування геосистеми великої рівнинної водойми (РСК – ро-

зрахункова система координат)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 44 -

Природні ресурси (ПРс), як другий головний клас структурно-функціональної

організації природничої геосистеми, доцільно рангувати за двома групами стосовно

основних їхніх видів, а саме:

1) 1 група: земельні (територіальні) (ЗТРс); водні (ВРс); біологічні (БРс) і міне-

рально-сировинні (МСРс) ресурси;

2) 2 група: транспортні (ТРс); енергетичні (EРс) та рекреаційно-оздоровчі

(РкРс) ресурси, тобто

{ПРс} ∈ {ЗТРс; ВРс; БРс; МСРс; TРс; EРс; РкРс} . (1.12)

Відтворення першої групи ресурсів поєднано з паритетним співвідношенням па-

раметрів стану геосистеми (див. далі) та її природно-соціально-економічних функ-

цій, а другої групи – за переважання таких функцій.

Оцінка та оптимізація режимів функціонування природничих геосистем базу-

ються, по-друге, на структурно-функціональній тарифікації природних ресурсів

геосистеми. Під такою тарифікацією розуміється визначення кількості та якості

видів ресурсів геосистеми для їхнього платного використання та відтворення

за розрахунковим рівнем стану геосистеми, нормативами геоекологічної стабільно-

сті (зокрема безпеки) та, відповідним їм, оптимальним режимом розвитку геосис-

теми. За таких умов слід враховувати, що згадані показники природних ресурсів –

кількість і якість – і у натуральному, і у вартісному вираженні, так само як і пріори-

тетність ресурсокористування та ресурсозбереження, є категоріями просторово-

часовими. Вони визначаються на основі відповідного врахування національних

пріоритетів з огляду на багаторічно-сезонну мінливість станів геосистем, наявність

і специфіку ресурсів у геосистемах різного рівня та структурно-функціональної ор-

ганізації тощо.

Природні ресурси за (1.12) може бути типізовано за багатьма класифікацій-

ними ознаками:

1) (умовно) поновні ресурси – водні, біологічні, рекреаційно-оздоровчі, транспо-

ртні;

2) (умовно) непоновні ресурси – земельні (територіальні), мінерально-сировинні;

3) (умовно) незамінні для часу існування та цілей геосистеми ресурси – водні,

біологічні тощо;

4) (умовно) замінні ресурси – мінерально-сировинні, транспортні тощо.

У всіх випадках прийнята тарифікаційна схема ресурсів природничої геосис-

теми, з відповідними градаціями та критеріями наявності та стану природних ресу-

рсів для різних навантажень на геосистему, повинна оперувати рангами комплекс-

них показників фактичного та спрогнозованого стану певних видів природних ре-

сурсів. Тобто, така схема має враховувати, з одного боку, традиційні кількісні па-

раметри ресурсів, такі як експлуатаційні чи перспективні запаси і т.ін., а також, у

кращому випадку, деякі якісні їхні атрибути, зокрема клас якості тощо. З іншого

боку, тарифікаційна схема має зважати на результати системного цільового імовір-

нісного кількісного обліку та визначення якості ресурсів за складниками геосисте-

ми з орієнтацією на оптимальні ПСЕФ під час геоекологічно-економічно збалансо-

ваної експлуатації ресурсів.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 45 -

Природно-соціально-економічні функції (ПСЕФ), є, як вже зазначалось, харак-

теристиками виконання геосистемою цільових запитів і вимог ресурсокористувачів,

зважаючи на природоохоронні критерії. Ці функції треба розподіляти на геопози-

тивні та геонегативні, а їхнє формалізоване подавання використовувати в алгори-

тмах будь-яких модельних задач стосовно геосистеми – як т.зв. "обернених", так і

"прямих". При цьому зміст "обернених" задач визначає тарифікація природних ре-

сурсів геосистеми та регламентація ресурсокористування в ній. Натомість сутність

"прямих" задач зумовлюється критеріальним оцінювання різних ознак стану геоси-

стем для власне обґрунтування стратегії геоекологічно-економічної оптимізації їх-

нього функціонування (див. далі).

Потенціал природно-cоціально-економічних функцій геосистеми (Pt ПСЕФ)

визначають як добуток розрахункового, визначеної якості об'єму залучного (залу-

ченого) до експлуатації ресурсного потенціалу (V Pt ПРс) та питомих витрат на ві-

дтворення кожної з геопозитивних ПСЕФ або ліквідацію (обмеження) кожної з ге-

онегативних ПСЕФ (V`VIDT,LIKV) за виразом

Pt ПСЕФ = V Pt ПРс • V`VIDT,LIKV . (1.13)

Примітки.

1.Залучний або залучений до експлуатації об'єм ресурсного потенціалу вирізняють на

відміну від загального такого об'єму.

2.Потенціал кожної з геопозитивних функцій позначається Pt ГП ПСЕФ, кожної з геонега-

тивних – Pt ГН ПСЕФ.

Певним чином зінтегровані ПСЕФ (див. далі) утворюють загальний природно-

cоціально-економічний потенціал геосистеми або, просто, загальний потенціал

геосистеми Pt ГЕО). На нього слід зважати з огляду на задані геоекологічні крите-

рії для визначення міри геоекологічно-економічного збалансування режиму функ-

ціонування геосистем, тобто експлуатації їхніх ресурсів.

За всіх оцінювань для потенціалів ПСЕФ (Pt ПСЕФ) i потенціалу геосистеми

(Pt ГЕО) використовуються визначники "реальний" (що фактично реалізується),

"можливий" (потенційний) і "доцільний" (оптимальний). Принципом балансування

динаміки стану геосистеми є досягнення за заданими її параметрами, враховуючи

зниження чи ліквідацію геоекологічно-економічного збитку, оптимального потен-

ціалу цієї геосистеми. Він у цілому трактується як міра можливостей виконання

системою її ПСЕФ і чисельно моделюється через надійність геосистеми. Останню,

у наведеній постановці, попередньо можна інтерпретувати як перетин умов обов'я-

зкового збереження властивостей стійкості геосистеми та реалізації її заданого до-

цільного (оптимального) потенціалу (точне тлумачення наведених термінів – далі

за текстом).

Тобто, зміст геоекологічно-економічного нормування з відповідною оптимі-

зацією управління станом природничої геосистеми має полягати в регулюванні ан-

тропогенного навантаження для запобігання зміні властивостей і структури геосис-

теми (за критеріями стійкості) та припиненню виконання нею вимогових природ-

но-соціально-економічних функцій (за критеріями надійності).

Загальний потенціал геопозитивних ПСЕФ (Pt

(ГП ПСЕФ)) визначають як

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 46 -

n n

(ГП ПСЕФ) = ∑ (Pt ГП ПСЕФ)i + ∑ (Pt ГП ПСЕФ)sin,em,i +

i=1 i=1

n n

+ ∑ (Pt ГП ПСЕФ)sin,m,i – ∑ (Pt ГП ПСЕФ)ant,i , (1.14)

i=1 i=1

де перший доданок – простий адитивний ефект, наступні, відповідно, синергіч-

ний ефект інтегрування потенціалів геопозитивних ПСЕФ емерджентного типу,

далі – те ж мультиплікативного типу і, нарешті, антагоністичний ефект інтегруван-

ня зазначених потенціалів; n – кількість природно-соціально-економічних функцій,

формалізованих під час визначення різних ефектів інтегрування їхніх потенціалів.

Загальний потенціал геонегативних ПСЕФ (Pt

(ГН ПСЕФ)) визначається за

аналогічною до (1.14) формулою

n n

(ГН ПСЕФ) = ∑ (Pt ГН ПСЕФ)i + ∑ (Pt ГН ПСЕФ)sin,em,i +

i=1 i=1

n n

+ ∑ (Pt ГН ПСЕФ)sin,m,i – ∑ (Pt ГН ПСЕФ)ant,i . (1.15)

i=1 i=1

Загальний потенціал обох видів природно-соціально-економічних функцій

(Pt

(ПСЕФ)), який розглядається як загальний потенціал геосистеми (Pt ГЕО),

розраховують за виразом

(ПСЕФ) = Pt ГЕО = Pt

(ГП ПСЕФ) + Pt

(ГH ПСЕФ) ±

n N (1.16)

± ∑ ∑ (Pt ГП,ГН ПСЕФ)sin,ant,i,j ,

i=1 j=1

де останній доданок – cинергічно-антагоніcтичний ефект інтегрування загальних

потенціалів геопозитивних і геонегативних ПСЕФ для формалізованих n геопози-

тивних та N геонегативних ПСЕФ.

Наведені вище підходи використовуються для чисельного визначення ефектив-

ності реальних, можливих чи доцільних за геоекологічними критеріями ПСЕФ

(E(ПСЕФ)). Її ототожнюють з ефективністю використання ресурсів природни-

чої геосистеми [E(ГЕО)], яка віддзеркалює міру геоекологічно-економічного зба-

лансування такої експлуатації та адекватна ефективності режиму експлуатації

геосистеми, тобто

E(ГЕО) = E(ПСЕФ) = [Pt

(ГП ПСЕФ) + Pt

(ГH ПСЕФ)] –

n N

– (VVIDT + VLIKV) ± ∑ ∑ (Pt ГП,ГН ПСЕФ)sin,ant,i,j =

i=1 j=1

= Pt

(ПСЕФ) – (VVIDT + VLIKV) = Pt ГЕО – (VVIDT + VLIKV) , (1.17)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 47 -

де, крім вже визначених символів, VVIDT, VLIKV – відповідно, сумарні витрати на

відтворення формалізованих або реалізованих геопозитивних і ліквідацію або об-

меження геонегативних ПСЕФ.

Згідно з попередньою тезою, за другий принциповий критерій геоекологічно-

економічного збалансування управління станом природничої геосистеми, в

процесі імітаційно-оптимізаційного моделювання режимів її експлуатації, крім ви-

моги (2.1) править вимога

[для заданих параметрів стану]

E(ГЕО) = E(ПСЕФ) max . (1.18)

Для забезпечення всіх щойно викладених побудов може бути використано кла-

сифікацію природно-соціально-економічних функцій природничої геосистеми

(табл.1.4).

Таблиця 1.4 – Класифікація геопозитивних (ГП) та геонегативних (ГН) природно-

соціально-економічних функцій (ПСЕФ) природничої геосистеми

Види ПСЕФ

Підвиди ПСЕФ

Різновиди підвидів ПСЕФ

Геопозитивні ПСЕФ:

1) довкілля-

ресурсо-

відтворюваль-

ні (ДРВ)

ландшафтно-

відтворювальні

геосистемно-структуротвірна, екосистемно-

структуротвірна, збереження біоландшафтного

різноманіття тощо

ресурсо-

відтворювально-

постачальні

промислово-сировинна, енергетична, зрошуваль-

на, водопостачальна, селитебна, транспортна,

біопродукційна, землеробська тощо

рекреаційно-оздоровчі

рекреаційна, спортивна, оздоровча тощо

ландшафтно-естетичні

естетично-приваблива, композиційно-

впорядкована, багатопланово-унікальна, ієрархіч-

но-гармонійна, пейзажно-видово-гармонійна тощо

2) довкілля-

ресурсо-

охоронні

(ДРО)

історико-культурно-

заповідні

збереження історико-культурного середовища,

заповідання, екореабілітаційна, спеціальної охо-

рони певних територій тощо

водоохоронні

водно-стоково-регулювальна, берегоохоронна тощо

санітарно-екологічні

за складниками геосистеми

ґрунтозахисні

ґрунто-структуротвірна, дренажна тощо

самоочищувальні

фільтрації, акумуляції, деградації забрудників,

зокрема в різних складниках геосистеми, тощо

3) інші, се-

ред них спе-

цифічні геопо-

зитивні (ІСГП)

специфічно-

екомережні

генофондно-відтворювальна, біоміграційно-

сприятлива, екотопічно-сприятлива, екотонно-

позитивна (геотонно-позитивна) тощо

імпактно-позитивні

за видами оптимізувального впливу на сусідні

геосистеми тощо

інші геопозитивні та

підрядні, які посилю-

ють певні ГП ПСЕФ

за змістом підсилення тощо

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 48 -

Закінчення табл.1.4

Види ПСЕФ

Підвиди ПСЕФ

Різновиди підвидів ПСЕФ

Геонегативні ПСЕФ:

1) довкілля-

ресурсо-

деградаційно-

редукційні

(ДРДР)

ландшафтно-

деградаційні

за складниками геосистем, компонентами біола-

ндшафтного різноманіття тощо

загальноресурсно-

редукційні

за видами ресурсів тощо

полюціо-міграційно-

акумулятивні

хімічно-забруднювальні, радіоактивно-

забруднювальні і т.ін., зосібна за видами забруд-

нення та складниками геосистеми тощо

гідрогалодинамічно-

несприятливі та ін.

підтоплювальна, заболочувальна, засолювальна

тощо

2) "екоризи-

кові" (ЕР)

життєризикові

за підсистемами й процесами геосистеми, механі-

змами впливу та прояву тощо

екоструктурно-

деструкційні чи геост-

руктурно-деструкційні

те ж

3) інші, по-

між них спе-

цифічні геоне-

гативні (ІСГН)

водно-стоково-

трансформаційні не-

сприятливі

водонепроникно-збільшувальна, ґрунтово-

стоково-втратна, пересихаючо-збільшувальна

тощо

екомережно-

деструкційні

генофондно-редукційна, біоміграційно-

несприятлива, екотонно-негативна тощо

імпактно-негативні

за видами негативного впливу на сусідні геосис-

теми тощо

інші геонегативні та

підрядні, які посилю-

ють певні ГН ПСЕФ

за змістом посилення тощо

У цілому класифікація ПСЕФ природничої геосистеми за табл.1.4 наслідує спа-

дну ієрархічну схему її таксонів: тип – вид – підвид – різновид підвиду природно-

соціально-економічних функцій. Зважаючи на досить повний виклад змісту цієї

класифікації власне в табл.1.4, вона потребує лише стислих вибіркових коментарів.

Отже, геопозитивні ПСЕФ геосистеми, як тип таких функцій, містять три

принципових види цих ПСЕФ.

Перший з них – довкілля-ресурсо-відтворювальні (ДРВ) функції – представ-

лено чотирма головними підвидами. Вирізнення їхніх різновидів є в цілому достат-

ньо очевидним з огляду на їхню приуроченість як до елементів власне (ква-

зі)природної підсистеми, так і до комбінацій останніх з елементами натурально-

антропогенної та антропогенної підсистем природничої геосистеми (див. початок

цього підрозділу). Слід також зауважити, що різновиди біопродукційного підвиду

функцій можуть визначатися, зважаючи як на загальні процеси продукування в гео-

системі ([7]), так і на "антропізацію" цих процесів тощо.

Другий вид геопозитивних ПСЕФ – довкілля-ресурсо-охоронні (ДРО) функції

проілюстровано в табл.1.4 п'ятьма характерними і достатньо зрозумілими за зміс-

том підвидами. Слід зважати хіба що на те, що міра підтримання, наприклад, вод-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 49 -

но-стоково-регулювальної функції геосистеми, насамперед басейнової, як різнови-

ду водоохоронного підвиду ДРО ПСЕФ має бути узгоджена з певними умовами

забезпечення фазово-етологічної стійкості геосистеми (див. далі р.2 і р.5).

У третьому виді геопозитивних ПСЕФ басейнової геосистеми – інших, серед

них специфічних (ІСГП) – певного коментаря потребує наявність специфічно-

екомережного підвиду таких функцій. Його вирізнення зумовлюється доцільним

потенційним або вже реалізованим включенням елементів або підсистем геосисте-

ми до складу екомережі певного рангу як певних елементів такої мережі – екологі-

чних коридорів або ядер тощо (див. далі р.6). Крім того, вирізнені в табл.1.4 імпак-

тно-позитивні функції як підвид можна розподіляти на його різновиди за змістом

оптимізувального впливу природничої геосистеми на сусідні елементи (елементи

оточення за [46, 48]).

Другий тип функцій природничої геосистеми – геонегативні ПСЕФ – також

класифікаційно розподілено в табл.1.4 на три види функцій.

Серед чотирьох найбільш характерних підвидів першого виду таких функцій –

довкілля-ресурсо-деградаційно-редукційних (ДРДР) – наприклад загальноресур-

сно-редукційні функції, у випадку диференціювання їх за видами ресурсів, можуть

містити водно-ресурсно-редукційні, ґрунто-ресурсно-редукційні та інші відповідні

різновиди функцій. У свою чергу, хімічно-забруднювальні функції як узагальнений

різновид полюціо-міграційно-акумулятивного підвиду функцій, може бути подано,

наприклад для аква-теральних геосистем, своїми окремими компонентами, а саме

сапробізаційною, евтрофувальною та токсично-забруднювальною функціями (див.

[40]). Це стосується і інших різновидів зазначеного підвиду.

Для другого виду геонегативних ПСЕФ – "екоризикових" функцій – вирізнен-

ня трьох характерних підвидів зумовлено:

–співвіднесенням "чинників ризику" із загрозою для здоров’я людини, що вирі-

зняє життєризикові функції;

–загрозою знищення певних еко- чи геосистемних компонентів і/або зв’язків,

що стосується екоструктурно-деструкційних чи геоструктурно-деструкційних фун-

кцій;

–загрозою цілковитого знищення зазначених компонентів чи геосистеми у ці-

лому, що ідентифікує геосистемно-втратні функції.

Серед чотирьох типових підвидів третього виду геонегативних ПСЕФ природ-

ничої геосистеми – інших специфічних (ІСГН) – склад, наприклад, екомережно-

деструкційних функцій визначається їхнім відповідним набором, поданим в наших

працях [44, 51]. Цей набір не дублює ті підвиди геонегативних функцій екомережі,

які вже було включено до складу перших двох видів геонегативних функцій геоси-

стеми (див. табл.1.4). Різновиди ж водно-стоково-трансформаційних несприятливих

функцій як підвиду ІСГН відображають певні геоекологічно негативні особливості

та процеси. Серед них, наприклад, збільшення водонепроникних поверхонь і, зок-

рема, зумовлене ним істотне зменшення ґрунтового складника водного стоку. Крім

того, сюди відноситься збільшення тривалості та числа періодів пересихання пев-

них аква-теральних геосистем, дуже часто наслідкове до першого різновиду, та ін-

ші процеси. До підрядного підвиду функцій, які посилюють певні геонегативні

ПСЕФ, можна віднести природно-соціально-економічні функції, зумовлені загаль-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 50 -

ними негативними змінами антропізованого довкілля, зокрема забрудненням його

повітря тощо (див. [65-67, 49]).

Примітка.

Досить поширеною наразі є концепція т.зв. екосистемних сервісів (послуг) або сервісів

(послуг) екосистем (англ. ecosystem services, див. [89, 93, 68] тощо). Поняття "екосистемні

сервіси" за підходами цього підручника можна, по-перше, тлумачити як геосистемні сервіси

або сервіси геосистем. По-друге, воно за змістом є досить близьким до розглянутого вище

поняття "геопозитивні природно-соціально-економічні функції геосистем" (рис.1.6).

Рис.1.6 Приклад складу екосистемних сервісів (послуг) (за [118])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 51 -

Екосистемні сервіси, наприклад у [118] (див. рис.1.6), ототожнюються з такими функці-

ями екосистем, як:

1)постачання: продовольства, зосібна продуктів діяльності мікроорганізмів, рослин і

тварин; генетичного матеріалу, біохімічної та фармацевтичної продукції; пального та енер-

гії; волокон; прісної води тощо;

2)регуляція шляхом: очищення повітря та вод; послаблення інтенсивності повеней і по-

сух; детоксикації та розкладання відходів; генерування відновлення ґрунтів і їхньої родю-

чості; запилення агрокультур і природної рослинності; розсіювання насіння та переміщення

поживних речовин; збереження біорізноманіття; часткової стабілізації клімату, зокрема че-

рез зменшення значень екстремальних температур і сили вітру та хвиль, тощо;

3)поліпшення: ставлення до довкілля та його використання; соціальних стосунків і цін-

ностей; освітніх і наукових цінностей тощо.

Моделюючи динаміку природничої геосистеми, слід враховувати, що природно-

соціально-економічні функції, по-перше, може бути поєднано з її підсистемами різ-

ного рівня. Наприклад, біопродукційна функція може оцінюватися для фації (гео-

топа) або підурочища чи урочища тощо.

По-друге, ПСЕФ можуть одночасно мати полярно-протилежний функціональ-

ний зміст. Зокрема, для аква-теральної геосистеми водойми функція розчищення її

ложа (днорозчищувальна), з одного боку, є різновидом геопозитивних ресурсо-

відтворювально-постачальних функцій за рахунок збільшення внаслідок розчищен-

ня об'єму доступних для використання водних ресурсів водойми. З іншого боку, за

умови депонування в ложі водойми токсичних забрудників, реалізація зазначеного

розчищення ложа може призвести до переходу депонованих у ньому токсичних ре-

човин у воду водойми, тобто до ініціювання її вторинного забруднення. За такої

ситуації днорозчищувальна функція вже ідентифікується як геонегативна хімічно-

забруднювальна та "екоризикова" – життєризикова для населення, яке споживає

водні ресурси водойми.

У всіх випадках обрана для моделювання детальна класифікаційна схема ПСЕФ

повинна будуватися, по-перше, за принципом просторово-часового поєднання з

структурно-функціональною організацією природничої геосистеми конкретного

типу, тобто з її головними таксонами та їхніми складниками більш низьких рівнів

(див. приклади у наших працях [44, 45, 49, 55] тощо). По-друге, зазначена схема

має створюватися з урахуванням компоновки та посилення чи послаблення під час

реалізації інтегрованих ПСЕФ, зважаючи на різні ефекти їхнього інтегрування (див.

попередній текст). Беруть до уваги і те, що під час геоекологічно-економічної оп-

тимізації експлуатації природничих геосистем природоохоронні засоби та техноло-

гії, які використовуються, досить часто є багатофункціональними. За приклад

останнього може правити створення екомереж і заповідання територій, проекту-

вання біоплато вищої водної рослинності на водоймах тощо.

Контрольні запитання й завдання до розділу 1:

1. Які генезисно-еволюційні структурно-функціональні підсистеми приро-

дничої геосистеми Ви знаєте?

2. З чим ототожнюється (квазі)природна підсистема природничої геоси-

стеми?

3. Як Ви розумієте рівень натуральності геосистем?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 52 -

4. Поясність на прикладах різницю між натурально-антропогенною та

антропогенною підсистемами природничої геосистеми.

5. Від чого залежить міра антропізації геосистем?

6. Який рівень натуральності геосистем відповідає помірному антропо-

генному впливу на них?

7. Яким чином задається міра антропогенного впливу для суходільних гео-

систем?

8. Поясніть принципи побудови робочої шкали міри антропізації суходіль-

них геосистем.

9. На які складники поділяється без(рідко)рослинна антропогенна геосис-

тема 1-го рівня для оцінювання міри її антропізації?

10. Як буде виглядати формалізований запис для складників аграрної антро-

погенної геосистеми 1-го рівня?

11. Поясність структуру формули індексу антропізації суходільних геосис-

тем певного об'єкта моделювання.

12. Чим відрізняється шкала міри антропізації аква-теральних геосистем

русла і берегів натуральних і штучних водотоків від такої шкали для су-

ходільних геосистем?

13. Що таке індекс антропізації аква-теральних геосистем певного об'єкта

моделювання?

14. Що слід обов'язково зазначати під час структурно-функціональної фо-

рмалізації (квазі)природно-натурально-антропогенних геосистем ГЕО

для безпосереднього моделювання?

15. На які головні класи структурно-функціональної організації поділяється

природнича геосистема?

16. Поясність зміст природно-cоціально-економічних функцій геосистеми.

17. Як виглядає перший принциповий критерій геоекологічно-економічного

збалансування управління станом природничої геосистеми?

18. Навіщо потрібні систематизація та/або структурування геосистем?

19. Побудуйте граф структурування певної геосистеми.

20. Яким чином рангуються природні ресурси геосистеми?

21. Що таке структурно-функціональна тарифікація природних ресурсів

геосистеми?

22. За якими ознаками можна типізувати природні ресурси геосистеми?

23. Поясність зміст моделі потенціалу природно-cоціально-економічних

функцій геосистеми.

24. Якою є модель ефективності режиму експлуатації геосистеми?

25. Поясність сутність другого принципового критерію геоекологічно-

економічного збалансування управління станом природничої геосисте-

ми?

26. Які Ви знаєте довкілля-ресурсо-відтворювальні ПСЕФ геосистеми?

27. Що таке "екоризикові" ПСЕФ геосистеми?

28. Проілюструйте на прикладах склад самоочищувальних ПСЕФ геосистеми.

29. Що таке екосистемні сервіси (послуги) і як вони співвідносяться з

ПСЕФ геосистеми?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 53 -

2 МОДЕЛЮВАННЯ СТАНУ ГЕОСИСТЕМ

Викладені у р.1 методологічні принципи та підходи передбачають застосування і

відповідного понятійного апарату та способів моделювання стану природни-

чих геосистем. Такий апарат і способи послідовно викладаються у цьому розділі.

2.1 Модельно-параметрична формалізація геосистем

Моделювання стану геосистем спирається не лише на їхню структурно-

функціональну, а й на модельно-параметричну формалізацію, яка стисло і розгля-

дається далі. Одразу зазначимо, що модельно-параметрична формалізація при-

родничої геосистеми проводиться для наступного дослідження її стохастичної

структури, на чому базуються інформаційні засади природничо-географічного

моделювання.

Таким чином, модельно-параметрична (динамічна) формалізація природничої

геосистеми здійснюється шляхом задавання геосистеми на різних рівнях за допо-

могою наборів:

–груп ознак, показників і параметрів стану геосистеми за основними процесами

та умовами в ній і її субструктурах, які визначають стан геосистеми та цих суб-

структур (макрорівень);

–систем компонентів за групами показників і параметрів (мезорівень);

–систем елементів (n-го порядку) за зазначеними компонентами (мікрорівень).

Динаміка природничої геосистеми розглядається як її параметричні збурення,

спричинені природними чинниками та антропогенним навантаженням. Така дина-

міка в цілому подається як сукупність обраних детермінованих і випадкових функ-

цій у вигляді відповідних детермінованих чи випадкових процесів і детермінованих

або випадкових полів для різних рівнів формалізації (див. запис (1.3), пояснення до

нього, а також детальніше наші праці [36, 39, 47, 40, 44, 45, 49, 55]).

Отже, на макрорівні геосистему формалізують:

1) сукупністю (системою) обраних груп ознак стану геосистеми або, просто,

груп ознак геосистеми, кожна з яких записується як ГЕОоз. Система цих груп

ознак буде відповідати запису

{ГЕОоз} ∈ {ГЕОоз,1, ГЕОоз,2, … ГЕОоз,k} ; (2.1)

2) сукупністю (системою) обраних груп показників стану геосистеми, які ско-

рочено називають геопоказниками з позначенням їхніх груп як ГЕОпк(ω), де ω –

сукупність елементарних результатів досліду або його серій. А отже кожна група

геопоказників є випадковою величиною, тобто

X(ω) ≡ ГЕОпк,оз(ω) , (2.2)

а система груп таких геопоказників запишеться як

{ГЕОпк,оз} ∈ {ГЕОпк,оз,1(ω), ГЕОпк,оз,2(ω), … ГЕОпк,оз,k(ω)} , (2.3)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 54 -

де символ "оз" визначає групу ознак геосистеми, тобто у цьому випадку ознаку

певної групи геопоказників;

3) сукупністю (системою) обраних груп параметрів стану геосистеми, які ско-

рочено називають геопараметрами у вузькому розумінні. Групи таких геопарамет-

рів позначають як Ф (ГЕОпр(ω)) і для кожної з них можна записати, що

Ф (X(ω)) ≡ Ф (ГЕОпр,оз(ω)) , (2.4)

тобто групи цих геопараметрів є унормованими другого порядку випадковими

величинами, а саме групами унормованих геопоказників ГЕОпк(ω). Система груп

геопараметрів за (2.4), відповідно, матиме вигляд

{ГЕОпр,оз} ∈ {Ф (ГЕОпр,оз,1(ω)), … Ф (ГЕОпр,оз,k(ω))} , (2.5)

де символ "оз" визначає групу ознак геосистеми.

З іншого боку, динаміка геосистеми на макрорівні подається як система ви-

падкових функцій, у подальшому диференційованих у вигляді випадкових проце-

сів або випадкових полів:

1) груп геопоказників. Загальним записом динаміки геосистеми як системи

випадкових функцій груп геопоказників буде

D {ГЕОпк,оз} = {X(ω,R,t)1, X(ω,R,t)2, … X(ω,R,t)k} ≡

≡ {ГЕОпк,оз,1(ω,R,t), ГЕОпк,оз,2(ω,R,t), … ГЕОпк,оз,k(ω,R,t)} , (2.6)

де R – неперервний параметр фізичного простору; t – неперервний параметр ча-

су. При цьому областю визначення кожної випадкової функції X(ω,R,t) за парамет-

ром t (часовою областю визначення випадкової функції) є множина неперервного

часу T {0, ∞}, t ∈ T. Областю визначення випадкової функції за параметром R (про-

сторовою областю її визначення) є певна множина дво- чи тривимірного простору,

тобто, відповідно, R ∈ (x, y) або R ∈ (x, y, z). Якщо область значень X(ω,R,t) (або

фазовий простір X(ω,R,t)) D задано як D1, то оперують скалярною дійсною або

комплексною випадковою функцією, якщо ж як Dn – векторною;

2) груп геопараметрів. Загальним записом динаміки геосистеми як системи

випадкових функцій груп геопараметрів буде

D {ГЕОпр,оз} = {Ф (X(ω,R,t))1, Ф (X(ω,R,t))2, … Ф (X(ω,R,t))k} ≡

≡ {Ф (ГЕОпр,оз,1(ω,R,t)), … Ф (ГЕОпр,оз,k(ω,R,t))} . (2.7)

Стосовно записів (2.6)-(2.7) слід завважити, що коли оперують випадковими

процесами груп геопоказників чи груп геопараметрів, зазвичай дійсними скаля-

рними, відповідно враховують записи

X(ω,t) ≡ ГЕОпк,оз(ω,t) , (2.8)

Ф (X(ω,t)) ≡ Ф (ГЕОпр,оз(ω,t)) . (2.9)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 55 -

Коли ж оперують випадковими полями груп геопоказників чи груп геопа-

раметрів, враховують, відповідно, такі тотожні перетворення, як, наприклад для

тривимірних полів,

X(ω,R,t) ≡ U(ω,R,t) ≡ U(ω,x,y,z,t) ≡ ГЕОпк,оз(ω,R,t) , (2.10)

Ф (X(ω,R,t)) ≡ Ф (U(ω,R,t)) ≡ Ф (U(ω,x,y,z,t)) ≡ Ф (ГЕОпр,оз(ω,R,t)) . (2.11)

На мезорівні природничу геосистему формалізують системами компонентів і

субкомпонентів за групами показників і геопараметрів. Загальні функціональні за-

писи цього рівня формалізації мають вигляд:

1) KMоз(ω) – компонент групи геопоказників;

2) Ф (KMоз(ω)) – компонент групи геопараметрів;

3) KMоз(ω,R,t) – випадкова функція компонента групи геопоказників;

4) Ф (KMоз(ω,R,t)) – випадкова функція компонента групи геопараметрів геосистеми.

У поданих записах-переліках символ "оз" визначає вже власну ознаку компонен-

та або субкомпонента певної групи геопоказників чи геопараметрів геосистеми.

Аналогічні до макрорівня, записи систем (сукупностей) мезорівня та їхньої динамі-

ки мають вигляд:

1) для системи компонентів певної групи геопоказників

{КМГЕО,пк,оз} ∈ {КМоз,1(ω), КМоз,2(ω), … КМоз,k(ω)} ; (2.12)

2) для системи компонентів певної групи геопараметрів

{КМГЕО,пр,оз} ∈ {Ф (КМоз,1(ω)), … Ф (КМоз,k(ω))} ; (2.13)

3) для системи випадкових функцій компонентів певної групи геопоказників

D {КМГЕО,пк,оз} = {КМоз,1(ω,R,t), … КМоз,k(ω,R,t)} ; (2.14)

4) для системи випадкових функцій компонентів певної групи геопараметрів

D {КМГЕО,пр,оз} = {Ф (КМоз,1(ω,R,t)), … Ф (КМ,оз,k(ω,R,t))} . (2.15)

На мікрорівні різних ієрархічних порядків – 1-го, 2-го, … n-го – геосистему фо-

рмалізують системами елементів за компонентами груп геопоказників і геопара-

метрів із використанням таких функціональних записів:

1) ЕЛоз,n(ω) – елемент n-го порядку певного компонента групи геопоказників;

2) Ф (ЕЛоз,n(ω)) – елемент n-го порядку певного компонента групи геопарамет-

рів;

3) ЕЛоз,n(ω,R,t) – випадкова функція елемента n-го порядку певного компонента

групи геопоказників;

4) Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t)) – випадкова функція елемента n-го порядку певного компо-

нента групи геопараметрів.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 56 -

У цих записах-переліках символ "оз,n" визначає власну ознаку елемента n-го по-

рядку компонента або субкомпонента певної групи геопоказників чи геопараметрів

геосистеми. Інколи, спрощуючи, символ "n" не застосовують. Відповідні записи си-

стем (сукупностей) мікрорівня та їхньої динаміки мають вигляд:

1) для системи елементів n-го порядку певного компонента групи геопоказників

{ЕЛКМ,пк,оз,n} ∈ {ЕЛоз,n,1(ω), ЕЛоз,n,2(ω), … ЕЛоз,n,k(ω)} ; (2.16)

2) для системи елементів n-го порядку певного компонента групи геопараметрів

{ЕЛКМпр,,оз,n} ∈ {Ф (ЕЛоз,n,1(ω)), … Ф (ЕЛоз,n,k(ω))} ; (2.17)

3) для системи випадкових функцій елементів n-го порядку певного компонента

групи геопоказників

D {ЕЛКМ,пк,оз,n} = {ЕЛоз,n,1(ω,R,t), … ЕЛоз,n,k(ω,R,t)} ; (2.18)

4) для системи випадкових функцій елементів n-го порядку певного компонента

групи геопараметрів

D {ЕЛКМ,пр,оз,n} = {Ф (ЕЛоз,n,1(ω,R,t)), … Ф (ЕЛ,оз,n,k(ω,R,t))} . (2.19)

Для спрощення термінології під час формалізації природничої геосистеми мож-

на застосовувати скорочені назви. Наприклад, можна вживати назву "компонент

геопараметра (геопоказника)" або "елемент (компонента) геопараметра (геопока-

зника)" замість, відповідно, "компонент певної групи геопараметрів (геопоказни-

ків)" або "елемент певного компонента групи геопараметрів (геопоказників)" тощо.

Подекуди для всіх таких елементів застосовується також скорочення "геоелемен-

ти" або "геоелементи стану".

У цілому розрізняється такий склад компонентів (субкомпонентів) і елементів

компонентів груп геопоказників і геопараметрів геосистеми (або, спільно, геопара-

метрів чи геопараметрів стану в широкому розумінні), як:

–загальний або повний;

–оптимальний із загального;

–заданий як реальний за існуючою інформацією або можливістю постановки

нових серій досліду.

Слушно навести характерні приклади реалізації щойно поданих принципів мо-

дельно-параметричної формалізації природничої геосистеми.

Так, формалізацію аква-теральної геосистеми великої водойми без її берегової зони

(див. рис.1.5) було виконано в наших монографіях [36, 38] таким чином, що, наприклад, для

вихідного макрорівня та груп геопараметрів, тобто вже унормованих через оператор ФS

груп геопоказників стану геосистеми, запис динаміки геосистеми згідно з (2.7) має вигляд

системи 12-ти випадкових функцій

D {ГЕОпр,оз} = {Ф (ВГ(ω,R,t)), Ф (ГМ(ω,R,t)), Ф (РЕ(ω,R,t)),

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 57 -

Ф (ГФХ(ω,R,t)), Ф (ГБ(ω,R,t)), Ф (ЕТ(ω,R,t)), Ф (ГМЛ(ω,R,t)),

Ф (ІГ(ω,R,t)), Ф (СГ(ω,R,t)), Ф (ГГ(ω,R,t)), Ф (МЕ(ω,R,t)), Ф (ГІСП(ω,R,t))} , (2.20)

де Ф (ВГ(ω,R,t)) … Ф (ГІСП(ω,R,t) – унормовані випадкові функції геопараметрів (а да-

лі – і компонентів та елементів, які їх складають) за групами ознак геосистеми водойми: ВГ

–водогосподарською, ГМ – гідрометеорологічною, РЕ – радіоекологічною, ГФХ – гідрофі-

зикохімічною, ГБ – гідробіологічною, ЕТ – екотоксикологічною, ГМЛ – гідроморфолітоди-

намічною; ІГ – інженерно-геологічною, СГ – седиментогенезовою, ГГ – гідрогеологічною,

МЕ – медично-екологічною та групою ГІСП – інтегральних і спільних для різних груп чи

їхніх більш низьких елементів, а також інших ознак. Серед останніх у [36], зокрема, виріз-

нялася група ландшафтно-екологічних (ЛЕ) ознак, яка потребує, зрозуміло, більш детальної

окремої формалізації на різних рівнях.

Для мезорівня просторово-часова динаміка оптимального складу системи компонентів,

наприклад, гідрофізикохімічної групи (ГФХ-групи) геопараметрів геосистеми водойми згід-

но з (2.15) буде системою 7-ми випадкових функцій за записом

D {КМГФХ,пр,оз} = {Ф (ЗФП(ω,R,t)), Ф (ФХП(ω,R,t)), Ф (ГР(ω,R,t)),

Ф (ССВ(ω,R,t)), Ф (ОР(ω,R,t)), Ф (БР(ω,R,t)), Ф (ІСГФХ(ω,R,t))} , (2.21)

де власними ознаками компонентів є такі: ЗФП – загальнофізичні показники якості води,

ФХП – фізико-хімічні показники якості води, ГР – газовий режим і поєднані з ним показни-

ки, ССВ – сольовий склад води, ОР – органічні речовини, БР – біогенні речовини, ІСГФХ –

певні інші специфічні інгредієнти та показники групи.

Для мікрорівня динаміка оптимального складу системи елементів першого порядку, на-

приклад, компонента "біогенні речовини" у воді (БР за (2.21)) гідрофізикохімічної групи

ознак геосистеми водойми згідно з (2.19) подається як система 7-ми випадкових функцій за

записом

D {ЕЛБРпр,оз} = {Ф (Рзаг(ω,R,t)), Ф (PO4(ω,R,t)), Ф (Nзаг(ω,R,t)),

Ф (NH4(ω,R,t)), Ф (NO2(ω,R,t)), Ф (NO3(ω,R,t)), Ф (Si(ω,R,t))} , (2.22)

де за власні ознаки елементів править вміст таких біогенних речовин у воді, як: Рзаг –

фосфор загальний, PO4 – фосфати, Nзаг – нітроген загальний, NH4 – нітроген амонійний,

NO2 – нітроген нітритний, NO3 – нітроген нітратний, Si – силіцій.

Модельно-параметричну формалізацію ж геосистеми берегової зони водосховищ у [49]

було здійснено на основі розробленої класифікаційної схеми головних сучасних фізико-

географічних процесів у цій зоні. Досить застосовні і для інших геосистем групи та типи

цих процесів наведено в табл.2.1, а види/підвиди – у [49].

За таких умов динаміка макрорівневої системи груп геопараметрів берегової зони вигля-

дає згідно з (2.7) як система 16-ти випадкових функцій, а саме

D {БЗпр,оз} = {Ф (ТСІ(ω,R,t)), Ф (ЕДАІІ(ω,R,t)), Ф (ФГМІІІ(ω,R,t)),

Ф (ФЕАIV(ω,R,t)), Ф (СКV(ω,R,t)), Ф (ГТVI(ω,R,t)), Ф (ГГДVII(ω,R,t)),

Ф (ГДАVIII(ω,R,t)), Ф (ПФЕРІХ(ω,R,t)), Ф (ГАЕАХ(ω,R,t)), Ф (АБХІ(ω,R,t)),

Ф (АПФЕХІІ(ω,R,t)), Ф (НДЗХІІІ(ω,R,t)), Ф (ССАXIV(ω,R,t)), Ф (ФДXV(ω,R,t)),

Ф (ПДXVI(ω,R,t)), Ф (ГІСП(ω,R,t))} , (2.23)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 58 -

де Ф (ТСІ(ω,R,t)) … Ф (ПДXVI(ω,R,t)), Ф (ГІСП(ω,R,t) – унормовані випадкові функції

геопараметрів (а в наступних записах – і компонентів та елементів, які входять до їхнього

складу) за групами ознак геосистеми берегової зони, за які правлять адекватні групи фізико-

географічних процесів за табл.2.1, тобто, від термогігроаероциркуляційної субаерально-

субаквальної до полюціо-динамічної групи геопараметрів, а також, додатково, групи інтег-

ральних, спільних і інших геопараметрів з її відповідною подальшою ієрархічною диферен-

ціацією.

Таблиця 2.1 – Класифікаційна схема груп і типів сучасних фізико-географічних

процесів у береговій зоні водосховищ

Коди, назви і символи груп

процесів

Коди, назви і символи типів процесів

І – термогігроаероциркуляційні

субаерально-субаквальні (ТСІ)

І.1 – інсоляційно-циркуляційні (ТС

І,1

); І.2 – аероциркуляційні

(ТСІ,2); І.3 – термоциркуляційні (ТСІ,3); І.4 – гігроциркуляційні

(ТСІ,4); І.5 – комплексні циркуляційно-стратифікаційні (ТСІ,5)

ІІ – еоло-дефляційно-

акумулятивні (ЕДА

ІІ

)

ІІ.1 – еоло-дефляційні (ЕДА

ІІ.1

); ІІ.2 – еоло-акумулятивні

(ЕДА

ІІ.2

)

ІІІ – флювіо-гідроміграційні

(ФГМ

ІІІ

)

ІІІ.1 – стоково-поверхневі (ФГМ

ІІІ.1

); ІІІ.2 – стоково-підземні

(ФГМ

ІІІ.2

); ІІІ.3 – інфільтраційно-гідроміграційні (ФГМ

ІІІ.3

)

IV – флювіо-ерозійно-алювіальні

(ФЕАIV)

IV.1 – флювіо-ерозійні (ФЕА

IV.1

); IV.2 – флювіо-алювіальні

(ФЕАIV.2)

V – суфозійно-карстові (СК

)

V.1 – власне суфозійні (СК

V.1

); V.2 – поверхневого та підземно-

го карсту (СКV.2)

VI – гравігенно-теральні (ГТ

)

VI.1 – гравігенно-схилові незсувні (ГТ

VI.1

); VI.2 – гравігенно-

схилові зсувні (ГТVI.2)

VII – гідрогалодинамічні

(ГГД

VII

)

VII.1 – галогідроморфізаційні (ГГД

VII.1

); VII.2 – ксеро-

дегалогідроморфізаційні (ГГД

VII.2

)

VIII – гідродинамічно-аквальні

(ГДА

VIII

)

VIII.1 – хвильові забережні (ГДА

VIII.1

); VIII.2 – течієві забере-

жні (ГДА

VIII.2

); VIII.3 – водообмінні забережні (ГДА

VIII.3

)

ІХ – потамо-флювіальні ерозій-

но-алювіальні (ПФЕРІХ)

ІХ.1 – потамо-флювіо-ерозійні (ПФЕР

ІХ.1

); ІХ.2 – потамо-

флювіо-алювіальні (ПФЕРІХ.2)

Х – гляціо-аквальні ерозійно-

акумулятивні (ГАЕАХ)

Х.1 – гляціо-ерозійні (ГАЕА

Х.1

); Х.2 – гляціо-акумулятивні

(ГАЕАХ.2)

ХІ – абразійно-берегові (АБ

ХІ

)

ХІ.1 – абразійно-берегові незсувні (АБ

ХІ.1

); ХІ.2 – абразійно-

берегові зсувні (АБХІ.1)

ХІІ – абразійно-потамо-флювіо-

ерозійні берегові (АПФЕ

ХІІ

)

ХІІ.1 – абразійно-ерозійно-берегові незсувні (АПФЕ

ХІІ.1

); ХІІ.2

–абразійно-ерозійно-берегові зсувні (АПФЕ

ХІІ.2

)

ХІІІ – наносо-динамічні забере-

жні (НДЗ

ХІІІ

)

ХІІІ.1 – укосотвірні (відмілинотвірні) забережні (НДЗ

ХІІІ.1

); ХІ-

ІІ.2 – наносопотокові забережні (вздовжберегові) (НДЗ

ХІІІ.2

)

XIV – седиментаційно-

субаквальні (ССАXIV)

XIV.1 – донно-ґрунтотвірні забережні (ССА

XIV.1

); XIV.2 – дон-

но-ґрунтотвірні узбережно-прибережні (ССАXIV.2)

– фітоценотично-динамічні

(ФДXV)

XV.1 – фітоценотично-динамічні забережні (

ФД

XV.1); XV.2 –

узбережно-прибережні (ФДXV.2)

XVI – полюціо-динамічні

(ПДXVI)

XVI.1 – полюціо-трансформаційні (ПД

XVI.1

); XVI.2 – полюціо-

міграційно-акумулятивні (ПДXVI.2)

Динаміка вже мезорівневої системи компонентів, наприклад гідродинамічно-аквальної

або (ГДАVIII)-групи геопараметрів берегової зони буде відповідати запису

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 59 -

D {КМГДА,VIII,пр,оз} = {Ф (ГДАVIII.1(ω,R,t)), Ф (ГДАVIII.2(ω,R,t)), Ф (ГДАVIII.2(ω,R,t))} , (2.24)

де ГДАVIII.1 … ГДАVIII.3 – коди типів фізико-географічних процесів за табл.2.1, які як

ознаки "дають" відповідні назви таким компонентам гідродинамічно-аквальної групи гео-

параметрів, як хвильовому забережному, течієвому забережному та водообмінному забере-

жному.

Динаміку ж мікрорівневої системи елементів, наприклад флювіо-ерозійного компонента

(ФЕАIV.1-компонента) флювіо-ерозійно-алювіальної групи (ФЕАIV-групи) геопараметрів бере-

гової зони (див. табл.2.1) можна записати, з огляду на склад елементів за [49], як

D {КМФЕА,ІV,1,пр,оз} = {Ф (ФЕАIV.1.1(ω,R,t)), Ф (ФЕАIV.1.2(ω,R,t))} , (2.25)

де ФЕАIV.1.1 … ФЕАIV.1.2 – коди видів процесів, які як ознаки правлять, відповідно, за на-

зви таких елементів, як лінійного флювіо-ерозійного та площинного флювіо-ерозійного, які

входять до складу ФЕАIV.1-компонента ФЕАIV-групи геопараметрів.

Інші приклади формалізації геосистем наведено у [44, 45, 49, 55, 57] і у частині 2.

Числа фіксацій і просторова область визначення (ω,R), як і власне значення усіх

випадкових функцій, відповідно поданих від запису (2.6) до запису (2.25), деталізу-

ються зазвичай на рівні випадкових полів геоелементів стану (елементів геопоказни-

ків або геопараметрів) і можуть при цьому бути задані:

1) "автономно" для всієї геосистеми та/або її головних підсистем;

2) шляхом визначеного поєднання всіх зазначених атрибутів цих полів із просто-

ровими областями обраних генезисно-еволюційних підсистем і/або їхніх геосистем-

складників.

Приклад останнього поєднання наведено на рис.2.1. Тут значення полів такого елемента

ГІСП-групи, як середньовиважений індекс антропізації фізико-географічних таксонів (див.

(1.7)), розраховано і поєднано з просторовими областями фізико-географічних районів.

Рис.2.1 Середньовиважені індекси антропізації фізико-географічних районів (на

прикладі районів Житомирсько-Поліської області Поліського краю зони мішаних

(хвойно-широколистяних) лісів) (коди районів – у синій рамці; індекси антропізації за

(1.7) – у білій рамці)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 60 -

2.2 Стохастична структура геосистем

Головними характеристиками стохастичної структури природничої геосистеми,

як динамічної системи, є набір певних стохастичних характеристик. Вони задають-

ся зазвичай на рівні елементів геопараметрів. Утім це не виключає придатності засто-

сування цих характеристик для більш високих рівнів модельно-параметричної фор-

малізації геосистем і міжрівневих побудов. При цьому в прикладному аспекті, за на-

явності вихідної інформації, дозволяється формувати будь-які необхідні системи чи

підсистеми геопоказників, геопараметрів і їхніх складників, як у межах єдиних рівнів

формалізації ("горизонтально"), так і між рівнями ("вертикально").

У цілому набір головних характеристик стохастичної структури природ-

ничої геосистеми відповідає рівню кореляційної теорії випадкових функцій і міс-

тить:

1) спільні або часткові (індивідуальні) функції розподілу (ймовірностей переви-

щення) систем або підсистем випадкових функцій геопараметрів чи складників цих

систем, які звуться геостохастичними функціями або, скорочено, геофункціями;

2) автокореляційні суто часові та просторово-часові функції;

3) вибіркові функції випадкових функцій геопараметрів різних модифікацій.

Послідовно розглянемо ці характеристики на мікрорівні модельно-

параметричної формалізації та для скалярних випадкових функцій.

Геостохастичні функції можна кваліфікувати як теоретичні одномірні функції

розподілу (ймовірностей перевищення) унормованих другого порядку випадкових

функцій певних елементів геопараметрів (індивідуальні геостохастичні функції)

або систем таких випадкових функцій (спільні геостохастичні функції). Подаються

геостохастичні функції у вигляді випадкових процесів або випадкових полів.

Таким чином, наприклад, індивідуальну геостохастичну функцію певного

елемента (n-го порядку) геопараметра за умови подавання динаміки елемента у

вигляді випадкового процесу (P {Ф (ЕЛоз,n(ω,t))}) можна записати як

Pex,1(x; tj) = P {X(ω,tj) > x} ≡ P {Ф (ЕЛоз,n(ω,t))} , (2.26)

у випадку подавання у вигляді скалярного випадкового поля із задаванням його

суто часових числових характеристик – з позначенням у вигляді P {Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t))}

записати як

Pex,1(u; R; tj) = P {U(ω,R,tj) > u} ≡ P {Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t))} , (2.27)

а для подавання у вигляді тримірного скалярного випадкового поля із задаван-

ням його просторово-часових числових характеристик – з позначенням у вигляді

P {Ф (ЕЛоз,n(ω,ρ,t))} записати як

Pex,1(u; ρ; t) = P {U(ω,ρ,t) > u} ≡ P {Ф (ЕЛоз,n(ω,ρ,t))} (2.28)

тощо.

У формулах (2.26)-(2.28): tj – фіксоване значення часового аргументу; х – фіксо-

ване значення випадкового процесу; u – фіксоване значення випадкового поля; ρ –

векторний аргумент тривимірного скалярного поля (радіус-вектор точки).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 61 -

Відповідним чином, згідно з адекватними (2.26)-(2.27) одномірними функціями

розподілу (ймовірностей неперевищення) F1(x; tj) тощо, отримують т.зв. індивідуа-

льні геостохастичні щільності певних елементів геопараметрів, які будуть ви-

значатися такими записами, як, наприклад, для варіанта (2.26)

∂ F1(x; tj) / ∂x = f1(x; tj) ≡ f {Ф (ЕЛоз,n(ω,t))} (2.29)

тощо.

Для геостохастичних функцій елементів геопараметрів у інформаційному апара-

ті природничо-географічного моделювання найчастіше використовують, як най-

більш застосовну, їхню структуру, яка відповідає схемі логнормального розподілу

(див. формулу (5.73) тощо у [39]). Вибір як найбільш застосовної робочої саме сто-

хастичної схеми логнормального розподілу було зроблено, зважаючи на вже викла-

дені нами у [39, 47] міркування. Стисло нагадуючи та об'єднуючи їх, слід відзначи-

ти таке. Логнормальний розподіл за його загальним змістом відноситься до тих си-

туацій з предмету цього підрозділу, коли значення певного досліджуваного випад-

кового елемента геопараметра геосистеми залежать і є результатом добутку значної

кількості незалежних чи слабко залежних між собою елементарних множників –

чинників динаміки природничої геосистеми. Усі вони діють одночасно, відобража-

ючи т.зв. принцип суперпозиції. Кожен з таких чинників окремо однозначно не ви-

значає динаміку певного елемента геопараметра. Його конкретні просторово-часові

коливання значень є наслідком суперпозиційного перетину цілої низки геоекологі-

чних чинників і умов, які в усіх випадках містять такий чинник, як антропогенний

вплив на будь-які геосистеми. Реальним наслідком комбінації цих чинників і умов і

є різноспрямовані та різноперіодні збурення елементів геопараметрів. Варіантний

випадковий характер цих збурень і доцільно ймовірнісно аналізувати для подаль-

шого моделювання з використанням теоретичної схеми саме логнормального роз-

поділу.

Другим за застосовністю є також модифікований розподіл Ґудріча ([39]). Його

теоретичну схему засновано на аналізі випадкових елементів геопараметрів, які

утворюються в результаті монотонного (одностороннього) зростання від своїх ни-

жніх меж до розрахункового значення. При цьому приріст значень не залежить від

вже досягнутого перед цим значення.

Часткові форми розподілу Ґудріча було використано нами, наприклад, у [36, 49] і далі в

р.7 ч.2 для моделювання певних елементів геопараметрів гідроморфолітодинамічної групи

стосовно хвилеприбійної підзони берегової зони водойм (див. далі рис.7.4). При цьому вра-

ховувалося те, що, по-перше, теоретична схема розподілу Ґудріча в цілому відповідає сто-

хастичній природі динаміки зазначених елементів геопараметрів. Це зумовлено головним

чином тим, що нестаціонарність енергетичного потенціалу хвилювання, яке діє на хвиле-

прибійну підзону як один з основних чинників, не дозволяє функціонально прогнозувати

особливості просторово-часових збурень відповідних характеристик цієї підзони за попере-

дніми їхніми абсолютними значеннями. По-друге, через істотне переважання певних факто-

рів і умов динаміки хвилеприбійної підзони, а саме вітро-хвильового режиму, режиму рів-

нів, транспорту наносів тощо, ієрархічна пріоритетність впливу яких залежить від типу во-

дойм та їхніх берегів тощо, схему логнормального закону не може бути прийнято для дос-

ліджених у п.7.3 елементів геопараметрів.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 62 -

Загалом же за допомогою геостохастичних функцій можна визначати ймовір-

ність перевищення просторово-часових значень заданих елементів геопараметрів

певної геосистеми, а також вирішувати й обернену до цього задачу. Вельми важли-

вою є також доведена в наших монографіях [36, 38, 49] можливість розгляду різних

систем чи підсистем унормованих випадкових функцій елементів і компонентів ге-

опараметрів і власне геопараметрів як незалежних у сукупності випадкових фун-

кцій. Це забезпечується способами побудови таких функцій, насамперед їхнім уно-

рмовуванням тощо. Практичне використання такої тези про незалежність дозволяє

за допомогою індивідуальних геостохастичних функцій отримувати спільні геос-

тохастичні функції. За них правлять функції розподілу довільно визначених сис-

тем чи підсистем випадкових функцій геопараметрів і їхніх компонентів і елементів

тощо, наприклад для мікрорівня формалізації та варіанта (2.26) за формулою типу

P {Ф (ЕЛоз,n(ω,t))N} = ∏ {Ф (ЕЛоз,n(ω,t))i} , (2.30)

i=1

де N – кількість геостохастичних функцій, які групують на відповідному рівні,

що стосується і будь-яких заданих підсистем випадкових функцій, які сукупно роз-

глядають. Такі побудови дозволяють отримувати ймовірності одночасного переви-

щення в системі геофункцій різних елементів геопараметрів тощо.

Конкретні геофункції елементів геопараметрів за способом отримання числових

параметрів таких функцій, розкритим далі, принципово поділяються на так звані:

–традиційні геофункції, які розраховуються за великими за обсягом просторо-

во-часовими вибірками досліджуваного елемента геопараметра для однієї, інколи

декількох репрезентативних природничих геосистем;

–загальнорегіональні геофункції, які обчислюються за великою, за кількістю

геосистем чи їхніх складників, просторовою регіональною вибіркою.

Як ще один складник-характеристику стохастичної структури природничої гео-

системи застосовують на рівні елементів геопараметрів автокореляційні суто ча-

сові та просторово-часові функції випадкових функцій зазначених елементів. Їх

можна подати таким чином:

1) для варіанта за (2.26) з кінцевим позначенням у вигляді rЕЛ,оз,n(t1, t2) – як

rx(t1, t2) = Rx(t1, t2) / σx(t1) σx(t2) ≡ r (ЕЛоз,n(ω,t)) ≡ rЕЛ,оз,n(t1, t2) , (2.31)

де Rx(t1, t2) – автоковаріаційна функція випадкового процесу; σx(t1) і σx(t2) – зна-

чення функції стандарту випадкового процесу, отримані для заданих значень аргу-

менту t;

2) для варіанта за (2.27) з кінцевим позначенням у вигляді rЕЛ,оз,n(R1, R2; t1, t2) – як

ru(R1, R2; t1, t2) = Ru(R1, R2; t1, t2) / σu(R1, t1) σu(R2, t2) ≡

≡ r (ЕЛоз,n(ω,R,t)) ≡ rЕЛ,оз,n(R1, R2; t1, t2) , (2.32)

де R1, R2 – відповідні значення просторового аргументу скалярного випадкового

поля із переважним задаванням його суто часових числових характеристик;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 63 -

Ru(R1, R2; t1, t2), σu(R1, t1), σu(R2, t2) – відповідно, автоковаріаційна функція і значен-

ня функції стандарту щойно зазначеного випадкового поля, отримані для заданих

значень аргументів;

3) для варіанта за (2.28) з кінцевим загальним позначенням цих функцій у вигля-

ді rЕЛ,оз,n(ρ1, ρ2; t1, t2) – як

ru(ρ1, ρ2; t1, t2) = Ru(ρ1, ρ2; t1, t2) / σu(ρ1,t1) σu(ρ2,t2) ≡

≡ r (ЕЛоз,n(ω,ρ,t)) ≡ rЕЛ,оз,n(ρ1, ρ2; t1, t2) , (2.33)

де Ru(ρ1, ρ2; t1, t2), σu(ρ1,t1), σu(ρ2,t2) – відповідно, автоковаріаційна функція та

отримані для заданих значень аргументів значення функції стандарту тривимірного

скалярного випадкового поля із відтворенням його просторово-часових числових

характеристик.

Стохастичну структуру природничої геосистеми характеризують також унормо-

ваними через оператор другого порядку ФS вибірковими функціями випадкових

функцій елементів геопараметрів різних модифікацій (далі, інколи, скорочено вибі-

рковими функціями геопараметрів) або системами чи наборами таких функцій.

Сюди слід відносити певні інформаційні засоби, у всіх подальших формулах яких

емпірична ймовірність перевищення в правій частині записів визначається за фор-

мулою М.М.Чегодаєва [39, 47], а саме:

1) для варіанта за (2.26) – реалізації та перетини випадкового процесу, які, від-

повідно, записуються як

P {Ф (ЕЛоз,n(ωо,t))} = φ {Pex,e{Ф (ЕЛоз,n(t))}} , (2.34)

P {Ф (ЕЛоз,n(ω,tо))} = φ {Pex,e{Ф (ЕЛоз,n(ω))}} ; (2.35)

2) для варіанта за (2.27), тобто стосовно динаміки елемента геопараметра, пода-

ної у вигляді скалярного випадкового поля із задаванням його суто часових число-

вих характеристик:

–"чисті" реалізації такого поля, які записуються як

P {Ф (ЕЛоз,n(ωо,Rо,t))} = φ {Pex,e{Ф (ЕЛоз,n(t))}} ; (2.36)

–"чисті" перетини цього поля за записом

P {Ф (ЕЛоз,n(ω,R,tо))} = φ {Pex,e{Ф (ЕЛоз,n(ω,R))}} ; (2.37)

–решта змішаних просторово-часових вибіркових функцій зазначеного випад-

кового поля для різних комбінацій у фіксації координат (x, y, z) та часового аргуме-

нту t за аналогічними попереднім записами функції емпіричної ймовірності пере-

вищення;

3) для варіанта за (2.28), тобто стосовно динаміки елемента геопараметра, пода-

ної у вигляді тривимірного скалярного випадкового поля із задаванням його прос-

торово-часових числових характеристик, а отже у випадку оперування перетинами

цього поля, за які правлять його точкові значення:

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 64 -

–"чисті" реалізації зазначеного поля за записом

P {Ф (ЕЛоз,n(ωо,ρо,t))} = φ {Pex,e{Ф (ЕЛоз,n(t))}} ; (2.38)

–решта змішаних просторово-часових вибіркових функцій зазначеного випад-

кового поля, отриманих аналогічно вже викладеним принципам.

Детальні дослідження застосування нормувального оператора ФS до випадкових

функцій елементів геопараметрів – для їхнього зведення до стаціонарного та ізот-

ропного вигляду, імітації адекватних умов аналізу та моделювання стану геосис-

тем, можливостей взаємозаміни та взаємодоповнення обмежених просторових і ча-

сових вибіркових функцій геопараметрів для оцінювання стану природничих гео-

систем – було проведено із задовільними результатами на значних за обсягом ре-

презентативних базах даних, вихідних стосовно геосистем різних типів (див. наші

праці [36-39, 40, 47, 44, 49] тощо). Зазначені результати засвідчили ефективність,

універсальність і переваги методично-прикладного застосування поданих вище

стохастичних інформаційних засобів для імовірнісного математичного аналізу та

геоінформаційного моделювання природничих геосистем. Такий висновок зумов-

лено передусім перевіреними та доведеними опорними положеннями, які наво-

дяться далі.

1.Індивідуальні геостохастичні функції – функції розподілу унормованих випад-

кових функцій різноманітних елементів геопараметрів – інваріантні по відношенню

до зсування початку відліку часового аргументу, тобто є єдиними для всіх перети-

нів цих функцій. Отже, такі випадкові функції, у вигляді випадкових процесів або

двовимірних чи тривимірних скалярних випадкових полів за варіантами (2.26)-

(2.28), зведено до стаціонарного вигляду стосовно їхнього математичного очіку-

вання (0) та дисперсії (1). Іншими словами вони є квазістаціонарними у часі. "Пов-

ну" ж квазістаціонарність у широкому розумінні зазначених випадкових функцій

елементів геопараметрів підтверджує також доведена незалежність їхніх автоко-

реляційних функцій за формулами (2.31)-(2.33) від точки початку відліку часового

аргументу. Така квазістаціонарність спричинює низку трансформацій виду формул,

які стосуються відповідних автокореляційних функцій за (2.31)-(2.33), а саме

r (ЕЛоз,n(ω,t)) ≡ rЕЛ,оз,n(t1, t2) = rЕЛ,оз,n(τ) , (2.39)

r (ЕЛоз,n(ω,R,t)) ≡ rЕЛ,оз,n(R1, R2; t1, t2) = rЕЛ,оз,n(R1, R2; τ) , (2.40)

r (ЕЛоз,n(ω,ρ,t)) ≡ rЕЛ,оз,n(ρ1, ρ2; t1, t2) = rЕЛ,оз,n(ρ1, ρ2; τ) , (2.41)

де τ = t2 – t1 – зміщення в часі, незалежне від точки його відліку.

2.Випадкові функції елементів геопараметрів у вигляді квазістаціонарних двомі-

рних плоских скалярних полів типу Ф (ЕЛоз,n(ω,ρ,t), тобто з ρ (x, y), зведено до од-

норідного вигляду з нульовим математичним очікуванням і одиничною дисперсією.

Іншими словами вони є квазіоднорідними (за простором і "горизонтально") у ши-

рокому розумінні полями і, більше того, адекватні квазіізотропним у широкому ро-

зумінні полям. Це цілковито підтверджується доведеною тезою про те, що автоко-

реляційні функції таких полів залежать, крім τ, лише від скалярного аргументу

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 65 -

l =│ρ2 – ρ1│– віддалі між заданими точками в системі координат (x, y). Останньою

властивістю володіють і двовимірні скалярні поля Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t), де R ∈ (x, y). То-

му ці поля також є квазіізотропними у широкому розумінні, зокрема за способом

їхньої побудови, а отже спільно можна записати, що

rЕЛ,оз,n(R1, R2; τ) = rЕЛ,оз,n(l; τ) , (2.42)

rЕЛ,оз,n(ρ1, ρ2; τ) = rЕЛ,оз,n(l; τ) , (2.43)

де l = {(x2 – x1)2 + (y2 – y1)2}0,5.

3.Аналогічно попередньому пункту, було доведено, що випадкові функції еле-

ментів геопараметрів у вигляді квазістаціонарних і квазіоднорідних (за простором і

"вертикально") двомірних скалярних полів, на кшталт Ф (ЕЛоз,n(ω,ρ,t) (з ρ (x, z) чи з

ρ (у, z)) або на кшталт Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t) (з R ∈ (x, z) чи R ∈ (у, z)), є квазіізотропними

у широкому розумінні, а отже

rЕЛ,оз,n(R1, R2; τ) = rЕЛ,оз,n(l; τ) , (2.44)

rЕЛ,оз,n(ρ1, ρ2; τ) = rЕЛ,оз,n(l; τ) , (2.45)

де l = {(x2 – x1)2 + (z2 – z1)2}0,5 або l = {(у2 – у1)2 + (z2 – z1)2}0,5.

4.Наслідково до перших трьох пунктів можна вважати, що випадкові функції

елементів геопараметрів у вигляді унормованих одноаргументних скалярних полів

Ф (ЕЛоз,n(ω,R) є також квазіізотропними у широкому розумінні. Така ж властивість

стосовно зазначених випадкових функцій у вигляді векторних випадкових полів

потребує окремого дослідження та специфічних побудов.

5.Використання унормованих реалізацій і перетинів у інформаційному апараті

природничо-географічного моделювання імітує адекватні умови проведення стоха-

стичних дослідів для наступних геоінформаційно-модельних оцінювань стану при-

родничих геосистем. Тобто, при застосуванні запропонованих вище інформаційних

засобів імовірнісного матаналізу динаміки елементів геопараметрів, яка трансфор-

мується через унормовані випадкові процеси чи поля, комплекс впливів і зв'язків

геосистем, який враховується, буде постійним. Відрізнятися при цьому буде тільки

інтенсивність впливу чинників динаміки геосистем. Останнє і буде інтегрально

враховуватися у власне екстремальних значеннях унормованих вибіркових функцій

геопараметрів і, одночасно, у значеннях їхніх детермінованих складників, а саме

їхніх вихідних вибіркових середніх. Значно збільшується число подібних ситуацій

–практично до більшості наявних спостережень, – за яких різні вибіркові функції

розподілу можна спільно розглядати для визначення потрібних складників стохас-

тичної структури природничих геосистем під час матаналізу та геоінформаційного

моделювання їхнього стану.

6.На просторово-часову динаміку елементів геопараметрів поширюються влас-

тивості т.зв. умовної ергодичності (або квазіергодичності) випадкових функцій

елементів геопараметрів природничої геосистеми. Вони відмінні за змістом від

"традиційних" міркувань стосовно ергодичності випадкових функцій. Ці квазіерго-

дичні властивості свідчать про те, що:

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 66 -

1) об'єднання вибіркових функцій за певною кількістю перетинів випадкової

функції обраного елемента геопараметра – з відносно великою кількістю значень

елемента в кожному перетині навіть при обмеженому інтервалі зміни часового ар-

гументу t – достатньо повно характеризує екстремальні значення кожного зазначе-

ного елемента та універсальні параметри його геостохастичної функції;

2) об'єднання вибіркових функцій за певною кількістю реалізацій випадкової

функції обраного елемента геопараметра – на відносно великому інтервалі зміни

аргументу t навіть при обмеженому числі значень елемента у кожному перетині –

достатньо добре характеризує коливання значень кожного зазначеного елемента та

універсальні параметри його геостохастичної функції;

3) елементно-індивідуальні параметри геостохастичної функції та відповідної

автокореляційної функції випадкової функції елемента геопараметра, що вивчаєть-

ся, визначені за даними про динаміку цього елемента навіть для однієї геосистеми

чи її репрезентативної підсистеми або для вибіркового їхнього набору на основі

значної кількості просторово-часових вимірювань, відносяться і до сукупності гео-

систем або їхніх підсистем;

4) елементно-індивідуальні параметри геостохастичної функції певного елемен-

та геопараметра, отримані для вибірки значень такого елемента у перетині його ви-

падкової функції, за умови, що ця вибірка сформована об'єднанням пооб'єктних за-

фіксованих значень елемента для істотного за кількістю набору природничих гео-

систем чи їхніх підсистем у масштабі регіону тощо, є єдиними та відносяться до

будь-якого набору геосистем, зокрема й одиничних. Універсальність параметрів

розподілу в даному випадку досягається за рахунок наближення об'єднаних значень

елемента геопараметра у його вибірковому перетині до властивостей генеральної

сукупності таких значень шляхом "вагомого" збільшення фіксації аргументів ω або

(ω,R).

Отримані, саме за зазначеним у четвертому підпункті підходом, геостохастичні

функції і відрізняються назвою "загальнорегіональні" від традиційних геофункцій,

універсальні параметри яких отримуються за підходами першого-третього підпунк-

тів.

Використовуючи щойно викладені положення, шляхом відповідної їм полікри-

теріальної стохастичної обробки та верифікації даних, детальну методику яких ви-

кладено у наших працях ([36, 40]), і визначаються універсальні параметри геос-

тохастичних і заданих автокореляційних функцій випадкових функцій елеме-

нтів геопараметрів природничих геосистем, які досліджуються. До речі, це було

вже зроблено для цілої низки елементів геопараметрів різноманітних за рангом та

генетично-функціональними ознаками геосистем та їхніх підсистем у [36, 37, 44,

45, 49, 55] тощо. При цьому, для отримання параметрів геофункцій під час апрок-

симації емпіричних вибірок логнормальним законом розподілу, що, як вже зазна-

чалось, є найбільш доцільним і розповсюдженим для такої апроксимації, застосо-

вують створений спеціальний програмний модуль екоцентра "НІЦ ВЕМОВ" (див.

[39, 47]).

Як інструмент оптимізації режимів функціонування та експлуатації природни-

чих геосистем, за умов геоекологічного нормування та обґрунтування природоохо-

ронних заходів, застосовують детерміновано-cтохаcтичні моделі динаміки гео-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 67 -

системи. Їх скорочено названо геостохастичними моделями. Ці моделі отриму-

ються на основі геостохастичних функцій і мають загальний вигляд для рівня еле-

ментів геопоказників, на якому вони найчастіше і застосовуються,

ЕЛоз,n(ω,R,t) = ЕЛоз,n(R,t)* + Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t)) • σ (ЕЛоз,n(R,t)) , (2.46)

де ЕЛоз,n(ω,R,t) – просторово-часові випадкові функції елементів геопоказників

геосистеми; ЕЛоз,n(R,t)* – функції математичного очікування випадкових функцій

цих елементів; Ф (ЕЛоз,n(ω,R,t)) – функції елементів геопараметрів геосистеми;

σ (ЕЛоз,n(R,t)) – функції стандарту елементів геопоказників геосистеми.

Геостохастичні моделі є моделями розрахунку та прогнозу стану природни-

чої геосистеми, які відтворюють просторово-часові значення елементів геопоказ-

ників геосистеми визначеної, зокрема спрогнозованої, ймовірності перевищення за

потрібними умовами та рівнями. Тому такі моделі, в залежності від прийнятих за-

конів розподілу та спрямованості динаміки геосистеми, використовують на часо-

вому, просторовому, просторово-часовому і ін. підрівнях (див. далі), дотримуючись

загальної структури для елементів геопоказників

ЕЛоз,n(R,t)Pex = ЕЛоз,n(R,t)* • (1 + Ф (ЕЛоз,n(R,t))Pex • Cv (ЕЛоз,n(R,t))) , (2.47)

де ЕЛоз,n(R,t)Pex – просторово-часове значення заданого елемента геопоказника

визначеної ймовірності перевищення Pex в часі (режимі) (t), просторі (системі) (R)

чи одночасно комбінаційно (R,t); Ф (ЕЛоз,n(R,t))P – адекватні ЕЛоз,n(R,t)Pex унормова-

ні другого порядку квантилі теоретичної функції його розподілу (ймовірностей пе-

ревищення); Cv (ЕЛоз,n(R,t)) – відповідні значення функції коефіцієнтів варіації за-

даного елемента геопоказника в режимі чи системі в залежності від моделей, що

використовуються, тобто моделей оцінювання або прогнозування стану геосистеми

тощо (див. далі).

У випадку найбільш широко вживаного логнормального розподілу, геостоха-

стичні моделі згідно з (2.46)-(2.47) можна подати в такому загальному розрахунко-

вому вигляді, як

ЕЛоз,n(R,t)Pex = ЕЛоз,n(R,t)* • (Cv (ЕЛоз,n(R,t)) • Фlog-n,Seл(ЕЛоз,n(R,t))Pex + 1) , (2.48)

де ЕЛоз,n(R,t)Pex – просторово-часове значення елемента геопоказника визначе-

ної, зокрема спрогнозованої, ймовірності перевищення Рex (у частках одиниці);

ЕЛоз,n(R,t)* – середнє детерміноване просторово-часове значення елемента;

Cv (ЕЛоз,n(R,t)) – певним чином визначене або задане значення функції коефіцієнта

варіації елемента геопоказника в режимі чи системі; Фlog-n,Pex,(ЕЛоз,n(R,t))Pex – унор-

мовані 2-го порядку квантилі функції логнормального розподілу (ймовірностей пе-

ревищення) для відповідних коефіцієнта скошеності SЕЛ, коефіцієнта асиметрії CS,ЕЛ

та Pex як розрахункової чи спрогнозованої ймовірності перевищення.

За таких умов доцільно застосовувати декілька розрахунково-

прогнозувальних підрівнів геостохастичних моделей (2.48). За ці підрівні прав-

лять:

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 68 -

1) "суто" часовий або режимний підрівень (розрахунково-прогнозувальний)

ЕЛоз,n(t)Pex = ЕЛоз,n(t)* • (Cv (ЕЛоз,n(t)) • Фlog-n,Sел(ЕЛоз,n(t))Pex + 1) , (2.49)

де ЕЛоз,n(t)Pex – розрахунково-спрогнозоване значення елемента геопоказника

розрахункової режимної ймовірності перевищення Pex; ЕЛоз,n(t)* – середнє детермі-

новане значення елемента для визначених (ω0,R0); Cv (ЕЛоз,n(t) – значення функції

коефіцієнта варіації елемента в режимі (часі), яке визначають як фактичне натурне,

задають як середнє чи максимальне або розраховують за зв'язками з чинниками ди-

наміки елемента тощо; Фlog-n,Sел(ЕЛоз,n(t))Pex – розрахунковий унормований квантиль

елемента, який відповідає ймовірності перевищення розрахункового або реального

рівня навантаження на геосистему або розрахункового рівня її стану (див. далі

п.2.3);

2) "суто" просторовий або системний підрівень (розрахунково-

прогнозувальний)

ЕЛоз,n(R)Pex = ЕЛоз,n(R)* • (Cv (ЕЛоз,n(R)) • Фlog-n,Seл(ЕЛоз,n(R))Pex + 1) , (2.50)

де ЕЛоз,n(R)Pex – розрахунково-спрогнозоване значення елемента геопоказника

розрахункової ймовірності перевищення Pex, яка задається просторово для певних

підсистем геосистеми; ЕЛоз,n(R)* – середнє детерміноване, зосібна й фактичне, зна-

чення елемента в досліджуваній підсистемі геосистеми при (R0,t0); Cv (ЕЛоз,n(R) –

значення функції коефіцієнта варіації елемента за простором підсистеми;

Фlog-n,Seл(ЕЛоз,n(R)Pex – унормований квантиль відповідної Pex для CS,ЕЛ елемента,

значення якого cпрогнозоване.

Примітка. Моделі (2.49)-(2.50) у більшості випадків мають застосовуватися за умов від-

носної відсутності загальної тенденції у динаміці елементів геопоказників, які досліджу-

ються;

3) режимно-cиcтемний підрівень (прогнозувальний)

ЕЛоз,n(R)Pex = ЕЛоз,n(t)Pex • (Cv (ЕЛоз,n(R)) • Фlog-n,Seл(ЕЛоз,n(R))Pex + 1) , (2.51)

де ЕЛоз,n(R)Pex – cпрогнозоване значення елемента визначеної Pex; ЕЛоз,n(t)Pex –

змінна величина часових прогнозувальних залежностей за умов односпрямованої

чи систематичної загальної тенденції у динаміці елемента геопоказника. Ця змінна

визначається як середній cпрогнозований показник з використанням структури мо-

делі (2.49);

4) будь-які комбінації з перших трьох підрівнів із застосовуванням параметрич-

ного атрибута висоти або глибини;

5) інші змішані просторово-часові підрівні розрахунково-прогнозувальних геос-

тохастичних моделей.

Детерміновані складники моделей елементів геопараметрів геосистеми (2.49)-

(2.51) можна визначати або за фактичними даними моніторингу, або створюючи чи

застосовуючи відповідні існуючі моделі процесів у різних типах природничих гео-

систем і їхніх підсистемах, модулях тощо (див., наприклад, [40] і ч.2).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 69 -

Для розподілу Ґудріча геостохастичні моделі згідно з (2.46)-(2.47) дещо відріз-

няються за змістом параметрів від моделей (2.48) і мають загальний розрахунковий

вигляд

ЕЛоз,n(R,t)Pex = ЕЛоз,n(R,t)* • {{Cv (ЕЛоз,n(R,t)) х

х {yел (– lg Pex(ЕЛоз,n(R,t)))1/Zел – Dел} + 1}} , (2.52)

де, крім аналогічних до (2.48) значень, yел, Zел та Dел є відповідними певному

елементу геопоказника коефіцієнтами моделей, які визначаються за [36] тощо та,

стосовно геосистем берегової зони, розглянуті в п.7.3, як і підрівні моделі (2.52).

Зміст моделей (2.49)-(2.51), викладений вище, відповідає випадку, коли такі мо-

делі побудовано на основі традиційних геостохастичних функцій. Підходи, способи

та зміст моделювання з використанням вже не традиційних, а регіональних геосто-

хастичних функцій, окремо розглянуто в наших працях [37, 38, 49] тощо. При цьо-

му, за ідентичності загальної структури обох щойно зазначених видів моделей, яка

відповідає (2.47), або для логнормального розподілу – (2.48) та розподілу Ґудріча –

(2.52), принциповою відмінністю моделей на основі регіональних геофункцій є змі-

стове задавання ймовірностей перевищення унормованих квантилів. У результаті

цього й отримують розрахункові чи прогнозні значення елементів геопоказників,

які теж несуть чітко визначений зміст у динаміці певних природничих геосистем

або процесах, які досліджуються, тощо.

2.3 Стійкість і надійність геосистем

Для оптимізації режимів функціонування природничих геосистем, як супутньої

задачі геоекологічно-економічної регламентації та управління ресурсокористуван-

ням в цих системах, безпосередньо застосовують моделі та алгоритми оцінювання

стану геосистеми за двома класами критеріїв. Ними є критерії стійкості, що пода-

ється символом "С(ГЕО)", та надійності, яку маркує символ "Н(ГЕО)", за групами,

компонентами і елементами показників і параметрів стану геосистеми. За таких за-

сновків використовують наступну термінологію, принципи, моделі та підходи.

Стан природничої геосистеми у широкому тлумаченні розглядається як су-

купність змінних в процесі еволюції та антропогенного впливу властивостей геоси-

стеми та/або її підсистем заданого рівня, які тестують у або за визначений момент

часу за прийнятими критеріями. Останні встановлюють на основі комплексного

аналізу для оцінювання ознак стану геосистеми.

Примітка. Для різного за набором і пріоритетністю складу груп показників або парамет-

рів стану природничої геосистеми, можливим є оперування різновидами або складниками

стану геосистеми. А саме, наприклад, у випадку пріоритетного ряду в дослідженні параме-

трів геосистеми, відповідно, за групами (РЕ), (ЕТ), (ГФХ), (ВГ) і далі іншими, означеними за

(2.20), ведуть мову про радіогідрогеоекологічний стан геосистеми, або ж за істотного до-

мінування (РЕ)-групи – про радіогеоекологічний стан тощо. Таким же чином можна сфо-

рмулювати дефініції інших різновидів або складників стану геосистеми у широкому розу-

мінні, наприклад, згідно з (2.20)-(2.23)), екотоксикологічний, гідрогалодинамічний, граві-

генний тощо.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 70 -

Рівень стану природничої геосистеми визначають, по-перше, за ознаками

стійкості геосистеми як ступінь відповідності властивостей геосистеми та/або її

складників геоекологічно заданим еталонним показникам на основі оцінювання

згідно з моделями, прийнятими за типом геосистеми чи її підсистем. По-друге, та-

кий рівень за ознаками надійності геосистеми – це міра здатності потенціалу гео-

системи чи її складників виконувати чинні, можливі або доцільні (оптимальні) при-

родно-cоціально-економічні функції за реальної чи геоекологічно-економічно зба-

лансованої ситуації у ресурсокористуванні в геосистемі.

Примітка. Під час комплексного моделювання рівня стану геосистеми спільно врахову-

ються як абсолютні характеристики власне стану різних її таксонів, так і співвіднесені

між модулями геосистеми характеристики її статусів за групами показників і параметрів.

Наприклад, токсикологічний статус може відображати співвідношення концентрацій токси-

чних речовин у рослинному та ґрунтовому модулях суходільної геосистеми або у модулі

донних відкладів і водному модулі аква-теральної геосистеми тощо (див. [36, 49]).

Власне ознаками стану природничої геосистеми є фактичні числові значення

найчастіше елементів геопоказників такої системи та її геопараметрів (скорочено

геоелементів стану), потрібні їхні комбінації, співвідношення та похідні від цих

значень і якісні характеристики за встановленими критеріями.

Еталонні показники властивостей геосистеми та/або її складників визначають-

ся, з одного боку, на основі нормативно-методичних документів, передусім керів-

ництв чи рекомендацій з геоекологічного обґрунтування проектів природокористу-

вання, екологічних нормативів тощо. З іншого боку, такі еталонні показники обґру-

нтовуються за результатами наукових розробок згідно з типами геосистеми та з

урахуванням типів ПСЕФ геосистеми.

Загальну класифікаційну схему складників рівня стану (стійкості та надійності)

природничо-географічної геосистеми з її таксономічним рядом від класу до підвиду

цих складників наведено в табл.2.2.

Таблиця 2.2 – Загальна класифікаційна схема складників рівня стану (стійкості та

надійності) природничо-географічної геосистеми (ГЕО)

Клас, тип, підтип, вид,

підвид складників рів-

ня стану геосистеми

Основний зміст параметри-

зації складників

Параметрична форма моделю-

вання складників (реалізована

або перспективна)

1. Стійкість (С(ГЕО)):

1.1. Фазова стійкість

(ФС(ГЕО)):

Міра саморегуляційної здат-

ності ГЕО, зумовлена стадією

(етапом) її еволюції та/або

сукцесії

За підтипами, видами та підви-

дами ФС(ГЕО) з огляду на типи

геосистем

1.1.1. фазово-

антропізаційна стій-

кість (ФАС(ГЕО))

Міра "залишкової" здатності

ГЕО до саморегуляції, обер-

нена до міри її антропізації

Індекс ФАС(ГЕО) за (2.55)-(2.56)

і категорії і класи рівня стану за

ознаками ФАС(ГЕО) (табл.2.3)

для суходільних геосистем і ак-

ва-теральних геосистем водото-

ків

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 71 -

Продовження табл.2.2

Клас, тип, підтип, вид,

підвид складників рів-

ня стану геосистеми

Основний зміст параметри-

зації складників

Параметрична форма моделю-

вання складників (реалізована

або перспективна)

1.1.2. фазово-

етологічна стійкість

(ФЕС(ГЕО)), зокрема:

Міра сформованості структу-

ри ГЕО та/або збереження

основних структуротвірних

відношень (наприклад, від-

ношень гідрофункціонування

басейнової геосистеми, БГ,

сформованості екомережі,

МЕМ, тощо)

За видами і підвидами

ФЕС(ГЕО), зважаючи на типи

геосистем

1.1.2.1. гідромережна

ФЕС(БГ) (ГФЕС(БГ)):

Міра трансформації (ква-

зі)природних елементів гід-

ромережі за ступенем і спосо-

бом зміни та регулювання

водного режиму

Індекс ГФЕС(БГ) за (5.11) і ка-

тегорії рівня стану за ознаками

ГФЕС(ГЕО) (етологічної транс-

формації гідромережі) (табл.5.1)

для басейнових геосистем (п.5.1)

1.1.2.2. вододільно-

водозбірна ФЕС(БГ)

(ВВФЕС(БГ)):

Міра антропогенної трансфо-

рмації місцезнаходження

(квазі)природного вододілу та

водозбору

За підвидами ВВФЕС(БГ) для

басейнових геосистем (див.

п.5.1)

1.1.2.2.1. вододільна

ФЕС(БГ)

(ВДФЕС(БГ))

Міра перерізання вододілів

вершинами ерозійних форм

Індекс ВДФЕС(БГ) за (5.14) і

категорії рівня стану за ознака-

ми ВДФЕС(БГ) (вододільної

дискретності) (табл.5.2) для ба-

сейнових геосистем (див. п.5.1)

1.1.2.2.2. водозбірна

ФЕС(БГ)

(ВЗФЕС(БГ))

Міра зменшення (редукції)

або розширення (експансії)

площі водозбору

Індекс ВЗФЕС(БГ) за (5.16)-

(5.17) і категорії рівня стану за

ознаками ВЗФЕС(БГ) (водозбір-

ної редукції або експансії)

(табл.5.3-5.4) для басейнових

геосистем (див. п.5.1)

1.1.2.3. екомережна

ФЕС(МЕМ)

(ЕМФЕС(МЕМ))

Міра сформованості

(зв’язності) територіальної

структури екомережі

Індекси сформованості екоме-

режі (6.67)-(6.68) й категорії рів-

ня стану екомережі за ознаками

ЕМФЕС(МЕМ) (табл.6.6) (див.

п.6.2.2)

1.1.2.4.ФЕС(ГЕО) ін-

ших видів

(ІВФЕС(ГЕО))

Ознаки, які зумовлюються

різними типами геосистем і

їхніми атрибутами

Спеціальні метричні і/або топо-

логічні змістові індекси та адек-

ватні їм категорійно-

класифікаційні схеми рівнів ста-

ну для різних типів геосистем

1.2. Параметрична

стійкість (ПС(ГЕО)):

Міра відповідності парамет-

рам, еталонним за властивос-

тями, структурою та типови-

ми особливостями (ква-

зі)природної підсистеми ГЕО

За підтипами, видами і підвида-

ми ПС(ГЕО) з огляду на типи

геосистем

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 72 -

Продовження табл.2.2

Клас, тип, підтип, вид,

підвид складників рів-

ня стану геосистеми

Основний зміст параметри-

зації складників

Параметрична форма моделю-

вання складників (реалізована

або перспективна)

1.2.1. параметрично-

процесна стійкість

(ППС(ГЕО)), зокрема:

Міра відповідності еталонним

для параметрів основних

структуротвірних і ін. проце-

сів і/або наслідків їхньої ком-

бінації в ГЕО, зосібна:

Загальнофункціональний індекс

ППС(ГЕО) за (2.59) з його дета-

лізацією за видами (підвидами)

ППС(ГЕО) і типами геосистем,

додатково зважаючи на особли-

вості геосистем натурально-

антропогенної та антропогенної

підсистем

1.2.1.1.флювіо-

ерозійна ППС(ГЕО)

(ФЕППС(ГЕО))

–флювіо-ерозійних процесів;

Індекс ФЕППС(ГЕО) за (2.63) і

категорії та класи рівня стану за

ознаками ФЕППС(ГЕО) (інтен-

сивності ерозії) (табл.2.5) для

суходільних геосистем

1.2.1.2. радіогеоеколо-

гічна ППС(ГЕО)

(РГППС(ГЕО))

–процесів радіоактивного

забруднення;

Індекс РГППС(ГЕО) за (2.67) і

категорії та класи рівня стану за

ознаками РЕППС(ГЕО)

(табл.2.6) для суходільних гео-

систем

1.2.1.3. ацидифікацій-

на ППС(ГЕО)

(АЦППС(ГЕО))

–процесів ацидифікації;

Індекс АЦППС(ГЕО) за (2.69) і

категорії та класи рівня стану за

ознаками АЦППС(ГЕО)

(ступеня

ацидифікації) (табл.2.8) для су-

ходільних геосистем

1.2.1.4. ґрунтово-

самоочищувальна

ППС(ГЕО)

(ҐСППС(ГЕО))

–процесів самоочищення

ґрунтів

Індекс ҐСППС(ГЕО) за (2.72) і

категорії та класи рівня стану за

ознаками ҐСППС(ГЕО) (здатно-

сті ґрунтів до самоочищення)

(табл.2.10) для суходільних гео-

систем

1.2.1.5. ППС(ГЕО) ін-

ших видів

(ІВППС(ГЕО))

Ознаки, які визначаються ін-

шими різновидами процесів у

певних геосистемах

Спеціальні змістові індекси та

адекватні їм категорійно-

класифікаційні схеми рівнів ста-

ну для різних процесів і типів

геосистем

1.2.2. параметрично-

відновлювальна стій-

кість (ПВС(ГЕО))

Міра здатності ГЕО до відно-

влення власних властивостей

і особливостей за рахунок

складників натурально-

антропогенної підсистеми

ГЕО

Індекс ПВС(ГЕО) як аналог ін-

дексу геоекологічної ситуації (в

землекористуванні тощо) за

(2.73)-(2.74) і категорії та класи

рівня стану за ознаками

ПВС(ГЕО) (геоекологічної ситу-

ації) (табл.2.11) для суходільних

геосистем і аква-теральних гео-

систем водотоків

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 73 -

Продовження табл.2.2

Клас, тип, підтип, вид,

підвид складників рів-

ня стану геосистеми

Основний зміст параметри-

зації складників

Параметрична форма моделю-

вання складників (реалізована

або перспективна)

1.2.3. параметрично-

інтегральна стійкість

(ПІС(ГЕО)):

Міра відповідності комплекс-

них параметрів еталонним як

інтегральне відображення

рівня стану ГЕО у цілому

За видами і підвидами

ПІС(ГЕО), зважаючи на типи

геосистем

1.2.3.1.водно-стокова

ПІС(БГ) (ВСПІС(БГ)):

Міра здатності водотоку ба-

сейнової ГЕО (БГ) до самоо-

чищення та забезпечення "но-

рмального" плину певних

природних процесів, зокрема:

За підвидами ВСПІС(БГ) для

басейнових геосистем (див.

п.5.1)

1.2.3.1.1.загально-

самоочищувальна

ВСПІС(БГ)

(ЗСВСПІС(БГ))

–загальна міра здатності до

самоочищення за рахунок

розбавлення стічних вод вод-

ним стоком

Індекс ЗСВСПІС(БГ) за (5.19)-

(5.20) і категорії та класи рівня

стану за ознаками ЗСВСПІС(БГ)

(здатності до самоочищення)

(табл.5.7) для басейнових геоси-

стем (див. п.5.1)

1.2.3.2.водно-якісна

ПІС(БГ) (ВЯПІС(БГ))

Міра відповідності симплекс-

них і комплексних, серед них

інтегральних, параметрів яко-

сті води водотоку басейнової

геосистеми еталонним

Моделі компонентної, блокової

та інтегральної оцінки рівня ста-

ну за (5.22)-(5.25) і категорії та

класи такого рівня за ознаками

ВЯПІС(БГ) (табл.5.8) для басей-

нових геосистем (див. п.5.1)

1.2.3.3. екомережна

структурно-

функціональна

ПІС(МЕМ) (ЕСФ

ПІС(МЕМ))

Міра розвиненості екомережі

за її основними елементами й

визначеність їхньої функціо-

нальної ролі в мережній стру-

ктурі

Метричні показники екомережі

за (6.69)-(6.82); топологічні ін-

декси за матрицею доступності

вершин графа екомережі, а та-

кож синтетичні індекси значу-

щості ядер і екокоридорів ([44,

51]) (див. п.6.2.2)

1.2.4. ПС(ГЕО) інших

видів (ІВПС(ГЕО))

Ознаки, які зумовлюються

різними типами геосистем і

їхніми атрибутами

Спеціальні змістові параметри

та адекватні їм категорійно-

класифікаційні схеми рівнів ста-

ну для різних типів геосистем

2. Надійність

(Н(ГЕО)):

2.1."повномірильна"

надійність (ПН(ГЕО))

Міра здатності ГЕО викону-

вати або посилювати

вимогові

геопозитивні чи обмежувати

або ліквідовувати геонегатив-

ні природно-соціально-

економічні функції та міра

оптимальності режиму екс-

плуатації ГЕО

Критеріальні залежності за

(1.11), (1.17), (1.18) і (2.77)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 74 -

Закінчення табол.2.2

Клас, тип, підтип, вид,

підвид складників рів-

ня стану геосистеми

Основний зміст параметри-

зації складників

Параметрична форма моделю-

вання складників (реалізована

або перспективна)

2.2.умовна надійність

(УН(ГЕО)):

Повноструктурна міра умов-

ної надійності ГЕО

Повноструктурний інтегральний

індекс умовної надійності за

(2.78)-(2.79)

2.2.1.тестова (індикато-

рна) УН(ГЕО)

(ТІУН(ГЕО))

Тестова (індикаторна) міра

умовної надійності МУБГ

Тестовий інтегральний індекс

умовної надійності за (2.80) і

категорії рівня стану за ознака-

ми надійності (табл.2.13)

Стійкість природничої геосистеми (С(ГЕО)) розглядається як здатність склад-

ників її (квазі)природної підсистеми зберігати в умовах антропогенних і природних

впливів на них, насамперед геоекологічно негативних (див. табл.2.2), власні власти-

вості, структуру та класифікаційні особливості головним чином за рахунок саморе-

гуляції, враховуючи підсилення такої регуляції вже реалізованими природоохорон-

ними заходами, передусім законодавчими, організаційними, технологічними тощо.

Примітка. Стійкість натурально-антропогенної і антропогенної підсистем геосистеми

та/або їхніх складників, як і загалом технічний стан цих підсистем, має, за необхідності,

понятійно визначатися та регламентуватися окремо (див. [40, 49]).

Стійкість геосистеми як перший клас складників рівня її стану поділяється на два

її типи – фазову (ФС(ГЕО)) та параметричну (ПС(ГЕО)), а отже

{С(ГЕО)} ∈ {ФС(ГЕО); ПС(ГЕО)} . (2.53)

Фазова стійкість природничої геосистеми (ФС(ГЕО)) в цілому кваліфікується

як власне саморегуляційна здатність цієї системи, яку поєднано з фазою (етапом) її

еволюції та/або сукцесії в умовах антропогенного впливу. Таку здатність зумовлено

певними чинниками, що й визначає сутність фазової стійкості за її головними під-

типами. До них належать фазово-антропізаційна (ФАС(ГЕО)) і фазово-

етологічна (ФЕС(ГЕО)) стійкості, звідки

{ФС(ГЕО)} ∈ {ФАС(ГЕО); ФЕС(ГЕО)} . (2.54)

Фазово-антропізаційна стійкість (ФАС(ГЕО)) кількісно знаходиться в оберне-

ному зв'язку із ступенем антропізації (квазі)природної генезисно-еволюційної під-

системи ГЕО та/або її складників і віддзеркалює міру їхньої "залишкової", на час

моделювання, здатності до саморегуляції. Для чисельного моделювання цієї стій-

кості застосовується, по-перше, індекс фазово-антропізаційної стійкості (ІФАС, у

%) геосистем (квазі)природної підсистеми, які моделюються. По-друге, оперують

категорійно-класифікаційною схемою рівнів стану ГЕО за ознаками її фазово-

антропізаційної стійкості (здатності до саморегуляції) (табл.2.3), яка відповідно

враховує зміст табл.1.1 і табл.1.3. Зазначений індекс визначається як обернений для

відповідних індексів антропізації: для суходільних геосистем (ІФАС,Т, у %) за (2.55) з

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 75 -

прикладом на рис.2.2, а для аква-теральних геосистем водотоків (ІФАС,АТ, у %) – за

(2.56), тобто

ІФАС,Т = 100 – ІАНТ,Т** , (2.55)

ІФАС,АТ = 100 – ІАНТ,АТ** , (2.56)

де ІАНТ,Т** і ІАНТ,АТ** – відповідно, індекси антропізації за (1.7) і (1.8) (у %).

Таблиця 2.3 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геосис-

теми за ознаками її фазово-антропізаційної стійкості (здатності до саморегуляції)

Значення І

ФАС,Т

за (2.55)

або ІФАС,АТ за (2.56), %

Здатність до саморегуляції (ка-

тегорія рівня стану)

Рівень стану за класом

≥ 84,2

вельми сильна (1)

відмінний (I)

(84,2…71,7]

сильна (2)

добрий (II)

(71,7…60,8]

середня (3)

задовільний (III)

(60,8…49,6]

послаблена (4)

незадовільний (IV)

(49,6…36,3]

слабка (5)

(36,3…20,5]

вельми слабка (6)

поганий (V)

< 20,5

гранично слабка (7)

Рис.2.2 Рівні стану фізико-географічних районів за ознаками їхньої фазово-

антропізаційної стійкості (на прикладі районів Житомирсько-Поліської області Полі-

ського краю зони мішаних (хвойно-широколистяних) лісів) (9…19 – коди районів;

63,1%...35,1% – індекси фазово-антропізаційної стійкості районів ІФАС,Т за (2.55); 3…6 – ка-

тегорії рівня стану районів за табл.2.3)

Примітка. Наявність категорійно-класифікаційних схем рівнів стану природничої геоси-

стеми, аналогічних поданій в табл.2.3, за ознаками складників стійкості цієї системи є імпе-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 76 -

ративною умовою параметризації її рівня стану. При цьому універсальне вирізнення у таких

схемах, за можливості й доцільності, п'яти класів рівня стану геосистеми, від відмінного до

поганого, уможливлює, з одного боку, інтегральні оцінювання стійкості за набором її різно-

видів. З іншого боку, відповідність геосистем певному класу рівня їхнього стану визначає і

необхідність та черговість і нагальність геоекологічно-стабілізаційних заходів для цієї гео-

системи та їхній склад (див. р.3-4).

Фазово-етологічна стійкість (ФЕС(ГЕО)) загалом відображає міру сформова-

ності структури природничої геосистеми та/або збереження її основних структуро-

твірних відношень. Підходи до моделювання такої стійкості визначаються типами

геосистем, які, у свою чергу, зумовлюють ідентифікацію певних видів ФЕС(ГЕО).

Зокрема, для екомережних геосистем модельно оцінюється, як вид, екомереж-

на фазово-етологічна стійкість (ЕМФЕС(МЕМ)) як міра сформованості

(зв’язності) територіальної структури екомережі, що моделюється (МЕМ). Для цьо-

го розроблено відповідні індекси сформованості екомережі (6.67)-(6.68) та категорії

рівня стану екомережі за ознаками ЕМФЕС(ГЕО) (табл.6.6) (див. далі п.6.2.2).

Натомість для басейнових геосистем фазово-етологічна стійкість у цілому ві-

дображає ступінь збереження відношень гідрофункціонування – основних структу-

ротвірних у басейновій ЛТС. А отже, ця стійкість визначає ступінь ексцесу ієрархі-

чної впорядкованості й цілісності формування та існування водно-міграційних ре-

човинно-енергетичних потоків і зв’язків у межах як басейнових геосистем загалом,

так і в межах їхніх басейнових територіальних підсистем, насамперед суббасейно-

вих геосистем. Фазово-етологічну стійкість басейнових геосистем (БГ або МУБГ,

див. р.5) може бути поділено на головні види за певними її ознаками, а саме:

–ознаками віддзеркалення міри трансформації (квазі)природних елементів гід-

ромережі басейнових геосистем за ступенем і способом зміни і регулювання їхньо-

го водного режиму. Відповідний такому вид кваліфікується як гідромережна ФЕС

(ГФЕС(БГ)). Вона чисельно моделюється за відповідними індексами ГФЕС(БГ) за

(5.11) і категоріями рівня стану за ознаками цієї стійкості (етологічної трансформа-

ції гідромережі) (табл.5.1) (див. далі п.5.1);

–ознаками відображення міри трансформації місцезнаходження (ква-

зі)природних вододілу та водозбору, як басейнових геосистем у цілому, так і інших

заданих їхніх басейнових територіальних підсистем. При цьому під зазначеною

трансформацією розуміється визначеність або невизначеність вододілу й водозбо-

ру, зменшення чи розширення площі водозбору, "розірвання" вододілу внаслідок

перерізання вершинами ерозійних форм тощо. Адекватний зазначеному вид іден-

тифікується як вододільно-водозбірна ФЕС (ВВФЕС(БГ)) з її підвидами та відпові-

дними засобами моделювання (моделі (5.14)-(5.17) і табл.5.2-5.4, див. далі п.5.1).

Крім щойно зазначених оперують також іншими ознаками, за якими вирізняють

набір інших видів ФЕС (ІВФЕС(ГЕО)). За ними можна, зокрема, модельно оцінювати:

1) для геосистем басейнової ЛТС:

–міру узгодження орієнтації певних просторових складників натурально-

антропогенної та антропогенної підсистем з орієнтацією (квазі)природних елемен-

тів гідромережі;

–міру антропогенно зумовлених змін складу гідромережі, враховуючи і руслові,

і неруслові суббасейни;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 77 -

–міру змін плину процесів заростання, пересихання й перемерзання різноранго-

вих водотоків басейнових геосистем тощо (див. [55]);

–узагальнену міру структурно-функціональної трансформації та розвитку малих

урболандшафтних басейнових геосистем (МУБГ), яка ідентифікує такий вид стій-

кості, як загальнофункціональна ФЕС(ГЕО) (як ЗФЕС(МУБГ), див. далі п.5.2);

2) для геосистем генетико-морфологічної ЛТС (зокрема вирізнених і в межах

інших ЛТС, наприклад басейнової):

–типовість складу та співвідношення геосистем генетико-морфологічної ЛТС,

зокрема, підурочищ щодо урочищ, урочищ щодо місцевостей тощо. Це маркує ви-

дову ландшафтно-типологічну фазово-етологічну стійкість (ЛТФЕС(ГЕО)) (див.

детальніше [40, 55]);

3) для берегових геосистем позиційно-динамічної ЛТС:

–ступінь сформованості структури та "стабілізаційного" механізму саморегуля-

ції берегових геосистем в еволюційно-сукцесійному або сукцесійному аспекті їх-

ньої динаміки, зокрема за стадією чи етапом розвитку тощо, в процесі адаптації до

нових умов структуроутворення, які виникли після створення водойм. Критичним

за такого моделювання є певні класифікаційні ознаки берегових геосистем (див.

детальніше [49]).

Згідно з вищевикладеним щодо фазово-етологічної стійкості можна застосувати

такий формалізований запис її видів-складників, як

{ФЕС(ГЕО)} ∈

∈ {ЕМФЕС(МЕМ); ГФЕС(БГ); ВВФЕС(БГ); ІВФЕС(ГЕО)} . (2.57)

Параметрична стійкість природничої геосистеми (ПС(ГЕО)) розглядається

як міра поліваріантної відповідності обраних визначальних параметрів її стану (ге-

опараметрів) заданим еталонним параметрам. Останні обираються з огляду на "но-

рмальність" властивостей, структури та типових особливостей (квазі)природної пі-

дсистеми ГЕО. Така стійкість диференціюється на певні підтипи. Серед них – па-

раметрично-процесна (ППС(ГЕО)), параметрично-відновлювальна (ПВС(ГЕО))

і параметрично-інтегральна (ПІС(ГЕО)) стійкості, а також інші види параметри-

чної стійкості (ІВПС(ГЕО)) (див. табл.2.2). А отже можна записати, що

{ПС(ГЕО)} ∈ {ППС(ГЕО); ПВС(ГЕО); ПІС(ГЕО); ІВПС(ГЕО)} . (2.58)

За ознаки параметрично-процесної стійкості (ППС(ГЕО)) як першого підти-

пу правлять ті ознаки, які характеризують відзначену вище міру відповідності ета-

лонним для геопараметрів, які відображають основні структуротвірні та інші про-

цеси і/або наслідки їхньої комбінації в природничій геосистемі. Ця стійкість чисе-

льно моделюється за певним індексом параметрично-процесної стійкості (ІППСi, у

%). Він може бути індивідуальним, по-перше, для кожного обраного i–того струк-

туротвірного чи іншого процесу, а отже, одночасно, для i–того виду ППС. При

цьому орієнтуються на обмеження для моделювання територіального поєднання

процесу з набором певних геосистем натурально-антропогенної та антропогенної

підсистем ГЕО, спрямованість процесу та його інтенсивність як "міру негативності"

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 78 -

для стійкості ГЕО тощо. По-друге, індекс ІППСi може бути індивідуальним для кож-

них і-тих наслідків для стійкості ГЕО комбінації або перерозподілу інтенсивності

груп чи типів структуротвірних або інших процесів тощо. У всіх випадках цей ін-

декс подається в загальному вигляді як

ІППСi = 100 – ІПРОi , (2.59)

де ІПРОi – характеристики і-тих структуротвірних процесів або наслідків,

середньовиважені за відповідними площами субобластей природничої гео-

системи, де зазначені процеси або наслідки є доцільними для оцінювання.

Такі характеристики мають бути параметризовані у відсотках таким чином,

що коливаються в межах від значень, близьких до 0 як найбільш сприятли-

вих для стійкості ГЕО, до значень, близьких до 100% як цілковито недопус-

тимих для стійкості ГЕО. Інколи, для вже параметризованих процесів, за-

значена змінність маркується навпаки – від "сприятливих" 100% до "недопу-

стимих" 0%.

У цілому і-тими процесами у моделі (2.59) можуть бути, наприклад, подані через

їхню інтенсивність або інший атрибут флювіо-ерозійні та гравігенно-схилові незсу-

вні чи зсувні процеси та процеси радіоактивного і хімічного забруднення або ущі-

льнення ґрунтів суходільних геосистем, руслові процеси аква-теральних геосистем,

оцінені через ерозійний показник стійкості русел (за [27]) тощо. За чисельну міру ж

і-тих наслідків у моделі (2.59) може правити, наприклад, ступінь співвідношення

інтенсивності різних типів флювіо-гідроміграційних процесів – стоково-

поверхневих, стоково-підземних і інфільтраційно-гідроміграційних. Таке співвід-

ношення значною мірою визначає і інтенсивність та змістовий плин групи полю-

ціо-динамічних процесів тощо.

За всіх умов значення індексу ІППСi також мають бути класифікаційно категоро-

вані аналогічно до вже викладених міркувань з вирізненням певних категорій рівня

стану ГЕО за ознаками (видами) її параметрично-процесової стійкості. До того ж,

особливо для порівняння різних геосистем, слід спеціально зважати і на склад та

площі натурально-антропогенних і антропогенних геосистем, які роблять доціль-

ним чи недоцільним моделювання певних складників параметрично-процесової

стійкості для частин (квазі)природної підсистеми ГЕО, які територіально збігають-

ся із щойно зазначеними геосистемами. Тобто, немає сенсу оцінювати, наприклад,

площинну водну ерозію щодо підсистем або частин ГЕО з водонепроникними по-

верхнями тощо.

За приклад параметричного застосування щойно викладених підходів

може правити, зокрема, ідентифікація таких видів параметрично-процес-

ної стійкості, як флювіо-ерозійна ППС (ФЕППС(ГЕО)), радіогеоекологічна ППС

(РГППС(ГЕО)), ацидифікаційна ППС (АЦППС(ГЕО)), ґрунтово-самоочищувальна

ППС (ҐСППС(ГЕО)) і інші змістово зумовлені види цієї стійкості (ІВППС(ГЕО))

тобто

{ППС(ГЕО)} ∈

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 79 -

∈ {ФЕППС(ГЕО); РГППС(ГЕО); АЦППС(ГЕО),

ҐСППС(ГЕО); ІВППС(ГЕО)} . (2.60)

Перший з цих видів – флювіо-ерозійна параметрично-процесна стійкість

(ФЕППС(ГЕО)) – моделюється стосовно субполів (квазі)природної підсистеми су-

ходільної ГЕО (див. (1.3)). Це стосується, по-перше, саме тих субполів, де має сенс

оцінка флювіальної ерозії (фото 2.1), тобто для просторових субобластей RФЕ, які

фіксуються через ωФЕ.

По-друге, такі субобласті визначаються, в залежності від робочого масштабу

моделювання, як ті, які перетнуті субполями певних обраних натурально-

антропогенних і антропогенних геосистем, де власне процеси флювіальної еро-

зії є оцінними. Такі субполя мають позначку "ОБР,ФЕ".

Примітка. Позицію щойно зазначених просторових субобластей RФЕ, наприклад для рів-

нинних геосистем України, можна визначати за місцезнаходженням відповідних оцінних

для флювіальної ерозії натурально-антропогенних і антропогенних геосистем за табл.1.2.

Це стосується, насамперед, тих геосистем, які позначено у табл.1.2 кодами I-VII, XII, XIII і

деяких інших. У всіх випадках цей аспект потребує адекватного аналізу для конкретних

модельних природничих геосистем.

Фото 2.1 Флювіальна ерозія

По-третє, з огляду на способи систематизації вихідної для моделювання темати-

чної інформації, кількісні параметри флювіо-ерозійних процесів досить часто "регі-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 80 -

онально" подаються щодо фізико-географічних геосистем ГЕО (ФГТ у (1.4)). Це

дозволяє залучати такі дані в межах обраних модельних субполів ГЕО.

По-четверте, за всіх умов вихідним модельним параметром є індекс флювіо-

ерозійної параметрично-процесної стійкості (ІФЕППС, у %). Таким чином все ви-

кладене вище з огляду й на (1.3) можна формалізовано подати як

{ФЕППС(ГЕО)} ≡ {ФЕППС(КПГЕП)} =

= {КПГЕП(ωКПГЕП,RКПГЕП,t) 

 (НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t)  АГЕП(RАГЕП,t))ОБР,ФЕ} =

= {КПГЕП(ωФЕ,RФЕ,t)  ФГТ(ωФГТ,RФГТ,t)} , (2.61)

D {ФЕППС(ГЕО)} ≡ D{ФЕППС(КПГЕП)} ≡

≡ D {ФГТ} = {ФГТ(ωФЕ,RФЕ,t)} , (2.62)

nІФЕР

ІФЕППС = 100 – ІФЕР = 100 – ∑ ІІФЕР,j • pІФЕР,j , (2.63)

j=1

де ІФЕР – індекс флювіальної ерозії модельної природничої геосистеми (у %), се-

редньовиважений у межах її заданих і наявних просторових субобластей RФЕ;

ІІФЕР,j – значення j-того індексу інтенсивності цієї ерозії (у %), які, за відсутності

спеціальних детальних досліджень, можна визначати в інтервальному або усеред-

неному подаванні за розробленою нами у працях [45, 55] спеціальною шкалою від-

ношень у залежності від регіональних значень річного змиву верхнього шару ґрун-

ту (табл.2.4); pІФЕР,j – загальна частка площі модельних субполів геосистеми з j-тим

індексом інтенсивності ІІФЕР, яка подається в частках одиниці від загальної площі

заданих субобластей RФЕ; nІФЕР,k – кількість розрахункових значень індексу інтенси-

вності флювіальної ерозії ІІФЕР,j.

Розроблену для щойно зазначених умов категорійно-класифікаційну схему щодо

флювіо-ерозійної параметрично-процесної стійкості природничої геосистеми наведено

в табл.2.5.

Ця схема визначає п’ять категорій рівня стану геосистеми за ознаками такої стійко-

сті – від геосистем з вельми слабкою до геосистем з вельми сильною інтенсивністю

флювіальної ерозії – та відповідні цим категоріям п’ять класів рівня стану природничої

геосистеми.

Подальша деталізація табл.2.4 є доцільною, передусім, шляхом конкретизації

значень індексу ІІФЕР,j всередині відповідних інтервалів з урахуванням регіональних

фізико-географічних особливостей.

Крім того, окремим завданням під час порівняння рівня стану певних складників

досліджуваної природничої геосистеми або різних таких геосистем за ознаками

флювіо-ерозійної параметрично-процесної стійкості є врахування частки просторо-

вих субобластей RФЕ, зосібна з певним індексом інтенсивності ерозії ІІФЕР, у загаль-

ній площі модельних об’єктів.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 81 -

Таблиця 2.4 – Інтервальні та усереднені значення індексу інтенсивності флювіаль-

ної ерозії (ІІФЕР,j у (2.63)) в залежності від регіональних значень річного змиву верхньо-

го шару ґрунту

Річний змив верхнього шару ґрунту, т/га Інтервальні та

усереднені зна-

чення ІІФЕР,j, %

зона мішаних і

зона широколис-

тяних лісів1)

зона лісостепу зона степу

12) 23) 1

< 2 < 4 < 2 < 4 < 3 (0-20]; 10

[2-3] [4-10) [2-8] [4-10) [3-8) (20-40]; 30

(3-4] 10 (8-9] 10 8 (40-60]; 50

(4-8] (10-12] (9-12] (10-15] (8-12] (60-80]; 70

> 8 > 12 > 12 > 15 > 12 (80-100]; 90

1) Поліський край зони мішаних (хвойно-широколистяних) лісів і Західноукраїнський

край зони широколистяних лісів; 2) Подільсько-Придніпровський край лісостепової зони; 3)

Лівобережнодніпровський і Східноукраїнський краї лісостепової зони; 4) Дністровсько-

Дніпровський край степової зони; 5) інші краї степової зони (фізико-географічне районуван-

ня – за [26])

Таблиця 2.5 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геосис-

теми за ознаками її флювіо-ерозійної параметрично-процесної стійкості (інтенсивності

флювіальної ерозії)

Значення І

ФЕППС

за модел-

лю (2.63), %

Інтенсивність флювіальної еро-

зії (категорія рівня стану)

Рівень стану за класом

(100-80]

вельми слабка (1)

відмінний (I)

(80-60]

слабка (2)

добрий (II)

(60-40]

середня (3)

задовільний (III)

(40-20]

сильна (4)

незадовільний (IV)

< 20

вельми сильна (5)

поганий (V)

Другий за (2.60) вид параметрично-процесної стійкості – радіогеоекологічну

ППС (РГППС(ГЕО)) – можна моделювати на основі наших монографій [37, 45, 55]

і праці [40], по-перше, для субполів (квазі)природної підсистеми суходільної ГЕО

винятково в межах частин їхніх просторових субобластей, перетнутих субполями з

символом "ОБР,РГ " натурально-антропогенних і антропогенних геосистем, де є

слушною радіогеоекологічна оцінка наслідків місцевого ресурсокористування. За-

значені субобласті (квазі)природної підсистеми позначаються як RРГ з фіксацією їх

через ωРГ.

Примітка. Місцезнаходження таких субобластей RРГ для рівнинних геосистем України

можна визначати, як і у попередньому випадку, за просторовими областями натурально-

антропогенних і антропогенних геосистем за табл.1.2, в межах яких реалізується місцеве

ресурсокористування, що оцінюється з радіогеоекологічних позицій. До таких геосистем в

першому наближенні можна віднести ті, які позначено в табл.1.2 кодами I-VII, VIII.1 та XII-

XIII.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 82 -

По-друге, можна оцінювати перетин відповідних модельних субполів з полями

індексу рівня радіогеоекологічного стану території в межах модельної природничої

геосистеми, тобто з полями РРГСТ(ωРРГСТ,RРРГСТ,t), з інтегральним визначенням

власне індексу радіогеоекологічної ППС (ІРГППС, у %). А отже, згідно з усім вище-

викладеним,

{РГППС(ГЕО)} ≡ {РГППС(КПГЕП)} =

= {КПГЕП(ωКПГЕП,RКПГЕП,t) 

 (НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t)  АГЕП(RАГЕП,t))ОБР,РГ} =

= {КПГЕП(ωРГ,RРГ,t)  РРГСТ(ωРРГСТ,RРРГСТ,t)} , (2.64)

RРГ ∈ {RНАГЕП,ОБР,РГ  RАГЕП,ОБР,РГ } , (2.65)

D {РГППС(ГЕО)} ≡ D{РГППС(КПГЕП)} ≡

≡ D {РРГСТ} = {РРГСТ(ωРГ,RРГ,t)} , (2.66)

nРРГСТ

ІРГППС = 100 – ІРРГС = 100 – ∑ ІРРГСТ,j • pРРГСТ,j , (2.67)

j=1

де ІРРГС – індекс рівня радіогеоекологічного стану модельної природничої геоси-

стеми (у %), середньовиважений у межах її наявних просторових субобластей RРГ;

ІРРГСТ,j – значення j-того поля індексу рівня радіогеоекологічного стану території в

межах модельної геосистеми, які можна визначати (у %), зокрема, за результатами

ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування територій на основі цифрової ка-

рти полів таких індексів із БД регіональної ГІС радіоактивно забруднених геосис-

тем Поліського краю зони мішаних (хвойно-широколистяних) лісів і півночі

лісостепової зони: для поля 1 це значення становить 100%, для поля 2 – 90%, для

поля 3 – 80% тощо, завершуючи полем 10 з ІРРГСТ,j = 10% (див. [37, 40, 45, 55] та

р.4); pРРГСТ,j – загальна частка площі модельних субполів геосистеми з j-тим індек-

сом стану ІРРГСТ (у частках одиниці від загальної площі заданих субобластей RРГ);

nРРГСТ – число розрахункових значень індексів ІРРГСТ,j.

Категорійно-класифікаційну схему, застосовну для моделювання радіогеоекологіч-

ної стійкості природничої геосистеми або її заданих складників, наведено в табл.2.6.

Схема розрізняє десять категорій рівня радіогеоекологічного стану геосистеми із збе-

реженням їхніх категорійних назв за [40] і р.4. Ці категорії маркують рівень стану від

вельми задовільного до гранично поганого. Утім категорії мають обернені до полів

ІРРГСТ,j номери, коли вищезазначене поле 10 відповідає 1-й категорії тощо. Зі змістом

цих категорій поєднано і п'ять класів рівня радіогеоекологічного стану табл.2.6, які є

сполучними за сутнісними назвами з прийнятими в цій частині підручника оцінками

класів. Це частково відрізняється від чотирьох класів рівня стану, використаних далі у

р.4.

Примітка. Викладені вище підходи до оцінювання радіогеоекологічної параметрично-

процесної стійкості природничої геосистеми можна застосовувати також із залученням не

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 83 -

тільки щойно зазначених, а й інших актуальних схем і БД радіогеоекологічного районуван-

ня територій.

Таблиця 2.6 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геосис-

теми за ознаками її радіогеоекологічної параметрично-процесної стійкості

Значення ІРГППС за модел-

лю (2.67), %

Рівень радіогеоекологічного

стану за категорією ([40], р.4) та

її номер

Рівень радіогеоеколо-

гічного стану за класом

≥ 85

вельми задовільний (1)

відмінний (I) і добрий (II)

(85-75]

задовільний (2)

задовільний (III)

(75-65]

помірно погіршений (3)

незадовільний (IV)

(65-55]

середньо погіршений (4)

(55-45]

вельми погіршений (5)

(45-35]

гранично погіршений (6)

(35-25]

початково поганий (7)

поганий (V)

(25-15]

середньо поганий (8)

(15-5]

вельми поганий (9)

< 5

гранично поганий (10)

Наступний вид стійкості, а саме ацидифікаційна параметрично-процесна

стійкість (АЦППС(ГЕО)), моделюється, знову-таки, для субполів (квазі)природної

підсистеми суходільної ГЕО з огляду на характеристики процесів ацидифікації те-

риторії цих полів. А отже береться до уваги кислотна забруднювальна седимента-

ція з атмосферними опадами, тобто випадіння на зазначені території опадів з пев-

ними допустимими чи небажаними значеннями водневого показника pH. Останнє

можна задати відповідними полями АЦВЗ(ωАЦВЗ,RАЦВЗ,t) для їхнього оцінювально-

го перетину з субполями модельної геосистеми та розрахунку її індексу ацидифіка-

ційної ППС (ІАЦППС, у %), звідки

{АЦППС(ГЕО)}≡{АЦППС(КПГЕП)} =

= {КПГЕП(ωКПГЕП,RКПГЕП,t)  {АЦВЗ((ωАЦВЗ),RАЦВЗ,t)} , (2.68)

(2.69)

nКАО

ІАЦППС = 100 – ІАЦВЗ = 100 – ∑ ІКАО,j pКАО,j ,

j=1

де ІАЦВЗ – середньовиважений за площами відповідних субполів індекс ацидифі-

кації поверхні модельної природничої геосистеми (у %); ІКАО,j – значення j-того ін-

дексу кислотності атмосферних опадів, які можна визначати (у %) в інтервальному

або усередненому подаванні за розробленою з урахуванням [26] тощо спеціальною

шкалою відношень у залежності від середніх за багатоліття інтервальних величин

водневого показника цих опадів (табл.2.7); pКАО,k,j – загальна частка площі субполів

геосистеми з j-тим індексом кислотності ІКАО (у частках одиниці); nКАО – кількість

розрахункових інтервалів індексу ІКАО,j.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 84 -

Створену за такими засновками категорійно-класифікаційну схему для оціню-

вання ацидифікаційної ППС природничої геосистеми в інтервальному подаванні

наведено в табл.2.8. Ця схема визначає сім категорій рівня стану геосистеми за

ознаками цієї стійкості (ступеня ацидифікації водозбору) – від геосистем з незнач-

ним до геосистем з вельми високим таким ступенем – і відповідні цим категоріям

п’ять класів рівня стану. Удосконалення підходів до моделювання ацидифікаційної

ППС бачиться, насамперед, шляхом зважання на властивості ґрунтів або інших по-

верхонь, на які надходять атмосферні опади, та й загалом складу натурально-

антропогенних і антропогенних геосистем ГЕО, які перетинаються полями

АЦВЗ(ωАЦВЗ,RАЦВЗ,t.

Таблиця 2.7 – Інтервальні та усереднені значення індексу кислотності атмосферних

опадів (ІКАО,j у (2.69)) в залежності від середніх за багатоліття інтервальних значень

водневого показника (pH) цих опадів

Інтервальні значення pH

Інтервальні й усереднені значення ІКАО,k,j, %

(7,0-6,8]

(0-14]; 7

(6,8-6,6]

(14-28]; 21

(6,6-6,4]

(28-42]; 35

(6,4-6,2]

(42-56]; 49

(6,2-6,0]

(56-70]; 63

(6,0-5,8]

(70-84]; 77

< 5,8

(84-100]; 92

Таблиця 2.8 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геосис-

теми за ознаками її ацидифікаційної параметрично-процесної стійкості (ступеня аци-

дифікації водозбору)

Значення І

АЦППС

за модел-

лю (2.69), %

Ступінь ацидифікації водозбору

(категорія рівня стану)

Рівень стану за класом

(100-86]

незначний (1)

відмінний (I)

(86-72]

вельми низький (2)

добрий (II)

(72-58]

низький (3)

(58-44]

середній (4)

задовільний (III)

(44-30]

підвищений (5)

(30-16]

високий (6)

незадовільний (IV)

< 16

вельми високий (7)

поганий (V)

Моделювання ще одного за записом (2.60) виду – ґрунтово-самоочищувальної

ППС (ҐСППС(ГЕО)) – за змістом має оцінювати здатність ґрунтів природничої ге-

осистеми до самоочищення.

Така самоочищувальна здатність ідентифікується для цих ґрунтів через співвід-

ношення параметрів процесів випадіння атмосферних опадів і випаровування та

флювіо-гідроміграційних процесів, а отже міру проточності чи непроточності ґрун-

тів природничої геосистеми.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 85 -

Звідси такий вид стійкості доцільно моделювати, по-перше, для субполів (ква-

зі)природної підсистеми суходільної природничої геосистеми в межах частин їхніх

просторових субобластей, які перетнуто субполями геосистем натурально-

антропогенної та антропогенної підсистем, де аналіз ґрунтової самоочищуваль-

ної здатності є виправданим за змістом. Символ цих субполів "ОБР, ҐС". Зазначені ж

субобласті (квазі)природної підсистеми позначаються як RҐС за умови фіксації їх

через ωҐС.

Примітка. Позицію субобластей RҐС для рівнинних геосистем України можна визначати,

знову-таки, за позицією натурально-антропогенних і антропогенних геосистем за табл.1.2, в

межах яких є доцільним моделювання ґрунтово-самоочищувальної ППС. До складу таких

геосистем найбільш імовірно належать ті, які мають в табл.1.2 коди I-VII, VIII.1, XII.3, XII.4

та XIII.

По-друге, слід оцінювати перетин відповідних модельних субполів з полями ін-

дексу непроточності ґрунтів водозбору НПҐВЗ(ωНПҐВЗ,RНПҐВЗ,t) у межах субполів

моделювання.

По-третє, за основний оцінювальний параметр буде правити власне індекс ґрун-

тово-самоочищувальної ППС (ІҐСППС, у %) природничої геосистеми. А отже, згідно

з щойно викладеним, можна записати, що

{ҐСППС(БГ)} ≡ {ҐСППС(КПГЕП)} =

= {КПГЕП(ωКПГЕП,RКПГЕП,t) 

 (НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t)  АГЕП(RАГЕП,t))ОБР,ҐС} =

= {КПГЕП(ωҐС,R ҐС,t)  НПҐВЗ(ωНПҐВЗ,RНПҐВЗ,t)} , (2.70)

D {ҐСППС(ГЕО)} ≡ D{ҐСППС(КПГЕП)} ≡

≡ D {НПҐВЗ} = {НПҐВЗ(ωҐС,RҐС,t)} , (2.71)

nНПҐВЗ

ІҐСППС = 100 – ІНПҐ = 100 – ∑ ІНПҐВЗ,j • pНПҐВЗ,j , (2.72)

j=1

де ІНПҐ – середньовиважений за площами відповідних субполів індекс непрото-

чності ґрунтів природничої геосистеми (у %); ІНПҐВЗ,j – значення j-того поля індексу

непроточності цих ґрунтів, які можна варіантно визначати за створеною на основі

карти у [26] шкалою відношень у залежності від вербальних категорійних значень

коефіцієнта проточності ґрунтів КПҐ (табл.2.9); pНПҐВЗ,j – загальна частка площі мо-

дельних субполів природничої геосистеми з j-тим індексом непроточності ІНПҐВЗ,

яка подається у частках одиниці; nНПҐВЗ – кількість розрахункових інтервалів індек-

су ІНПҐВЗ,j.

Відповідно розроблену категорійно-класифікаційну схему щодо ґрунтово-

самоочищувальної ППС наведено у табл.2.10. Схема вирізняє сім категорій рівня

стану природничої геосистеми за здатністю ґрунтів водозбору до самоочищення –

від вельми високої до надто низької – та відповідних п'ять класів рівня стану геоси-

стеми.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 86 -

Таблиця 2.9 – Інтервальні та усереднені значення індексу непроточності ґрунтів

природничої геосистеми (ІНПҐВЗ,j у (2.72)) в залежності від вербальних категорійних

значень коефіцієнта проточності ґрунтів (КПҐ) за [26]

Вербальні значення КПҐ

Інтервальні та усереднені значення ІНПҐВЗ,j, %

дуже високий

(0-14]; 7

високий

(14-42]; 28

середній

(42-56]; 49

нижчий від середнього

(56-67]; 61

низький

(67-78]; 72

дуже низький

(78-89]; 84

надмірно низький

(89-100]; 95

Таблиця 2.10 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геоси-

стеми за ознаками її ґрунтово-самоочищувальної параметрично-процесної стійкості

(здатності ґрунтів до самоочищення)

Значення І

ҐСППС

за модел-

лю (2.72), %

Здатність ґрунтів до самоочищен-

ня (категорія рівня стану)

Рівень стану за класом

(100-86]

вельми висока (1)

відмінний (I)

(86-58]

висока (2)

добрий (II)

(58-44]

середня (3)

задовільний (III)

(44-33]

знижена (4)

(33-22]

низька (5)

незадовільний (IV)

(22-11]

вельми низька (6)

< 11

надто низька (7)

поганий (V)

Параметрично-процесна стійкість інших видів (ІВППС(ГЕО) за (2.60)) моде-

люється за ознаками, які визначаються іншими, не формалізованими вище різнови-

дами процесів у певних природничих геосистемах. Для цього слід застосовувати

аналогічні вже викладеним спеціальні змістові індекси та адекватні їм категорійно-

класифікаційні схеми рівнів стану для таких різних процесів і типів геосистем.

Зокрема, на прикладі суходільних і аква-теральних складників геосистеми берегової

зони водосховищ у [49] було викладено підходи до моделювання таких видів параметрич-

но-процесної стійкості (див. процеси в табл.2.1), як еоло-дефляційна, еоло-акумулятивна,

суфозійна, поверхнево-карстова, гравігенно-схилова незсувна та зсувна, галогідроморфіза-

ційна, ксеро-дегалогідроморфізаційна, потамо-флювіо-ерозійна, потамо-флювіо-алювіальна,

донно-ґрунтотвірна забережна стійкості тощо (див. також моделі п.7.3).

Параметрично-відновлювальна стійкість (ПВС(ГЕО)) як другий підтип ПС

за (2.58) відображає міру здатності природничої геосистеми до відновлення влас-

них властивостей і особливостей за рахунок складників натурально-антропогенної

підсистеми геосистеми як домінантних чинників цього відновлення. За таких умов

цю стійкість можна ототожнити із запровадженим нами (у [55, 58]) поняттям геое-

кологічної ситуації (в землекористуванні тощо) у природничій геосистемі. Зазначе-

на ситуація відображає співвідношення в геосистемі площ або довжин геоекологіч-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 87 -

но позитивних (геопозитивних) і геоекологічно негативних (геонегативних) склад-

ників її антропізованих підсистем. За перші, геопозитивні, правлять геосистеми на-

турально-антропогенної підсистеми ГЕО з категоріями рівня натуральності

1-3 за табл.1.1. Другими, геонегативними, є геосистеми антропогенної під-

системи з категоріями рівня натуральності 4а-7 за цією ж таблицею.

За таких умов індекс параметрично-відновлювальної стійкості геосистеми

(ІПВС, у %) як аналог індексу геоекологічної ситуації (ІГС за [58]) визначатиметься

для суходільних (теральних) геосистем як ІПВС,Т за залежністю (2.73), а для аква-

теральних геосистем водотоків – як ІПВС,АТ за залежністю (2.74), тобто

ІПВС,Т ≡ ІГС,Т = f {(S1-3 / S4-7)} , (2.73)

ІПВС,АТ ≡ ІГС,АТ = f {(L1-3 / L4-7)} , (2.74)

де S1-3 і S4-7, L1-3 і L4-7 – відповідно, загальні площі або довжини геопозитивних і

геонегативних геосистем антропізованих підсистем певної ГЕО, подані або в абсо-

лютному вимірі, або в частках одиниці, за яку приймається загальна розрахункова

площа суходільної природничої геосистеми або довжина розрахункової гідромере-

жі аква-теральної геосистеми.

Зрозуміло, що конкретний набір щойно зазначених геопозитивних і геонегатив-

них геосистем як складників (НАГЕП  АГЕП) визначається для суходільних гео-

систем за табл.1.2, а для аква-теральних геосистем водотоків – за табл.1.3.

Відповідну категорійно-класифікаційну схему рівнів стану природничої геосис-

теми за ознаками її параметрично-відновлювальної стійкості (геоекологічної ситуа-

ції) наведено в табл.2.11 з прикладом застосування схеми на рис.2.3. У табл.2.11

додатково подано й категорійні відсотки площ чи довжин геопозитивних (натура-

льно-антропогенних) систем (S1-3 або L1-3) щодо загальної площі (SЗАГ) чи довжини

гідромережі (LЗАГ) досліджуваної природничої геосистеми, тобто відсоткові спів-

відношення (S1-3 / SЗАГ) або (L1-3 / LЗАГ).

Таблиця 2.11 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геосис-

теми за ознаками її параметрично-відновлювальної стійкості (геоекологічної ситуації)

Значення

ІПВС,Т за

(2.73) або

ІПВС,АТ за

(2.74)

Відсоток площ (S

1-3

SЗАГ, %) чи довжин

(L1-3 / LЗАГ, %) натура-

льно-антропогенних

геосистем

Геоекологічна ситуація за

категоріями

Рівень стану за

класом

≥ 4,77

≥ 82,7

надзвичайно сприятлива (1)

відмінний (I)

(4,77…2,54]

(82,7…71,7]

вельми сприятлива (2)

добрий (II)

(2,54…1,55]

(71,7…60,8]

сприятлива (3)

задовільний (III)

(1,55…0,98]

(60,8…49,6]

помірно несприятлива (4)

незадовільний (IV)

(0,98…0,62]

(49,6…38,3]

несприятлива (5)

(0,62…0,13]

(38,3…11,5]

надзвичайно несприятлива (6)

поганий (V)

< 0,13

< 11,5

гранично несприятлива (7)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 88 -

Рис.2.3 Рівні стану фізико-географічних районів за ознаками їхньої параметрично-

відновлювальної стійкості (на прикладі районів Житомирсько-Поліської області Полі-

ського краю зони мішаних (хвойно-широколистяних) лісів) (9…19 – коди районів;

2,14…0,08 – індекси параметрично-відновлювальної стійкості районів (ІПВС,Т) за (2.73); 3…6

–категорії рівня стану районів за табл.2.11)

За третій підтип ППС згідно з (2.58) править параметрично-інтегральна стій-

кість (ПІС(ГЕО)), яка віддзеркалює міру відповідності комплексних параметрів

природничої геосистеми еталонним як інтегральне відображення рівня її стану в

цілому. Ця стійкість диференціюється за її видами відповідно до певних типів гео-

систем.

Зосібна, для екомережних геосистем таким модельним видом є екомережна

структурно-функціональна параметрично-інтегральна стійкість (ЕСФПІС(МЕМ)).

За нею оцінюються міри розвиненості екомережі за її основними елементами – еко-

ядрами, екокоридорами тощо – та визначеність функціональної ролі цих елементів

в мережній структурі. При цьому застосовуються як модельні задані метричні пока-

зники екомережі , топологічні індекси за матрицею доступності вершин графа еко-

мережі, а також синтетичні індекси значущості екоядер і екокоридорів (див. дета-

льніше п.6.2.2).

А от для басейнових геосистем зміст їхньої параметрично-інтегральної

стійкості зумовлено специфічними рисами формування стану таких геосистем як

елементів басейнових ЛТС. Мова йде про можливість оцінювання зазначеної стій-

кості для певних басейнових територіальних підсистем (див. р.5), вирізнення яких

задовольняє критерії їхньої "компактності", такі як:

–суттєва безпосередня детермінованість кількісно-якісних і "суто" якісних вод-

но-стокових і гідроекологічних показників головних водотоків таких "компактних"

підсистем, зокрема і головного водотоку БГ, по-перше, складниками натурально-

антропогенної та антропогенної підсистем ГЕО (див. моделі (1.5)-(1.6) тощо). Це

стосується, передусім, джерел геоекологічно негативного антропогенного впливу

тощо саме в межах "компактних"підсистем. По-друге, зазначені показники визна-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 89 -

чаються специфікою басейнових морфологічно-позиційних, ландшафтних і фізико-

географічних субструктур (див. (1.4) у р.1);

–наслідкова велика "вага" водно-стокових і гідроекологічних показників як дій-

сно інтегральних характеристик рівня стану "компактних" (квазі)природних басей-

нових підсистем.

З огляду на таке, параметрично-інтегральну стійкість басейнової геосистеми

можна поділити на такі її види, як:

–водно-стокова ПІС (ВСПІС(БГ)). Вона відображає міру здатності водотоків

басейнової геосистеми до самоочищення та забезпечення "нормального" плину пе-

вних природних процесів, зокрема, водно-стокових, гідрофізикохімічних, гідробіо-

тичних, руслових тощо. Наразі параметризовано такий підвид цієї стійкості, як за-

гально-самоочищувальна ВСПІС(БГ) (ЗСВСПІС(БГ)). За нею оцінюється загальна

міра здатності басейнової геосистеми до самоочищення за рахунок розбавлення

стічних вод водним стоком власних головних водотоків. Для такого оцінювання

застосовуються відповідний модельний індекс і категорії та класи рівня стану за

ознаками ЗСВСПІС(БГ) (здатності до самоочищення) (див. далі (5.19)-(5.20) і

табл.5.7 у п.5.1);

–водно-якісна ПІС (ВЯПІС(БГ)) віддзеркалює міру відповідності симплексних і

комплексних, серед них інтегральних, параметрів якості води водотоку басейнової

геосистеми еталонним. При цьому застосовуються моделі компонентної, блокової

та інтегральної оцінки рівня стану геосистем за (5.22)-(5.25) і категорії та класи та-

кого рівня за ознаками ВЯПІС(БГ) (табл.5.8) (див. далі п.5.1).

Таким чином, параметрично-інтегральну стійкість природничої геосистеми мо-

жна формалізаційно подати як

{ПІС(ГЕО)} ∈ {ВСППС(БГ); ВЯПІС(БГ); ЕСФПІС(МЕМ) … } . (2.75)

Останнім складником запису (2.60) є інші види параметричної стійкості при-

родничої геосистеми (ІВПС(ГЕО)). Ознаки цих видів визначаються різними типа-

ми геосистем і їхніми атрибутами. Останнє й визначає набір спеціальних змістових

параметрів і адекватних їм моделей і категорійно-класифікаційних схем рівнів ста-

ну тощо зазначених видів стійкості.

Зокрема, мова може йти, наприклад, про буферно-параметричну стійкість екомереж-

них геосистем. Специфічні критерії останньої мають маркувати достатність розміру буфер-

них зон для підтримання потрібного рівня стану елементів екомережі, що моделюється

(див. п.6.2.2).

Також можна відзначити т.зв. позиційно-динамічну параметричну стійкість – стійкість

берегових геосистем позиційно-динамічної ЛТС за координатами їхніх полів. Наяв-

ність/відсутність такого практично стовідсотково зумовлюється типологією геосистем (див.

детальніше п.7.1). Зосібна, ця стійкість моделюється, передусім, для таких берегових геоси-

стем, як (квазі)природні берегові ландшафтні смуги, які є квазінезмінно-флуктивими за під-

розрядом і мають нештучні межі. За таких умов позиційно-динамічна параметрична стій-

кість кваліфікується як умовна незмінність місцезнаходження зазначених берегових геосис-

тем за всіма чи репрезентативними (характерними, "осьовими" тощо), заданими як середні

координатами позиції геосистем (RСМ*) з урахуванням власних коливань цих середніх. З

огляду на таке, ця стійкість тестується згідно з моделлю

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 90 -

RСМ(t)ф / RСМ* – 1 ≤ Ф (RСМ(t))Pн,Рl • Cv (RСМ(t)) / n0,5 , (2.76)

де RСМ(t)ф – фактичні значення координат берегових смуг; Ф (RСМ(t))Pн,Рl – розрахункові

квантилі довірчих ймовірностей перевищення для верхньої та нижньої їхніх меж, які зада-

ються за табл.2.11 для певних розподілів (геостохастичних функцій (2.26)-(2.28)) координат

позиції геосистем і рівнів значущості (SLev) (див. (2.48) і [39, 40, 47]); Cv (RСМ(t)) – значен-

ня функції коефіцієнта варіації зазначених координат, визначене за фактичними даними або

задане з огляду на його максимум у табл.2.12 (Cv (RСМ(t))max); n – загальна кількість фактич-

них фіксацій (вимірів) координат смуг, яку, в свою чергу, може бути подано і як n = nt  nω,

де nt – частота вимірів, тобто кількість перетинів випадкових полів геосистем з визначенням

координат їхньої позиції, nω – загальна кількість одиничних вимірів в кожному перетині,

тобто кількість реалізацій зазначених полів.

Таблиця 2.12 – Параметри геостохастичних функцій логнормального розподілу, опорних для

моделювання позиційно-динамічної параметричної стійкості берегових ландшафтних смуг різ-

ного гіперкласу/класу (модель (2.76))

Гіперклас і клас берегових смуг (див. [49],

р.7 і рис.7.2 )

Коефіцієнт асиметрії

Cs (RСМ)

Максимальний коефіцієнт

варіації Cv (RСМ(t))max

Суходільні (теральні):

вододільно-рівнинні узбережні

0,37

0,12

вододільно-рівнинні прибережні

0,41

0,14

схилові узбережні

0,95

0,31

схилові прибережні

1,04

0,33

терасові узбережні

0,77

0,25

терасові прибережні

0,86

0,28

заплавні узбережні

1,26

0,40

заплавні прибережні

1,55

0,42

Аква-теральні

супра-аква-теральні

1,63

0,50

інфра-аква-теральні

1,20

0,38

Невиконання умов моделі (2.76) свідчить про відсутність позиційно-динамічної параме-

тричної стійкості геосистем квазінезмінно-флуктивих берегових ландшафтних смуг, зокре-

ма й про належність або перехід цих смуг до іншого класифікаційного підрозряду. При

цьому можливим є й запровадження відповідних градацій рівня стану берегових геосистем

за величинами порушень щойно зазначених умов тощо (див. [49]).

Примітка. У деяких наших працях ([40, 49] тощо) обґрунтовано і поняття про абсолютну

та відносну параметричну стійкість ГЕО з його прикладною реалізацією для, насамперед,

берегових геосистем позиційно-динамічної ЛТС.

Надійність природничої геосистеми (Н(ГЕО)) модельно ідентифікується у

"повномірильний" спосіб як "повномірильна" надійність (ПН(ГЕО)) і у спроще-

ний спосіб як умовна надійність (УН(ГЕО)).

"Повномірильну" надійність природничої геосистеми (ПН(ГЕО)) визнача-

ють під час оптимізаційного моделювання стану геосистеми як числову ймовірніс-

ну міру здатності виконувати нею вимогові геопозитивні або обмежувати чи лікві-

довувати геонегативні природно-соціально-економічні функції (ПСЕФ) в заданому

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 91 -

просторово-часовому вимірі з імперативним дотриманням умов стійкості геосисте-

ми. Тобто ця надійність тотожна такому потенціалу геосистеми, який забезпечує

оптимальний режим експлуатації геосистеми E(ПСЕФ)max у (1.17)-(1.18) за геое-

кологічно безпечними умовами та зумовлює відповідну регламентацію ресурсоко-

ристування з використанням потрібних засобів експлуатації, які підтримують ефек-

тивні геоекологічно-стабілізаційні заходи.

Чисельно "повномірильну" надійність геосистеми розраховують як ймовір-

ність перевищення системи спільного виконання умов моделей геосистемної стій-

кості за складниками останньої (див. (2.53) і далі) за умов (1.18) та з огляду на ймо-

вірність перевищення загального потенціалу геосистеми за формулою (1.16).

Останню ймовірність зумовлено наявністю певного, можливого для використання

об'єму обраного виду природних ресурсів визначеної якості.

Практично, у "прямих" задачах, тобто задачах оцінювання стану природничої

геосистеми чи ступеня геоекологічної безпеки реального режиму її використання,

апарат надійності використовують наступним чином. Виконується ітерація ефекти-

вності ПСЕФ – E(ПСЕФ) за моделлю (1.17) – з імітацією режимів експлуатації гео-

системи, визначенням ймовірностей перевищення параметрів стану геосистеми за

ознаками її стійкості (Pex{С(ГЕО)}) та порівнянням реальних значень останніх з

вимоговими.

У "обернених" задачах, тобто задачах геоекологічно-економічної регламентації

ресурсокористування з визначенням оптимальних режимів функціонування приро-

дничої геосистеми, надійність як спільну ймовірність перевищення (Pex{Н(ГЕО)})

оцінюють шляхом розв'язання ітераційно-імітаційної задачі за моделлю

Pex{ФС(ГЕО)} = Pфікс,ФС

Pex{ПС(ГЕО)} = Pфікс,ПС

Pex{Н(ГЕО)} = Pex E(ПСЕФ) max,opt , (2.77)

Pex{(Pt ГЕО)lim} =

= f {{Pex{(V

∑

Pt ПРс)lim}}

де, у верхніх умовах: Pфікс,ФС та Pфікс,ПС – геоекологічно зумовлені, задані необ-

хідні значення фазової та параметричної стійкості геосистеми за їхніми складника-

ми; у нижніх умовах: (Pt ГЕО)lim – доцільний або можливий потенціал геосистеми з

урахуванням обмежень на наявний можливий чи реальний об'єм природних ресур-

сів ((V

∑

Pt ПРс)lim) для розрахункового або реального сценарію оптимізаційних або

інших природоохоронних заходів; (V

∑

Pt ПРс)lim – сумарний об'єм того, що залуча-

ється або вже залучений до експлуатації, ресурсного потенціалу визначеної якості

відповідно до тарифікації ресурсів; "max,opt" – символи, які відповідають максима-

льно доцільній чи оптимальній ефективності експлуатації природничої геосистеми

для її визначеного стану.

Згідно з останнім запроваджено поняття "оптимальна ймовірність переви-

щення ресурсовидатності природничої геосистеми". Така ймовірність познача-

ється як Pex(V

∑

Pt ПРс)opt і тлумачиться як ймовірність перевищення оптимального

для використання об'єму ресурсного потенціалу геосистеми за умов заданої або ви-

могової її надійності Pex(Н(ГЕО)) за (2.77).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 92 -

Щодо змісту щойно викладених оцінювальних підходів, обов'язково слід врахо-

вувати, що лише при відповідності всіх характеристик стану природничої геосис-

теми геоекологічно-економічно доцільним критеріальним значенням (Pфікс,ФС,

Pфікс,ПС, бажаній Pex{Н(ГЕО)} тощо) рівень стану геосистеми кваліфікується, як той,

що відповідає вимоговій геоекологічно-економічній рівновазі. Такий термін, бли-

зький за змістом до англійського терміну "sustainability", припускає усталений рі-

вень функціонування та розвитку природничої геосистеми. У інших випадках слід

виконувати диференційоване оцінювання складників стану геосистеми для наступ-

ного оптимізаційного моделювання геоекологічно-економічно виправданого режи-

му функціонування геосистеми та регламенту користування її ресурсами.

Утім, "повномірильне" моделювання надійності геосистеми є досить утрудне-

ним, передусім через брак належної вихідної інформації. Тому допустимим є, з од-

ного боку, певний спрощений змістовий аналіз здатності геосистеми до виконання

й посилення чи обмеження нею певних ПСЕФ з огляду на характер прояву таких

функцій і вплив певних чинників на стан геосистеми (див. наприклад, наші праці

[44, 45, 55] тощо).

З іншого боку, можна скористатись і оцінюванням т.зв. умовної надійно-

сті природничої геосистеми (УН(ГЕО)). При цьому слід виходити з того, що

інтегральна оцінка стійкості природничої геосистеми за всіма основними складни-

ками цієї стійкості буде опосередковано відбивати й міру здатності виконувати та-

кою геосистемою вимогові природно-соціально-економічні функції.

За таких засновків можна скористатися моделлю спрощеної оцінки надійності

природничої геосистеми в двох її варіантах: повноструктурному та тестовому (ін-

дикаторному).

Повноструктурна модель спрощеної оцінки надійності природничої геосис-

теми базується на розрахунку повноструктурного інтегрального індексу умовної

надійності цієї геосистеми (IУН(ГЕО)) за загальним записом

IУН(ГЕО) = f {IУН,ФАС(ГЕО); IУН,ФЕС(ГЕО); IУН,ППС(ГЕО);

IУН,ПВС(ГЕО); IУН,ПІС(ГЕО); IУН,ІВПС(ГЕО)} , (2.78)

де IУН,ФАС(ГЕО), IУН,ФЕС(ГЕО), IУН,ППС(ГЕО), IУН,ПВС(ГЕО), IУН,ПІС(ГЕО) і IУН,ІВПС(ГЕО) – час-

ткові індекси умовної надійності геосистеми за, відповідно, її фазово-

антропізаційною, фазово-етологічною, параметрично-процесною, параметрично-

відновлювальною та параметрично-інтегральною стійкістю, а також за іншими ви-

дами параметричної стійкості.

Ці індекси визначаються за формулою загального виду

IУН,X(ГЕО) = LSУН,X(ГЕО),А / LSУН,X(ГЕО),Б ,

{X} ∈ {ФАС; ФЕС; ППС; ПВС; ПІС; ІВПС} , (2.79)

де LSУН,Х(ГЕО),А і LSУН,Х(ГЕО),Б – відповідно, актуальний і бажаний рівень стану

природничої геосистеми за ознаками підтипів її стійкості – фазово-антропізаційної,

фазово-етологічної, параметрично-процесної, параметрично-відновлювальної, па-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 93 -

раметрично-інтегральної та інших видів параметричної стійкості. Такі рівні почат-

ково визначаються/задаються за вже розглянутими моделями адекватних індексів

стійкості тощо.

За таких умов виникають також дві потрібних для перспективного вирішення

супутні модельні задачі. Перша з них – це отримання індексів IУН,X(ГЕО), усередне-

них, виважених тощо за видами-складниками кожного підтипу стійкості в моделях

(2.78)-(2.79), з обґрунтуванням моделей інтегральних для такого підтипу індексів

(для фазово-антропізаційної стійкості це непотрібно).

Другою ж задачею є розробка низки ієрархічно узгоджених категорійно-

класифікаційних схем (шкал відношень) рівня стану геосистеми за ознаками її умо-

вної надійності, як для кожного IУН,X(ГЕО) за (2.79), так і для загалом IУН(ГЕО) за (2.78).

З огляду на щойно викладені підходи та проблеми, а також на реальну можли-

вість отримання наразі інформаційного базису, необхідного для тестування рівня

стану модельних природничих геосистем, застосовується і тестова (індикаторна)

модель спрощеної оцінки надійності геосистеми. Її, по-перше, зорієнтовано на

добрий за класом рівень стану геосистем (див. табл.2.2 і всі відповідні наступні).

По-друге, ця модель базується на розрахунку усередненого значення тестового

інтегрального індексу умовної надійності природничої геосистеми (IУН(ГЕО),Т*) за

формулою

n(ІХ(ГЕО))

IУН(ГЕО),Т*= ∑ ІX(ГЕО),А,і / ІX(ГЕО),Б,,і , (2.80)

і=1

де ІX(ГЕО),а,і – актуальний індекс певного параметризованого й протестованого

різновиду стійкості геосистеми (підтипу, виду, підвиду); ІX(ГЕО),б,з,,і – бажаний такий

індекс або інший тотожний параметр, заданий за середніми значеннями другої ка-

тегорії рівня стану за ознаками зазначеного різновиду стійкості; n(ІХ(ГЕО)) – кіль-

кість протестованих різновидів стійкості геосистеми.

На основі моделі (2.80) можна, в першому наближенні, користуватися адекват-

ною категорійно-класифікаційною схемою рівнів стану природничої геосистеми за

ознаками її умовної надійності. Схема оперує п’ятьма категоріями рівня стану гео-

системи – від вельми високої до вельми низької надійності – та наведена в

табл.2.13.

Таблиця 2.13 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану природничої геоси-

стеми за ознаками її умовної надійності (тестовим інтегральним індексом умовної на-

дійності IУН(ГЕО),Т*за (2.80))

Значення індексу IУН(ГЕО),Т

за (2.80) Умовна надійність (категорія рівня стану)

≥ 1,20 вельми висока (1)

(1,20-1,00] висока (2)

(1,00-0,80] середня (3)

(0,80-0,60] низька (4)

< 0,60 вельми низька (5)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 94 -

Контрольні запитання й завдання до розділу 2:

1. На яких рівнях здійснюється модельно-параметрична формалізація при-

родничої геосистеми?

2. Як розглядається динаміка природничої геосистеми під час моделюван-

ня її стану?

3. Яким чином формалізують геосистему на макрорівні?

4. Поясність, чим відрізняються групи геопоказників і групи геопарамет-

рів.

5. Що таке системи компонентів і субкомпонентів за групами показників і

геопараметрів геосистеми?

6. Чим відрізняється мезорівень формалізації геосистеми від мікрорівня?

7. У чому полягає різниця між загальним, оптимальним і заданим складом

компонентів і елементів компонентів геопараметрів геосистеми? По-

ясність на прикладах.

8. Наведіть характерні приклади модельно-параметричної формалізації

геосистем.

9. Що містить набір головних характеристик стохастичної структури

геосистеми?

10. Що таке геостохастичні функції?

11. Яким є запис індивідуальних геостохастичних щільностей певних елеме-

нтів геопараметрів?

12. Чому для геостохастичних функцій елементів геопараметрів найчасті-

ше застосовують їхню структуру, яка відповідає схемі логнормального

розподілу?

13. Поясність теоретичну схему модифікованого розподілу Ґудріча.

14. Як отримуються спільні геостохастичні функції?

15. Чим відрізняються між собою традиційні та загальнорегіональні гео-

функції?

16. Як подаються автокореляційні суто часові та просторово-часові функ-

ції випадкових функцій елементів геопараметрів?

17. Що таке вибіркові функції геопараметрів?

18. У чому полягають опорні положення, які визначають ефективність

стохастичних інформаційних засобів для імовірнісного математичного

аналізу та геоінформаційного моделювання природничих геосистем?

19. Про що свідчать квазіергодичні властивості випадкових функцій елеме-

нтів геопараметрів?

20. Що таке геостохастичні моделі і яким є їхній загальний вигляд?

21. Дайте характеристику розрахунково-прогнозувальним підрівням геос-

тохастичних моделей.

22. Що таке стан природничої геосистеми в широкому тлумаченні?

23. Які Ви знаєте ознаки стану геосистеми?

24. Чим відрізняються між собою стан та статус геосистеми?

25. Поясніть, яким чином визначаються еталонні показники властивостей

геосистеми.

26. Дайте визначення стійкості природничої геосистеми.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 95 -

27. Якою є загальна структура моделі стійкості геосистеми?

28. Яким чином кваліфікується фазова стійкість геосистеми? Наведіть

приклади.

29. За яким параметром моделюється фазово-антропізаційна стійкість ге-

осистеми?

30. Що відображає фазово-етологічна стійкість геосистеми?

31. Наведіть приклади видів фазово-етологічної стійкості для різних при-

родничих типів геосистем.

32. У чому сутність параметричної стійкості природничої геосистеми?

33. Прокоментуйте зміст загального вигляду індексу параметрично-

процесної стійкості геосистеми.

34. Чим відрізняються між собою види параметрично-процесної стійкос-

ті?

35. Визначте особливості моделювання флювіо-ерозійної параметрично-

процесної стійкості геосистеми.

36. Що таке індекс рівня радіогеоекологічного стану модельної природничої

геосистеми?

37. Чим вирізняється категорійно-класифікаційна схема для оцінювання

ацидифікаційної параметрично-процесної стійкості природничої геоси-

стеми?

38. Поясніть зміст моделювання ґрунтово-самоочищувальної параметрич-

но-процесної стійкості геосистеми.

39. Яке поняття є аналогом поняття параметрично-відновлювальної стій-

кості геосистеми?

40. Чим відрізняється зміст параметрично-інтегральної стійкості для

екомережних і басейнових геосистем?

41. Що таке "повномірильна" надійність природничої геосистеми?

42. Як потрібно тлумачити поняття "оптимальна ймовірність перевищен-

ня ресурсовидатності природничої геосистеми"?

43. Який рівень стану геосистеми кваліфікується, як той, що відповідає її

вимоговій геоекологічно-економічній рівновазі?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 96 -

3 ГЕОЕКОЛОГІЧНЕ РАЙОНУВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЙНО-

ДІАГНОСТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ

3.1 Геоекологічне модельне районування

Наразі запропоновано досить значну кількість підходів до модельного комп'ю-

теризованого районування обраних для дослідження територій за заданими гео-

екологічними показниками, тобто геоекологічного модельного районування. За-

значені показники зумовлюються переважно особливостями регіонального чи ло-

кального ресурсокористування, насамперед землекористування, та/або його наслід-

ків. Утім серед усього різноманіття наявних пропозицій можна вирізнити три

принципові групи підходів.

До першої групи підходів можна віднести районування на базі початкової по-

будови ізоліній чи означення інтервалів певних "точково" або лінійно визначених

геоекологічних параметрів. Такі побудови виконуються за допомогою низки ком-

п'ютерно-модельних методів різної складності. Серед них, зокрема, – кластерний

аналіз і/або інші фільтрувальні чи інтерполяційно-екстраполяційних рішення (див.

уведення в дисципліну і приклад на рис.3.1). За таких умов однорідні структури

районування, які виділено або може бути виділено, зовсім не поєднано чи недоста-

тньо вмотивовано поєднано з межами адекватних спрямованості районування скла-

дників (квазі)природної підсистеми природничо-географічних систем (див. (1.1)-

(1.4)), а отже й з просторовою областю останніх у цілому. Інколи здійснюється та-

кож агрегація вельми довільно просторово вирізнених інтервальних монопарамет-

ричних структур районування в поліпараметричні (див. [40]).

Рис.3.1 Фрагмент районування території України за рівнями її забрудненості ізото-

пами плутонію внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС (за О. Гайдаром і ін. [26])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 97 -

Другу групу підходів відзначається районуванням на основі моно- чи поліпара-

метричної геоекологічної характеристики вже вирізнених або спеціально початково

змодельованих для районування геосистем (квазі)природної підсистеми природни-

чих геосистем. Серед них можуть бути геосистеми обраних ландшафтних територі-

альних структур або таксонів певного тематичного районування тощо (див. (1.4)).

Такі модельні побудови здійснюються за прийнятими інтервалами схем провідних

для районування геопараметрів і новими ознаками зазначених (квазі)природних

геосистем різного рівня. Стосовно ж нових атрибутів останніх можна, по-перше,

додатково застосовувати певні комп'ютерно-модельні методи, такі як кластерний

аналіз тощо. По-друге, за такими атрибутами вихідним (квазі)природним геосисте-

мам може бути присвоєно відповідні нові назви згідно із обумовленими цілями ра-

йонування (приклад на рис.3.2).

Рис.3.2 Фізико-географічні райони Волинського Полісся із змодельованою мірою

їхньої антропізації (1…8 – коди районів; 3…5а – категорії міри антропізації районів за

табл.1.1; у нових назвах районів відображено категорії та середньовиважені індекси їхньої

антропізації (ІАНТ,Т**) за (1.7))

Третя група підходів ґрунтується на полікритеріальному геоінформаційно-

модельному структуруванні природничих геосистем певних територій багатоком-

понентного природного й антропогенного впливу. Це здійснюється за обраними та

категорованими показниками рівня стану нових за змістом і координатами оди-

ниць районування зазначених територій. Третя група підходів частково використо-

вує деякі побудови, які широко застосовуються і згадані в попередніх абзацах. Утім

підходи цієї групи, які стисло викладаються далі, в цілому базуються на специфіч-

них принципах і нових за сутністю схемах моделювання. Останні віддзеркалюють

методологічно-методичні засновки й підходи, викладені в р.1-2.

За таких умов, під геоекологічним модельним районуванням територій буде

розумітися засноване на використанні геоінформаційних технологій модельне ви-

різнення, визначення складників і тестування рівня стану таксонів району-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 98 -

вання певного рангу у відповідних компонентах (квазі)природних підсистем при-

родничих геосистем. Ці компоненти входять до складу досліджуваних територій

суходолу як макро- чи мезогеосистем. Рівень стану зазначених таксонів має харак-

теризувати ситуацію, за якої існуючі чи розрахункові види та режими реального

або потенційного ресурсокористування призвели чи можуть призвести до певних

категорійно-класифікованих наслідків для стійкості та надійності природничих гео-

систем. Такі наслідки стосуються, зосібна, і користувачів ресурсами геосистем. А

тому, в цілому під час районування застосовуються означені та змодельовані інтег-

ральні оцінні показники геоекологічної безпеки.

Загалом вирізняють три взаємопоєднані етапи геоекологічного модельного

районування. Серед них етапи ініціального структурування, модельної параметри-

зації та оцінювально-функціонального структурування обраних для районування

територій.

На етапі ініціального структурування досліджувані території у цілому (ДТ)

розглядаються як макрогеосистема, інколи мезогеосистема, яка містить сукупність

природничих геосистем певного типу. А отже зазначаються (квазі)природні підсис-

теми, за складниками яких, зокрема й комбінаційно, задано вихідну структуру

та/або загальні межі цих геосистем, тобто

{ДТ} ∈ {ГЕО}КПГЕП . (3.1)

На етапі модельної параметризації під час оцінювання стану вищезазначених

сукупностей природничих геосистем застосовують вже розглянутий у п.2.1 прин-

цип моделювального зниження від груп показників і параметрів такого стану

(макрорівень формалізації) до наборів компонентів і елементів цих груп (мезо- і

мікрорівні).

За таких засновків, по-перше, будь-яка з груп геопоказників або геопараметрів

може розглядатися як явна чи неявна (загальноцільова).

По-друге, у формалізаційних записах на кшталт (1.3) тощо значення всіх видів

полів можуть бути як "суто" числовими, так і інтегральними характеристиками або

ознаками за комплексом вихідних числових величин або якісних параметрів, вира-

жених символьно або вербально.

Крім того, нижчі за ієрархією поля параметрів макрогеосистеми ДТ мають влас-

ні просторові області (субобласті SR) у складі R. Тобто вони є субполями у складі

як кожної групи показників ДТ, так і ДТ взагалі, а отже

R ∈ {SRКМ} , (3.2)

R ∈ {SRЕЛ,n} , (3.3)

де SR – символ, що маркує відповідні просторові субобласті компонентів (КМ) і

елементів n-го рівня (ЕЛ,n) груп показників чи параметрів стану ДТ та їхніх приро-

дничих геосистем-складників.

Існують також певні принципові особливості етапу модельної параметризації

геоекологічного районування.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 99 -

Перша особливість полягає у тому, що записи (3.2) і (3.3) є символьно-

загальнофункціональними. Тобто субобласть субполя певного елемента за (3.3) у

свою чергу просторово диференційована за відповідними величинами або ознаками

як значеннями субполя. Сукупність останніх, як складників елемента, чисельно або

символьно і визначає власне цей елемент.

За наявності однокомпонентної в групах або одноелементної в компонентах

груп "представленості" їхньої структури обов'язково зберігається комплексність

складників кожного такого компонента або елемента в тому чи іншому вигляді. Це

і визначає зміст другої особливості етапу параметризації.

На етапі модельної параметризації, як його третя принципова особливість,

використовуються також потрібні, алгоритмічно визначені конкретною специфікою

районування, одно- і міжрівневі побудови комбінацій "різногрупових" компонен-

тів і елементів. Такими комбінаціями є спільні параметричні системи та субсистеми

за відповідними групами показників або параметрів стану природничих геосистем

досліджуваних територій і субполями таких комбінацій.

Згідно з п'ятою особливістю, складники різних рівнів параметричної структу-

ри геоекологічного районування територій в процесі її формування може бути ди-

ференційовано на:

1) "модельні" складники. За них правлять ті, які модельно картографуються

засобами ГІС-інструментарію для завдань районування;

2) "умовно модельні" складники. Ними є, по-перше, ті, для яких геоінформа-

ційне картографування принципово можливе, але не є актуальним чи домислюється

в неявно вираженій (посередній) формі. По-друге, цими складниками можуть бути

ті, для яких геоінформаційне картографування здійснюється спеціально лише як

допоміжно-проміжне рішення.

П'ятою особливістю є відмінності вихідного, що вже існує, просторового

подання складників підсистем природничих геосистем досліджуваних територій.

Такі відмінності можуть призвести під час формалізації відповідних полів і субпо-

лів до оперування як неперервно, так і дискретно ("точково" тощо) початково зада-

ними в просторі геосистемами, зокрема й за обмеженим набором їхніх параметрів.

Шоста особливість свідчить про те, що інколи виникають проблеми, спричи-

нені недостатньо структурно-функціонально зумовленим за змістом районування

імперативним чи вимушеним визначенням меж загальної просторової області ДТ,

тобто R у моделі (1.3)]. Це викликає одразу закладену для районування "зредуко-

ваність" як певних вихідних, насамперед (квазі)природних, геосистем, так і насту-

пних модельних таксонів районування. Таку ситуацію теж треба адекватно врахо-

вувати під час планування й отримання результатів.

У всіх випадках, згідно з сьомою особливістю, за геоінформаційні засоби моде-

лювання та характеристики детерміновано-стохастичної параметричної, а далі і

функціональної структури макрогеосистеми ДТ або її складових частин правлять

перетини полів певних просторових величин. Ці величини визначають умови та

наслідки ресурсокористування на обраних для дослідження територіях і задаються

моделлю (1.3) або аналогічними до неї чи похідними від неї. Зазначені перетини

утворюються, зазвичай, спеціально обумовленою фіксацією аргументу часу (to) або

періодизацією цього аргументу в моделях на кшталт (1.3).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 100 -

Термінологія етапу модельної параметризації має визначальне значення для

принципів усього геоекологічного районування. Вона відповідає термінології ви-

значення стану природничих геосистем, вже викладеній у п.2.3, з певними модифі-

каціями останньої.

Зокрема, на розвиток п.2.3, стан макрогеосистеми досліджуваних територій

кваліфікується як сукупність властивостей цієї макрогеосистеми і її геосистем-

складників , серед них і "кінцевих" таксонів районування. Усі ці геосистеми тесту-

ються для оцінювання ознак стану за умовами та наслідками ресурсокористу-

вання, зважаючи і на власний стан геосистем.

Ознаками стану за умовами та наслідками ресурсокористування або просто

ознаками стану макрогеосистеми ДТ і її субструктур є фактичні числові або "чи-

сельно-ознакові" значення відповідно обраних, згрупованих і співвіднесених між

собою випадкових і/або "антропогенно"-детермінованих полів чи субполів моделі

(1.3) різних ієрархічно-параметричних рівнів. Найчастіше використовують рівень

субполів елементів, тобто значення певних елементів у просторових областях їхніх

субполів, але з урахуванням належності цих елементів до їхніх компонентів або

груп показників.

Принципово можливим і бажаним є розподіл стану макрогеосистеми ДТ і її суб-

структур на "стан за умовами" та "стан за наслідками" ресурсокористування.

Такий розподіл власне і визначає набір полів (субполів) груп показників чи параме-

трів, які може бути залучено до оцінювання ознак зазначеного стану. Зазвичай, з

ознаками стану за умовами поєднують поля груп показників або параметрів, які не

мають головного наслідкового за цілями районування характеру. Тобто такі поля не

належать до домінантної критеріальної групи показників (див. далі). А проте, у разі

спрощення не виключено випадок, у якому може і не бути розподілу стану модель-

них геосистем на два складники, а дотримано об'єднання стану за умовами та нас-

лідками.

Рівень стану заданих субструктур районування тестується, користуючись двома

принциповими підходами. З одного боку, певний рівень "стану за умовами" від-

повідає адекватним, найчастіше "чисельно-ознаковим", значенням обраного набору

субполів, просторові субобласті яких поєднано за межами з сукупностями певних

(квазі)природних геосистем. Вони мають бути однорідними або квазіоднорідними

за умовами ресурсокористування, передусім згідно з генетичними особливостями

цих сукупностей. При цьому, по-перше, у випадку застосування набору субполів

обов'язковим є визначення домінантних типів субполів. По-друге, можливим є ви-

користання за необхідності вибіркових еталонних показників "стану за умовами".

З іншого боку, рівень стану субструктур районування за наслідками ресурсо-

користування ототожнюється з його відповідністю значенням однорідних субпо-

лів, отриманими за певним категоріями категорійно-класифікаційних схем еле-

ментів домінантної під час районування критеріальної групи показників "стану за

наслідками". За останню при комплексному підході доцільно обирати групу спіль-

них і інтегральних показників.

Вибір чи створення щойно зазначених критеріальних категорійно-

класифікаційних схем у процесі модельного геоекологічного районуванні територій

є самостійною задачею етапу модельної параметризації. Цю задачу поєднано і з ви-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 101 -

значенням з такими атрибутами процесу моделювання, як критична група насе-

лення (ресурсокористувачів) та вибіркові або інтегральні оцінні показники геое-

кологічної безпеки.

Вибір критичної групи населення (ресурсокористувачів) проводиться, за його

можливості або доцільності, в залежності від видів, регламентів, безпосередніх

об'єктів і оцінних критеріїв наслідків ресурсокористування. При цьому домінантно

орієнтуються на суб'єктів ресурсокористування, яких щонайменшим чином охоп-

лено заходами, передусім природоохоронними, із зниження можливих негативних

наслідків користування ресурсами геосистем. Тобто існує досить великий можли-

вий набір осіб критичної групи населення як ресурсокористувачів. Такий набір мо-

же стосуватися населення досліджуваних територій загалом, або міських чи сільсь-

ких мешканців чи вирізнених у складі таких мешканців ще більш деталізованих ге-

ндерно-вікових категорій тощо. А проте, в цілому вирізнення критичної групи у

зазначеному аспекті можна проводити, користуючись трьома узагальнювальними

ознаками або рівнями такого вирізнення. Серед цих ознак – "життєдіяльність", з

урахуванням її видів і місцезнаходження, "вік" і "стать". Послідовне застосування

зазначених ознак дозволяє оперувати як загальним поняттям "критична група насе-

лення", так і більш конкретним поняттям "критична група людей".

За вибіркові або інтегральні оцінні показники геоекологічної (поміж неї еко-

логічної) безпеки для цілей геоекологічного районування згідно з його визначен-

ням слід приймати певні обрані моно- чи поліпараметричні еталонні показники

стану субструктур районування, які тестуються, та способів такого тестування.

Еталонні показники стану формуються, по-перше, на основі застосування і/або

певного комбінування вже розроблених чинних геоекологічних і/або екологічних

нормативів, умов і вимог. По-друге, такі показники може бути обрано або запропо-

новано в результаті спеціальних наукових розробок з моделюванням комплексних,

нових за змістом геоекологічних і/або екологічних критеріїв. Останні можуть базу-

ватися як на чинних нормативах і вимогах, так і на результатах розвитку їхніх по-

ложень.

У всіх випадках еталонні показники стану субструктур районування мають пев-

ним чином характеризувати вимоговий ступінь геоекологічної безпеки або зумо-

влені ним допустимі ризики в процесі ресурсокористування. Цей ступінь може ві-

дображати або поєднувати міри загрози біорізноманіттю територій, рівновазі кон-

кретних геосистем, а також здоров'ю та/або життєдіяльності критичної групи насе-

лення – ресурсокористувачів – тощо. Корисним при цьому може бути застосування

та розвиток принципів, викладених у р.1-2. Згідно з ними рівень стану певних суб-

структур геоекологічного районування, як ступінь відповідності заданим парамет-

рам і вимогам, можна тематично моделювати, по-перше, шляхом оцінювання поте-

нціалу передусім геонегативних природно-соціально-економічних функцій геосис-

тем цих субструктур – довкілля-ресурсо-деградаційно-редукційних, "екоризико-

вих" тощо (див. табл.1.4). По-друге, для зазначеного моделювання доцільно реалі-

зовувати складники понять стійкості, надійності та геоекологічно-економічної рів-

новаги досліджуваних геосистем.

Критеріальні категорійно-класифікаційні схеми рівнів стану субструктур ра-

йонування за наслідками ресурсокористування і будуть безпосереднім підсумковим

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 102 -

відображенням розрахункового ступеня відповідності обраним еталонним показни-

кам цього стану з урахуванням, за необхідності, критичної групи населення (ресур-

сокористувачів).

Такі схеми, відповідно, можуть бути допоміжними, проміжними та кінцевими,

моно- або поліпараметричними, конкретно числовими або інтервальними тощо.

Утім за всіх умов критеріальні схеми мають категорувати рівень стану субструктур

районування з класифікаційним семантичним його визначенням. Тобто цей рівень

"стану за наслідками" має модельно оцінюватися як "задовільний" або "погірше-

ний" тощо за певними інтегральними або "груповими", "компонентними" чи "еле-

ментними" індексами цього рівня (див. р.1-2). Зазначені оцінки за індексами рівня

стану або їхніми інтервалами, групами тощо мають адекватно зумовлювати непо-

трібність або необхідність і певні типи заходів з посилення геоекологічної безпеки

ресурсокористування. Також зважають і на терміновість і види відповідних обме-

жень чи втручань тощо в загальній системі геоекологічно-економічного нормуван-

ня ресурсокористування та охорони відповідних компонентів природничих геосис-

тем.

Третій етап – етап оцінювально-функціонального структурування обраних

для геоекологічного модельного районування територій – вже безпосередньо поєд-

нано з тестуванням стану макрогеосистеми ДТ і оцінюванням його рівня. Цей про-

цес зводиться до формування єдино-параметрично заданих складників функціо-

нальної структури макрогеосистеми досліджуваних територій. Це здійснюєть-

ся шляхом як використання існуючих складників макрогеосистеми, послідовно

трансформованих згідно зі змістом моделі (1.3), так і геоінформаційного модельно-

го синтезу нових. Функціональну структуру розподіляють на:

1) початкову функціональну структуру,

2) первинну змодельовану функціональну структуру,

3) інтегральну (вторинну) змодельовану функціональну структуру.

Складники початкової функціональної структури формуються за рахунок

упорядкування та геоінформаційної імплементації конкретних значень і просторо-

вих областей або субобластей полів чи субполів параметризованих за (1.3)-(1.4)

(квазі)природних геосистем, обраних ще на етапі ініціального структурування. При

цьому в залежності від вихідного вигляду використовується, по-перше, неперервне

просторове задавання значень таких полів з просторовими областями за змістом

ознак їхнього вирізнення. По-друге, оперують і дискретним, тобто "точковим" то-

що, координатним задаванням значень але з напевне необумовленими в складі по-

чаткової структури просторовими областями.

Для моделювання наступних функціональних структур макрогеосистеми ДТ

слід попередньо визначитися з деякими принциповими положеннями такого моде-

лювання. Вони одночасно відповідають і принциповим підходам етапу оцінюва-

льно-функціонального структурування.

По-перше, це стосується умов стаціонарності (квазістаціонарності) та однорі-

дності (квазіоднорідності) детермінованих і випадкових "робочих" і "модельних"

полів і субполів макрогеосистеми, зважаючи на задані чи обрані в процесі геоеко-

логічного районування період моделювання і вигляд модельних розрахункових

значень цих полів і субполів.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 103 -

Зрозуміло, що за наведених далі умов будь-які часові перетини, "антропогенно"-

детермінованих полів моделі (1.3) і супутніх до неї є перетинами стаціонарних по-

лів для розрахункового періоду моделювання за їхніми значеннями в межах відпо-

відних однорідних субполів складників цих полів. При цьому стаціонарність "ан-

тропогенно"-детермінованих полів зазвичай завбачує відповідність розрахункового

періоду моделювання періоду з "умовно незмінним" зафіксованим рівнем стану ан-

тропогенних підсистем природничих геосистем ДТ, які задаються такими полями.

У інших випадках слід обов'язково обумовлювати й погоджувати зазначені періоди.

Стосовно ж випадкових полів моделі (1.3) мова, як правило, може йти про їхнє

приведення до квазістаціонарного в часі та квазіоднорідного за простором ви-

гляду, зокрема задаючись певними спрощеннями. Такі квазістаціонарність і квазіод-

норідність мають засвідчити адекватні умови проведення стохастичних дослідів і

оцінювань стану субструктур районування. Тобто вони повинні засвідчити відносну

постійність впливів і зв'язків в межах макрогеосистеми ДТ. Це може бути досягнуто

шляхом певних модельних рішень і побудов, найбільш обґрунтованими з яких є:

1) застосування розрахунково-прогнозних показників, які за змістом свого отри-

мання маркують умовно стаціонарні субполя для розрахункового періоду геоеколо-

гічного районування;

2) застосування певних розрахункових інтервалів модельних для районування

величин. Це спричинює "інтервальну" квазістаціонарність значень відповідних цим

величинам субполів;

3) обмежувальне поєднання отриманих щойно зазначеними способами просто-

рових субобластей квазістаціонарних у часі випадкових субполів з контурами прос-

торово однорідних за умовами ресурсокористування субобластей детермінованих

субполів певного рангу. Останні мають бути однорідними за генетичними та інши-

ми особливостями (див. рівень "стану за умовами"). Зазначене поєднання прово-

диться, по-перше, безпосередньо "розміщенням" випадкових полів у відповідних

межах детермінованих. По-друге, це поєднання здійснюється шляхом розповсю-

дження за допомогою геоінформаційної інтерполяції та/або екстраполяції тощо

дискретних ("точкових") значень випадкових субполів на задані межі детермінова-

них. Результатом обох операцій і є приведення випадкових субполів, які розгляда-

ються, до умовно однорідного вигляду.

По-друге, відповідно до кінцевих критеріальних категорійно-класифікаційних

схем рівнів стану субструктур районування необхідно розробити потрібні ієрархіч-

ні класифікаційні схеми зі спадними ланцюжками власне таксонів геоекологічно-

го районування. Для цього слід передусім:

–дати визначення та способи вирізнення кожного із зазначених таксонів;

–сформулювати принципи утворення нових повних назв таксонів за ознака-

ми, згідно з якими їх синтезовано;

–запровадити, за можливості, інтегральні характеристики рівня стану так-

сонів з визначенням репрезентативної застосовності і змісту таких характеристик.

Урахування щойно зазначених положень моделювання за особливостями почат-

кової структури як підходів третього етапу геоекологічного районування дозволяє

принципово визначитись зі змістовою сутністю створення первинної та вторинної

функціональної структур територій, які районуються.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 104 -

Отже, первинна функціональна структура геоінформаційно моделюється за

допомогою системної супідрядної комутації шарів ГІС, які містять набори перети-

нів (квазі)стаціонарних і (квазі)однорідних детермінованих і випадкових субполів,

які характеризують рівень "стану за умовами" ресурсокористування, з виходом

шляхом синтезувального накладання на результувальні шари субполів "модельних"

складників домінантної під час районування критеріальної групи показників стану

макрогеосистеми ДТ за наслідками ресурсокористування.

Інтегральна (вторинна) функціональна структура досліджуваних територій

модельно синтезується ("критеріально розпізнається") ГІС-інструментарієм за до-

помогою перетворення первинної функціональної структури в інтегральну. Це

здійснюється шляхом диференціювання та поєднання шарів субполів первинної

структури в ієрархічно супідрядні шари вже власне таксонів геоекологічного райо-

нування за прийнятою ієрархічною класифікаційною схемою цих таксонів. Остання

крім субполів домінантної критеріальної групи показників стану може базуватися

на субполях і інших груп показників як допоміжних для вирізнення таксонів райо-

нування.

Слід зазначити також, що загальними принципами та способами реалізації ви-

кладених вище основних положень геоекологічного модельного районування за

допомогою ГІС-інструментарію є:

1) оперування найчастіше трьома типами просторових об’єктів – полігонами,

точками та лініями – а також, подекуди, поверхнями, що стосується проміжних або

допоміжних модельних операцій;

2) використання можливості створення та аналізу просторових об’єктів висо-

кого рівня, зосібна комбінованих. Серед таких об'єктів – регіони та позиційовані за

угрупованнями точок полігони тощо;

3) зумовленість вибору типу просторових об’єктів для подавання певних мо-

дельних елементів ДТ конкретними задачами, виглядом математичних або геоінфо-

рмаційних моделей цих задач, типом модельної структури, що відтворюється, ви-

дами просторових запитів, а також робочим масштабом геоінформаційного моде-

лювання;

4) застосування геоінформаційних операцій із взаємо-зворотної зміни виду

подавання та перекласифікації просторових об’єктів, які аналізуються;

5) використання для просторових запитів як стандартних функціональних мо-

дулів обраного ГІС-інструментарію, так і результатів адаптації їх для певних

нестандартних процедур у процесі моделювання, а також спеціально створених

прикладних програм;

6) використання як найбільш уживаних визначених геоінформаційних багато-

шарих моделей даних. Поміж них векторно-топологічні, растрові (на основі регу-

лярної мережі точок), а також деякі інші, які забезпечують потрібні модельні опе-

рації, зважаючи і на необхідність створення результувальних шарів чи інші спо-

соби результувальної візуалізації заданих модельних структур тощо.

Приклад застосування всіх наведених у цьому розділі підходів подано в р.4 для

такого різновиду геоекологічного модельного районування, як ландшафтно-

гідрорадіоекологічне, з тестовою реалізацією алгоритмів такого районування для

макрогеосистеми північного та північно-західного регіонів держави.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 105 -

3.2 Оптимізаційно-діагностичне моделювання

Оптимізаційно-діагностичний апарат природничо-географічного моделювання

містить три характерні розробки, які є методично корисними для підручника зага-

лом і стисло викладаються в цьому підрозділі.

3.2.1 Оптимізація режимів управління геосистемами

Першочергова оптимізаційна методично-прикладна реалізація положень, пода-

них у р.1-2, стосується принципових підходів до геоекологічно-економічної опти-

мізації експлуатації ресурсів природничих геосистем. Розроблені у наших працях

([36, 38, 40, 49] і ін.) способи розв'язання такої проблеми в алгоритмічному вигляді,

тобто як алгоритмічний опис процесу моделювання, і наводяться далі.

Таким чином, розглянемо загальну алгоритмічну схему геоекологічно-

економічної оптимізації довготермінових і оперативних режимів управління

природничими геосистемами та експлуатації їхніх природних ресурсів з обґру-

нтуванням ефективних геоекологічно-стабілізаційних заходів (скорочено, "геос-

табілізаційних заходів", абревіатурно, "ГСЗ"). Надалі, стисло, будемо називати цю

схему, подану на рис.3.3, "алгоритмічною схемою оптимізації" або просто "схе-

мою оптимізації".

Примітка. Термін "управління геосистемами" скрізь розуміється як управління їхнім

станом.

Принципи оптимізації управління природничими геосистемами безпосередньо

реалізуються згідно з рис.3.3, передусім шляхом обґрунтування та добирання на-

ступних комплексних критеріїв оптимізації:

1) критеріїв першої групи. Вони забезпечують максимально можливу, зокрема

поетапну для поступової реалізації геостабілізаційних заходів, відповідність розра-

хункових чи фактичних значень елементів геопоказників або геопараметрів (геое-

лементів) геосистем еталонним показникам;

2) критеріїв другої групи. Їх застосовують для максимально можливого досяг-

нення заданої або вимогової надійності природничих геосистем за умов максима-

льно можливої або оптимальної ефективності природно-соціально-економічних

функцій Е(ПСЕФ) за моделями (1.17)-(1.18). При цьому орієнтуються на відповідну

такій надійності ймовірність перевищення ресурсовидатності геосистем за форму-

лою (2.77);

3) критеріїв третьої групи. За їхньою допомогою формулюють функціональні

вимоги до відповідних технологічних схем, технічних i інших практичних рішень з

управління з огляду на геоекологічно-економічно-соціальні критерії перших двох

груп, які визначають заданий, зокрема й оптимальний, режим експлуатації ресурсів

i управління геосистемами.

За останніми критеріями i обираються або удосконалюються чи розробляються

конкретні типи або комбінації найбільш ефективних експлуатаційних геоекологіч-

но-стабілізаційних заходів (ГСЗ) і засобів, які підтримують режим управління.

Крім щойно викладених критеріїв, слід зважати і на певні передумови оптимі-

зації.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 106 -

Рис.3.3 Загальна алгоритмічна схема геоекологічно-економічної оптимізації довго-

термінових і оперативних режимів управління природничими геосистемами

Першою передумовою оптимізаційних рішень алгоритмічної схеми, що розгля-

дається, є систематизація/структурування природничих геосистем за принципами

р.1 для вирізнення різнорівневих таксонів певної досліджуваної геосистеми відпо-

відно до її рангу та типологічно-функціональних і експлуатаційних особливостей.

СИСТЕМАТИЗАЦІЯ / СТРУКТУРУВАННЯ ГЕОСИСТЕМ

ОЦІНКА РІВНЯ СТАНУ ГЕОСИСТЕМ

ЗАДАНІ ЕТАЛОННІ

ПОКАЗНИКИ ТА

ГЕОЕКОЛОГІЧНО-

ЕКОНОМІЧНО-

СОЦІАЛЬНІ КРИТЕРІЇ

ГРУПА

ЕТАЛОННІ

ПОКАЗНИКИ

ГРУПА

ПОТРІБНА

НАДІЙНІСТЬ

III

ГРУПА

ФУНКЦІОНАЛЬНІ ВИМОГИ

ДО ЗАХОДІВ І ЗАСОБІВ

УПРАВЛІННЯ

П С Е Ф

ВРАХУВАННЯ РІЗНИХ

ЕФЕКТІВ

КОМПЛЕКСУВАННЯ

ПСЕФ

РЕСУРСНИЙ ПОТЕНЦІАЛ

ГЕОСИСТЕМ (КІЛЬКІСТЬ, ЯКІСТЬ)

(

ЗАГАЛЬНА ТАРИФІКАЦІЯ )

ВІДТВОРЕННЯ

ГП ПСЕФ

ОБМЕЖЕННЯ

ГН СЕФ

РОЗРАХУНОК ЕФЕКТИВНОСТІ

ПСЕФ,

Е(ПСЕФ) = Е(

ГЕО)

І МІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ

ПРОГНОЗНИЙ

(

РОЗРАХУНКОВИЙ)

СЦЕНАРІЙ РІВНЯ

СТАНУ

ГЕОСИСТЕМ

РЕЖИМ

ЕКСПЛУАТАЦ ІЇ

РЕСУРСІВ

ГЕОСИСТЕМ

РЕЖИМ

УПРАВЛІННЯ

ГЕО-

СИСТЕМАМИ

ЕКСПЛУАТАЦ ІЙНІ

ГЕОСТАБІЛІЗАЦІЙНІ

ТЕХНОЛОГІЇ ТА ЗАСОБИ,

ЩО ПІДТРИМУЮТЬ

РЕЖИМИ УПРАВЛІННЯ

ГЕОСИСТЕМАМИ

МОЖЛИВІСТЬ РЕСУРСОКОРИСТУВАННЯ

ПРИ ЗБАЛАНСОВАНОМУ УПРАВЛІННІ

(

ЕКСПЛУАТАЦ ІЇ) (ЗАГАЛЬ НА ЧИ

ОПЕРАТИВНА ТАРИФІКАЦІЯ ТА

РЕГЛАМЕНТАЦІЯ)

РЕГЛАМЕНТ

РЕСУРСОКОРИ-

СТУВАННЯ В

ГЕОСИСТЕМАХ

УЗГОДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ

РЕАЛІЗАЦІЇ ГЕОЕКОЛОГІЧНО-

СТАБІЛІЗАЦІЙНИХ ЗАХОДІВ З

РОЗРАХУНКОВИМ

РЕГЛАМЕНТОМ І ПЕРЕГОВОРИ

З РЕСУРСОКОРИСТУВАЧАМИ

ВИЗНАЧЕННЯ СКЛАДУ,

ЕТАПНОСТІ,

ТЕРИТОРІАЛЬНОГО

РОЗМІЩЕННЯ

ПЕРШОЧЕРГОВИХ І

ПЕРСПЕКТИВНИХ

ГЕОЕКОЛОГІЧНО-

СТАБІЛІЗАЦІЙНИХ

ЗАХОДІВ І МОЖЛИВОСТЕЙ

ЇХНЬОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ТА

ПРІОРИТЕТНОСТІ

СХЕМА РЕГЛАМЕНТАЦІЇ ГСЗ:

ПРИЧИНИ ПОГІРШАННЯ СТАНУ

↓

СТУПІНЬ І ВИДИ ВПЛИВУ

↓

РІВЕНЬ СТАНУ ГЕОСИСТЕМ

↓

ВІДГУК ГЕОСИСТЕМ

↓

НАСЛІДКИ ДЛЯ ГЕОЕКОЛОГІЧНО-

ЕКОНОМІЧНОЇ РІВНОВАГИ

↓

ПРІОРИТЕТИ

РЕСУРСОКОРИСТУВАННЯ

↓

ПРІОРИТЕТИ ТА СТУПІНЬ

ВТРУЧАННЯ ПРИ ГСЗ

↓

СПРЯМОВАНІСТЬ І ВИДИ

ВТРУЧАННЯ

↓

КОШТИ, ЗАСОБИ ТА

ТЕХНОЛОГІЇ

↓

СТАБІЛІЗАЦІЙНІ ЗАХОДИ (ГСЗ)

КІНЦЕВЕ ВИЗНАЧЕННЯ

(

УЗГОДЖЕННЯ)

РЕГЛАМЕНТУ

РЕСУРСОКОРИСТУВАННЯ

ТА ЗАДАНОГО РЕЖИМУ

УПРАВЛІННЯ

ГЕОСИСТЕМАМИ

------------------------------

ФОРМУЛЮВАННЯ

ОСТАТ ОЧНИХ ГЕОЕКОЛО-

ГІЧНО-ЕКОНОМІЧНО-

СОЦІАЛЬНИХ ВИМОГ

ОСТАТОЧНИЙ ОПТИМІЗАЦІЙНИЙ

ВИБІР РЕЖИМІВ УПРАВЛІННЯ

ГЕОСИСТЕМАМИ, ФОРМУЛЮВАННЯ

ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ВИМОГ

(

КРИТЕРІЇВ)

ВИБІР ОПТИМАЛЬНИХ

ТЕХНОЛОГІЙ ЕКСПЛУАТАЦІЇ,

РЕАЛІЗАЦІЯ Т А ЗАСТОСУВАННЯ

КОНКРЕТНИХ ТИПІВ, ВИДІВ ЧИ

КОМБІНАЦІЙ ГСЗ І РЕЖИМУ

ВІДСТЕЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ

ЗДІЙСНЕННЯ ГЕОЕКОЛОГІЧНО-

СТАБІЛІЗАЦІЙНИХ ЗАХОДІВ

ПРАВИЛ А ЕКС ПЛУАТ АЦІЇ

ГЕОСИСТЕМ, У Т.Ч.

УЗГОДЖЕННЯ З

РЕСУРСОКОРИСТУВАЧАМИ

ПЛАТЕЖІВ (ДВОСТОРОННІ

ЗОБОВ'ЯЗАННЯ),

НАДХОДЖЕННЯ ТА

ВИТРАЧАННЯ

(

НАКОПИЧЕННЯ) ПЛАТИ

ЗА

РЕСУРСОКОРИСТУВАННЯ

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 107 -

Складниками другої передумови оптимізації, зумовленими "прямими" задачами

п.2.3, є:

1) інтегральне оцінювання рівня стану природничих геосистем і їхніх субструк-

тур і першопричин погіршання рівня цього стану (див. далі п.3.2.3 цього підрозді-

лу);

2) оцінювання здатності природничих геосистем до саморегуляції;

3) визначення реальних і потенційних природно-cоціально-економічних функцій

за видами ресурсів і таксонами геосистем;

4) попередній аналіз необхідності та ступеня обмеження небажаних i відтворен-

ня потрібних складників природних і антропогенних процесів, які визначають рі-

вень стану геосистем i виникнення екстремальних ситуацій для цього стану, зосібна

для ресурсокористування в геосистемах. При цьому, за можливості та доцільності,

слід ураховувати загальну природоохоронну концепцію розвитку геосистем більш

високого рангу, до складу яких входить певна досліджувана геосистема.

Зважають також на такі особливості оптимізації.

По-перше, в сукупності оптимізаційних проблем тарифікація природних ресур-

сів геосистем, яку за принципами р.1 розділяють у схемі оптимізації на загальну та

оперативну, і геоекологічно-економічна регламентація та нормування ресурсокори-

стування мають завбачувати обумовлені товарно-грошові відносини між ресур-

сокористувачами та розпорядниками ресурсами геосистем. Такі відносини мають

передбачати виконання взаємних договірних зобов'язань під час ресурсокористу-

вання за вихідними вимогами розпорядників, насамперед геоекологічними, за умо-

ви збереження відповідальності розпорядників за гарантоване постачання якісних

ресурсів як товару.

По-друге, в процесі вирішення задач за схемою рис.3.3 використовують два ча-

сових виміри:

1) середньобагаторічний або інший розрахунковий вимір. Він є точкою відліку

для загальної тарифікації ресурсів і регламентації ресурсокористування та, у складі

останньої, довготермінової оптимізації режимів управління геосистемами. При

цьому враховують оптимальні види та способи застосування конкретних геоеколо-

гічно-стабілізаційних заходів, як комплексних управлінсько-природохоронних тех-

нологій, і засобів, зосібна технічних, конструктивних тощо;

2) оперативний вимір. Він стосується вже оперативної тарифікації природних

ресурсів і регламентації ресурсокористування з відповідною оперативною оптимі-

зацією режимів управління природничими геосистемами. Така оптимізація може

здійснюватися, наприклад, на початку календарного або водогосподарського року

тощо. При цьому додатково зважають на етапність і реальне здійснення запланова-

них геоекологічно-стабілізаційних заходів.

На основі вищевикладених критеріїв, передумов і особливостей оптимізації до-

тримуються наведеного далі набору операцій, які підсумовують і узагальнюють

викладені раніше в р.1-2 принципи моделювання і правлять за складники загальної

алгоритмічної схеми оптимізації (див. рис.3.3).

1.За заданими вимоговими критеріями рівня стану природничих геосистем і

двома групами його ознак – стійкості та надійності, а також зважаючи на загальні

цілі функціонування геосистем, виконується імітаційне моделювання ефективності

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 108 -

природно-соціально-економічних функцій геосистем, враховуючи й міру зменшен-

ня ступеня геоекологічного ризику тощо. При цьому порівняльно економічно оріє-

нтуються на мінімум витрат для обмеження геонегативних або відтворення геопо-

зитивних ПСЕФ, які тестуються, зокрема за видами ресурсів і таксонами конкрет-

них геосистем.

2.Синтезуючи обрані доцільні ПСЕФ, прогнозний сценарій рівня стану природ-

ничих геосистем для реального року (на його початку тощо), або те ж саме як роз-

рахункові величини для різних ймовірностей перевищення кількості та якості пев-

них природних ресурсів геосистем, моделюється оперативний або загальний (для

довготермінової оптимізації) режим експлуатації ресурсів із відповідним режимом

управління. До того ж зважають на синергічний ефект інтегрування природно-

соціально-економічних функцій емерджентного та мультиплікативного типу та ан-

тагоністичний ефект такого інтегрування (див. формули (1.13)-(1.16)).

3.Синтезуючи режим експлуатації п.2 з даними щодо ресурсного потенціалу

природничих геосистем, формулюється оперативна або загальна можливість ресур-

сокористування у випадку геоекологічно-економічно збалансованого управління

геосистемами. Для цього поєднуються результати оперативної чи загальної тарифі-

кації ресурсів і визначена ймовірність перевищення ресурсовидатності геосистем з

відповідним регламентом, a також доцільними видами та структурою ресурсокори-

стування (див. модель (2.77) і пояснення до неї).

4.За результатами загальної регламентації ресурсокористування в геосистемах,

згідно з обраними критеріями оптимізації першої, другої та третьої груп, насампе-

ред за заданими еталонними показниками властивостей геосистем або певними рів-

нями таких вимогових характеристик, визначається склад, територіальне розмі-

щення та етапність першочергових і перспективних геоекологічно-стабілізаційних

заходів. Оцінюється й можливість реалізації та пріоритетність цих заходів шляхом

моделювання та розрахунків за певним ланцюжком. Останній будується таким чи-

ном: несприятливі для потрібного рівня стану природні та антропогенні процеси в

геосистемах як причини погіршання стану, тобто невідповідності реального рівня

стану бажаному – ступінь і види впливу на цей рівень – наслідки для вимогової ге-

оекологічно-економічної рівноваги геосистем і їхніх таксонів за прийнятими ком-

плексними вимогами для відповідних ПСЕФ – пріоритети ресурсокористування, а

саме оптимальний для використання об'єм і види ресурсного потенціалу геосистем

i потрібний регламент ресурсокористування в їхніх субструктурах – пріоритети та

ступінь втручання в модулі або субструктури геосистем і вкеровні джерела антро-

погенного навантаження на них – спрямованість i види такого втручання – кошти,

засоби та технології – власне комплекс геоекологічно-стабілізаційних заходів. Слід

ще раз підкреслити, що етапи фактичної реалізації таких заходів істотно впливають

на наступне коригування стратегії як довготермінової, так і, особливо, оперативної

оптимізації режимів управління природничими геосистемами.

5.Після розрахунків за наведеним у п.4 ланцюжком і згідно з національними

пріоритетами використання природних ресурсів і охорони довкілля проводиться

узгодження можливостей реалізації попередньо визначених геоекологічно-

стабілізаційних заходів і дотримання зазначених національних пріоритетів з розра-

хунковим регламентом ресурсокористування. Потім розпорядники ресурсами гео-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 109 -

систем проводять переговори з ресурсокористувачами на предмет платного ресур-

сокористування, враховуючи двосторонні зобов'язання згідно з викладеними вище

особливостями оптимізації. За таких умов зважають не тільки на пріоритетність

ресурсокористувачів, а й на такі чинники, як:

1) можливості ресурсокористувачів у освоєнні конкретних видів і об'ємів доці-

льного ресурсного потенціалу природничих геосистем;

2) попит на зазначені види;

3) переваги для розпорядників у частині надходження плати для відтворення ре-

сурсів і поліпшення стану геосистем тощо.

6.За результатами переговорів п.5 проводиться кінцеве визначення й узгодження

регламенту ресурсокористування та заданого режиму управління природничими

геосистемами, тобто формулюються остаточні геоекологічно-економічно-соціальні

вимоги. Після цього здійснюється підсумковий оптимізаційний вибір режимів

управління геосистемами та формулюються відповідні функціональні критеріальні

вимоги. За ними i здійснюється вибір оптимальних технологій застосування конк-

ретних типів, видів i комбінацій геоекологічно-стабілізаційних заходів i режиму

відстеження ефективності їхньої імплементації.

Як результувальні рішення схеми оптимізації, для довготермінової регламен-

тації ресурсокористування та оптимізації режимів усі зазначені вище модельні ре-

зультати та узгодження доцільно втілювати в належно затвердженому документі.

За нього може правити директива на кшталт правил геоекологічно-економічно

безпечної експлуатації конкретних геосистем. Можливим є уточненням такого

документа в оперативних регламентах ресурсокористування. Ці регламенти, зокре-

ма, будуть передбачати як надходження платежів, можливо авансових, за ресурсо-

користування, так і зобов'язання розпорядників ресурсами перед обраними ресур-

сокористувачами.

За таких умов витрачання / накопичення плати за ресурсокористування має

проводитися за такими статтями:

1) за (на) відтворення ресурсів з нарахуванням пропорційно об'єму вилучення

ресурсів тощо за заданими геоекологічно-економічно-соціальними критеріями та

вимогами. При цьому, на кінець кожного року або іншого розрахункового періоду,

проводиться накопичення коштів на геоекологічну реабілітацію природничих гео-

систем і зниження збитків, які вже існували від незадовільного рівня стану геосис-

тем на момент початку оптимальної регламентації ресурсокористування;

2) за всі види ресурсокористування, тобто за вилучення ресурсів або за корис-

тування ними без вилучення, з компенсацією прогнозних оперативних чи довготе-

рмінових збитків для геосистем, інших користувачів тощо. Ця стаття загалом ква-

ліфікується як витрати на запобігання збиткам для загального потенціалу природ-

ничих геосистем;

3) різноманітні санкції за "незаплановані" геоекологічно-економічні збитки

від нерегламентованого ресурсокористування як загальні збитки від зазначеного

ресурсокористування. Стаття містить витрати на власне компенсацію зазначених

збитків і витрати на відшкодування ресурсно-сировинних втрат.

По закінченні кожного обумовленого розрахункового періоду розпорядники ре-

сурсами природничих геосистем мають проводити кінцеві (етапні) розрахунки з

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 110 -

ресурсокористувачами. При цьому враховується реальне виконання двосторонніх

зобов'язань щодо постачання або надавання в користування природних ресурсів і

їхнє використання.

Наведена вище загальна алгоритмічна схему оптимізації відповідає головній тезі

"ефективність геоекологічно-економічно збалансованого управління субструкту-

рами природничих геосистем (експлуатації їхніх ресурсів) за доцільними природно-

соціально-економічними функціями для видів ресурсів на базі сучасних моніторин-

гових систем і втілення обґрунтованих геоекологічно-стабілізаційних заходів". Та-

ку схему може бути деталізовано, функціонально уточнено та формалізовано на

рівні безпосереднього створення відповідного програмного забезпечення для конк-

ретних природничих геосистем, враховуючи їхній ранг, тип, функціонально-

експлуатаційні особливості та інші ознаки.

3.2.2 Оптимізація геоекологічного моніторингу

Як друге методично-прикладне застосування оптимізаційно-діагностичного апа-

рату природничо-географічного моделювання (див. р.1-2) щодо природничих гео-

систем різного рангу та типу в наших працях [36, 40, 49] тощо було розроблено,

зосібна з тестовими прикладами, методику оцінювання достовірності та віднов-

лення геоекологічної інформації та оптимізації геоекологічного моніторингу

(скорочено, методику СОД ГЕІ). Базуючись на вивчених закономірностях стохас-

тичної структури різноманітних природничих геосистем і проаналізованих спосо-

бах спостережень за їхнім станом, ця методика модельно вирізняє два складники

сумарної абсолютної помилки визначення числових значень обраних фактогра-

фічних геопараметрів, а саме:

1) помилки (похибки) вимірювань. Вони виникають за рахунок ступеня дос-

коналості інструментальних методів моніторингу, тобто польових досліджень та

лабораторної обробки, контрольно-вимірювальної апаратури тощо. Їх скорочено

зазивають "інструментальною" похибкою;

2) помилки просторово-часової обмеженості та дискретності спостережень.

Вони виникають через реальні умови стежень за станом природничих геосистем,

тобто, по-перше, за рахунок лімітованого періоду та простору спостережень, врахо-

вуючи й довільність їхнього вибору. По-друге, ці помилки зумовлено вибірковістю

спостережень, як за реалізаціями, так і за перетинами випадкових процесів геопара-

метрів, зважаючи і на обмеженість загального числа фактичних спостережень тощо.

За таких засновків, зрозуміло, не розглядаються грубі помилки за рахунок явно

методично початково невірних способів геоекологічного моніторингу.

Методика СОД ГЕІ містить кілька функціональних блоків з відповідними робо-

чими моделями , а саме власне стохастичного, стохастично-порівняльного та сто-

хастично-факторного аналізів достовірності. Усе це в реалізованому прикладному

аспекті призвело не тільки до можливості чисельного розрахунку та оцінювання

сумарних абсолютних помилок натурного і лабораторного визначення потрібних

для дослідження геопараметрів, а й до того, що:

1) розроблено загальні алгоритми і моделі довірчих оцінок, за якими можна

визначати достовірні, факторно-стохастично зумовлені, а не довільні задані межі

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 111 -

коливань дійсних значень геопараметрів певної природничої геосистеми для адек-

ватного оцінювання її стану;

2) розроблено та успішно застосовано у ГІС геосистем водойм [36-38, 40] моделі

для відновлення (реставрації) певної недостатньо повної та достовірної геое-

кологічної інформації;

3) створено науково-методичний апарат для розв'язання задачі вибору оп-

тимальних співвідношень характеристик просторово-часових спостережень за

показниками динаміки природничих геосистем.

Власне геоекологічний моніторинг (надалі скорочено "геомоніторинг" і абре-

віатурно ГЕМ) у цілому розглядається як багатоцільова модельна геоінформаційна

система (ГІС ГЕМ) з відповідною фізичною мережею для відстеження, оцінюван-

ня та прогнозування стану природничих геосистем зі створенням і веденням прос-

торових баз даних фактографічної геоекологічної інформації з метою ідентифікації

джерел геонегативного впливу на геосистеми, підтримки прийняття природоохо-

ронних рішень і реалізації ГІС ГЕМ, насамперед для поліпшення функціонування

моніторингових служб. Архітектуру геомоніторингу наведено на рис.3.4).

Рис.3.4 Архітектура системи геоекологічного моніторингу (ГЕМ)

Таким чином, геомоніторинг містить, по-перше, його функціональні підсисте-

ми (блоки ГІС ГЕМ), а саме:

1) блок спостережень за станом природничих геосистем у кількісному та які-

сному аспектах (БСС), враховуючи його організацію, запровадження та оптиміза-

цію згідно з положеннями методики СОД ГЕІ;

2) блок оцінювання стану геосистем у часі та просторі (БОС);

3) блок прогнозування цього стану (БПС);

КСКО

ЛКОМ

МКОМ

ГКОМ

ІНФОРМАЦІЙНИЙ БЛОК

(БАЗИ ДАНИХ) (БД)

БСС

БОС

БПС

БОСС

ФУНКЦІОНАЛЬНІ ПІДСИСТЕМИ

(БЛОКИ ГІС ГЕМ)

ГЕМ

ТАКСОННІ ПІДСИСТЕМИ ГЕМ

ГЕМ КПП

ГЕМ НАП

ГЕМ АП

ГЕМ КМП

ТАК-

СОННІ

ВИДИ

ГЕМ

ЗАГАЛЬНИЙ

РЕГІОНАЛЬНИЙ

ЛОКАЛЬНИЙ

СТРУКТУРНІ ПІДСИСТЕМИ ГЕМ

ПЕРШОГО РІВНЯ

ЛЕ

ЕТ

РЕ

ІГ

ГГ

МЕ

СГ

…

ГФХ

ГМ

ГХ

ГІСП

КОМПОНЕНТИ СТРУКТУРНИХ ПІДСИСТЕМ ГЕМ

ЗА КОМПОНЕНТАМИ ГЕО

ЗА МЕТОДАМИ

ГРКОМ …

БРКОМ

ОРКОМ

ФУНКЦІОНАЛЬНІ ВИДИ ГЕМ

РЕЖИМИ ГЕМ

БАЗОВИЙ

ІМПАКТНИЙ

СТАЦІОНАР-

НИЙ

КРИЗОВИЙ

СПЕЦІАЛЬНІ

ПРОГРАМИ

ІНСТРУМЕН-

ТАЛЬНИЙ

ДИСТАНЦІЙ-

НИЙ

ЛАБОРА-

ТОРНИЙ

МОДЕЛЬНО-

КОМП'ЮТЕРНИЙ

ТИПИ ГЕМ

БППР

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 112 -

4) блок оцінювання спрогнозованого стану (БОСС);

5) блок підтримки прийняття рішень (БППР), як оптимізаційно-моніторингових,

так і з обґрунтування ефективних геоекологічно-стабілізаційних заходів (див. п.3.2.1);

6)інформаційний блок (бази даних) (БД), який є сполучним для перших п'яти

функціональних блоків та забезпечує інформаційну підтримку будь-яких взаємоз-

в'язків між ними.

Специфічною особливістю архітектури геомоніторингу є наявність критеріаль-

ного субблоку класифікаційних ознак вибору складу та пріоритетності будь-

яких підсистем такого моніторингу (КСКО) як субблоку БППР. До цих ознак

відносяться ранг і тип природничих геосистем, домінантні джерела антропогенного

навантаження на геосистеми та інші функціонально-експлуатаційні ознаки. Згідно з

цими ознаками і визначається як доцільна конкретна підпорядкованість, так і зага-

лом доцільний для моніторингу набір підсистем геомоніторингу певної геосистеми.

Геомоніторинг також розподіляється за систематизаційно-структурною ознакою

(див. р.1) на таксонні підсистеми. Серед них на першому рівні вирізняється гео-

моніторинг (квазі)природної (ГЕМ КПП), натурально-антропогенної й антропо-

генної підсистем (ГЕМ НАП і ГЕМ АП) і підсистеми каркасних меж (ГЕМ КМП)

природничих геосистем. Подальша ієрархічно відповідна деталізація моніторингу

таксонів виконується згідно з типами та особливостями геосистем тощо (див. (1.1) і

наступні побудови).

Вирізняються також таксонні види геомоніторингу, до яких належать загаль-

ний, регіональний і локальний ГЕМ. Ці види геомоніторингу загалом зумовлю-

ються рангом, типами та особливостями природничих геосистем, які тестуються.

Структурні підсистеми геомоніторингу диференціюються за ознакою відо-

браження груп чинників або умов, які визначають стан природничих геосистем. Ці

підсистеми адекватні структурно-ієрархічному розподілу груп геопоказників та ге-

опараметрів геосистеми під час її модельно-параметричної (динамічної) формаліза-

ції (див. приклад п.2.1), а також видам геоекологічної інформації. Для першого рі-

вня структурні підсистеми можна, зокрема, розділити на: геохімічну (ГХ), гідрофі-

зикохімічну (ГФХ), гідрометеорологічну (ГМ), ландшафтно-екологічну (ЛЕ), еко-

токсикологічну (ЕТ), радіоекологічну (РЕ), інженерно-геологічну (ІГ), гідрогеоло-

гічну (ГГ), медично-екологічну (ME), седиментогенезову (СГ) та інші підсистеми,

а також підсистему інтегральних і спільних показників природничої геосистеми

(ГІСП).

Підсистеми першого порядку можна розподіляти для більш низьких рівнів, по-

чинаючи з компонентів структурних підсистем геомоніторингу. Такі компоненти

формалізуються за двома групами ознак:

1) за компонентами груп геопоказників і геопараметрів геосистеми згідно з

мезорівнем її формалізації у п.2.1. Наприклад, гідрофізикохімічну (ГФХ) підсисте-

му геомоніторингу компонентно можна поділити на моніторинг органічних речо-

вин (ОРКОМ), біогенних речовин (БРКОМ), газового режиму (ГРКОМ) тощо;

2) за принципами (методами) досліджень таксонних і структурних підсистем

геомоніторингу. Наприклад, моніторинг седиментогенезу, як структурна підсисте-

ма, буде містити літодинамічний (ЛКОМ), мінералогічний (МКОМ) і геохімічний

(ГКОМ) компоненти.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 113 -

Таксонні, функціональні та структурні підсистеми геоекологічного моніторингу

можуть реалізовуватись у його функціональних видах, до яких належать:

1) базовий геомоніторинг. Під ним розуміється моніторинг власне стану при-

родничих геосистем і/або їхніх складників;

2) імпактний геомоніторинг. За нього править моніторинг джерел геонегатив-

ного впливу на геосистеми, передусім вкеровних з огляду на міру можливості об-

меження їхньої дії, з спеціальними цільовими за типами та способами досліджен-

нями. Сюди можна віднести, наприклад, систему моніторингу континентальних

джерел забруднення тощо (див. [40]).

За способами виконання досліджень і забезпечення та підтримки різних його

блоків геомоніторинг можна умовно розподілити на типи:

1) інструментальний тип. За нього правлять безпосередні наземні вимірювання

з координатної їхньою прив'язкою за допомогою глобальних систем позиціювання

(GPS) тощо;

2) дистанційний тип. Цей тип геомоніторингу диференціюється на види, а саме:

–наземний, що використовує телеметричні або радіотелеметричні методи отри-

мання геоінформації;

–аерокосмічний, адекватний дистанційному зондуванню;

–специфічний інтегральний, заснований на поєднанні радіотелеметричних ме-

тодів з GPS тощо;

3) лабораторний тип;

4) модельно-комп'ютерний тип, що реалізується через математичне та програ-

мне забезпечення блоків ГІС ГЕМ.

Додатково слід зауважити, що інструментальний тип і наземний та інтегральний

дистанційні види геоекологічного моніторингу можуть, у свою чергу, виконувати-

ся: –стаціонарною мережею;

–спеціалізованими пунктами спостережень, які стосуються окремих складників

геомоніторингу;

–в процесі тематичних експедиційних або скринінгових обстежень, що прита-

манне інструментальному типу.

Таксонні, функціональні та структурні підсистеми геомоніторингу може бути

реалізовано в стаціонарному (базовому) або кризовому режимах, а також режи-

мі, який визначається спеціальними тематичними дослідженнями (програмами)

під час науково-дослідних робіт тощо.

Використання методики СОД ГЕІ власне для потреб оптимізації геоекологічного

моніторингу або його певних різновидів, відповідних, передусім, різновидам геое-

кологічної інформації наслідує певну головну мету. За неї править оцінювання аб-

солютної сумарної помилки спостережень і вимірювань геомоніторингу (σх(t)*,abs,Pн,

де Рн – довірча ймовірність перевищення) через визначення функції відносної до-

вірчої оцінки (FRCE) дійсних значень геопараметрів x(t)*, що можна інтегрально за

змістом звести до принципової моделі

σх(t)*,abs,Pн / x(t)* = FRCE = (σlim,rel2 • Cv,x(t)2 + (σ,%)2) , (3.4)

де:

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 114 -

1) σlim,rel – відносна помилка обмеженості та вибірковості спостережень. Вона

розраховується за просторово-часовими реальними умовами проведення таких спо-

стережень і за сутністю відповідає формулі σlim,rel2 = σlim,abs2 / σх(t)2, у якій σlim,abs –

відповідна абсолютна помилка обмеженості тощо, а σх(t) – функція стандарту випа-

дкового процесу геопараметра Х (див. п.2.1-2.2). При цьому σlim,abs є інтегральною

функцією помилок, які виникають за рахунок:

а) лімітованого періоду або простору спостережень (відповідно, T і L).

Останній може подаватися, найчастіше, як довжина поперечного профілю вимі-

рювань тощо;

б) дискретності спостережень за перетинами випадкового процесу певного

геопараметра, тобто дискретності частоти замірів nt;

в) дискретності спостережень за реалізаціями випадкового процесу певного

геопараметра, тобто дискретності вимірів в перетині nω. При цьому спільно зва-

жають і на обмеженість загального числа фактичних спостережень n = nω • nt;

2) (σ,%) як середня частка "інструментальної" похибки від фактичного результа-

ту заміру розраховується або експертно задається в залежності від використаної

контрольно-вимірювальної апаратури тощо. За змістом і розрахунковими побудо-

вами ця похибка відповідає залежностям (σ,%) = σins,abs* / x(t)* = Kins / n0,5, у яких

σins,abs* – середня абсолютна "інструментальна" похибка, Kins – фактична частка та-

кої похибки;

3) Cv,x(t) як значення функції коефіцієнта варіації геопараметра у випадку наяв-

ності достатнього ряду вимірювань використовується як фактичне. За відсутності

такого ряду воно приймається як розрахункове за властивостями відповідних фун-

кцій розподілу геопараметрів, які відстежуються під час геомоніторингу.

Принципова модель (3.4) за формою її запису відповідає змісту "прямих" задач

методики СОД ГЕІ. Вони стосуються визначення безпосередньо функції відносної

довірчої оцінки FRCE дійсних значень геопараметрів x(t)* згідно з наведеними вище

умовами.

Натомість, власне оптимізаційні задачі геомоніторингу, або "обернені" задачі

методики СОД ГЕІ реалізуються наступним чином.

З моделі (3.4), після певних необхідних спрощень, отримується вихідна модель

для оптимізаційних рішень геомоніторингу у вигляді

σlim,rel2 = [FRCE2 – (σ,%)2] / Cv,x(t)2 . (3.5)

Тобто, на початковому етапі оптимізації за бажаною розрахунковою точністю

спостережень, заданою значенням функції відносної довірчої оцінки FRCE, за умов

відомої чи експертно встановленої середньої частки "інструментальної" похибки

(σ,%), яка відповідає приладам тощо, які буде використано під час здійснення

польових робіт і обробки матеріалів спостережень, і для заданої або відомої як роз-

рахункова величина варіабельності випадкових функцій геопараметрів геосистем,

інтегрально встановлюється потрібна відносна помилка обмеженості та вибір-

ковості спостережень σlim,rel. На її основі і працюють наступні оптимізаційні мо-

делі (див. п.2.1-2.2):

1) для випадкових процесів геопараметрів

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 115 -

σlim,rel2 = σlim,rel(nt,T)2 / n

= σlim,rel,T 2 / (nω  nt) = σlim,rel,T 2 / n , (3.6)

2) для одноаргументних скалярних випадкових полів геопараметрів

σlim,rel2 = σlim,rel(nω,L)2 / nt = σlim,rel,L2 / (nt  nω) = σlim,rel,L2 / n , (3.7)

де σlim,rel(nt,T) і σlim,rel,T, відповідно, відносні помилки, які виникають за рахунок

дискретності частоти замірів nt і/або лімітованого періоду T спостережень;

σlim,rel(nω,L) і σlim,rel,L, відповідно, відносні помилки, які виникають внаслідок дискре-

тності вимірів у перетині nω і/або лімітованого простору L спостережень, у цьому

випадку довжини спостережницького профілю тощо.

Модель (3.6) і використовується для геоекологічного моніторингу як основна

оптимізаційна. За нею варіаційно комбінують, в залежності від можливостей ви-

конання моніторингових досліджень, співвідношення:

–періоду спостережень Т;

–частоти замірів nt, тобто частоти відбирань проб, зйомок тощо;

–загальної кількості одиничних вимірів nω, пропорційної кількості реаліза-

цій, а отже і кількості значень певного випадкового геопараметра Х у кожному пе-

ретині, тобто реальному числу елементарних результатів досліду або його серій з

їхньої сукупності. Це число формується інтегрально за рахунок спостережницьких

профілів тощо та точок на них і поза ними на області значень Х (див. р.2).

Для практичної реалізації у вигляді алгоритмічних рішень з відповідним про-

грамним забезпеченням було розроблено спеціальні моделі оцінювання точності та

оптимізації режиму і структури натурних спостережень за геопараметрами природ-

ничих геосистем, які досліджуються. Для таких моделей, названих скорочено мо-

делями оцінювання точності та оптимізації спостережень за геопараметрами

або розрахунково-оптимізаційними моделями геоекологічного моніторингу,

застосовується певний запис за структурою формули (3.6), а саме

n = nt  nω = σlim,rel,T 2 / σlim,rel2 = σlim,rel,T 2 • Cv,x(t)2 / (FRCE2 – (σ,%)2) . (3.8)

У наших працях [39, 40, 47] показано, зважаючи й на п.2.2, що під час дослі-

дження стохастичної структури випадкових процесів геопараметрів найчастіше

мають справу із зведеними до стаціонарних випадковими процесами, автокоре-

ляційні функції яких апроксимуються такими типами функцій, як

rx(τ) = exp [– α│τ│] ∀ α > 0 , (3.9)

rx(τ) = exp [– α│τ│] cos βτ ∀ α > 0 . (3.10)

Для першого типу автокореляційних функцій (3.9) розрахунково-оптимізаційні

моделі геоекологічного моніторингу (3.8) мають вигляд

n = nt  nω = {2(αT + exp [– αT]) – 1)} / α2  T  σlim,rel2 , (3.11)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 116 -

для другого типу функцій (3.10) зазначені моделі мають вигляд

n = nt  nω = 1 + 2{(α2 + β2)(αT – 1) + exp[–αT]  ((α2 – β2) cos βT – 2αβ sin βT)} /

/ (α2 + β2)2  T  σlim,rel2 , (3.12)

де Т – період спостережень, поданий тут у сезонах; α і β – задані параметри ав-

токореляційних функцій для відповідного оцінювання Х як визначеного геопараме-

тра певної групи параметрів стану природничої геосистеми.

Оптимізаційно-ітераційний вибір режиму та структури спостережень за

комбінацією параметрів моніторингу Т, nt, nω, як і оцінювання точності таких спо-

стережень, безпосередньо і здійснюється по відношенню до кожного з обраних для

дослідження геопараметрів за їхніми моделями (3.11)-(3.12). При цьому у випадку

відсутності достатньо обґрунтовано визначених коефіцієнтів автокореляційних фу-

нкцій (3.9)-(3.12) стосовно певного геопараметра можливим є використання таких

коефіцієнтів іншого геопараметра за визначеними критеріями їхньої спорідненості

тощо.

Наприклад, у наших працях [36, 38, 40] згідно з результатами досліджень стохастичної

структури геосистем різних за величиною та генезисом водойм було отримано і про-

теcтовано автокореляційні функції вибіркових випадкових процесів геопараметрів гідрофі-

зикохімічної, екотоксикологічної та радіоекологічної груп геопараметрів, що і надало мож-

ливість визначити коефіцієнти розрахунково-оптимізаційних моделей геоекологічного мо-

ніторингу геосистем водойм (табл.3.1).

Таблиця 3.1 – Приклади коефіцієнтів автокореляційних функцій і моделей (формули (3.9)-

(3.12)), які використовуються для оцінювання точності спостережень та оптимізації геоекологі-

чного моніторингу геосистем водойм

Назва чи символ геопараме-

трів

Група геопараметрів (таксон геосис-

теми – водні маси)

v,х,max

сума іонів

1,11

–

гідрофізикохімічна

0,325

завислі речовини

0,45

0,42

гідрофізикохімічна

0,419

біхроматна окиснюваність

1,25

–

гідрофізикохімічна

0,229

NH4

0,88

1,20

гідрофізикохімічна

0,466

NO2

0,62

1,33

гідрофізикохімічна

0,465

NO3

0,76

0,78

гідрофізикохімічна

0,299

P (заг.)

1,06

–

гідрофізикохімічна

1,035

0,85

0,74

екотоксикологічна

0,833

0,26

0,46

екотоксикологічна

0,905

Fe (заг.)

0,49

0,53

екотоксикологічна

0,485

Cr (6+)

0,90

1,20

екотоксикологічна

0,252

137Cs

1,37

–

радіоекологічна

0,916

90Sr

1,29

–

радіоекологічна

0,828

Крім того, у р.8 також наведено приклад реалізації моделей і формул (3.8)-(3.12) для оп-

тимізації вимірювання розрахункових показників біорізноманіття.

Викладені вище положення та інші супутні до них розробки (див. [39, 40, 47]

тощо), лягли в основу науково-методичного апарата розв'язання задач вибору оп-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 117 -

тимальних співвідношень характеристик просторово-часових спостережень за по-

казниками динаміки природничих геосистем, а саме періоду спостережень, кількос-

ті профілів або точок замірів чи відбору проб або зразків тощо, частоти зйомок і

довжини чи площі досліджуваних таксонів геосистем. Зазначений вибір здійсню-

ється, виходячи з потрібної, зокрема бажаної або реальної, точності лабораторних і

натурних вимірювань, особливостей субструктур геосистем і умов виконання спо-

стережень – на профілях, точках тощо. Застосовуючи такий апарат і загалом мето-

дику СОД ГЕІ, можна істотно перманентно оптимізовувати систему геоекологічно-

го моніторингу різних за типом і структурно-функціональними параметрами при-

родничих геосистем.

Крім того, використання принципів природничо-географічного моделювання,

викладених у р.1-2, аналіз структурно-функціональних елементів геомоніторингу

природничих геосистем (див. рис.3.4) і досвіду функціонування існуючих держав-

ної та відомчих систем і мереж спостережень за станом довкілля, зосібна в екстре-

мальних ситуаціях, дозволили сформулювати головні і достатні критерії ефекти-

вності геоекологічного моніторингу. Вони стосуються такого моніторингу як цілі-

сної системи взагалі, а також різних підсистем, видів, режимів і типів її архітекту-

ри.

Ці критерії мають такий склад і тлумачення:

1) методична однорідність – використання єдиної існуючої або прийнятої ме-

тодики в межах кожного з функціональних блоків геомоніторингу;

2) системна однорідність – відповідність підходу до геомоніторингу як до єди-

ної вагомої системної концепції – концептуального інтерфейсу ГІС тощо – згідно з

принципами, викладеними в цьому підрозділі, або іншою стратегією, що послідов-

но реалізується стосовно всіх підсистем моніторингу;

3) критеріальна однорідність – можливість використання науково обґрунтова-

них взаємопоєднаних критеріїв відстеження, оцінювання та прогнозування стану

природничих геосистем. Такі критерії мають бути змістовно єдиними для певних

функціональних і структурних підсистем геомоніторингу і детермінованими для

кожної з таксонних підсистем з відображенням особливостей останніх;

4) однорідність та сполучність інформації є наслідком перших трьох ознак.

Вона визначається мірою здатності інформаційного блоку ГІС ГЕМ формувати

адекватні бази просторових даних, зокрема із різних джерел їхнього надходження,

серед них і бази даних дистанційного зондування;

5) інформативність – охоплення підсистемами геомоніторингу всіх процесів в

природничих геосистемах, які мають значення для стійкості та надійності цих гео-

систем за заданими цілями функціонування останніх. При цьому має бути забезпе-

чено реалізацію функціональних видів геомоніторингу – базового й імпактного – у

всіх таксонних підсистемах моніторингу, які досліджуються, а також реально вке-

ровних джерелах антропогенного навантаження на геосистеми;

6) (квазі)природно-натурально-антропогенна однорідність відображає, по-

перше, можливість урахування системою геомоніторингу внутрішніх і зовнішніх

структурно-функціональних зв'язків у природничих геосистемах і ієрархічної су-

підрядності їхніх елементів, які властиві типу цих геосистем. По-друге, така одно-

рідність віддзеркалює спроможність просторово-часового адекватного відображен-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 118 -

ня режимних (фазових) особливостей динаміки геосистем. При цьому слід зважати

також на зв'язки на кшталт "джерело навантаження – рівень стану – відгук геосис-

теми" тощо;

7) оперативність – наявність системи своєчасного отримання, оцінювання ін-

формації та передавання її органам, які приймають рішення. Зазначена своєчасність

за строками має враховувати технічні можливості засобів управління геосистемами,

ступінь небезпеки конкретної ситуації для їхнього стану, міру та розрахункові нас-

лідки можливої відмови від виконання цими геосистемами вимогових природно-

соціально-економічних функцій тощо (див. р.2);

8) достовірність інформації – можливість контролю відповідності сумарних

похибок отримання геоекологічної інформації допустимим межам. Останні встано-

влюються згідно із закономірностями процесів у природничих геосистемах і особ-

ливостями інструментальних і модельних засобів їхнього відображення (див. мето-

дику СОД ГЕІ в тексті цього підрозділу);

9) режимно-моніторингова однорідність – здатність до формування інформації

у вимогових режимах – стаціонарному, кризовому тощо – базуючись на відомостях,

які адекватно постачаються як фізичними мережами моніторингу, так і дистанцій-

ними та телеметричними засобами отримання інформації;

10) інструментальна однорідність – використання єдиної за приладами, про-

грамним забезпеченням тощо сучасної матеріально-технологічної бази за типами

геомоніторингу;

11) сформованість, що як критерій ефективності, з одного боку, визначає необ-

хідність наявності та належний рівень функціональних можливостей геоінформа-

ційних систем ГЕМ відповідного рівня. З іншого боку, сформованість передбачає

наявність центрів геомоніторингу в цілісних просторових субструктурах природ-

ничих геосистем як інструмента державної природоохоронної політики.

Щойно наведені критерії ефективності системи геоекологічного моніторингу в

разі необхідності можна функціонально розширювати, деталізувати або інтегрува-

ти. Ці критерії застосовні, по-перше, для оцінювання роботи конкретних існуючих

служб і мереж геомоніторингу різного типу та рангу. По-друге, такі підходи, разом

із концептуальними засадами та архітектурою геомоніторингу (див. рис.3.4) у по-

єднанні з методично-прикладними оптимізаційними моніторинговими модельними

рішеннями методики СОД ГЕІ, є корисними для удосконалення актуальних елеме-

нтів архітектури будь-яких різновидів геомоніторингу як складників майбутньої

загальнодержавної сучасної системи геоекологічного моніторингу.

3.2.3 Діагностика першопричин погіршання стану геосистем

Третім застосуванням оптимізаційно-діагностичного апарата природничо-

географічного моделювання є методика логіко-математичної модельної діагнос-

тики першопричин погіршання стану природничих геосистем, яка надалі скоро-

чено буде називатися "методика діагностики". Ця методика, знову-таки, терміноло-

гічно та змістово базується на структурно-функціональних і логіко-математичних

положеннях р.1-2, частково враховуючи при цьому принципові причинно-наслідкові

підходи методики Глобального оцінювання вод (GIWA) (див. [49]).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 119 -

Згідно з такими загальними вихідними підходами, головну мету методики мо-

жна сформулювати як діагностику першопричин (корінних причин) погіршання

рівня стану певної природничої геосистеми. При цьому погіршання кваліфікується

як відхилення реального рівня стану геосистеми від практично позачасового бажа-

ного або оптимального такого рівня, який забезпечує геоекологічну реабілітацію,

геоекологічно-економічну рівновагу та усталений розвиток геосистеми та її суб-

структур.

Таким чином, щойно зазначені відхилення мають ідентифікуватися, з одного бо-

ку, за відхиленнями значень конкретних геоелементів від еталонних показників,

тобто за ознаками стійкості геосистем. З іншого боку ці відхилення мають визнача-

тися за видом і мірою обмеження ними геопозитивних ПСЕФ або посилення геоне-

гативних ПСЕФ геосистеми, тобто за ознаками її надійності.

Саме такі підходи і лягли безпосередньо в основу алгоритмічної схеми логіко-

математичної модельної діагностики першопричин погіршання рівня стану

природничих геосистем і головних складників цих першопричин за групами

ознак стану геосистем. Схема скорочено зветься "алгоритмічна схема діагнос-

тики" або просто "схема діагностики". Таку схему, на прикладі природничої ма-

крогеосистеми басейну Дніпра, тобто з обраним складом груп ознак, ПСЕФ і ресу-

рсів, наведено на рис.3.5.

Згідно з рис.3.5, алгоритмічна схема діагностики передбачає поєднаний при-

чинно-наслідковими зв'язками ланцюг послідовних логічних, серед них модельних,

операцій, до яких відносяться такі.

1.Вибір характерних проблем погіршання рівня стану природничої геосистеми

за групами або комбінаціями груп ознак цього стану. При цьому характерні про-

блеми погіршання рівня стану, по-перше, мають бути результатом систематизації

та логічного відбору серед комплексу таких проблем найбільш репрезентативних.

По-друге, ці проблеми мають обов'язково підтверджуватись кількісними атрибу-

тами.

2.Визначення основних безпосередніх причин погіршання рівня стану природни-

чої геосистеми. Під безпосередніми причинами розуміються причини, які віддзер-

калюють перший складник ланцюжка "джерело навантаження на геосистему – її

фіксований відгук" тощо.

3.Виявлення основних секторів економіки, взаємопоєднаних з характерними

проблемами та безпосередніми причинами погіршання стану геосистеми. Серед

таких секторів, під час спеціального аналізу природничих геосистем, у цілому до-

цільно вирізняти: 1) промисловість; 2) агропромисловий комплекс (АПК); 3) кому-

нальне господарство; 4) енергетику; 5) лісове та рибне господарство; 6) транспорт;

7) рекреацію.

За необхідності та за наявності можливостей інформаційної бази тощо, серед ос-

новних секторів економіки, для аналітичної модельно-розрахункової діагностики,

вирізняються їхні більш конкретні складники. Наприклад, у промисловості загалом

це вугільна та хімічна промисловість, в АПК – зрошення, в транспорті загалом –

трубопровідний транспорт тощо. Крім того, акцент саме на взаємопоєднанні секто-

рів економіки з проблемами та безпосередніми причинами погіршання рівня стану

геосистеми зумовлюється таким.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 120 -

Рис.3.5 Алгоритмічна схема логіко-математичної модельної діагностики першоп-

ричин погіршання стану природничих геосистем

ВИБІР ХАРАКТЕРНИХ ПРОБЛЕМ ПОГІРШАННЯ РІВНЯ СТАНУ ПРИРОДНИЧОЇ

ГЕОСИСТЕМИ ЗА ГРУПАМИ АБО КОМБІНАЦІЯМИ ГРУП ОЗНАК ЦЬОГО СТАНУ:

водогосподарської

гідрофізикохімічної

екотоксикологічної

гідробіологічної

радіоекологічної

ландшафтно-екологічної

інженерно-геологічної

гідрогеологічної

седиментогенезової

медично-екологічної

інтегральних і спільних ознак

ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ БЕЗПОСЕРЕДНІХ ПРИЧИН ПОГІРШАННЯ РІВНЯ СТАНУ

ПРИРОДНИЧОЇ ГЕОСИСТЕМИ

ВИЯВЛЕННЯ ОСНОВНИХ СЕКТОРІВ ЕКОНОМІКИ, ВЗАЄМОПОЄДНАНИХ З

ХАРАКТЕРНИМИ ПРОБЛЕМАМИ ТА БЕЗПОСЕРЕДНІМИ ПРИЧИНАМИ

Промисловість

АПК

Комунальне господарство

Енергетика

Лісове та рибне господарство

Транспорт

Рекреація

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

АНАЛІЗ ДОМІНАНТНОГО ВПЛИВУ ХАРАКТЕРНИХ ПРОБЛЕМ, БЕЗПОСЕРЕДНІХ ПРИЧИН І

ВЗАЄМОПОЄДНАНИХ З НИМИ СЕКТОРІВ ЕКОНОМІКИ НА ПОГІРШАННЯ РІВНЯ СТАНУ

ЧЕРЕЗ ОБМЕЖЕННЯ ГЕОПОЗИТИВНИХ ПРИРОДНО-СОЦІАЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИХ

ФУНКЦІЙ (ГП ПСЕФ) І ПОСИЛЕННЯ ГЕОНЕГАТИВНИХ ПРИРОДНО-СОЦІАЛЬНО-

ЕКОНОМІЧНИХ ФУНКЦІЙ (ГН ПСЕФ) ГЕОСИСТЕМИ ДЛЯ ВИДІВ РЕСУРСІВ:

Обмеження ГП ПСЕФ:

Посилення ГН ПСЕФ:

Види ресурсів:

довкілля-ресурсо-

відтворювальних

довкілля-ресурсо-

деградаційно-

редукційних

водні

довкілля-ресурсо-

охоронних

"екоризикових"

земельні (територіальні)

інших

біологічні

рекреаційні

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ВИЗНАЧЕННЯ ГОЛОВНИХ СКЛАДНИКІВ ОСНОВНИХ ПЕРШОПРИЧИН ПОГІРШАННЯ

РІВНЯ СТАНУ ПРИРОДНИЧОЇ ГЕОСИСТЕМИ

СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ТА ГРУПУВАННЯ ОТРИМАНИХ ЗА КОЖНОЮ ГРУПОЮ ОЗНАК

ГОЛОВНИХ СКЛАДНИКІВ ПЕРШОПРИЧИН У ОСНОВНІ ПЕРШОПРИЧИНИ

ОТРИМАННЯ ВСІХ ОСНОВНИХ ПЕРШОПРИЧИН ПОГІРШАННЯ РІВНЯ СТАНУ

ГЕОСИСТЕМИ З ПОВНИМ ВПОРЯДКОВАНИМ НАБОРОМ ЇХНІХ ГОЛОВНИХ СКЛАДНИКІВ,

ОКРЕМО ВИЗНАЧЕНИХ ДЛЯ КОЖНОЇ ГРУПИ ОЗНАК ЦЬОГО СТАНУ

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 121 -

З одного боку, розглядаються галузі, ресурсокористування в яких безпосередньо

і формує зазначені причини та проблеми. З іншого боку, згадані причини та про-

блеми можуть обмежувати ресурсокористування в певних секторах. Це свідчить

про обмеження геопозитивних функцій геосистеми тощо, тобто про погіршання

рівня стану геосистеми. Останню закономірність може бути викликано і "зигзаго-

подібним" причинно-наслідковим зв'язком, на кшталт "обраний сектор економіки –

безпосередні причини та проблеми погіршання рівня стану – наслідки для іншого

сектора економіки".

4.Аналіз домінантного впливу характерних проблем, безпосередніх причин і вза-

ємопоєднаних з ними секторів економіки на погіршання рівня стану через обме-

ження геопозитивних природно-соціально-економічних функцій (ГП ПСЕФ) і поси-

лення геонегативних природно-соціально-економічних функцій (ГН ПСЕФ) геосис-

теми для видів ресурсів. Ця операція також виконується за спеціальними залежнос-

тями та моделями з використанням всіх вже викладених підходів і деталізацією пі-

двидів геопозитивних ПСЕФ, які обмежуються, та геонегативних ПСЕФ, які поси-

люються (див. р.1-2).

5.Визначення головних складників основних першопричин погіршання рівня стану

природничої геосистеми як інтегральний результат усіх попередніх операцій. При

цьому здійснюється додаткове тестування достовірності отриманих за кожною гру-

пою ознак стану головних складників першопричин, просуваючись вже не "вниз", а

"вгору" за схемою рис.3.5.

6.Систематизація отриманих за кожною групою ознак стану головних складни-

ків першопричин погіршання та групування їх власне в такі основні першопричини.

7.Отримання всіх основних першопричин погіршання рівня стану геосистеми з

повним впорядкованим набором їхніх головних складників, окремо визначених для

кожної групи ознак цього стану.

До особливостей вихідного варіанта методики діагностики цього підрозділу,

відноситься те, що:

1) проблематика, зумовлена наслідками природно-техногенних катастроф, вирі-

зняється в окремий блок з відповідним аналізом за алгоритмічною схемою діагнос-

тики рис.3.5;

2) діагностика проводиться на рівні певної природничої геосистеми в цілому без

детальної просторової прив'язки першопричин погіршання рівня стану до конкрет-

них субструктур геосистеми. Останнє складає предмет окремої задачі, що також

вирішується засобами природничо-географічного моделювання за спеціальними

алгоритмами (див., наприклад, схему оптимізації рис.3.3);

3) за допомогою методики розглядаються проблеми, безпосередні причини та

першопричини саме погіршання рівня стану природничих геосистем (див. р.1). Не

розглядаються ж проблеми, які виникають внаслідок погіршання стану та інших

причин і зумовлені механізмами та технологіями ресурсокористування в галузях

економіки, соціальним розвитком тощо. Це можуть бути, наприклад, проблеми

зниження якості сільськогосподарської продукції, зростання собівартості промис-

лової продукції, демографічної ситуації тощо;

4) ієрархія та рангування, за ступенем пріоритетності врахування, діагностова-

них за викладеними підходами першопричин погіршання стану природничих гео-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 122 -

систем, зокрема точна ідентифікація певного статусу таких причин також є окре-

мою задачею. Вона вирішується, зосібна, за допомогою принципів, відображених

алгоритмічною схемою оптимізації на рис.3.3, з визначенням, наприклад, транскор-

донного, загальнонаціонального або локального статусу першопричин, причім що-

до визначених субструктур геосистем і конкретних груп ознак їхнього стану;

5) безпосередні причини погіршання рівня стану певної геосистеми після закін-

чення діагностики інколи можуть виявитися і першопричинами;

6) під час тестування за алгоритмічною схемою діагностики на рис.3.5 можли-

вим і, інколи, доцільним є об’єднання проблем погіршання стану для декількох

груп ознак стану, наприклад, для гідрофізикохімічної та екотоксикологічної тощо;

7) у процесі застосування алгоритмічної схеми діагностики досить часто може

простежуватися "вертикальна" та "горизонтальна" логічна скорельованість різних

елементів цієї схеми. Це є закономірним наслідком багатофакторного процесу погі-

ршання рівня стану природничих геосистем, який відрізняється різноманітними

зв'язками тощо;

8) не виключеними є випадки, коли безпосередні причини схеми рис.3.5 немож-

ливо напряму поєднати з певними секторами економіки;

9) до складу певного набору основних першопричин погіршання стану алгорит-

мічної схеми діагностики за рис.3.5 доцільно, у всіх випадках, додавати опосеред-

ковану першопричину – "Недомінування парадигми про природоохоронні пріори-

тети розвитку суспільства". Вона є метапершопричиною за всіма групами ознак

стану природничої геосистеми.

Контрольні запитання й завдання до розділу 3:

1. Які Ви знаєте три принципові групи підходів до модельного комп'ютери-

зованого районування обраних для дослідження територій за заданими

геоекологічними показниками?

2. Що таке геоекологічне модельне районуванням територій?

3. Які взаємопоєднані етапи вирізняють у процесі геоекологічного модель-

ного районування?

4. На яких засновках базується етап ініціального структурування під час

геоекологічного районування?

5. Яким є головний формалізаційний принцип етапу модельної параметри-

зації як етапу геоекологічного районування?

6. Чим відрізняється етап модельної параметризації від етапу загальної

структуралізації?

7. Чи може будь-яка з груп геопоказників або геопараметрів геосистеми

розглядатися як неявна (загальноцільова)? Наведіть приклади.

8. Дайте характеристику принциповим особливостям етапу модельної па-

раметризації геоекологічного районування..

9. Що таке "модельні" та "умовно модельні" складники різних рівнів пара-

метричної структури геоекологічного районування територій?

10. За рахунок чого може виникнути "зредукованість" вихідних для модель-

ного районування (квазі)природних геосистем?

11. Що таке стан макрогеосистеми досліджуваних територій?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 123 -

12. Чому принципово можливим і бажаним є розподіл стану макрогеосис-

теми досліджуваних територій і її субструктур на "стан за умовами"

та "стан за наслідками" ресурсокористування?

13. Як тестується рівень стану заданих субструктур районування?

14. Що таке критична група населення (ресурсокористувачів) і як здійсню-

ється її вибір? Наведіть приклади.

15. Що може правити за вибіркові або інтегральні оцінні показники геоеко-

логічної безпеки для цілей геоекологічного районування?

16. Якою є мета створення критеріальних категорійно-класифікаційних

схем рівнів стану субструктур районування? Наведіть приклади.

17. На які складники розподіляється функціональна структура макрогеоси-

стеми в процесі геоекологічного районування?

18. Яким чином можна сформувати початкову функціональну структуру?

19. Якими є принципові підходи етапу оцінювально-функціонального струк-

турування?

20. Дайте характеристику модельним рішенням і побудовам, найбільш об-

ґрунтованим для досягнення умов квазістаціонарності та квазіоднорід-

ності детермінованих і випадкових полів макрогеосистеми під час райо-

нування.

21. Що таке "інтервальна" квазістаціонарність? Проілюструйте на прик-

ладах.

22. Яким чином розробляються ієрархічні класифікаційні схеми власне так-

сонів геоекологічного районування?

23. Чим принципово відрізняються між собою первинна та інтегральна

змодельовані функціональні структури макрогеосистеми досліджуваних

територій?

24. На що спрямовано загальну алгоритмічну схему геоекологічно-

економічної оптимізації довготермінових і оперативних режимів управ-

ління природничими геосистемами?

25. Як розуміється термін "управління геосистемами"?

26. Які групи критеріїв оптимізації розрізняють у її алгоритмічній схемі?

27. Що править за передумови оптимізації режимів управління природни-

чими геосистемами і чому? Наведіть приклади.

28. Які часові виміри використовуються для оптимізації режимів управлін-

ня геосистемами?

29. Дайте стислу характеристику змісту складників загальної алгоритміч-

ної схеми оптимізації.

30. Якими можуть бути результувальні рішення схеми оптимізації?

31. Що таке витрати на запобігання збиткам для загального потенціалу

природничих геосистем?

32. Поясність головну тезу загальної алгоритмічної схеми оптимізації ре-

жимів управління геосистемами.

33. Якими є засновки методики стохастичного оцінювання достовірності

та відновлення геоекологічної інформації та оптимізації геоекологічного

моніторингу (методики СОД ГЕІ)?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 124 -

34. Дайте стислу характеристику концептуальних засад і архітектури ге-

оекологічного моніторингу з огляду на їхню спрямованість на модельну

оптимізацію моніторингу.

35. Якими є головні складники абсолютної сумарної помилки спостережень

і вимірювань геомоніторингу?

36. Яким може бути внесок "інструментальної" помилки в довірчу область

дійсного середнього значення геоелемента?

37. Дайте характеристику вихідній моделі для оптимізаційних рішень гео-

моніторингу.

38. Яким чином реалізуються власне оптимізаційні задачі геомоніторингу?

39. Як виглядає запис розрахунково-оптимізаційних моделей геоекологічного

моніторингу?

40. Чим відрізняються між собою методична та системна однорідність як

критерії ефективності геоекологічного моніторингу?

41. На чому базується алгоритмічна схема логіко-математичної модельної

діагностики першопричин погіршання рівня стану природничих геосис-

тем?

42. Дайте стислу характеристику складу та змісту логічних операцій алго-

ритмічної схеми діагностики.

43. Яким чином виконується аналіз і моделювання домінантного впливу ха-

рактерних проблем, безпосередніх причин і взаємопоєднаних з ними сек-

торів економіки на погіршання рівня стану геосистем?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 125 -

Частина 2. ПРИКЛАДИ ТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

4 ЛАНДШАФТНО-ГІДРОРАДІОЕКОЛОГІЧНЕ РАЙОНУВАННЯ

У наших працях [37, 40] тощо на базі засновків п.3.1 було розроблено методику

комплексного модельного районування територій за ландшафтно-

гідрологічними умовами та ймовірними радіоекологічними наслідками основ-

них видів місцевого водокористування та розрахункових видів місцевого зага-

льного ресурсокористування. При цьому оцінюються наслідки для здоров'я міс-

цевих ресурсокористувачів як критичної групи, а зазначене користування ресурса-

ми називається далі спільно скорочено "місцеве водо- і ресурсокористування" на

відміну від окремих рішень стосовно лише місцевого водокористування.

Щойно згаданий різновид геоекологічного модельного районування було назва-

но узагальнювально ландшафтно-гідрорадіоекологічним районуванням терито-

рій. До того ж було отримано тестові результати цього модельного районування

для регіону Поліського краю зони мішаних (хвойно-широколистяних) лісів і півно-

чі зон широколистяних лісів і лісостепової. Зазначена методика з тестовими прик-

ладами стисло й викладається далі.

Отже, за особливості ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування тери-

торій на тлі універсальних підходів п.3.1 правлять передусім такі.

Водокористування під час ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування

макрогеосистеми досліджуваних територій (ДТ) у цілому розглядають як користу-

вання усіма видами природних ресурсів геосистем водних об'єктів і їхніх берегових

зон – водними, земельними, біологічними ресурсами тощо (див. (1.12)). У залежно-

сті від специфіки районування інколи водокористування розглядають також в кон-

тексті загального ресурсокористування в заданих природничих геосистемах, які

моделюються.

Утім за всіх умов одним з головних принципів районування має бути точне ви-

значення видів, регламентів, об'єктів і суб'єктів водокористування досліджуваних

територій. Слід також зважити на можливу наявність "азональних" структур, на-

приклад, каналів тощо, або "надмірильних" структур, наприклад каскаду дніпров-

ських водосховищ, який потребує окремого районування.

При цьому не виключена можливість і доцільність вибору геосистем певних ви-

дів водних об'єктів, стан яких є індикаторним для районування територій з водними

об'єктами в цілому. Таке було зроблене нами, наприклад, у [37, 38, 40], де геосис-

теми водойм правили за індикаторні під час оцінки наслідків водокористування.

Такий вибір було зумовлено тим, що за своїми морфогенетичними та гідроекологі-

чними характеристиками і особливостями ці аква-теральні геосистеми є індикатор-

ними щодо тестування загального рівня різногенезисної забрудненості ресурсів во-

дного фонду.

Загалом модельне районування територій цього розділу розподіляється на два

його головні складники, а саме на:

1) складник, що базується на аналізуванні та оцінюванні стану геосистем басей-

нової ЛТС як складників макрогеосистеми ДТ та ймовірних наслідків місцевого во-

докористування;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 126 -

2) складник, що ґрунтується на аналізуванні та оцінюванні стану геосистем ге-

нетико-морфологічної ЛТС і таксонів фізико-географічного районування як компо-

нентів ДТ та ймовірних наслідків як місцевого водокористування, так і місцевого

загального ресурсокористування.

4.1 Перша алгоритмічна схема

З огляду на наведені вище особливості, загальна алгоритмічна схема першого

складника ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування відповідає другому

і третьому етапам геоекологічного модельного районування (див. п.3.1). А отже ця

схема наслідує специфіку її понятійно-модельних рішень за кожним із цих етапів.

Звідси, на етапі модельної параметризації алгоритмічна схема оцінки стану

геосистем басейнової ЛТС (БЛТС) ДТ передбачає:

1) макрорівневе подавання динаміки макрогеосистеми досліджуваних терито-

рій (D{ДТ}) у вигляді

D {ДТ} ≡ D {БЛТС} = {РЕ(ω,R,t), МЕ(ω,R,t), ГІСП(ω,R,t)} , (4.1)

де РЕ(ω,R,t), МЕ(ω,R,t) і ГІСП(ω,R,t) – загальні випадкові поля за радіоекологі-

чною, медично-екологічною та інтегральною групами показників.

При цьому, по-перше, для певних подальших рішень залучаються, як допоміжні,

і геосистеми генетико-морфологічної ЛТС. Вони, а проте, не наводяться у записі

(4.1), позаяк більш детально будуть розглянуті далі. По-друге, у (4.1) і всіх наступ-

них побудовах домислюється наявність неявної (загальноцільової) водогосподарсь-

кої групи показників, коли відсутня необхідність безпосереднього вирізнення меж

конкретних комплексів водокористування тощо. У цій ситуації задаються та моде-

люються з наступним структуруванням поля власне можливих наслідків водокори-

стування, віднесені до групи інтегральних показників стану (див. далі);

2) подальшу формалізацію полів (4.1). Вона здійснюється за ієрархічним лан-

цюжком для кожного складника моделі (4.1) разом з параметризацію динаміки цих

складників для тих, які є "модельними" під час районування. Натомість "умовно

модельні" компоненти позначаються символом "^". Отже, відповідно:

–басейнова ЛТС у (4.1) спадно формалізується за (4.2)-(4.4), а саме

{БЛТС(ω,R)}^ ∈ {ТРБ(ω,SRТРБ)} ∈ {ІРБ(ω,SRІРБ)} , (4.2)

де ТРБ(ω,SRТРБ) – просторові ознаки сукупності тестових річкових басейнів

(ТРБ) як найвищих за порядком басейнових геосистем або їхніх груп чи частин на

досліджуваних територіях. Вирізнення ТРБ має забезпечити маркування у басейно-

вій ЛТС ДТ макро- та мезоумов формування річкового стоку і, внаслідок цього,

адекватних умов міграції різних забрудників із стоковими процесами; ІРБ(SRІРБ) –

аналогічні ознаки інших річкових басейнів кожного ТРБ, поєднаних із басейновими

геосистемами більш низького порядку;

D {ТРБ(ω,SRТРБ)} = {ТРБ(ω,SRТРБ,t)} , (4.3)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 127 -

D {ІРБ(ω,SRІРБ)} = {ІРБ(ω,SRІРБ,t)} ; (4.4)

–радіоекологічна група показників у (4.1) спадно формалізується за моделями

(4.5)-(4.7) із записами відповідних субполів за (4.8)-(4.9), тобто

{РЕ(ω,R)}^ ∈ {РЕРБ(ω,SRРБ), РЕВО(ω,SRВО)} , (4.5)

{РЕРБ(ω,SRРБ)} ∈ {137Css(ω,SRCs,s)} , (4.6)

{РЕВО(ω,SRВО)} ∈ {137Csw(ω,SRCs,w), 90Srw(ω,SRSr,w), 137Csb(ω,SRCs,b)} , (4.7)

D {РЕРБ(ω,SRРБ)} = {РЕРБ(ω,SRРБ,t)} ≡ D {137Css(ω,SRCs,s)} =

= {137Css(ω,SRCs,s,t)} , (4.8)

D {РЕВО(ω,SRВО)} = {РЕВО(ω,SRВО,t)} ≡

≡ D {137Csw(ω,SRCs,w), 90Srw(ω,SRSr,w), 137Csb(ω,SRCs,b)} =

= {137Csw(ω,SRCs,w,t), 90Srw(ω,SRSr,w,t), 137Csb(ω,SRCs,b,t)} , (4.9)

де РЕРБ(ω,SRРБ) – випадкове субполе радіоекологічних характеристик басейно-

вої ЛТС ДТ як субполе компонента радіоекологічної групи. Його подано парамет-

ричними збуреннями єдиного, найбільш репрезентативного елемента – субполем

(4.8) випадкових величин за простором 137Css(ω,SRCs,s), які відповідають референт-

ній густині випадів 137Cs на ґрунт; РЕВО(ω,SRВО) – випадкове субполе стану геоси-

стем індикаторних водних об’єктів як субполе компонента радіоекологічної групи.

Воно містить систему елементів – субполів (4.9) просторових випадкових величин

137Csw(ω,SRCs,w), 90Srw(ω,SRSr,w) і 137Csb(ω,SRCs,b), які правлять за основні радіоеколо-

гічні параметри геосистем зазначених водних об’єктів. Ці параметри визначають

рівні забрудненості водних мас геосистем – за питомою активністю радіоцезію та

радіостронцію (137Csw і 90Srw) та їхнього дна – за щільністю його забруднення радіо-

цезієм (137Csb).

За першими двома з цих випадкових величин моделюються т.зв. індикаторні

"водні" дози опромінення (див. [36] і далі). За них правлять дози внутрішнього

опромінення критичної групи населення водними шляхами, які є першоосновою

побудови структур медично-екологічної групи показників;

–параметрична структура медично-екологічної групи у (4.1) описується відпо-

відними формулами (4.10)-(4.12)

{МЕ(ω,R)}^ ∈ {МЕІД(ω,SRІД)} , (4.10)

{МЕІД(ω,SRІД)} ∈ {СВДР(ω,SRСВД)} , (4.11)

D {МЕІД(ω,SRІД} = {МЕІД(ω,SRІД,t)} =

= D {СВДР(ω,SRСВД)} = СВДР(ω,SRСВД,t)} , (4.12)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 128 -

де МЕІД(ω,SRІД,t) – випадкове субполе дозоутворення водними шляхами як су-

бполе компонента медично-екологічної групи. Воно представлене параметричними

збуреннями у ДТ його репрезентативного елемента – субполем випадкових величин

за простором СВДР(ω,SRСВД). Останні відповідають сукупності спеціально обумов-

лених розрахункових значень індикаторних "водних" доз опромінення (СВДР). Такі

значення еквівалентні заданим оцінкам цих доз стосовно певних компактно-

розрахункових ділянок у ТРБ – компактно-розрахункових ділянок дозоутворення

"водними" шляхами. Такі ділянки вирізняють за допомогою побудови полігонів

Тіссена (діаграм Вороного) або інтерполяційних поверхонь тощо дискретно ("точ-

ково") заданих СВДР. При цьому зважають на певні підсистеми басейнової ЛТС,

насамперед морфологічно-позиційні, а також додатково, на елементи генетико-

морфологічної ЛТС, до яких приурочено зазначені ділянки (приклад на рис.4.1);

Рис.4.1 Приклад побудови діаграм Вороного дискретно ("точково") заданих інди-

каторних "водних" доз опромінення (СВДР)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 129 -

–група інтегральних і спільних показників у (4.1) (ГІСП-група) формалізується

за такими моделями, як

{ГІСП(ω,R)} ∈ {КРCВ(ω,SRКРС,В)} , (4.13)

{КРCВ(ω,SRКРС,В)} ∈ {СРCВ(ω,SRСРС,В)} , (4.14)

D {КРCВ(ω,SRКРС,В)} = {КРCВ(ω,SRСРС,В,t)} =

= D {СРCВ(ω,SRСРС,В)} = {СРCВ(ω,SRСРС,В,t)} , (4.15)

де КРCВ(ω,SRКРС,В,t) – випадкове субполе класів ступенів можливого радіоеко-

логічного ризику внаслідок водокористування та відповідних їм класів рівнів радіо-

геоекологічного стану. Такі класи визначаються згідно з спеціально розробленою за

підходами п.3.1 категорійно-класифікаційною схемою (див. далі табл.4.1) як субпо-

ле компонента ГІСП-групи. Це субполе визначається параметричними збуреннями

в ДТ його репрезентативного та інтегрального за змістом елемента – субполем

(4.15) випадкових величин за простором СРCВ(ω,SRСРС,В). Останні "чисельно-

ознаково" характеризують власне ступені можливого ризику за рахунок водокорис-

тування і відповідні рівні стану та відносяться до своїх поєднаних чи непоєднаних

між собою просторових субобластей як складників і SRКРС,В, і SRСРС,В;

3) оперування заданими перетинами випадкових полів просторових величин,

які власне і визначають умови та наслідки водокористування в ДТ, згідно з моделя-

ми (4.1)-(4.15);

4) залучення до оцінювання ознак "стану за умовами" водокористування на

тлі геосистем басейнової ЛТС складників радіоекологічної групи показників з її іє-

рархічними ланцюжками, а ознак "стану за наслідками" – компонентів медично-

екологічної групи та ГІСП-групи, вважаючи останню домінантною критеріальною

для "стану за наслідками";

5) застосування як власне ознак стану за умовами та наслідками водокористу-

вання фактичних числових або "чисельно-ознакових" значень. Останні найчастіше

стосуються елементів щойно зазначених відповідних груп показників стану геосис-

тем басейнової ЛТС ДТ з просторовими областями полів цих елементів і потрібних

комбінацій, співвідношень тощо таких полів (субполів) різних параметричних рів-

нів.

На етапі функціональної структуралізації алгоритмічна схема оцінки стану ге-

осистем басейнової ЛТС ДТ наслідує основну мету: на основі початкової функці-

ональної структури, що уособлює собою впорядковані та картографічно імплеме-

нтовані ГІС-інструментарієм поля та субполя попереднього етапу (приклад на

рис.4.2), змоделювати первинну та інтегральну функціональні структури ДТ. Вони,

у свою чергу, складаються з чисельно-діапазонно та просторово визначених суб-

структур як квазіоднорідних субполів можливого ризику внаслідок водокористу-

вання та відповідного рівня стану.

Таке спрямування наступних кроків зумовлює наявність двох часткових (допо-

міжних) алгоритмічних схем моделювання.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 130 -

Рис.4.2 – Початкова функціональна структура (на прикладі ТРБ "ТЕТЕРІВ")

Так, часткова алгоритмічна схема формування первинної змодельованої функ-

ціональної структури містить у собі такі послідовні рішення:

1) у межах кожного ТРБ розрахункові "точкові" значення індикаторних "вод-

них" доз опромінення (СВДР), віднесені до їхнього власного інтервалу категорійно-

класифікаційної схеми ризику / рівнів стану за табл.4.1, по-перше, поєднуються з

просторовою областю відповідної їм компактно-розрахункової ділянки дозоутво-

рення в тестовому басейні (КРД) тощо.

По-друге, такі значення картографічно маркуються ГІС-інструментарієм вже як

система квазістаціонарних квазіоднорідних субполів ступенів можливого ризику

внаслідок водокористування та відповідних рівнів радіогеоекологічного стану, тоб-

то

{СВДР(ω0,SRСВД,0,tP) → СРCВ}  {ТРБ(SRТРБ,t0) … ⊗ КРДСВД,Р(SRКРД,t0)} =

= {СРCВ(ω,SRСРС,В,t)} ≅ {ВПолКСТА,КОДН} ; (4.16)

2) такі, останні за моделлю (4.16) субполя СРCВ і розглядаються як ті, що сфор-

мували первинну змодельовану функціональну структуру для зазначених ступенів з

можливістю, за потреби, їхнього об'єднання та картографування і відповідних кла-

сів ризику / рівнів стану (див. приклад рис.4.3). А отже

{ПЗФССРС,В} ∈ {СРCВ(ω,SRСРС,В,t)} . (4.17)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 131 -

Таблиця 4.1 – Кінцева категорійно-класифікаційна схема класів ступенів і ступенів

можливого радіоекологічного ризику внаслідок місцевого водокористування та відпо-

відних класів рівнів і рівнів радіогеоекологічного стану субструктур районування ба-

сейнової ЛТС

Інтервали СВДР,

мкЗв/рік Категорії ризику та рівнів радіогеоекологічного стану

Класи ступенів ри-

зику та класи рів-

нів стану

Ступені ризику та рівні стану

Ступені ризику (з

середніми число-

вими індексами

ступеня ризику)

Рівні стану (за інтер-

валами "таксонних"

індексів рівня стану

моделі (4.18))

СВДР ≥ 200 Клас підвищеного

ризику та клас погі-

ршеного рівня стану

високий (1) вельми погіршений

(1,00 – 1,50]

100 ≤ СВДР < 200 підвищений (2) погіршений

(1,50 – 2,50]

50 ≤ СВДР < 100

Клас помірного ри-

зику та клас задові-

льного рівня стану

помірний (3) задовільний

(2,50 – 3,50]

0 ≤ СВДР < 50

Клас незначного ри-

зику та клас вельми

задовільного рівня

стану

незначний (4) вельми задовільний

(3,50 – 4,00]

Рис.4.3 – Первинна змодельована функціональна структура (на прикладі ТРБ "ТЕ-

ТЕРІВ")

"ТЕТЕРІВ"

Тестовий річковий басейн

(КРИТЕ РІАЛЬНО ДОМІ НАНТНА ГРУПА ІНТЕ ГРАЛЬНИХ ПОКАЗНИ КІВ)

ЗАДОВІЛЬНИЙ

Київське вдсх

ПОГІРШЕНИЙ

МІСЦЕВОГО ВОДОКОРИСТУВАННЯ

РІВЕНЬ РАДІОЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ:

ВЕЛЬМИ ПОГІРШЕНИЙ

СУБПОЛЯ РІВНІВ СТАНУ МЕЗОГЕОСИСТЕМИ БАСЕЙНУ

ВЕЛЬМИ ЗАДОВІЛЬНИЙ

ЗА МОЖЛИВИМИ РАДІОЕКОЛОГІЧНИМИ НАСЛІДКАМИ

РІВЕНЬ РАДІОГЕОЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ:

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 132 -

Інтегральна (вторинна) змодельована функціональна структура полікритері-

ально моделюється насамперед на базі первинної структури і містить вже ієрархіч-

но поєднані таксони відповідного районування. Їх вирізняють за умовами та ймо-

вірними наслідками водокористування та називають, скорочено за змістом, "гідро-

радіоекологічно-ландшафтними таксонами". Останні є субполями первинної стру-

ктури, які відображають категорований рівень стану, адекватний категорованому

ризику внаслідок водокористування. Їх згруповано за окремою класифікаційною

схемою гідрорадіоекологічно-ландшафтних таксонів (ГЛТ) районування.

Таку класифікаційну схему, по-перше, інтегровано з вищезгаданою категорійно-

класифікаційною схемою ризику / рівнів стану. По-друге, вона оперує гідрологічно-

ландшафтними комплексами трьох ієрархічних рівнів: тестовий річковий басейн –

район такого басейну – локальний максимум вельми погіршеного рівня стану.

Тестовий річковий басейн розглядається вже як гідрорадіоекологічно-

ландшафтний таксон найвищого рангу, який править за басейнову макросубструк-

туру в макрогеосистемі ДТ, і, з іншого боку, мезогеосистему останньої. Така мезо-

геосистема однорідна за чинниками формування річкового стоку та його режимом,

які зумовлюють спільні риси макро- і мезодинаміки забруднення територій із сто-

ковими процесами. Зазначені риси є індивідуально характерні для кожного тесто-

вого басейну на тлі притаманних йому особливостей і рівнів забрудненості геосис-

тем басейнової ЛТС, серед них геосистем власне водних об’єктів. При цьому порів-

няльна характеристика тестових басейнів між собою за результатами районування

можлива за "таксонними" індексами рівня радіогеоекологічного стану, засто-

совними і для районів ТРБ (див. далі). Безпосередньо такі індекси (ТІРРСВ(ТРБ, РТРБ))

розраховуються як інтегральні середньовиважені за моделлю

nСРС,В nСРС,В

ТІРРСВ(ТРБ, РТРБ) = ∑ (ІРВ  SІР,В)i / ∑ (SІР,В)i , (4.18)

i =1 i =1

де ІРВ – середні числові індекси ступеня ризику і-тих спільнокатегорійних за

цими індексами субполів первинної змодельованої функціональної структури мак-

рогеосистеми ДТ у певному тестовому річковому басейні або його районі; SІР,В –

загальні площі щойно зазначених спільнокатегорійних за індексами ризику субпо-

лів; nСРС,В – кількість категорій (ступенів) можливого ризику у певному тестовому

річковому басейні або його районі.

Район тестового річкового басейну (або гідрорадіоекологічно-ландшафтний

район) розглядається як басейнова мезосубструктура із специфічними умовами і

наслідками водокористування. Вона просторово вирізняється за інтегральним пока-

зником – домінантними ступенями або комбінаціями домінантних рівнів стану,

враховуючи і планове положення такої мезосистеми відносно басейнових морфоло-

гічно-позиційних підсистем (див. р.2 і р.5) тощо. Тобто такий район практично є

сукупністю декількох компактно-розрахункових за значеннями СВДР ділянок ба-

сейну. Вони є однорідними за переважними можливими радіоекологічними наслід-

ками водокористування. Певні райони можуть містити в собі локальні максимуми

вельми погіршеного рівня стану.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 133 -

Локальний максимум вельми погіршеного рівня стану (або гідрорадіоеко-

логічно-ландшафтний локальний максимум) кваліфікується як гідрологічно-

ландшафтна мікросубструктура в районі тестового річкового басейну. Вона виріз-

няється в тих районах, де домінантних ступенів ризику більше ніж один. Локальні

максимуми за місцезнаходженням практично еквівалентні окремим компактно-

розрахунковим ділянкам дозоутворення в тестовому басейні, які мають високий

ступінь ризику внаслідок водокористування та відповідний цьому рівень стану.

Увесь ієрархічний ланцюжок гідрорадіоекологічно-ландшафтних таксонів коду-

ється спеціальною шестизначною нумерацією. Таксонам присвоюються певні влас-

ні назви з додатковим використанням значень "таксонних" індексів рівня стану

(див. [40] і наступні рисунки).

Часткова ж алгоритмічна схема створення інтегральної змодельованої функці-

ональної структури містить у собі такі послідовні рішення (приклади – на рис.4.4.-

4.5):

1) отримана за попередньою частковою алгоритмічною схемою первинна функ-

ціональна структура (моделі (4.16)-(4.17)) поділяється на її субструктури згідно з

межами просторових субобластей субполів тестових річкових басейнів. Створені

таким чином нові субструктури первинно-вторинної функціональної структури і

будуть правити за власне тестові басейни (ТРБ) як таксони районування, тобто

СРCВ(ω,SRСРС,В,t)}  {ТРБ(SRТРБ,t0)} = {ТРБСРС,В(ω,SRТРБ,t)} ; (4.19)

2) кожний басейн поділяється на його гідрорадіоекологічно-ландшафтні райони

(РТРБ) шляхом вирізнення та/або поєднання субполів первинної функціональної

структури за спільними домінантними ознаками ступенів ризику / рівня стану або

спільними комбінаціями таких домінантних ознак у ТРБ-таксоні. Звідси

{СРCВ(ω,SRСРС,В,t)}  {СРCВ,DOM(ω,SRСРС,В,DOM,t0), КРДСВД,Р(SRКРД,t0)} =

= {РТРБСРС,В(ω,SRТРБ,t)} ∋ {ТРБСРС,В(ω,SRТРБ,t)} ; (4.20)

3) за наявності та для гідрорадіоекологічно-ландшафтних районів з n(СРCВ,DOM)>1

в їхньому складі окремо вирізняються для оцінювання рівня стану локальні макси-

муми підвищеного класу ризику внаслідок водокористування (ЛМ) – локальні мак-

симуми вельми погіршеного рівня стану

{РТРБСРС,В(ω,SRТРБ,t)} ∈ {ЛМСРС,В(ω,SRТРБ,t)} . (4.21)

Загальні ж тестові результати застосування першої алгоритмічної схеми за (4.1)-(4.21)

для згаданого на початку розділу регіону Поліського краю зони мішаних лісів і півночі ши-

роколистяно-лісової та лісостепової зон як тестової макрогеосистеми ДТ (за [37, 40]) за-

свідчили таке. У цій макрогеосистемі було модельно вирізнено 30 тестових річкових басей-

нів. Вони розподіляються на 124 гідрорадіоекологічно-ландшафтних райони (рис.4.6-4.7) з

вирізненням 28 локальних максимумів вельми погіршеного рівня стану. Субполя класу по-

гіршеного рівня радіогеоекологічного стану охоплюють майже що 15% площі усіх тестових

басейнів, диференціюючись на субполя вельми погіршеного (1,7%) та погіршеного (13,3%)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 134 -

рівнів стану. Субполя класу задовільного рівня становлять близько 26% і класу вельми за-

довільного – коло 59% загальної площі протестованих геосистем.

Рис.4.4 – Приклад інтегральної змодельованої функціональної структури на тлі пе-

рвинної структури

Рис.4.5 – Приклад інтегральної змодельованої функціональної структури – власне

таксонів районування

Тестовий річковий басейн

"ТЕТЕРІВ"

Київське вдсх

ЛОКАЛЬНІ МАКСИМУМИ ВЕЛЬМИ ПОГІРШ ЕНОГО РІВНЯ СТАНУ

МЕЖІ РАЙОНІВ ТЕСТОВОГО РІЧКОВОГО БАСЕЙНУ

130902

130301

130801

131101

131103

131102

130901

1312

1303 1311

1309

1313

1308

1307

1310

1305

1306

1302

1304

1301

130902 ÑÅРÅДНÜÎТ ÅТÅРІВÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІР ØÅ НÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

130301 ВÅРÕНÜÎІРØАНÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

131103 ÇДВИÇÜКÎ- ÑТАВИÙÅНÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

131102 ТÅТ ÅРІВÑÜКÎ-ÁІЛКІ ВÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТ АНÓ

131101 ТÅТÅ РІВÑÜКÎ-ДÓÁÎВÅÖÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІ РØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

130901 ØЛЯÌАРÑÜКÎ-КÎРÎÁÎÖÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІР ØÅ НÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

130801 І РØА НÑÜКÎ-ÇЛÎÁИÖÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТ АНÓ

1312 ЛІВÎÁÅРÅ ÆНИÉ НИÆН ÜÎТÅТÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІ ЛÜНÎГÎ (2,95) РІВНЯ ÑТАНÓ

1304 ÏРАВÎÁÅРÅÆНИÉ ВÅРÕНÜÎТÅТÅРІ ВÑÜКИÉ РАÉÎН В. ÇАДÎВ. (3, 56) РІВНЯ ÑТАНÓ

1301 ЛІВÎÁÅРÅÆНИÉ ВÅРÕНÜÎТÅТ ÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØ. (2, 02) РІВНЯ ÑТАНÓ

1302 ÑÅРÅДНÜÎТÅ ТÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІ ЛÜНÎГÎ (3,00) РІВНЯ ÑТАНÓ

1307 ÑÅРÅДНÜÎІ РØАНÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІЛÜНÎГÎ (3, 00) РІВНЯ ÑТАНÓ

1313 НИÆНІÉ ÇДВИÇÜКÎ-ТÅТÅРІ ВÑÜКИÉ РАÉÎН ВÅЛÜÌИ ÇАДÎВІ ЛÜНÎГÎ (3,88) РІ ВНЯ ÑТАНÓ

1311 ВÅРÕНІÉ ÇДВИÇÜКÎ-ТÅТ ÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГРІØÅНÎГÎ (1,89) РІВНЯ ÑТАНÓ

1310 ÏРАВÎÁÅРÅÆНÎ-ГÓÉВИНÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІ РØÅНÎГÎ (2,32) РІ ВНЯ ÑТАНÓ

1309 НИÆНІÉ І РØАНÑÜКÎ-ТÅТÅРІВÑÜК ИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØÅНÎГÎ (1,88 ) РІВНЯ ÑТАНÓ

1308 ІРØАНÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГ ІРØÅНÎГÎ (1,99) РІВНЯ ÑТАНÓ

1306 ГÓÉВИНÑÜКÎ-ГНИЛÎÏ' ЯТÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІЛÜНÎГÎ (3,00) РІ ВНЯ ÑТАНÓ

1305 ГНИЛÎÏ' ЯТÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØÅНÎГÎ (2, 00) РІВНЯ ÑТ АНÓ

1303 ВÅРÕНІ É ІРØАНÑÜКÎ-ТÅТÅРІ ВÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØÅНÎГÎ (1 ,98) РІВНЯ ÑТ АНÓ

"ТЕТЕРІВ"

Тестовий річковий басейн

МЕЖІ РАЙОНІВ ТЕСТОВОГО РІЧКОВОГО БАСЕЙНУ ЛОКАЛЬНІ МАКСИМУМИ ВЕЛЬМИ ПОГІРШЕНОГО РІВНЯ СТАНУ

Київське вдсх

131101

130301 131102

130902

130801

131103

130901

1313

1312

1308

1311

1310

1303

1309

1307

1305

1306

1302

1304

1301

130902 ÑÅРÅДНÜÎТÅТ ÅРІВÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

130301 ВÅРÕНÜÎІ РØАНÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

131103 ÇДВИÇÜКÎ-ÑТАВИÙÅНÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

131102 ТÅТÅРІ ВÑÜКÎ-ÁІЛКІ ВÑÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІ РØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТАНÓ

131101 Т ÅТÅРІВÑÜ КÎ-ДÓÁÎВÅÖÜК ИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІР ØÅНÎГÎ РІ ВНЯ ÑТАНÓ

130901 ØЛЯÌАРÑÜКÎ-К ÎРÎÁÎÖÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІ РØÅНÎГÎ РІВ НЯ ÑТАНÓ

130801 ІРØАНÑÜКÎ-ÇЛÎÁИÖÜКИÉ ÌАКÑИÌÓÌ ВÅЛÜÌИ ÏÎГІРØÅНÎГÎ РІВНЯ ÑТ АНÓ

1312 ЛІВÎÁÅРÅÆНИÉ НИÆНÜÎТÅТÅРІ ВÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІЛÜНÎГÎ (2,9 5) РІВНЯ ÑТАНÓ

1307 ÑÅРÅДНÜÎІРØАНÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІ ЛÜНÎГÎ (3,00) РІ ВНЯ ÑТАНÓ

1304 ÏРАВÎÁÅРÅÆНИÉ ВÅРÕНÜÎТÅТÅРІ ВÑÜКИÉ РАÉÎН В. ÇАДÎВ. ( 3,56) РІВНЯ ÑТ АНÓ

1302 ÑÅРÅДНÜÎТÅТÅР ІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІЛÜНÎГÎ (3, 00) РІВНЯ ÑТАНÓ

1301 ЛІВÎÁÅРÅÆНИÉ ВÅРÕНÜÎТÅТ ÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØ. ( 2,02) РІВ НЯ ÑТАНÓ

1313 НИÆНІÉ ÇДВИÇÜКÎ-ТÅТ ÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ВÅЛÜÌИ ÇАДÎВІЛÜНÎГÎ (3, 88) РІВНЯ ÑТАНÓ

1311 ВÅРÕНІÉ ÇДВИÇÜКÎ- ТÅТÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГРІ ØÅНÎГÎ (1,89) РІ ВНЯ ÑТАНÓ

1310 ÏРАВÎÁÅРÅÆНÎ-ГÓÉВИНÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІ РØÅНÎГÎ (2,32) РІВНЯ ÑТАНÓ

1309 НИÆНІÉ ІРØАНÑÜКÎ-Т ÅТÅРІВÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØÅНÎГÎ ( 1,88) РІВ НЯ ÑТАНÓ

1308 ІРØАНÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІ РØÅНÎГÎ (1,99) РІ ВНЯ ÑТАНÓ

1306 ГÓÉВИНÑÜКÎ- ГНИЛÎÏ'ЯТÑÜКИÉ РАÉÎН ÇАДÎВІЛÜНÎГÎ (3 ,00) РІВНЯ ÑТ АНÓ

1305 ГНИЛÎÏ'ЯТ ÑÜКИÉ РАÉÎН ÏÎГІРØÅНÎГÎ (2,00) РІВНЯ ÑТАНÓ

1303 ВÅРÕНІ É ІРØАНÑÜКÎ-ТÅТÅРІВÑÜКИÉ РА ÉÎН ÏÎГІРØÅНÎГÎ (1,98) РІВНЯ ÑТАНÓ

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 135 -

Рис.4.6 – Субполя рівнів радіогеоекологічного стану (на прикладі 30 тестових річ-

кових басейнів макрогеосистеми ДТ за [37, 40]) ("ПРИП'ЯТЬ"…"СЕЙМ" – назви ТРБ;

рівні стану (за табл.4.1):  – вельми погіршеного;  – погіршеного;  – задовільного;  –

вельми задовільного)

Рис.4.7 – Регіональні рейтинги районів тестових річкових басейнів за спаданням

значень "таксонних" індексів рівня радіогеоекологічного стану моделі (4.18) (на прик-

ладі 124 РТРБ тестової макрогеосистеми ДТ)

−

−

01...30 - КÎДИ ТРÁ

- ÌÅÆІ ТРÁ

- КÎНТÓРИ ÇАÏЛАВ ГÎЛÎВНИÕ РІ ×ÎК ДР

- ÌÅÆІ ДР

[КАРТА ÏÇÔÑ ÌÅДР (ÌРР ÌВ)]

(ÏÎЛІÑÑЯ І ÏІ ВНІ× ЛІÑÎÑТÅÏÓ Ó ÌÅÆАÕ ВÎЛИНÑÜКÎ¯, ÆИТÎÌИРÑÜКÎ¯, КИ¯ВÑÜКÎ¯ ТА ×ÅРНІГІВÑÜКÎ¯ ÎÁЛАÑТÅÉ)

004

001

003

002

"ÑÓÏІÉ"

"ÏРИÏ'ЯТÜ-3"

"РÎÑÜ"

"КАНІВÑÜКÅ ВДÑÕ-1"

"ІРÏІНÜ"

"ÏРИÏ'ЯТÜ-2"

"ДНІÏРÎ"

"Г.ТІКИ×"

"ТÅТÅРІВ"

"ÓÆ"

"КАНІВÑÜКÅ ВДÑÕ"

"ТРÓÁ ІÆ"

"ÎÑТÅР"

"ДÅÑНА"

"ÌÅНА"

"ÑÓЛА"

"ÓÁÎРТÜ"

"ÑЛÓ×"

"ДÅÑНА-1"

"ÓÁІДÜ"

"ÑÅÉÌ"

"ÏРИÏ'ЯТÜ"

"ÏРИÏ'ЯТÜ-1"

"ÑНÎВ"

"ÑТИР"

"ГÎРИНÜ"

"ÑТÎÕІД"

"ТÓР'Я"

"Ç.ÁÓГ"

16 26

02 03

01 "КИ¯ВÑÜКÅ ВДÑÕ"

"КИ¯ВÑÜКÅ ВДÑÕ"

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 136 -

4.2 Друга алгоритмічна схема

Загальна алгоритмічна схема другого складника ландшафтно-

гідрорадіоекологічного районування також адекватна другому та третьому етапам

геоекологічного районування за п.3.1 і, у свою чергу, дотримується понятійно-

модельних рішень за кожним із таких етапів.

Отже, на етапі модельної параметризації алгоритмічна схема оцінки стану ге-

осистем генетико-морфологічної ЛТС (ГМЛТС) і таксонів фізико-географічного

районування (ФГТ) ДТ передбачає:

1) макрорівневе подавання динаміки макрогеосистеми досліджуваних терито-

рій [D{ДТ}] аналогічно до (4.1), тобто як

D {ДТ} ≡ D {ГМЛТС, ФГТ} = {РЕ(ω,R,t), МЕ(ω,R,t), ГІСП(ω,R,t)} . (4.22)

2) подальшу формалізацію полів (4.22), яка, згідно з вже обґрунтованими

спрощеннями тощо, здійснюється таким чином:

–генетико-морфологічна ЛТС у (4.22) формалізується за формулою (4.23) з до-

датковим урахуванням, за потреби, і власне морфологічних атрибутів ландшафтів.

При цьому запис "модельного" субполя відповідає формулі (4.24), а отже загалом

{ГМЛТС(ω,R)}^ ∈ {ТЛАНД(ω,SRтланд)}^ ∈ {РЛАНД(ω,SRрланд)} , (4.23)

D {РЛАНД(ω,SRрланд)} = {РЛАНД(ω,SRрланд,t)} ; (4.24)

де ТЛАНД(ω,SRтланд)^ – ознаки, які відповідають просторовій сукупності типів

ландшафту за відповідно обраною їхньою класифікаційною схемою (наприклад, за

схемою [26]); РЛАНД(ω,SRрланд) – ознаки "модельної" просторової сукупності ро-

дів ландшафту;

–фізико-географічні таксони у (4.22), функціонально поєднані із ГМЛТС і її

складниками, формалізуються за формулою (4.25) із параметричним поданням від-

повідних субполів за моделями (4.26)-(4.27)

{ФГТ(R)}^ ∈ {ФГК(ω,SRфгл)} ∈ {ФГО(ω,SRфго)} , (4.25)

D {ФГК(ω,SRфгк)} = {ФГК(ω,SRфгк,t)} , (4.26)

D {ФГО(ω,SRфго)} = {ФГО(ω,SRфго,t)} , (4.27)

де ФГО(ω,SRфгк,t) – субполе фізико-географічних країв; ФГО(ω,SRфго,t) – суб-

поле фізико-географічних областей;

–радіоекологічна група показників у (4.22) спадно формалізується тотожно пе-

ршій алгоритмічній схемі, тобто за моделями (4.5)-(4.9). Утім при цьому зважають

на те, що запис РЕРБ(ω,SRРБ) маркує випадкове субполе радіоекологічних харак-

теристик і басейнової, і генетико-морфологічної ЛТС досліджуваних територій, як

і таксонів їхнього фізико-географічного районування;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 137 -

–параметрична структура медично-екологічної групи показників у (4.22) опису-

ється формулами (4.28)-(4.29)

{МЕ(ω,R)}^ ∈ {МЕІД(ω,SRІД), МЕРПД(ω,SRрпд)} , (4.28)

D {МЕРПД(ω,SRРПД)} = {МЕРПД(ω,SRРПД,t)} =

= D {НД70(ω,SRНД)} = {НД70(ω,SRНД,t)} , (4.29)

де МЕІД(ω,SRІД,t) – вже розглянуте випадкове субполе дозоутворення водними

шляхами (див. формалізацію за (4.10)-(4.12)); МЕРПД(ω,SRРПД,t) – випадкове суб-

поле показників дозоутворення від загальнофункціональних джерел опромінення

населення у вигляді субполя ретроспективно-прогнозних референтних доз компо-

нента МЕ-групи. Таке субполе характеризується параметричними збуреннями в

межах ДТ свого найбільш інтегрального елемента – субполем (4.29) просторових

випадкових величин НД70(ω,SRНД,t), еквівалентних набору розподілених у ДТ ре-

ферентних "доз за життя" – НД70. Останні також має бути належним чином імпле-

ментовано засобами ГІС-інструментарію (див. далі);

–група інтегральних та спільних показників у (4.22) (ГІСП-група) формалізу-

ється за такими моделями, як

{ГІСП(ω,R)} ∈

∈ {КРCВ(ω,SRКРС,В), КРСВ+ЗРCs(ω,SRКРС,В+ЗРCs)^, КРСВ+ЗР(ω,SRКРС,В+ЗР)} , (4.30)

{КРСВ+ЗР(ω,SRКРС,В+ЗР)} ∈ {CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР)} , (4.31)

{CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР)} = f {СРСВ+ЗРCs(ω,SRСРС,В+ЗРCs)^ ,

∆

СРСВ+ЗРCs(ω,SR

∆

СРС,В+ЗРCs)^} , (4.32)

D {КРСВ+ЗР(ω,SRКРС,В+ЗР)} = {КРСВ+ЗР(ω,SRКРС,В+ЗР,t)} =

= D {CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР)} = {CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР,t)} , (4.33)

де:

КРCВ(ω,SRСРС,В,t) – випадкове субполе класів ступенів можливого радіоекологі-

чного ризику внаслідок водокористування, вже розглянуте згідно з моделями

(4.13)-(4.15);

КРСВ+ЗР(ω,SRкрс,в+зр,t) – випадкове субполе класів ступенів можливого радіоеко-

логічного ризику, спільного внаслідок водо- і ресурсокористування (тобто В+ЗР) і

відповідних їм класів рівнів радіогеоекологічного стану згідно із спеціально ство-

реними проміжною (матрично-категорійною) та кінцевою категорійно-

класифікаційною схемами (див. наступний текст). Подається як субполе компонен-

та ГІСП-групи, яке визначається параметричними збуреннями в ДТ його репрезен-

тативного, інтегрального для В+ЗР, елемента – субполем (4.33) випадкових вели-

чин за простором CРСВ+ЗР(ω,SRCрс,в+зр). Вони, у свою чергу, "чисельно-ознаково"

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 138 -

характеризують власне ступені можливого ризику за рахунок водо- і ресурсокорис-

тування і відповідні рівні стану та відносяться до своїх візуально або функціональ-

но поєднаних чи непоєднаних між собою просторових субобластей як складових

частин і SRКРС,В+З Р, і SRCРС,В+ЗР. Практичне подвійне застосування зазначених про-

міжної та кінцевої категорійно-класифікаційної схем визначається розкритим далі

загальним алгоритмом моделювання, який зумовлює проміжні рішення (4.32) у

ГІСП-групі показників ДТ;

КРСВ+ЗРCs(ω,SRкрс,в+зрcs)^, СРСВ+ЗРCs(ω,SRСрс,в+зрcs)^ – проміжні "умовно-модельні"

компонент і його елемент ГІСП-групи, адекватні субполя яких визначають просто-

рово-часову динаміку макрогеосистеми ДТ, відповідно, за ступенями можливого

ризику внаслідок водо- та ресурсокористування на першому рівні оцінювань. Та-

ким ступеням, які стосуються саме загального ресурсокористування, зазвичай екві-

валентна ліва колонка проміжної (матрично-категорійної) схеми. Для неї самостійні

класи можливого радіоекологічного ризику та відповідних рівнів стану взагалі, за-

звичай, не визначаються, а відповідний запис субполя мав би вигляд

СРСЗРCs(ω,SRСрс,зрcs,t)^.

Спільні ж категорії ризику отримують шляхом вирізнення "середньорегіональ-

них" інтервалів референтних "доз за життя" НД70 за спеціально побудованою для

цього загальнорегіональною залежністю НД70 = f (137Cs,s) і заданими інтервалами

137Cs,s та синтезу визначених таким чином і означених категорій з категоріями мо-

жливого ризику внаслідок водокористування згідно з верхнім рядком вже згаданої

матриці. Під час початкового застосування проміжної та кінцевої категорійно-

класифікаційних схем, тобто визначенні ризику внаслідок загального ресурсокори-

стування за НД70/137Cs,s спільно з ризиком за "водними" дозами, на допоміжно-

проміжному цифровому шарі маркуються межі просторових областей субполів ви-

падкових величин за щойно згаданими синтезовано-категорованими ступенями

можливого ризику внаслідок водо- і ресурсокористування. Така операція відповідає

першому рівню ГІС-імплементації "середньорегіональних" результатів категору-

вання можливого ризику внаслідок загального ресурсокористування згідно з зале-

жністю НД70 = f (137Cs,s) у поєднанні з категоріями можливого ризику внаслідок во-

докористування;

∆

СРСВ+ЗРCs(ω,SR

∆

Срс,в+зрcs)^ – позакомпонентно-елементний допоміжний "умов-

но-модельний" складник ГІСП-групи. Він загалом позиційно відображає субполя

аномалій НД70 як відхилів від загальнорегіональної залежності НД70 = f (137Cs,s),

причому "аномалій перевищення". Під останніми маються на увазі "ландшафтно-

гідрологічно" зумовлені просторові області відхилів точкових значень "доз за жит-

тя" в бік викидів за верхні межі середньорегіональних дозових інтервалів за 137Cs,s,

куди були спочатку (на першому рівні) віднесені ці значення. Коригувальний ефект

використання складників субполя

∆

СРСВ+ЗРCs(ω,SR

∆

Срс,в+зрcs,t)^ на тлі складників су-

бполя СРСВ+ЗРCs(ω,SRСрс,в+зрcs,t)^ з метою отримання результувальної системи суб-

полів CРСВ+ЗР(ω,SRCрс,в+зр,t), як другого рівня оцінювання спільного ризику за

(4.33), досягається належним одно- чи кількапорядковим підвищенням відкориго-

ваних спільних ступенів можливого ризику у відповідних просторових областях,

які підпали під зазначене коригування. Останнє, зазвичай, стосується інтервалів із

значеннями НД70≥10 мЗв, оскільки для більш низьких інтервалів, по-перше, зазви-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 139 -

чай звужено область визначення за умовами проведення дозиметричної паспорти-

зації.

По-друге, що більш важливо, ці нижні інтервали вже не є принципово важливи-

ми для оцінювань ризику та відповідних їм рівнів стану за чинними концепціями

радіоекологічної безпеки;

3) оперування заданими перетинами випадкових і детермінованих полів прос-

торових величин відповідно до моделей (4.22)-(4.33)). Такі поля власне і визнача-

ють умови та наслідки вже водо- і ресурсокористування в ДТ;

4) використання під час оцінювання ознак "стану за умовами" водо- і ресур-

сокористування на тлі геосистем генетико-морфологічної ЛТС і таксонів фізико-

географічного районування складників радіоекологічної групи показників з її ієра-

рхічними побудовами, а ознак "стану за наслідками" – складників медично-

екологічної групи та ГІСП-групи як домінантної критеріальної для "стану за нас-

лідками";

5) застосування як власне ознак стану за умовами та наслідками водо- і ресур-

сокористування фактичних числових або "чисельно-ознакових" значень. За такі

значення, зазвичай, правлять елементи щойно зазначених відповідних груп показ-

ників стану генетико-морфологічних і фізико-географічних геосистем ДТ з просто-

ровими областями полів цих елементів і потрібних різнорівневих комбінацій тощо

таких полів або субполів.

На етапі функціональної структуралізації алгоритмічну схему оцінки стану ге-

осистем ГМЛТС і таксонів ФГТ ДТ спрямовано на моделювання відповідних пер-

винної та інтегральної функціональних структур ДТ. Вони складаються з чисельно-

діапазонно та просторово визначених квазіоднорідних субполів можливого ризику

вже внаслідок водо- і ресурсокористування та адекватного йому рівня стану. Це

також визначає необхідність використання двох часткових (допоміжних) алгорит-

мічних схем моделювання.

Часткова алгоритмічна схема формування первинної змодельованої функціо-

нальної структури складається з таких послідовних рішень:

1) у ДТ засобами ГІС-інструментарію картографічно імплементуються дискретні

("точкові") значення випадкових величин за простором НД70. Їх початково отриму-

ють за даними загальнодозиметричної паспортизації населених пунктів у ДТ;

2) задаються випадкові субполя 137Cs,s у межах досліджуваних територій з необ-

хідним і можливим їхнім комутаційним коригуванням. Останнє, в більшості випад-

ків, може бути спричинено різномірильністю вихідних цифрових шарів зазначених

субполів і робочих шарів ГІС-інструментарію;

3) розраховується як модельна загальнорегіональна для макрогеосистеми ДТ

залежність НД70 = f (137Cs,s) (рис.4.8). На її основі модифікуються випадкові субпо-

ля 137Cs,s шляхом поєднання та приведення їх до інтервалів категорійних ознак

окремо створеної проміжної (матрично-категорійної) схеми можливого ризику вна-

слідок загального ресурсокористування (див. раніше і табл.4.2). Це є еквівалентним

створенню випадкових субполів категорованого ризику внаслідок ресурсокористу-

вання в ДТ за реалізованими просторовими субобластями "середньорегіональних"

інтервальних референтних "доз за життя" – НД70*. Останні відповідають просторо-

вим субобластям сукупності субполів заданих інтервальних 137Cs,s, тобто

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 140 -

{137Css(ω,SRCs,s,t)} → {НД70* = f (137Cs,s)], СРCЗР]} →

→ {СРСЗРCs(ω,SRСрс,зрcs, t)^} ; (4.34)

Рис.4.8 – Загальнорегіональна залежність НД70 = f (137Cs,s) (на прикладі ДТ Полісь-

кого краю та півночі широколистяно-лісової і лісостепової зон України)

Таблиця 4.2 – Проміжна (матрично-категорійна) схема визначення середніх число-

вих індексів ступенів можливого радіоекологічного ризику внаслідок місцевого водо-

користування (МВ) та місцевого загального ресурсокористування (МЗР)

Категорійні ознаки ризику внаслі-

док МЗР

Категорійні ознаки ризику внаслідок МВ та

МВ+МЗР

Інтервали

Ознаки сту-

пенів ри-

зику вна-

слідок МЗР

Ознаки ступенів ризику внаслідок МВ (табл.4.1)

високий

підвищений

помірний

незначний

137Cs,s ,

кБк/м

НД

мЗв

Середні числові індекси спільного ризику вна-

слідок МВ+МЗР

≥ 555 ≥ 60

понадвисокий

[185 – 555)

[30 – 60)

високий

[37 – 185)

[10 – 30)

підвищений

[11 – 37)

[5 – 10)

помірний

[0 – 11)

[0 – 5)

незначний

4) субполя моделі (4.34) геоінформаційно синтезуються з субполями первинної

змодельованої функціональної структури ДТ за можливим ризиком внаслідок водо-

користування (див. (4.17)), зважаючи на субполя геосистем ГМЛТС і БЛТС. Це по-

винно мати за результат геоінформаційне позиційне маркування системи квазіста-

ціонарних квазіоднорідних субполів ступенів можливого ризику, спільного внаслі-

док водо- і ресурсокористування, та відповідних рівнів стану для першого рівня

оцінювання такого спільного ризику (рис.4.9), а отже

{СРСЗРCs(ω,SRСРС,ЗРCS, t)^}  {СРCВ(ω,SRСРС,В,t)} →

→ {ТРБ(SRТРБ,t0)}, РЛАНД(SRРЛАНД,t0)} =

= {СРСВ+ЗРCs(ω,SRСРС,В+ЗРCS,t)^ ≅ {ВПолКСТА,КОДН,Tрозр} ; (4.35)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 141 -

Рис.4.9 Першорівневий варіант первинної змодельованої функціональної структу-

ри (на прикладі фрагмента ДТ Поліського краю та півночі широколистяно-лісової і

лісостепової зон України)

5) субполя моделі (4.35) адекватні першорівневому варіанту первинної змоде-

льованої функціональної структури за рівнем оцінювання ризику, спільного внаслі-

док водо- і ресурсокористування (див. рис.4.9). Тому вони коригуються з метою

переходу до первинної структури другого, більш імовірного рівня оцінювання ри-

зику внаслідок водо- і ресурсокористування шляхом виконання ряду моделюваль-

них операцій, а саме:

–сукупності фактичних "точкових" НД70 для НД70≥10мЗв за адекватним їм пев-

ним фактичним інтервалом значень відповідного ризику за матричною його схе-

мою порівнюються із інтервалом значень ризику, куди вони координатно "потра-

пили" відповідно до просторово-числових меж "середньорегіональних" дозових ін-

тервалів за 137Cs,s згідно з (4.34), з метою виявлення відповідних відхилів. Такі від-

хили в бік викидів за верхні значення цих "середньорегіональних" інтервалів, з іг-

норуванням викидів за нижні межі, кваліфікуються як "аномалії перевищення"

першорівневого ризику внаслідок загального ресурсокористування за

НД70*/137Cs,s", а отже і першорівневого спільного ризику за матрично-категорійною

схемою. Ці "аномалії перевищення", по-перше, поєднуються з просторовими облас-

тями відповідних їм певних компактно-розрахункових ділянок ландшафтно-

гідрологічних комплексів (КРД ЛГК). Останні є змістовим аналогом КРД дозоутво-

рення "водними" шляхами але вже стосовно саме ландшафтно-гідрологічних ком-

плексів, тобто з переважанням підходу за критеріями вирізнення ГМЛТС.

По-друге, зазначені "аномалії перевищення" геоінформаційно маркуються вже

як квазістаціонарні квазіоднорідні субполя, а отже

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 142 -

{НД70(ω0,R0,tp)] → СРCЗР ≠ {НД70*(ω0,R0,tp)} → СРCЗР} 

 {{РЛАНД(SRРЛАНД,t0), ТРБ(SRТРБ,t0)} ⊗ {КРД ЛГС(SRКРД,t0)}} =

= {

∆

СРСВ+ЗРCs(ω,SR

∆

Срс,в+зрcs,t)^ ≅ {ВПолКСТА,КОДН,Tрозр} ; (4.36)

–виконується перетин субполів за (4.35) з субполями за моделлю (4.36). Це при-

зводить до отримання результувальної системи субполів CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР,t).

Вона власне і формує другорівневий (основний) варіант первинної функціональної

структури за рівнем оцінювання спільного ризику за його ступенями з можливістю

об'єднання останніх і геоінформаційного позиціювання відповідних класів рівнів

стану (рис.4.10). Таким чином

{

∆

СРСВ+ЗРCs(ω,SR

∆

СРС,В+ЗРCS,t)^  {CРСВ+ЗРCs(ω,SRКРС,В+ЗРCS)^} =

= {CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР,t)} ∋ {ПЗФССРС,В+ЗР} . (4.37)

Рис.4.10 Основний варіант первинної змодельованої функціональної структури (на

прикладі фрагмента ДТ Поліського краю та півночі широколистяно-лісової і лісосте-

пової зон України)

Інтегральна (вторинна) змодельована функціональна структура в другому

складнику районування полікритеріально моделюється передусім на основі пер-

винної структури. Вторинна структура уособлює собою вже ієрархічно пов'язані

таксони районування, вирізнені за умовами та ймовірними наслідками водо- і ре-

сурсокористування. Вони звуться скорочено за змістом "ландшафтно-

гідрорадіоекологічними таксонами". Ці таксони реально правлять за субполя пер-

винної змодельованої функціональної структури, які відображають другий рівень

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 143 -

оцінювання категорованого ризику, спільного внаслідок місцевого водокористу-

вання та загального ресурсокористування. Їх згруповано за відповідною класифі-

каційною схемою ландшафтно-гідрорадіоекологічних таксонів (ЛГТ). Остання,

з одного боку, використовує власну кінцеву категорійно-класифікаційну схему сту-

пенів ризику / рівнів стану (табл.4.3). З іншого боку, ця схема оперує вже ландша-

фтно-гідрологічними комплексами за спадним ієрархічним ланцюжком: зона – про-

вінція – область – район, що може поділятися на басейнові ділянки, – локальний

максимум поганого рівня стану, який може вирізнятися в складі районів або басей-

нових ділянок районів.

Таблиця 4.3 – Кінцева категорійно-класифікаційна схема класів ступенів і ступенів

можливого радіоекологічного ризику, спільного внаслідок місцевого водо- і ресурсо-

користування, та відповідних класів рівнів і рівнів радіогеоекологічного стану суб-

структур районування ГМЛТС і ФГТ

Класи (ступенів) ри-

зику та класи рівнів

стану

Ступені ризику та рівні радіогеоекологічного стану

Ступені ризику (з серед-

німи числовими індек-

сами ступеня ризику)

Рівні стану (за інтервалами "так-

сонних" індексів рівня стану мо-

делі (4.38))

клас високого ризику та

клас поганого рівня

стану

гранично високий (1)

гранично поганий [1,00 – 1,50]

вельми високий (2)

вельми поганий (1,50 – 2,50]

середньо високий (3)

середньо поганий (2,50 – 3,50]

початково високий (4)

початково поганий (3,50 – 4,50]

клас підвищеного ризи-

ку та клас погіршеного

рівня стану

гранично підвищений (5)

гранично погіршений (4,50 – 5,50]

вельми підвищений (6)

вельми погіршений (5,50 – 6,50]

середньо підвищений (7)

середньо погіршений (6,50 – 7,50]

помірно підвищений (8)

помірно погіршений (7,50 – 8,50]

клас помірного ризику

та клас задовільного

рівня стану

помірний (9) задовільний (8,50 – 9,50]

клас незначного ризику

та клас вельми задові-

льного рівня стану

незначний (10) вельми задовільний (9,50 – 10,00]

Локальний максимум поганого за класом рівня стану (або ландшафтно-

гідрорадіоекологічний максимум) є територіальним комплексом найнижчого ра-

нгу з максимальним рівнем реальної та потенційної радіоекологічної небезпеки для

здоров'я населення внаслідок водо- і ресурсокористування. Це спричинено високою

мірою біологічної доступності основних дозотворних радіонуклідів, зумовленою

специфічними рисами прояву процесів первинного та вторинного радіоактивного

забруднення в такому комплексі. Локальні максимуми можуть існувати, по-перше,

у вигляді окремих "позасистемних" ареалів поганого рівня стану за різновидами

такого рівня. По-друге, їх може бути згруповано на більш високому ієрархічному

підрівні в системи локальних максимумів. Таким системам найчастіше відпові-

дає природна закономірна комбінація певних родів ландшафту. Ландшафтно-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 144 -

гідрорадіоекологічні максимуми або їхні системи входять до складу ландшафтно-

гідрорадіоекологічних районів або басейнових ділянок цих районів.

Ландшафтно-гідрорадіоекологічний район розглядається як мезосубструктура

в макрогеосистемі досліджуваних територій, тобто як мезогеосистема останньої і

базовий таксон даного виду районування. Такому таксону властива спорідненість

умов і можливих радіоекологічних наслідків водо- і ресурсокористування, адекват-

на певним домінантним у районі класам рівнів стану. Згідно з цим район вирізня-

ється та отримує визначення за інтегральним показником – домінантними класами

рівнів стану, причому така "домінантність" встановлюється за спеціальними чисе-

льно обумовленими далі критеріями.

Ландшафтно-гідрорадіоекологічна область кваліфікується як сукупність ме-

зосубструктур у макрогеосистемі ДТ, тобто сукупність її мезогеосистем, генерально

поєднана спільністю ймовірних радіоекологічних наслідків водо- і ресурсокористу-

вання. Така спільність є відображенням і спільності в синергічному інтегруванні

фізико-географічних особливостей рангу областей або їхніх частин і гідрологічно-

макроструктурних особливостей рангу тестового річкового басейну або їхньої су-

купності в аспекті реалізації процесів первинного та вторинного радіоактивного

забруднення. Області об'єднують визначені ландшафтно-гідрорадіоекологічні ра-

йони та входять до складу провінцій.

Ландшафтно-гідрорадіоекологічна провінція розглядається як макросубстру-

ктура в макрогеосистемі ДТ, яка об'єднує ландшафтно-гідрорадіоекологічні області

за зонально-крайово-обласним фізико-географічним принципом.

Ландшафтно-гідрорадіоекологічна зона за мірильністю практично еквівалент-

на, з урахуванням деяких модифікацій у межах зон, фізико-географічному таксону

"зона". Під час модельного районування така зона маркується і вирізняється за аг-

регацією ландшафтно-гідрорадіоекологічних провінцій.

Ієрархічний ланцюжок вищезазначеного модельного районування кодується

спеціальною вже восьмизначною нумерацією з обумовленим присвоєнням назв та-

ксонам відповідного рівня. При цьому рівні радіогеоекологічного стану фігурують

у назвах ландшафтно-гідрорадіоекологічних таксонів від локальних максимумів до

провінцій включно, дотримуючись певних загальних принципів, зокрема такого.

Радіоекологічне означення таксону формується за рахунок назви домінантного кла-

су або назв спадно домінантних класів рівнів стану і тих, які подаються далі у дуж-

ках, назв власне рівнів стану за інтервалами "таксонних" індексів рівня радіогео-

екологічного стану певних ландшафтно-гідрорадіоекологічних таксонів

(ТІРРСВ+ЗР(ЛГТ)). Останні розраховуються як інтегральні середньовиважені за пло-

щами відповідних субполів індекси можливого ризику внаслідок вже водо- і ресур-

сокористування за моделлю

nСРС,В+ЗР nСРС,В+ЗР

ТІРРСВ+ЗР(ЛГТ) = ∑ (ІРВ+ЗР  SІР,В+ЗР)i / ∑ (SІР,В+ЗР)i , (4.38)

i =1 i =1

де ІВ+ЗР – середні числові індекси ступеня ризику спільнокатегорійних за цими

індексами субполів первинної змодельованої функціональної структури макрогео-

системи ДТ у певному ландшафтно-гідрорадіоекологічному таксоні відповідного

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 145 -

районування; SІР,В+ЗР – загальні площі щойно зазначених спільнокатегорійних за

індексами ризику субполів; nСРС,В+ЗР – кількість категорій (ступенів) можливого ри-

зику у певному таксоні районування за можливими радіоекологічними наслідками

водо- і ресурсокористування.

Часткова алгоритмічна схема створення інтегральної змодельованої функціо-

нальної структури базується на аналізі та оцінці стану геосистем генетико-

морфологічної ЛТС і таксонів фізико-географічного районування та імовірних ра-

діоекологічних наслідків водо- і ресурсокористування. Схема містить у собі такі

послідовні рішення (приклади – на рис.4.11-4.12):

1) із субполів отриманої за попередньою частковою алгоритмічною схемою пер-

винної змодельованої функціональної структури (див. (4.34)-(4.37)) вирізняються су-

бполя локальних максимумів поганого рівня стану (ЛГМ) – ЛГМ(ω,SRЛГМ,t) або суб-

поля системних поєднань цих максимумів – {ЛГМ(ω,SRЛГМ,t)} ≡ CЛГМ(ω,SRЛГМ,t);

2) шляхом вирізнення та/або поєднання певних субполів основного варіанта пе-

рвинної функціональної структури ДТ (див. (4.37)) за ознаками домінантних класів

ризику / рівнів стану, орієнтуючись на інтегрування просторових комбінацій ланд-

шафтних субструктур, які належать до певних фізико-географічних таксонів, з від-

повідними гідрологічними субструктурами, маркуються просторові субобласті

ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів (ЛГР), тобто

{CРСВ+ЗР(ω,SRCРС,В+ЗР,t)} 

 {{КРСВ+ЗР,ДОМ(ω,SRКрс,в+зр,ДОМ,t0)}, {РЛАНД(SRРЛАНД,t0)} →

→ {ТЛАНД(SRТЛАНД,t0)]^, {ТРБ(SRТРБ,t0)} = {ЛГРВ+ЗР(ω,SRЛГР,t)} ; (4.39)

3) райони за моделлю (4.39) об'єднуються в ландшафтно-гідрорадіоекологічні

області (ЛГО) згідно з вже поданим визначенням останніх. А отже певна така об-

ласть формується як

ЛГОВ+ЗР(ω,SRЛГО,t) ∈ {ЛГРВ+ЗР(ω,SRЛГР,t)} →

→ {{КРСВ+ЗР,ДОМ(ω,SRКРС,В+ЗР,ДОМ,t0)}, {ФГО(SRФГО,t0)}, {ТРБ(SRТРБ,t0)}} ; (4.40)

4) згруповані за (4.40) області утворюють ландшафтно-гідрорадіоекологічні

провінції (ЛГП) за їхнім визначенням. Тобто конкретна область вирізняється як

ЛГПВ+ЗР(ω,SRЛГП,t) ∈ {ЛГОВ+ЗР(ω,SRЛГО,t)} →

→ {{КРСВ+ЗР,ДОМ(ω,SRКрс,в+зр,ДОМ,t0)}, {ФГО(SRФГО,t0)} →

→ {ФГК(SRФГК,t)} , {ТРБ(SRТРБ,t0)}} ; (4.41)

5) ландшафтно-гідрорадіоекологічні зони (ЛГЗ) маркуються за відповідними

провінціями, тобто

ЛГЗВ+ЗР(ω,SRЛГЗ,t) ∈ { ЛГПВ+ЗР(ω,SRЛГП,t)} . (4.42)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 146 -

РІВНІ

СТАНУ: 1. ГРАНИЧНО ПО-

ГАНИЙ 2. ВЕЛЬМИ ПОГА-

НИЙ 3. СЕРЕДНЬО ПО-

ГАНИЙ 4. ПОЧАТКОВО

ПОГАНИЙ

ГРАНИЧНО

ПОГІРШЕ-

НИЙ

ВЕЛЬМИ

ПОГІР-

ШЕНИЙ

СЕРЕДНЬО

ПОГІР-

ШЕНИЙ

ПОМІРНО

ПОГІР-

ШЕНИЙ

ЗАДОВІ-

ЛЬНИЙ

ВЕЛЬМИ

ЗАДОВІ-

ЛЬНИЙ

10.

МЕЖІ: ПРОВІН-

ЦІЙ ОБЛАС-

ТЕЙ РАЙОНІВ ЛОКАЛЬНИХ МАКСИМУ-

МІВ ТА ЇХНІХ СИСТЕМ МАКРОГЕОСИС-

ТЕМИ

Рис.4.11 – Інтегральна змодельована функціональна структура (на прикладі Півні-

чно-Західної Житомирсько-Київсько-Поліської провінції та її областей) (рівні стану –

за табл.4.3)

Рис.4.12 Інтегральна змодельована функціональна структура (на прикладі Центра-

льно-Узької ландшафтно-гідрорадіоекологічної області погіршено-поганого (гранично

погіршеного) рівня стану та її районів, локальних максимумів і їхніх систем) (легенда –

за рис.4.11)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 147 -

За комплексну характеристику рівня стану конкретних ландшафтно-

гідрорадіоекологічних районів (ЛГР) можуть правити також розрахункові показни-

ки ІРСРЛАНД,ЛГР. Вони є індексами ризику, середньовиваженими за площами субпо-

лів спільноступеневих категорій можливого радіоекологічного ризику внаслідок

водо- і ресурсокористування та відповідних їм рівнів радіогеоекологічного стану в

спільнородових ландшафтах кожного ЛГР. Такі індекси ризику (стану) "районо-

ландшафтів" моделюються за виразом

ІРСРЛАНД,ЛГР =

nСРС,В+ЗР,РЛАНД nСРС,В+ЗР,РЛАНД (4.43)

= ∑ (ІРВ+ЗР,РЛАНД  SІР,В+ЗР,РЛАНД)i / ∑ (SІР,В+ЗР,РЛАНД)i ,

i = 1 i = 1

де ІРВ+ЗР,РЛАНД – визначені за відповідної схемою числові індекси ступенів ризи-

ку спільнокатегорійних за ступенями ризику субполів первинної змодельованої фу-

нкціональної структури в певних спільнородових ландшафтних комплексах кожно-

го ландшафтно-гідрорадіоекологічного району. Загальна кількість таких комплексів

у ЛГР позначається як nРЛАНД; SІР,В+ЗР,РЛАНД – загальні площі кожного "ландшафто-

субполя ризику (стану)" (див. далі) в ландшафтно-гідрорадіоекологічному районі,

що розглядається; nСРС,В+ЗР,РЛАНД – кількість категорій ступенів ризику в певному

ландшафті району, ІРСРЛАНД,ЛГР якого моделюється.

Набір субполів, категорованих за ступенями ризику або рівнями стану та іден-

тифікованих за родами ландшафту в межах певного таксону загалом кваліфікується

за змістом і скорочено визначається як "ландшафто-субполя ризику або стану",

маючи на увазі ризик внаслідок водо- і ресурсокористування та адекватний йому

стан субполів.

Запроваджені характеристики, репрезентативні для оцінювання за ними ланд-

шафтно-гідрорадіоекологічних таксонів (див. моделі (4.38) і (4.43) та супутні до

них показники), є підсумковими характеристиками радіогеоекологічного стану

таких таксонів. При цьому власне індекси ризику або стану "районо-ландшафтів",

спільно з частками площ конкретних "ландшафто-субполів ризику або стану" сто-

совно площі їхнього таксону, що тестується, і розглядаються як характеристика

"критичності" ландшафтних комплексів обраного таксону. Це здійснюється з при-

чинно-наслідкових позицій, тобто з точки зору вивчення загальних закономірнос-

тей ландшафтно-гідрологічної зумовленості міри біологічної доступності тих чи

інших забрудників. Натомість загальні "таксонні" індекси є більш застосовними

для планування заходів з геоекологічної безпеки та й загалом природоохоронних

заходів тощо, зважаючи і на повні назви модельно вирізнених одиниць районуван-

ня.

За таких умов слід виходити з того, що змодельовані в процесі реалізації запро-

понованих принципів і підходів субполя з певними класами ступенів можливого

ризику та відповідні їм субполя рівнів радіогеоекологічного стану субструктур ра-

йонування територіально маркуватимуть просторові області, де при плануванні за-

ходів з посилення геоекологічної безпеки водо- і ресурсокористування є доцільни-

ми, відповідно (див. табл.4.1 і табл.4.3):

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 148 -

1) заходи з невідкладного втручання. Їх буде приурочено до просторових облас-

тей з класом високого ризику внаслідок місцевого водо- і ресурсокористування та

класом поганого рівня стану (див. табл.4.3);

2) заходи з обов'язкового вивчання умов і наслідків місцевого водо- і ресурсоко-

ристування з метою визначення міри потрібного втручання. Це буде стосуватися

областей з класом підвищеного ризику внаслідок місцевого водокористування за

табл.4.1 і таким же класом ризику внаслідок місцевого водо- і ресурсокористування

згідно з табл.4.3 і, зрозуміло, з адекватними зазначеним класам ризику класами по-

гіршеного рівня радіогеоекологічного стану;

3) заходи з вибіркової, оптимально фрагментарно обумовленої реєстрації пара-

метрів стану однорідних гідрорадіоекологічно-ландшафтних або ландшафтно-

гідрорадіоекологічних таксонів. Такі заходи будуть доцільними для просторових

областей з класами помірного ризику за табл.4.1 та табл.4.3 і відповідними класами

задовільного рівня стану.

Тестові ж результати ж районування за ландшафтно-гідрологічними за умовами та ра-

діоекологічними наслідками місцевого водо- і ресурсокористування за моделями (4.22)-

(4.43) (рис.4.13) призвели до вирізнення у зонах тестової макрогеосистеми ДТ таких ланд-

шафтно-радіогідроекологічних таксонів, як 9 провінцій, 23 областей, 71 району та 45 лока-

льних максимумів поганого рівня стану, а також 6 систем таких локальних максимумів. У

цілому досліджений у [37, 40] регіон з площею 126,9 тис.км2 внаслідок зазначеного райо-

нування було розподілено на субполя: поганого (2,8% площі регіону), погіршеного (45,4%),

задовільного (23,3%) та вельми задовільного (28,5%) класів рівня радіогеоекологічного ста-

ну, враховуючи можливий ризик від місцевого водо- і ресурсокористування.

Рис.4.13 Приклад ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування тестової мак-

рогеосистеми ДТ (ландшафтно-гідрорадіоекологічні райони на тлі субполів первинної

змодельованої функціональної структури, змодельованих за рівнями стану табл.4.3)

(1111…2333 – коди районів за [37])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 149 -

У випадку дотримання викладених вище алгоритмічних схем етапу оцінюваль-

но-функціонального структурування виникає можливість наступної модифікації

підсумкових результатів модельного районування. Мова йде про модифікацію

підсумкових оцінок рівня стану таксонів вже отриманої за певними підходами

інтегральної функціональної структури. Це стосується таксонів, репрезентативних

для апарату такої модифікації. Останню ж може бути здійснено за рахунок викори-

стання додаткових відомостей та додаткових критеріальних категорійно-

класифікаційних схем рівнів стану визначених субструктур районування, зокрема

поєднаних з вже застосованими такими схемами. Такий підхід у цілому розширює

зміст та "комплексність" різновидів геоекологічного районування і його було засто-

совано, наприклад, у наших працях [38, 40]. У них попередньо обґрунтована бага-

тофакторна (квазі)природно-антропогенна однорідність вирізнених ландшафтно-

гідрорадіоекологічних районів дозволила шляхом модельних рішень розповсюджу-

вати умови цієї однорідності на мезосистемні особливості міграції забруднюваль-

них речовин не лише радіоактивного, а й іншого генезису, та на відповідне відо-

браження цих особливостей у результатах районування.

Так, у зазначених розробках [38, 40] було проведено моделювання рівнів гідрогеоеколо-

гічного стану 23 ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів (ЛГР) тестової макрогеоси-

стеми ДТ Полісся і півночі широколистяно-лісової і лісостепової зон з найгіршими рівнями

їхнього радіогеоекологічного стану. Такі райони було визначено за результатами модель-

ного районування в монографії [37] (див. рис.4.13). Вони є однорідними за ландшафтно-

гідрологічними умовами та можливими радіоекологічними наслідками місцевого водо- і

ресурсокористування згідно із способами їхнього вирізнення (склад районів – далі на

рис.4.14-4.15).

Розроблена для щойно зазначеного моделювання методика базується на застосуванні

набору заданих модельних індексів рівня гідрогеоекологічного стану (ІРГС), по-перше,

власне водних об'єктів. При цьому як індикаторні обрано місцеві водойми (див. початок

цього розділу). По-друге, такі індекси застосовуються для ландшафтно-

гідрорадіоекологічних районів загалом за рівнями гідрогеоекологічного стану набору

водних об'єктів, які входять до складу кожного з цих районів. Крім того, під час моделю-

вання здійснюється поступовий перехід спочатку від компонентних індексів рівня гідрогео-

екологічного стану, середніх для водних об'єктів і отриманих шляхом зіставлення на відпо-

відність із заданими екологічними нормативами, до їхніх розрахункових значень, які врахо-

вують особливості натурного отримання даних в процесі моніторингу та генезис і морфоме-

трію об'єктів. Потім здійснюється перехід до компонентних індексів рівня гідрогеоекологіч-

ного стану протестованих ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів. При цьому зважа-

ють на множину помилок у випадку оцінювання властивостей таких районів як однорідних

мезогеосистем за "точковими" значеннями зазначених індексів водних об'єктів. Узагальне-

ний символьний спрощений запис компонентів і їхніх субкомпонентів груп показників гео-

систем водних об'єктів (див.п.2.1), елементи яких тестувалися за згаданою вище методикою

для отримання відповідних індексів рівня гідрогеоекологічного стану і водних об'єктів, і

ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів, має вигляд

{КМЕТ,ГФХ} ∈ {ВМВ; ВМР,П; КДАВМ; БР; СІС} , (4.44)

де КМЕТ,ГФХ – компоненти і субкомпоненти екотоксикологічної та гідрофізикохімічної

груп показників геосистем водних об'єктів і ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів. Ці

компоненти і субкомпоненти містять набори перелічених далі перетворених і змодельова-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 150 -

них за [38, 40] для зазначених об'єктів і районів співвідношень із заданими еталонними по-

казниками; ВМВ – компонент вмісту важких металів у воді; ВМР,П – субкомпонент вмісту

важких металів у їстівних частинах риби та водоплавної птиці певних вікових груп їхніх

обумовлених видів, які є найбільш поширеними для вживання місцевим населенням,

{ВМ} ∈ {Pb w,f,d, Znw,f,d, Cuw,f,d, Cdw,f,d}, де w – вода, f – риба, d – птиця; КДАВМ – субкомпо-

нент коефіцієнтів донної акумуляції зазначених важких металів; БР – компонент вмісту біо-

генних речовин у воді, {БР} ∈ {NH4+, NO3-, NO2-, PO43-}; СІС – компонент показників со-

льового складу води, {СІС} ∈ {Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, СЗ}, де СЗ – сухий залишок.

Було запроваджено і підсумкову характеристику – інтегральний індекс рівня гідрогео-

екологічного стану ландшафтно-гідрорадіоекологічного району (ІІРГСЛГР). Він розра-

ховувався як сума п'яти компонентних згідно з формулою (4.44) порайонних модельних

індексів, всі з яких належать до групи спільних і інтегральних показників стану геосистеми

заданого рангу. Було також створено категорійно-класифікаційну схему рівнів гідрогео-

екологічного стану ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів як за інтегральними, так

і за компонентними індексами цих рівнів. Схема враховує отримані для дослідженого у [37,

38, 40] регіону стохастичні закономірності, а також функціональний зміст впливу на гідро-

геоекологічний стан геосистем елементів, які тестуються за певними компонентами або су-

бкомпонентами груп показників стану таких геосистем, та кількість цих елементів у їхніх

наборах.

Для схеми було запропоновано п'ять категорійних ознак рівня гідроекологічного

стану спільно з відповідними їм числовими індексами та інтервалами, а саме: "задовіль-

ний", "незадовільний", "вельми незадовільний", "надто незадовільний" (близький до

критичного), "критичний". Узагальнена оцінка, зокрема у геоінформаційному виконанні

(рис.4.14), рівня гідроекологічного стану найбільш радіоекологічно ризикових у тестовій

макрогеосистемі ДТ 23 ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів, проведена за інтеграль-

ним індексом ІІРГСЛГР, засвідчила таке.

По-перше, відсутні райони як із задовільним, так і з критичним рівнем стану у випадку

такого комплексного тестування, яке загалом було виконано і за кожним компонентним

індексом. По-друге, 3 райони (13% загальної кількості) мають незадовільний, 9 районів

(39%) – вельми незадовільний і 11 районів (48%) – надто незадовільний (близький до кри-

тичного) рівні їхнього гідрогеоекологічного стану.

Крім того було отримано рейтинги протестованих районів. Їх було розраховано спі-

льно паритетно (як суму) за рейтингами рівня радіогеоекологічного стану, а саме відпові-

дно до порайонних "таксонних" індексів рівня радіогеоекологічного стану ТІРРСВ+ЗР(ЛГР) за

моделлю (4.38), та за рейтингами рівня гідрогеоекологічного стану цих районів, тобто від-

повідно до інтегральних індексів ІІРГСЛГР. На підставі такого виду оцінювання та викорис-

тання повної назви районів, адекватної їхньому визначенню за радіогеоекологічною та гід-

рогеоекологічною ознаками, і було встановлено спільні рейтинги рівня радіогідрогеоеко-

логічного стану тестових ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів (рис.4.15).

Подальші розвиток і втілення наведених у п.3.1 і цьому розділі основ геоеколо-

гічного, зокрема ландшафтно-гідрорадіоекологічного, модельного районування у

конкретні алгоритмічні схеми геоінформаційного тематичного поділу і оцінки ста-

ну територій та імплементація цих схем для обраних регіонів можуть стати переду-

мовою, по-перше, об'єктивної оптимізації комплексних моніторингових мереж зі

створенням сучасних геоінформаційних систем.

По-друге, розвиток і втілення зазначених основ сприятимуть вибору найбільш

доцільних заходів із відновлення та підтримки геоекологічної безпеки ресурсоко-

ристування і охорони та реабілітації довкілля.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 151 -

Рис.4.14 Категорії та рейтинги рівня гідрогеоекологічного стану ландшафтно-

гідрорадіоекологічних районів (на прикладі 23 ЛГР тестової макрогеосистеми ДТ) (див.

рис.4.13)

Рис.4.15 Спільні рейтинги рівня радіогідрогеоекологічного стану ландшафтно-

гідрорадіоекологічних районів (на прикладі 23 ЛГР тестової макрогеосистеми ДТ)

Контрольні запитання й завдання до розділу 4:

1. Що таке ландшафтно-гідрорадіоекологічне районування?

2. Що таке індикаторні геосистеми? Поясніть на прикладі.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 152 -

3. На які складники поділяється ландшафтно-гідрорадіоекологічне району-

вання?

4. Побудуйте граф дій, які передбачає загальна алгоритмічна схема пер-

шого складника ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування.

5. Що має забезпечити вирізнення тестових річкових басейнів?

6. Що таке індикаторні "водні" дози опромінення?

7. Яким чином вирізняють компактно-розрахункових ділянки дозоутворен-

ня "водними" шляхами?

8. Наведіть приклади числових або "чисельно-ознакових" значень як ознак

стану.

9. Прокоментуйте структуру кінцевої категорійно-класифікаційної схеми

класів рівнів і рівнів радіогеоекологічного стану субструктур району-

вання басейнової ЛТС.

10. Що таке гідрорадіоекологічно-ландшафтні таксони?

11. Поясніть зміст "таксонних" індексів рівня радіогеоекологічного стану

тестових річкових басейнів.

12. Наведіть дефініцію гідрорадіоекологічно-ландшафтного локального ма-

ксимуму.

13. Прокоментуйте принципові компоненти загальної алгоритмічної схеми

другого складника ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування.

14. Що таке субполя аномалій НД70?

15. На тлі яких геосистем оцінюються ознаки "стану за умовами" водо- і

ресурсокористування?

16. Чому коригуються субполя, адекватні першорівневому варіанту первин-

ної змодельованої функціональної структури за рівнем оцінювання ризи-

ку, спільного внаслідок водо- і ресурсокористування?

17. Чим відрізняється ландшафтно-гідрорадіоекологічний район від ланд-

шафтно-гідрорадіоекологічної області?

18. Як називається макросубструктура в макрогеосистемі досліджуваних

територій, яка об'єднує ландшафтно-гідрорадіоекологічні області за

зонально-крайово-обласним фізико-географічним принципом?

19. Прокоментуйте структуру моделі "таксонних" індексів рівня радіогео-

екологічного стану ландшафтно-гідрорадіоекологічних таксонів.

20. Що таке індекси ризику (стану) "районо-ландшафтів"?

21. Що править за підсумкові характеристики радіогеоекологічного стану

ландшафтно-гідрорадіоекологічних таксонів?

22. Яким чином можна визначати територіальний розподіл заходів з поси-

лення геоекологічної безпеки водо- і ресурсокористування?

23. У чому полягає можливість модифікації підсумкових результатів геое-

кологічного, зокрема ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування?

24. Що таке компонентні індекси рівня гідрогеоекологічного стану ланд-

шафтно-гідрорадіоекологічних районів?

25. Яким чином розраховуються спільні рейтинги рівня радіогідрогеоеколо-

гічного стану тестових ландшафтно-гідрорадіоекологічних районів?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 153 -

5 МОДЕЛЮВАННЯ БАСЕЙНОВИХ ГЕОСИСТЕМ

За основний об'єкт моделювання цього розділу править такий тип аква-теральної

природничої геосистеми, як басейнова геосистема (БГ), а отже для подальших фо-

рмалізаційних записів використовується вихідна тотожність

{ГЕО} ≡ {БГ} . (5.1)

Басейнова геосистема в цілому ідентифікується як територіальна одиниця

(елемент) басейнової ЛТС (БЛТС), ядром якого є головний водотік із певною пло-

щею водозбору. З огляду на останню для моделювання розрізняють:

1) середні й великі басейнові геосистеми з площею водозбору, відповідно, 2-50

тис.км2 і більше 50 тис.км2 із їхніми суббасейновими геосистемами більш низького

рангу. Такі середні й великі системи позначаються так само, як і басейнові геосис-

теми загалом, тобто БГ, і розглядаються далі у п.5.1 (приклад на фото 5.1);

2) малі басейнові геосистеми з площею водозбору менше 2 тис.км2 (приклад –

на фото 6.2). Моделювання їхнього стану здійснюється за спеціальними методика-

ми з огляду на класифікаційні ознаки цих геосистем. Зокрема, модельні підходи

щодо т.зв. малих урболандшафтних басейнових геосистем (МУБГ) викладено у

п.5.2.

Фото.5.1 Головний водотік великої басейнової геосистеми – річка Десна (біля Чер-

нігова)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 154 -

Фото.5.2 Головний водотік малої басейнової геосистеми – Червоний ручай (м. Фан-

тх'єт, В'єтнам)

5.1 Моделювання середніх і великих басейнових геосистем

(Квазі)природна підсистема заданої середньої або великої басейнової геосис-

теми (надалі просто басейнової геосистеми) диференціюється, враховуючи (1.4),

на її другопорядкові підсистеми за записом (5.2) із можливістю його трансформа-

ції в "динамічному" варіанті аналогічно (1.3)

{КПГЕП }∈ {БТП  БМПП  БЛП  БФГП  БІН} , (5.2)

а саме на:

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 155 -

1) басейнові територіальні підсистеми (БТП) як таксони однойменного райо-

нування (БТР) за (1.4) (приклад – на рис.5.1). Сюди належать:

–по-перше, суббасейнові геосистеми водотоків рангу, нижчого за головний у

БГ, а також неруслові суббасейни, наприклад ярів, балок тощо (СБГ);

–по-друге, визначені ділянки басейнової геосистеми в цілому, виокремлені

вздовж її головної річки до обумовлених створів на ній тощо (ДБГ);

–по-третє, певні комбінації першого й другого щойно зазначених варіантів

(КБГ).

Відповідні формалізовані записи будуть мати вигляд

{БТП}∈ {СБГ  ДБГ  КБГ} , (5.3)

D {БТП} = {БТП(ωБТП,RБТП,t)} =

= {СБГ(ωСБГ,RСБГ,t)  ДБГ(ωДБГ,RДБГ,t)  КБГ(ωКБГ,RКБГ,t)} , (5.4)

де ωБТП, ωСБГ, ωДБГ і ωКБГ – числа фіксацій випадкових субполів відповідних під-

систем за (5.3); RСБГ, RДБГ і RКБГ – просторові субобласті субполів цих підсистем за

умови, що загальна просторова область субполів підсистем БТП RБТП ≡ R ∈ {RСБГ 

RДБГ  RКБГ};

Рис.5.1 Басейнові територіальні підсистеми (БТП) на прикладі БГ Десни: 1 – Дес-

нянсько-Остерська; 2 – Смолянсько-Замглайська; 3 – Середньодеснянська; 4 – Снов-

ська; 5 – Верхньодеснянська; 6 – Сеймська

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 156 -

2) басейнові морфологічно-позиційні підсистеми (БМПП) як таксони, зрозу-

міло, морфологічно-позиційного районування (БМПР) за (1.4). Ними можуть бути

басейнові геосистеми нижчого за БГ порядку, а саме вододільно-рівнинні (ВРГ),

схилові (СХГ), терасові (ТРГ), заплавні (ЗПГ) та руслові (РСГ) геосистеми. Остан-

ні маркуються разом з водоймами і практично є адекватними геосистемам русла

(ложа) і берегів водотоків, шкалу міри антропізації яких було розглянуто в табл.1.3.

Крім того, найчастіше з огляду на наявну вихідну для аналізу інформацією, за

БМПП можуть правити також різноманітні поєднання щойно зазначених геосистем

(ПМПП), а саме терасово-заплавні, заплавно-руслові тощо. Басейнові морфологіч-

но-позиційні підсистеми вирізняються стосовно головного водотоку всієї БГ і/або

стосовно певних басейнових територіальні підсистем, тобто щодо заданих СБГ або

ДБГ чи КБГ (див. (5.3)). А отже формалізація БМПП підтримується моделями (5.5)

і (5.6) (запис останньої – для R у цілому)

{БМПП}∈ {ВРГ  СХГ  ТРГ  ЗПГ  РСГ  () ПМПП} , (5.5)

D {БМПП} = {БМПП(ωБМПП,RБМПП,t)} =

= {ВРГ(ωВРГ,RВРГ,t)  …  () ПМПП(ωПМПП,RПМПП,t)} , (5.6)

де ωБМПП, ωВРГ … ωПМПП – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних

підсистем за (5.5); RВРГ … RПМПП – просторові субобласті субполів цих підсистем з

огляду на те, що загальна просторова область субполів підсистем БМПП RБМПП ≡

≡ R ∈ {RВРГ  …  () RПМПП};

3) басейнові ландшафтні підсистеми (БЛП) або, просто, "басейнові ландшаф-

ти". За них править набір геосистем як таксономічних одиниць генетико-

морфологічної ЛТС певного рангу (ГМЛТС за (1.4)). Зазвичай це геосистеми піду-

рочищ (ПУГ), урочищ (УРГ) і місцевостей (МСГ) у межах басейнової геосистеми в

цілому або її певних басейнових територіальних чи морфологічно-позиційних під-

систем.

Зрозуміло, що, через принциповий незбіг меж елементів басейнової та генетико-

морфологічної ЛТС, геосистеми БЛП може бути представлено їхніми частинами,

поміж них "зредукованими". Загальна ж формалізація цих підсистем в межах всієї

БГ буде виглядати як

{БЛП}∈ {ПУГ  УРГ  МСГ} , (5.7)

D {БЛП}={БЛП(ωБЛП,RБЛП,t)} =

= {ПУГ(ωПУГ,RПУГ,t)  УРГ(ωУРГ,RУРГ,t)  МСГ(ωМСГ,RМСГ,t)} , (5.8)

де ωБЛП, ωПУГ, ωУРГ і ωМСГ – числа фіксацій випадкових субполів відповідних пі-

дсистем за (5.7); RПУГ, RУРГ і RМСГ – просторові субобласті субполів цих підсистем,

зважаючи на те, що загальна просторова область субполів підсистем БЛП RБТП ≡

≡ R ∈ {RПУГ  RУРГ  RМСГ}, а RУРГ ∈ {RПУГ} і RМСГ ∈ {RПУГ  RУРГ};

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 157 -

4) басейнові фізико-географічні підсистеми (БФГП). Вони вирізняються в

межах БГ у цілому або її басейнових територіальних підсистем за тими, що "потра-

пили" в ці межі, теж найчастіше "зредукованими" через вищезазначені причини,

таксонами фізико-географічного районування певного рівня – складниками ФГТ за

(1.4). За такі таксони, зважаючи на [26], правлять фізико-географічні зони (ФГЗ),

підзони (ФГПЗ), краї (ФГК), області (ФГО) та райони (ФГР). Вони, в свою чергу,

відрізняються власною типологічною ландшафтною структурою та набором басей-

нових ландшафтних підсистем (БЛП за (5.7)-(5.8)). Загальну формалізацію басей-

нових фізико-географічних підсистем у межах всієї БГ можна подати як

{БФГП}∈ {ФГЗ  ФГПЗ  ФГК  ФГО  ФГР} , (5.9)

D {БФГП}={БФГП(ωБФГП,RБФГП,t)} =

= {ФГЗ(ωФГЗ,RФЗГ,t)  ФГПЗ(ωФГПЗ,RФГПЗ,t)  ФГК(ωФГК,RФГК,t)} 

 ФГО(ωФГО,RФГО,t)}  ФГР(ωФГР,RФГР,t)} , (5.10)

де ωБФГП, ωФГЗ, ωФГПЗ, ωФГК, ωФГО і ωФГР – кількості фіксацій випадкових субпо-

лів відповідних підсистем за (5.9); RФГЗ, RФГПЗ, RФГК, RФГО і RФГР – просторові субо-

бласті субполів цих підсистем, з огляду на те, що загальна просторова область суб-

полів підсистем БФГП RБФГП ≡ R ∈ {RФГЗ  RФГПЗ  RФГК  RФГО  RФГР}, а RФГО ∈

∈ {RФГР}, RФГК ∈ {RФГО  RФГР}, RФГПЗ ∈ {RФГК  RФГО  RФГР} і RФГЗ ∈ {RФГПЗ 

 RФГК  RФГО  RФГР};

5) інші басейнові підсистеми (БІН), зокрема геосистеми біоландшафтної тери-

торіальної та геотонної структур (БІЛТС і ГТЛТС за (1.4)) тощо.

Натурально-антропогенна та антропогенна підсистеми басейнової геосис-

теми формалізуються "стандартно" за відповідними загальними підходами до

структурно-функціональної формалізації природничої геосистеми, викладеними в

р.1. А саме, натурально-антропогенні та антропогенні геосистеми суходільного

складника БГ формалізуються за (1.5)-(1.6), а такі ж геосистеми натуральних і шту-

чних водотоків БГ – за табл.1.3. "Стандартно" формалізується і підсистема карка-

сних меж БГ – за моделями (1.9)-(1.10).

Моделювання складників стійкості басейнової геосистеми як природничої

здійснюється як за універсальними, так і за специфічними для типів геосистем під-

ходами п.2.3.

Так, перший підтип фазової стійкості, а саме фазово-антропізаційна стій-

кість басейнової геосистеми (ФАС(БГ)) кількісно моделюється за відповідними

індексами антропізації. Для суходільних геосистем БГ це ІФАС,Т за (2.55), а для аква-

теральних геосистем водотоків – ІФАС,АТ за (2.56) з використанням категорійно-

класифікаційної схеми рівнів стану БГ за табл.2.3. При цьому ФАС(БГ) можна оці-

нювати як для БГ у цілому, так і для певних складників її (квазі)природної підсис-

теми. За останні правлять, насамперед, геосистеми басейнових територіальних або

морфологічно-позиційних підсистем за моделями (5.3)-(5.6) та/або теральні чи ак-

ва-теральні геосистеми цих підсистем більш низького рангу (приклад на рис.5.2).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 158 -

Рис.5.2 Фазово-антропізаційна стійкість (здатність до саморегуляції) аква-

теральних геосистем водотоків (на прикладі ділянок гідромережі Сновської БТП БГ

Десни) (на основі [55]; коди категорій рівня стану – за табл.2.3)

Фазово-етологічна стійкість басейнової геосистеми (ФЕС(БГ)), як вже зазна-

чалося в п.2.3 щодо цього другого підтипу фазової стійкості, загалом віддзеркалює

міру збереження відношень гідрофункціонування басейнової геосистеми і поділя-

ється на два підвиди такої стійкості.

Перший з них, гідромережну ФЕС басейнової геосистеми (ГФЕС(БГ)) в пер-

шому наближенні можна модельно оцінювати за ступенем антропогенної (техно-

генної) трансформації динаміки розрахункової гідромережі за рахунок зарегулю-

вання водного стоку її компонентів штучними водоймами, а саме за моделлю

ІГФЕС = f {100 (WЗШВ / WСБРС)} , (5.11)

де ІГФЕС – індекс гідромережної фазово-етологічної стійкості розрахункової гі-

дромережі БГ або її басейнової територіальної підсистеми. Він адекватний індексу

штучного зарегулювання стоку об'єктів гідромережі та визначається у відсотках з

віднесенням до інтервалів співвідношення (WЗШВ / WСБРС); WЗШВ – загальний об’єм

штучних водойм всіх типів і видів у межах заданої гідромережі; WСБРС – об’єм се-

реднього за багатоліття річного водного стоку об’єктів гідромережі (всі об’єми – в

млн. м3).

Наслідкову до таких засновків категорійно-класифікаційну схему як відповідну

шкалу відношень, яку оцінювально поєднано з інтервалами ІГФЕС, наведено в

Здатність геосистем до саморе-

гуляції (категорія):

сильна (2)

середня (3)

послабл

е-

на (4)

слабка (5)

слабка

(5)

вельми

слабка (6)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 159 -

табл.5.1. Ця схема вирізняє шість категорій рівня стану геосистем за мірою антро-

погенної (техногенної) трансформації їхньої розрахункової гідромережі. Класи рів-

ня стану при цьому не вирізняються, позаяк зарегулювання стоку не є лише геое-

кологічно негативним за наслідками (див. детальніше наші монографії [45, 55]).

Таблиця 5.1 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану БГ за ознаками її гі-

дромережної фазово-етологічної стійкості (етологічної трансформації розрахункової

гідромережі)

Значення І

ГФЕС

за моделлю (5.11), %

Етологічна трансформація гідромережі

(категорія рівня стану)

відсутня (1)

(0-25]

помірна (2)

(25-50]

середня (3)

(50-75]

сильна (4)

(75-100]

вельми сильна (5)

> 100

надто сильна (6)

Вододільно-водозбірну ФЕС басейнової геосистеми (ВВФЕС(БГ)) як вид

стійкості, який має враховувати міру зміни місцезнаходження її (квазі)природних

вододілів і водозборів (див. п.2.3), можна, відповідно, диференціювати на два під-

види – вододільну ФЕС (ВДФЕС(БГ)) і водозбірну ФЕС (ВЗФЕС(БГ)), тобто

{ВВФЕС(БГ)} ∈ {ВДФЕС(БГ), ВЗФЕС(БГ)} . (5.12)

За параметричний критерій першого підвиду стійкості моделі (5.12)

ВДФЕС(БГ) змістово може правити індекс вододільної фазово-етологічної стійко-

сті (ІВДФЕС, у %). При цьому, по-перше, зважають саме на міру порушення такої

стійкості внаслідок перерізання вододілів вершинами ерозійних форм, а не на міру

загрози такого порушення, що є надто складним завданням. По-друге, зазначений

індекс стосується, зрозуміло, аналізу лише заданих басейнових територіальних під-

систем у часи фіксації їхніх субполів t1 і t2 і/або заданого таким же чином поля БГ

загалом як агрегації цих субполів. За таких умов індекс ІВДФЕС визначається за

{ВДФЕС(БГ)} ≡ {ВДФЕС(БТП)} =

= {БТП(ωБТП,RБТП,t1)}  {БТП(ωБТП,RБТП,t2)} , (5.13)

nВЕР

ІВДФЕС = 100 – ІВДД = 100 – ∑ lРОЗ,i) / (0,01 LВД) , (5.14)

i=1

де ІВДД – індекс вододільної дискретності модельної БТП (у %); lРОЗ,k,i – "шири-

на" і-того "розриву" досліджуваного вододілу в t2, який виник внаслідок перерізан-

ня лінії "ініціального" вододілу, яка існувала в t1, що фактично відповідає "втраче-

ній" в результаті зазначеного перерізання довжині вихідного вододілу (в км); LВД –

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 160 -

довжина лінії вихідного (в t1) вододілу (в км); nВЕР,k – кількість вершин ерозійних

форм, які перерізали початкову вододільну лінію з обох її боків.

Остаточна кількісна параметризація моделі (5.14) є завданням майбутніх деталь-

них досліджень з огляду на ранг і типологію БТП і морфологію певних ерозійних

форм. Наразі ж, за логікою зміни складників моделі (5.14), можна застосовувати

категорійно-класифікаційну схему щодо ВДФЕС(БГ) з шістьма категоріями рівня

стану за мірою дискретності вододілу об'єктів моделювання та з "традиційними"

для підходів цього підручника п'ятьма відповідними класами рівня стану (табл.5.2).

Таблиця 5.2 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану БГ за ознаками її во-

додільної фазово-етологічної стійкості (вододільної дискретності)

Значення І

ВДФЕС,k

за мо-

деллю (5.14), %

Вододільна дискретність (кате-

горія рівня стану)

Рівень стану за класом

100

відсутня (1)

відмінний (I)

(100-90]

помірна (2)

добрий (II)

(90-80]

середня (3)

задовільний (III)

(80-45]

сильна (4)

незадовільний (IV)

(45-10]

вельми сильна (5)

поганий (V)

< 10

надто сильна (6)

Параметризацію другого підвиду стійкості моделі (5.12) – водозбірної ФЕС

(ВЗФЕС(БГ)) – спрямовано на оцінку міри саме зменшення (редукції) або розши-

рення (експансії) площі водозбору геосистем. Ця редукція/експансія може відбува-

тися як внаслідок перерізання вододілів вершинами ерозійних форм, що "лінійно",

але не "площинно" моделюється за (5.14), так і з інших причин. Серед них – ство-

рення меліоративних систем, гідротехнічне або транспортне будівництво чи інші

впливи певних, передусім антропогенних, геосистем тощо. Такі чинники в цілому

можуть змінити реальні межі поверхневого та підземного водозбору БГ і її склад-

ників з наслідковою зміною відношень гідрофункціонування, зосібна щодо різно-

манітних джерел забруднювання тощо.

За таких умов застосовується відповідний індекс водозбірної фазово-етологічної

стійкості (ІВЗФЕС, у %). Він, як попередній, розраховується для заданих басейнових

територіальних підсистем у часи фіксації їхніх субполів t1 і t2 і/або поля БГ у ціло-

му для таких же часів. Цей індекс, по-перше, окремо оцінює зменшення (з підряд-

ковим символом "Р") або збільшення (з підрядковим символом "Е") водозбірної

площі. По-друге, він базується на модифікації моделі (2.76) з п.2.3, де враховано,

зокрема, сумарні відносні помилки просторового визначення зазначеної площі то-

що (див. методику СОД ГЕІ у п.3.2.2 і [36, 40]). А отже

{ВЗФЕС(БГ)} ≡ {ВЗФЕС(БТП)} = {БТП(ωБТП,RБТП,t1)} 

 {БТП(ωБТП,RБТП,t2)} , (5.15)

ІВЗФЕС,Р = 100 + ІРВЗ = 100 + {100 ((SВЗ(t1) – SРВЗ(t2)) / SВЗ,k(t1) – 1)) ≤

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 161 -

≤ Δσ,S { – Ф (SВЗ(t))Рн • Cv (SВЗ(t)) / (0,01 nS0,5)} , (5.16)

ІВЗФЕС,Е = 100 – ІЕВЗ = 100 – {100 ((SВЗ(t1) + SЕВЗ(t2)) / SВЗ(t1) – 1)) ≤

≤ Δσ,S {Ф (SВЗ(t))Рн • Cv (SВЗ(t)) / 0,01 nS0,5} , (5.17)

де ІРВЗ – індекс редукції водозбору модельної геосистеми; ІЕВЗ – індекс експансії

цього водозбору; SВЗ(t1) – площа досліджуваного водозбору в час t1; SРВЗ(t2) – змен-

шення площі SВЗ(t1) на час t2; SЕВЗ(t2) – розширення площі SВЗ(t1) на час t2 (SВЗ(t1),

SРВЗ(t2) і SЕВЗ(t2) – параметричні значення субполів БТП і/або поля БГ, у км2);

Ф (SВЗ(t))Pl і Ф (SВЗ(t))Рн – розрахункові квантилі довірчих ймовірностей переви-

щення для нижньої та верхньої їхніх меж, які задаються для певних розподілів зна-

чень субполів (поля) геосистеми і рівнів значущості (SLev); Cv (SВЗ(t)) – функція ко-

ефіцієнта варіації зазначених значень; nS – загальна кількість фактичних фіксацій

(вимірів) значень модельних субполів (поля), яку може бути подано як nS =

= nS,t  nS,ω, де nS,t – частота вимірів, тобто кількість перетинів випадкових субполів

і/або поля геосистеми, а nS,ω – загальна кількість вимірів параметричних значень у

кожному перетині, тобто кількість реалізацій зазначених субполів і/або поля; Δσ,S –

кратні інтервали результатів обчислень за останнім виразом моделей (5.15)-(5.16),

поданим у фігурних дужках.

Зважаючи на зміст складників моделей (5.16)-(5.17), можна визначити, по-

перше, що nS0,5 = (2  2)0,5 = 2.

По-друге, можна задатися рівнями значущості SLev = 5% і за табл.2.12, орієнту-

ючись на адекватні для (5.16)-(5.17) параметри геостохастичних функцій для водо-

дільно-рівнинних геосистем, отримати, відповідно, Ф (SВЗ(t))Pl = Ф (SВЗ(t))95% = – 1,54,

Ф (SВЗ(t))Pн = Ф (SВЗ(t))5% = 1,74 та максимальне значення функції коефіцієнта варіа-

ції Cv (SВЗ(t))max = 0,12.

За таких вихідних параметричних умов, враховуючи вже згадані помилки прос-

торового визначення площ тощо та логіко-аналітично варіюючи кратними інтерва-

лами Δσ,S, можна використовувати два варіанти категорійно-класифікаційної схеми

стосовно ВЗФЕС(БГ). Така схема містить шість категорій рівня стану за ступенем

редукції або експансії водозбору басейнової геосистеми з п'ятьма відповідними

класами рівня її стану (табл.5.3-5.4).

Таблиця 5.3 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану БГ за ознаками її водоз-

бірної фазово-етологічної стійкості (водозбірної редукції)

Значення І

ВЗФЕС,Р

за мо-

деллю (5.16), %

Водозбірна редукція (категорія

рівня стану)

Рівень стану за класом

(100-90,8]

відсутня (1)

відмінний (I)

(90,8-81,6]

помірна (2)

добрий (II)

(81,6-72,4]

середня (3)

задовільний (III)

(72,4-44,8]

сильна (4)

незадовільний (IV)

(44,8-17,2]

вельми сильна (5)

поганий (V)

< 17,2

надто сильна (6)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 162 -

Таблиця 5.4 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану БГ за ознаками її вододі-

льної фазово-етологічної стійкості (водозбірної експансії)

Значення І

ВЗФЕС,Е

за мо-

деллю (5.17), %

Водозбірна експансія (категорія

рівня стану)

Рівень стану за класом

(100-89,6]

відсутня (1)

відмінний (I)

(89,6-79,2]

помірна (2)

добрий (II)

(79,2-68,8]

середня (3)

задовільний (III)

(68,8-37,6]

сильна (4)

незадовільний (IV)

(37,6-6,4]

вельми сильна (5)

поганий (V)

< 6,4

надто сильна (6)

Усі види першого підтипу параметричної стійкості – параметрично-

процесної стійкості басейнової геосистеми (ППС(БГ)) – тобто флювіо-ерозійна

ППС (ФЕППС(БГ)), радіогеоекологічна ППС (РГППС(БГ)), ацидифікаційна ППС

(АЦППС(БГ)), ґрунтово-самоочищувальна ППС (ҐСППС(БГ)) і інші змістово зумо-

влені види цієї стійкості (ІВППС(ГЕО)) за (2.60) моделюються за універсальними

для природничих геосистем підходами, викладеними в п.2.3.

У нашій праці [55] на прикладі басейнової геосистеми Десни та її басейнових територіа-

льних підсистем (БТП) було вибірково модельно протестовано деякі із щойно зазначених

видів стійкості, стислі приклади чого наводяться далі.

Так, для кожної з тестових БТП (див. рис.5.1) було отримано карти полів можливого ра-

діогеоекологічного ризику (приклад на рис.5.3). Це дозволили надалі модельно визначити

значення вихідного індексу IРРГСТ,j та на його основі розрахувати власне індекс радіогеое-

кологічної параметрично-процесної стійкості (IРГППС у %) (див. модель (2.67).

Рис.5.3 Приклад структури полів ландшафтно-гідрорадіоекологічного районування (за р.4) в

межах тестової Смолянсько-Замглайської БТП (6…10 – числові індикатори полів індексу рівня

радіогеоекологічного стану; (10)…(50) – значення цих полів, у %; див. пояснення до (2.64)-(2.67))

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 163 -

Отримані відповідні результати, які подано на рис.5.4, свідчать, що рівень стану абсолю-

тної більшості із тестових басейнових територіальних підсистем – п'яти БТП із шести – за

ознаками їхньої радіогеоекологічної параметрично-процесної стійкості як за відповідною

категорією, так і за відповідним класом (див. табл.2.6) є задовільним. Натомість для Сейм-

ської БТП його слід ідентифікувати як вельми задовільний за категорією та добрий за кла-

сом рівень стану.

Рис.5.4 Рівень стану БТП БГ Десни за ознаками їхньої радіогеоекологічної параметрично-

процесної стійкості (модель (2.67), табл.2.6) (1 – Деснянсько-Остерська БТП; 2 – Смолянсько-

Замглайська БТП; 3 – Середньодеснянська БТП; 4 – Сновська БТП; 5 – Верхньодеснянська БТП; 6 –

Сеймська БТП; 78,0…88,7 – значення індексів радіогеоекологічної ППС, ІРГППС, у %; задовільний (2) –

рівень стану за категорією; кольором – рівень стану за класом: І – відмінний, ІІ – добрий, ІІІ – задові-

льний, IV – незадовільний, V – поганий)

Тестування викладеної в п.2.3 схеми моделювання ацидифікаційної параметрично-

процесної стійкості призвела до результатів, згідно з якими значення індексу цієї стійкості

за (2.69) щодо геосистеми Десни в цілому становить ІАЦППС = 47,11%. Це ідентифікує її як

басейнову геосистему, яка має середній ступінь ацидифікації водозбору згідно із змодельо-

ваною 4-тою категорією рівня стану. Це також адекватно задовільному рівню стану за кла-

сом відповідної категорійно-класифікаційної схеми (див. табл.2.8).

Для набору ж тестових басейнових територіальних підсистем басейнової геосистеми Де-

сни простежуються істотні флуктуації індексу ацидифікаційної параметрично-процесної

стійкості. Найнижче його значення в 34,2% приурочено до Смолянсько-Замглайської БТП,

що ідентично 5-тій категорії рівня стану, тобто підвищеному ступеню ацидифікації водоз-

бору. Найвище значення ІАЦППС = 61,5% змодельовано для Верхньодеснянської БТП з мар-

куванням 3-тьої категорії рівня стану, а саме низького ступеня ацидифікації водозбору (див.

табл.5.5).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 164 -

Таблиця 5.5 – Результати тестової оцінки рівня стану БГ Десни та її БТП за ознаками їхньої

ацидифікаційної параметрично-процесної стійкості (модель (2.69), табл.2.7-2.8)

Басейнові територіальні

підсистеми ІАЦППС за

(2.69), %

Ступінь ацидифікації во-

дозбору (категорія рівня

стану) Рівень стану за класом

1.Деснянсько-Остерська 40,78 підвищений (5) задовільний (III)

2.Смолянсько-Замглайська 34,16 підвищений (5) задовільний (III)

3.Середньодеснянська 51,89 середній (4) задовільний (III)

4.Сновська 50,80 середній (4) задовільний (III)

5.Верхньодеснянська 61,46 низький (3) добрий (II)

6.Сеймська 60,89 низький (3) добрий (II)

БГ в цілому 47,11 середній (4) задовільний (ІII)

Згідно з тестовою модельною оцінкою рівня стану басейнової геосистеми Десни в ціло-

му за ознаками її ґрунтово-самоочищувальної параметрично-процесної стійкості

(табл.5.6) ґрунти геосистеми мають середню здатність до самоочищення за категорією рівня

стану. Це відповідає задовільному рівню стану за класом, позаяк басейновий індекс ґрунто-

во-самоочищувальної ППС ІГСППС становить 49,5% (див. моделі (2.70)-(2.72) і табл.2.9-2.10).

Таблиця 5.6 – Результати тестової оцінки рівня стану БГ Десни та її БТП за ознаками їхньої

ґрунтово-самоочищувальної параметрично-процесної стійкості (модель (2.72), табл.2.9-2.10)

Басейнові територіальні

підсистеми IГСППС за

(2.72), %

Здатність ґрунтів до са-

моочищення (категорія

рівня стану) Рівень стану за класом

1.Деснянсько-Остерська 45,09 середня (3) задовільний (III)

2.Смолянсько-Замглайська 53,12 середня (3) задовільний (III)

3.Середньодеснянська 44,53 середня (3) задовільний (III)

4.Сновська 56,35 середня (3) задовільний (III)

5.Верхньодеснянська 58,48 висока (2) добрий (II)

6.Сеймська 40,14 знижена (4) задовільний (III)

БГ в цілому 49,51 середня (3) задовільний (III)

Утім, якщо розглянути зміну значень зазначеного індексу ґрунтово-самоочищувальної

стійкості за простором БГ, то можна умовно виокремити дві групи басейнових територіаль-

них підсистем. Першу групу формують три північні підсистеми – Смолянсько-Замглайська,

Сновська та Верхньодеснянська БТП (приклад на рис.5.5). Значення індексу ІГСППС цих під-

систем перебувають в інтервалі від 53% до 59%, тобто фактично знаходяться на межі задо-

вільного та доброго рівня стану за схемою табл.2.10.

До другої ж групи відносяться БТП, які розташовано в центрі і на півдні басейнової геосистеми

Десни. Це Деснянсько-Остерська, Середньодеснянська і Сеймська БТП (приклад на рис.5.6).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 165 -

Рис.5.5 Приклад полів Сновської басейнової територіальної підсистеми з певним усередне-

ним значенням індексу непроточності ґрунтів ІНПҐВЗ,j за (2.72) і табл.2.9 (на основі [26])

Рис.5.6 Приклад полів Середньодеснянської басейнової територіальної підсистеми з певним

усередненим значенням індексу непроточності ґрунтів ІНПҐВЗ,j за (2.72) і табл.2.9 (на основі [26])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 166 -

Ґрунти Сеймської БТП мають знижену здатність до самоочищення за категорією рівня

стану з ІГСППС = 40,1%. Натомість інші дві БТП цієї групи, з одного боку, характеризуються

вищою категорією рівня стану – третьою, яка маркує середню здатністю ґрунтів до самоо-

чищення за табл.2.10). З іншого боку, ці підсистеми за значення їхніх індексів ґрунтово-

самоочищувальної ППС є вельми близькими до нижньої межі зазначеної категорії.

Аналізуючи зумовленість таких результатів, варто зазначити, що між здатністю до само-

очищення та типами ґрунтів, які превалюють у межах БГ Десни, існує певна залежність.

Зокрема, в північній правобережній частині БГ Десни поширено дерново-підзолисті ґрунти

(див. [55]). Вони мають вищу проточність, та, як наслідок, більшу здатність до самоочи-

щення, ніж сірі лісові ґрунти та чорноземи типові й опідзолені, які домінують на півдні тес-

тової геосистеми.

Параметрично-відновлювальна стійкість басейнової геосистеми (ПВС(БГ))

як другий підтип параметричної стійкості за (2.58) визначається за універсальними

підходами для суходільних геосистем або аква-теральних геосистем водотоків, ви-

кладеними у п.2.3 (див., відповідно, моделі (2.73)-(2.74) і схему табл.2.11).

Перший вид параметрично-інтегральної стійкості басейнової геосистеми

(ПВС(БГ)) – водно-стокова ПІС (ВСПІС(БГ)) – є "модельно-індивідуальною" са-

ме для такої геосистеми. Наразі можливим є моделювання її підвиду, а саме зага-

льно-самоочищувальної водно-стокової параметрично-інтегральної стійкості

(ЗСВСПІС(БГ)) з визначенням однойменного до такої стійкості індексу (ІЗСВСПІС, у

%) для "компактних" територіальних підсистем БГ (див. п.2.3), тобто БТП з RКОМП,

зважаючи на записи

{ЗСВСПІС(БГ)} = {ЗСВСПІС(БТП)} =

= {БТП(ωБТП,RБТП,t)  {(НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t)  АГЕП(RАГЕП,t)) 

 БМПП(ωБМПП,RБМПП,t)  БЛП(ωБЛП,RБЛП,t) 

 БФГП(ωБФГП,RБФГП,t)} = {БТП(ωКОПМ,RКОМП,t)} , (5.18)

ІЗСВСПІС = f {(WРВСМ / WЗАБРΣ)j} , (5.19)

де WРВСМ – об’єм річного водного стоку головного водотоку "компактної" БТП

БГ в маловодний рік; WЗАБРΣ – об’єм річного надходження стічних вод у цей водо-

тік у цілому, зважаючи і на загальний ступінь їхньої забрудненості або очищення

(всі об’єми – у млн. м3).

Практично, для визначення ІЗСВСПІС, фактичні значення співвідношення

(WРВСМ / WЗАБРΣ)j порівнюються з їхніми l-тими критеріальними значеннями, які від-

повідають запису

{(WРВСМ / WЗАБРΣ)l} = f {Δ(ІАНТ,Т**)} , (5.20)

де Δ(ІАНТ,Т**) – інтервали середньовиваженого індексу антропізації модельної

БТП за формулою (1.7), які, з урахуванням табл.1.1, правлять за додаткові уточню-

вальні характеристики ступеня забрудненості вищезазначених стічних вод об'єму

WЗАБРΣ.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 167 -

Власне категорійно-класифікаційна схема щодо загально-самоочищувальної во-

дно-стокової ПІС оперує 6-ма категоріями рівня стану модельних "компактних"

підсистем басейнових геосистем. Ці категорії, по-перше, визначають міру здатності

до самоочищення стічних вод водним стоком власних головних водотоків геосис-

тем – від вельми сильної до гранично слабкої. По-друге, категорії поєднано з вже

обумовленими за змістом 5-ма класами рівня стану (табл.5.7).

Таблиця 5.7 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану "компактних" БТП

басейнової геосистеми за ознаками їхньої загально-самоочищувальної водно-стокової

параметрично-інтегральної стійкості (здатності до самоочищення стічних вод водним

стоком)

Значення І

ЗСВСПІС

моделі (5.19) для інтервалів І

АНТ,Т

моделі (1.7) (%):

Здатність до

самоочищення

(категорія)

Рівень стану

за класом

≤ 15,8

(15,8-39,2]

(39,2-50,4]

(50,4-63,7]

> 63,7

≥ 20 ≥ 25 ≥ 33 ≥ 50 ≥ 100

вельми сильна

(1)

відмінний

(I)

(20-10] (25-13] (33-17] (50-25] (100-50]

сильна

(2)

добрий

(II)

(10-7] (13-9] (17-11] (25-17] (50-33]

послаблена

(3)

задовільний

(III)

(7-2] (9-3] (11-4] (17-5] (33-10]

слабка

(4) незадовільний

(IV)

(2-1] (3-2] (4-3] (5-4] (10-5]

вельми слабка

(5)

< 1 < 2 < 3 < 4 < 5

гранично слаб-

ка (6)

поганий

(V)

Другий вид ПІС, а саме водно-якісна параметрично-інтегральна стійкість

басейнової геосистеми (ВЯПІС(БГ)), знову-таки є змістовим для її "компактних"

басейнових територіальних підсистем, а отже

{ВЯПІС(БГ)} = {ВЯПІС(БТП)} =

= {БТП(ωБТП,RБТП,t)  {(НАГЕП(ωНАГЕП,RНАГЕП,t)  АГЕП(RАГЕП,t)) 

 БМПП(ωБМПП,RБМПП,t)  БЛП(ωБЛП,RБЛП,t) 

 БФГП(ωБФГП,RБФГП,t)} = {БТП(ωКОПМ,RКОМП,t)} . (5.21)

Цю стійкість можна модельно параметризувати на основі розвитку наших під-

ходів, викладених у [45] і додатково протестованих у [55].

Для модельного оцінювання застосовується, по-перше, категорійно-

класифікаційна схема щодо водно-якісної ПІС. Схема оперує чотирма критеріаль-

ними блоками та рівнем стану "компактних" підсистем басейнової геосистеми за

сімома категоріями та п'ятьма класами. Її у варіанті з мінімально-необхідним скла-

дом компонентів наведено в табл.5.8. При цьому розподіл значень модельних інде-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 168 -

ксів між категоріями (див. далі) встановлюється за допомогою набору обмежених

інтервалів, а саме для 1-ої категорії – (0-1,50), для 2-ої – [1,50-2,50), для 3-ої – [2,50-

3,50) тощо (див. табл.5.8).

По-друге, для моделювання за табл.5.8 використовується, на основі базової мо-

делі довірчої оцінки (5.22), набір індексів рівня стану басейнової геосистеми за

ознаками її ВЯПІС. До цих індексів, які застосовуються для всіх варіантів моделю-

вання рівня стану, належать:

–нижні, відповідні ймовірним найкращим категоріям рівня стану;

–середні, адекватні категоріям за вибірковим середнім;

–верхні, тотожні ймовірним найгіршим категоріям (див. моделі (5.23)-(5.25)).

Зазначена базова модель виглядає як

x(t)*  (1 + Фх,95%  Cv,x* / nx0,5) ≤ mx(t) ≤ x(t)*  (1 + Фх,5%  Cv,x* / nx0,5) , (5.22)

де mx(t) – функція дійсного середнього значення компонента якості води; x(t)* і

Cv,x* – функція його вибіркового середнього значення та середній коефіцієнт варіа-

ції; Фх,95% і Фх,5% – квантилі нижньої та верхньої межі довірчої ймовірності переви-

щення, які задаються за відповідними індивідуальними геостохастичними функці-

ями (див. п.2.2) конкретного компонента; nx – кількість вимірів компонента.

Розрізняють 3 варіанти власне модельної оцінки рівня стану БГ, а саме:

а) компонентну оцінку, що застосовує компонентні індекси;

б) блокову оцінку, що оперує індексами, середньовиваженими для блоків табл.5.8

за компонентними індексами цих блоків, з урахуванням числа вимірів;

в) інтегральну оцінку, для якої розраховують індекси, середньовиважені для

блоків табл.5.8, з огляду на число вимірів, кількість розрахункових компонентів і

їхню усереднену варіабельність для зазначених блоків.

По-третє, модель компонентної оцінки рівня стану басейнової геосистеми вико-

ристовує діапазони компонентного індексу Іх і має вигляд

Ix,95% {[Nc,х.95%]} ≤ Ix* {[Nc,х*]} ≤ Ix,5% {[Nc,х,5%]}

або Іх ≡ {Ix* [Nc*]; Ix,95% – Ix,5% [Nc,95% – Nc,5%]} , (5.23)

де Ix,95%, Ix* та Ix,5% – назви нижнього (ймовірного найкращого, за лівою части-

ною (5.22)), середнього (за вибірковим середнім) та верхнього (можливого найгір-

шого за правою частиною (5.22)) компонентних індексів, адекватні Nc,95%, Nc* і Nc,5%

–номерам категорій табл.5.8 як середнім значенням цих індексів.

Друга частина (5.23) є повним "компонентним" визначенням рівня стану. Тобто,

наприклад, цей рівень певного об’єкта за компонентом "хлоридні іони" кваліфікува-

тиметься як ІCl ≡ {задовільний [4,00]; задовільний – посередній [4,00–5,00]} тощо.

По-четверте, модель блокової оцінки рівня стану басейнової геосистеми буду-

ється за діапазонами блокового індексу IБЛ і виглядає як

IБЛ,95%** {[Nc,БЛ,95%**]} ≤ IБЛ** {[Nc,БЛ**]} ≤ IБЛ,5%** {[Nc,БЛ,95%**]}

або IБЛ ≡{IБЛ**[Nc,БЛ**];

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 169 -

IБЛ,95%**– IБЛ,5%**[Nc,БЛ,95%**– Nc,БЛ,5%**]; nБЛ,НП/nБЛ} , (5.24)

де IБЛ,95%**, IБЛ** і IБЛ,5%** – відповідно, назви нижнього, середнього та верхнього

блокових індексів, визначені для кожного блоку за його компонентними індексами-

складниками вже як середньовиважені за значеннями цих індексів і числом вимірів

кожного компонента (nx), прийнятого при цьому в розрахунок. Такі назви адекватні

Nc,БЛ,95%**, Nc,БЛ** і Nc,БЛ,5%** – середньовиваженим щойно зазначеним способом чи-

словим значенням цих індексів; nБЛ,НП/nБЛ – відношення числа найгірших компоне-

нтних індексів у блоці, які маркують категорії незадовільного та поганого рівнів

стану, до загального числа блокових модельних компонентів.

За таких засновків повне "блокове" визначення рівня стану певного модельного

об’єкта може звучати, наприклад за екотоксифікаційним блоком, як IЕТ ≡ {посеред-

ній [4,66]; задовільний – посередній [4,48–4,93]; 7/12}.

По-п'яте, інтегральна оцінка рівня стану "компактних" підсистем басейнової ге-

осистеми оперує діапазонами інтегрального індексу І∑ і використовує модель

I∑,95%** {[Nc,∑,95%**]} ≤ I∑** {[Nc,∑**]} ≤ I∑,5%** {[Nc,∑,95%**]}

або I∑ ≡ {I∑** [Nc,∑**; Nc,∑,95%**– Nc,∑,5%**];

I∑,БЛ,95% – I∑,БЛ,5%; n∑,НП/n∑} , (5.25)

де I∑,95%**, I∑** і I∑,5%** – назви нижнього, середнього та верхнього інтегральних

індексів, визначені для кожного об’єкта моделювання за його блоковими індекса-

ми-складниками як середньовиважені; Nc,∑,95%**, Nc,∑** і Nc,∑,5%** – власне числові

значення індексів I∑,95%**, I∑** і I∑,5%**, середньовиважені за виразом (nx,∑,БЛ • nБЛ) /

/ Сv,БЛ*2, де nx,∑,БЛ – сумарне число вимірів всіх компонентів у блоці, nБЛ – кількість

таких компонентів; Сv,БЛ* – середні коефіцієнти варіації усереднених розподілів

компонентів кожного блоку ("блокових" геофункцій, [40]), які за табл.5.8 станов-

лять для першого блоку 0,290, для другого – 0,325, для третього – 0,555 та для чет-

вертого – 0,625; I∑,БЛ,95% і I∑,БЛ,5% – назви найкращого і найгіршого блокового індек-

су для об’єкта; n∑,НП/n∑ – відношення числа всіх найгірших компонентних індексів

(6-та й 7-ма категорії за табл.5.8) до загальної їхньої використаної кількості.

Визначальними під час моделювання водно-якісної параметрично-інтегральної

стійкості є компонентні й блокові оцінки рівня стану саме "компактних" підсистем

басейнової геосистеми. Загалом же специфіку застосування та шляхи удосконален-

ня такого моделювання більш детально розглянуто в наших працях [45, 55] тощо.

Зокрема, слід зазначити, що під час інтегрального оцінювання рівня стану БГ за

водно-якісною параметрично-інтегральною стійкістю доцільно враховувати гідро-

та геохімічні особливості регіону, на території якого власне й розташовано таку ге-

осистему, що моделюється. Крім того, треба розуміти, що наведений у табл.5.8 на-

бір компонентів є мінімально необхідним для адекватної модельної оцінки відпові-

дно до критеріїв водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості. Для більш де-

тального вивчання саме водно-якісного аспекту функціонування басейнових геоси-

стем цей набір у подальшому потребує удосконалення. Воно має бути орієнтоване

на сутність досліджуваних процесів та зважати на наявність вихідних зіставних да-

них моніторингових досліджень за відповідними компонентами якості води.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 170 -

Таблиця 5.8 – Категорійно-класифікаційна схема для моделювання рівнів стану "компактних" БТП басейнової

геосистеми за ознаками їхньої водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 171 -

Таблиця 5.9 – Вихідні результати тестової оцінки рівнів стану басейнової територіальної під-

системи за ознаками її водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості (на прикладі Деснян-

сько-Остерської БТП БГ Десни) (моделі (5.22)-(5.25), табл.5.8)

Підводячи проміжний підсумок наведеним вище можливим підходам до моде-

льної параметризації оцінювань компонентів стійкості басейнової геосистеми

та/або певних підсистем цієї геосистеми, треба зазначити ще таке.

По-перше, слід помірковано підходити до таких оцінювань під час переходу від

моделювання стійкості окремих обраних підсистем БГ або їхнього набору до моде-

лювання стійкості БГ у цілому. При цьому слушно орієнтуватись, передусім, на

сутність і специфіку визначених типів і видів стійкості, зокрема з огляду на можли-

вість чи неможливість і зміст розрахунку індексів стійкості, інтегральних для БГ

загалом, на основі виваження таких індексів для її підсистем-складників тощо.

По-друге, за умов аналізу результатів моделювання різновидів стійкості певних

басейнових підсистем доцільно зважати на метасистемну сполучність таких ре-

зультатів. Тобто треба враховувати ситуацію, коли, наприклад, високу здатність до

самоочищення від забрудників підсистем БГ, оцінену через їхній відповідно висо-

Параметри

Компоненти

якості води

c,х.95%

;

c,БЛ,95%**

;

c,∑,95%**

c,х*

;

c,БЛ**

;

c,∑**

c,х,5%

;

c,БЛ,5%**

;

c,∑,5%**

1.1.Сума іонів,

мг/дм

393

1.2.Хлориди, мг/дм

20,1

1.3.Сульфати,

мг/дм

41,4

Значення блокового

індексу I

СК

1,33

2.1.Зависи, мг/дм

15,1

2.2.Прозорість, м

0,35

2.3.1.рН (1)

2.3.2.pH (2)

8,1

2.4.NH

, мгN /дм

0,45

2.5.NO

, мгN /дм

0,022

2.6.NO

, мгN /дм

0,27

2.7.PO

, мгP /дм

0,65

2.8.БСК

, мгО

/дм

2,14

Значення блокового

індексу I

ТС

220

3,6

3,85

4,36

3.1.Нафтопродукти,

мкг/дм

4,29

3.2.Феноли леткі,

мкг/дм

0,62

3.3.СПАР, мкг/дм

Значення блокового

індексу I

ЕТ

2,33

Значення

інтегрального

індексу I

∑

367

3,18

3,42

3,86

рівень стану за категорією

добрий (3)

задовільний

(4)

рівень стану за класом

добрий (II)

добрий

(II)

задовільний

(IV)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 172 -

кий індекс водно-стокової параметрично-інтегральної стійкості, може бути зумов-

лено не стільки параметрами водного стоку тощо зазначених підсистем, скільки

істотною непроточністю ґрунтів їхнього водозбору, а отже низькими значеннями

індексу ґрунтово-самоочищувальної параметрично-процесної стійкості.

У контексті тестового моделювання водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості

(ВЯПІС) на прикладі вже розглянутих шести басейнових територіальних підсистем БГ Десни

(див. рис.5.1) насамперед варто зазначити таке. Ураховуючи репрезентативність вихідної ін-

формації, тестову модельну оцінку ВЯПІС було проведено у [55] за трьома блоками, відповід-

но до схеми табл.5.8, а саме за сольово-компонентним (СК), трофо-сапробізаційним (ТС) і

екотоксифікаційним (ЕТ) блоками, а також за інтегральним показником рівня стану (I∑). При-

клади отриманих таким чином результатів подано у вихідній і формалізованій табличній

(табл.5.9-5.10), картографічній (рис.5.7) і графічній (рис.5.8) формах.

Таблиця 5.10 – Формалізовані результати оцінки рівнів стану басейнових територіальних пі-

дсистем за ознаками їхньої водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості (на прикладі

БТП БГ Десни, моделі (5.22)-(5.25), табл.5.8) (індекси блоків: ІСК – сольово-компонентного, ІТС –

трофо-сапробізаційного, ІЕТ – екотоксифікаційного; І∑ – інтегральний індекс)

Варіант оцінки Результати оцінки (рівень стану за категорією)

Деснянсько-Остерська БТП

Блокова за IСК {відмінний [1,33]; відмінний – відмінний [1,00–1,33]; 0/3}

Блокова за IТС {задовільний [3,85]; задовільний – задовільний [3,60–4,36]; 0/8}

Блокова за IЕТ {вельми добрий [2,00]; вельми добрий – вельми добрий [2,00–2,33]; 0/3}

Інтегральна за I∑ {добрий [3,42]; добрий – задовільний [3,18–3,86]; 0/14}

Смолянсько-Замглайська БТП

Блокова за IСК {відмінний [1,00]; відмінний – відмінний [1,00–1,00]; 0/3}

Блокова за IТС {задовільний [3,66]; задовільний – задовільний [3,66–3,80]; 0/8}

Блокова за IЕТ {вельми добрий [2,02]; вельми добрий – вельми добрий [2,02–2,34]; 0/3}

Інтегральна за I∑ {добрий [3,18]; добрий – добрий [3,18–3,32]; 0/14}

Середньодеснянська БТП

Блокова за IСК {відмінний [1,00]; відмінний – відмінний [1,00–1,00]; 0/3}

Блокова за IТС {добрий [2,99]; добрий – задовільний [3,13–3,53]; 0/8}

Блокова за IЕТ {відмінний [1,33]; відмінний – відмінний [1,33–1,33]; 0/3}

Інтегральна за I∑ {добрий [2,96]; добрий – добрий [2,83–3,33]; 0/14}

Сновська БТП

Блокова за IСК {відмінний [1,00]; відмінний – відмінний [1,00–1,00]; 0/3}

Блокова за IТС {добрий [2,90]; добрий – задовільний [2,90–3,60]; 1/8}

Блокова за IЕТ {добрий [3,00]; добрий – добрий [3,00–3,00]; 0/3}

Інтегральна за I∑ {добрий [2,66]; добрий – добрий [2,66–3,23]; 1/14}

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 173 -

Закінчення табл.5.10

Варіант оцінки Результати оцінки (рівень стану за категорією)

Верхньодеснянська БТП

Блокова за IСК {відмінний [1,00]; відмінний – відмінний [1,00–1,00]; 0/3}

Блокова за IТС {добрий [3,41]; добрий – задовільний [3,41–3,81]; 1/8}

Блокова за IЕТ {добрий [2,68]; добрий – добрий [2,68–3,40]; 0/3}

Інтегральна за I∑ {добрий [3,05]; добрий – добрий [3,05–3,41]; 1/14}

Сеймська БТП

Блокова за IСК {відмінний [1,33]; відмінний – відмінний [1,00–1,33]; 0/3}

Блокова за IТС {задовільний [4,00]; задовільний – задовільний [3,75–4,00]; 1/8}

Блокова за IЕТ {відмінний [1,33]; відмінний – відмінний [1,33–1,33]; 0/3}

Інтегральна за I∑ {добрий [3,24]; добрий – добрий [3,24–3,46]; 1/14}

Рис.5.7 Рівень стану БТП БГ Десни за ознаками їхньої водно-якісної параметрично-

інтегральної стійкості (усереднена оцінка за трофо-сапробізаційним блоком, модель (5.24);

табл.5.8-5.10) (1 – Деснянсько-Остерська БТП; 2 – Смолянсько-Замглайська БТП; 3 – Середньодес-

нянська БТП; 4 – Сновська БТП; 5 – Верхньодеснянська БТП; 6 – Сеймська БТП;2,9…4,0 – значення

середніх блокових індексів ІТС; задовільний (4) … добрий (3) – рівень стану за категорією; кольором –

рівень стану за класом: І – відмінний, ІІ – добрий, ІІІ – задовільний, IV – незадовільний, V – поганий)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 174 -

Фото.6.3 Гирло Десни – головного водотоку тестової басейнової геосистеми

Рис.5.8 Значення нижнього, середнього та верхнього індексу рівня стану БТП БГ Десни за

ознаками їхньої водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості (інтегральна оцінка)

(Nc,∑,95%**, Nc,∑ ** і Nc,∑,5%** за (5.25); горизонтальні лінії розмежовують знизу догори рівень стану за

класом за табл.5.8: В-Д – відмінний і добрий; Д-З – добрий і задовільний; З-Н – задовільний і незадо-

вільний; Н-П – незадовільний і поганий)

Наведені вище результати тестового моделювання водно-якісної параметрично-

інтегральної стійкості шести басейнових територіальних підсистем БГ Десни засвідчили таке.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 175 -

Інтегральний варіант тестового моделювання за діапазонами інтегрального індексу І∑

моделі (5.25) (див. табл.5.10 і рис.5.8) дозволяє стверджувати, що відповідний рівень стану

всіх шести БТП за нижніми (ймовірними найкращими) та середніми значеннями зазначено-

го індексу можна ідентифікувати як добрий, адекватний 3-ій категорії та II-му класу за ка-

тегорійно-класифікаційною схемою табл.5.8. При цьому, наприклад, середні значення інте-

гральних індексів І∑ дещо різняться. Зокрема, значення індексу I∑ для Сновської БТП стано-

вить 2,66 і є близьким до нижньої межі відповідної категорії. Натомість значення I∑ для

Сеймської та Деснянсько-Остерської БТП, а саме 3,24 та 3,42, наближаються до верхньої

межі категорії доброго рівня стану. А от щодо верхніх (можливих найгірших) значень інте-

грального індексу І∑ ситуація є дещо іншою. П'ять з шести БТП, без Деснянсько-Остерської,

знаходяться на верхній межі доброго рівня стану за категорією та класом, тобто є близьки-

ми до задовільного такого рівня. А от Деснянсько-Остерська БТП безпосередньо відповідає

зазначеному останнім рівню, що зумовлює значну ймовірність погіршення стану цієї підси-

стеми та нагальну необхідність обґрунтування для неї оперативних природоохоронних за-

ходів.

Для конкретизації аналізу отриманих щодо ВЯПІС верифікаційних результатів було та-

кож розглянуто коливання значень відповідно змодельованих блокових індексів моделі

(5.24) (див. табл.5.10). Такий "блоковий" аналіз дав змогу виявити низку тенденцій.

По-перше, для всіх шести БТП БГ Десни нижні, середні й верхні значення індексу IСК за

сольово-компонентним блоком не перевищували 1,5. А отже за цим блоком басейнові тери-

торіальні підсистеми геосистеми Десни мають відмінний за категорією та класом рівень

їхнього стану згідно з табл.5.8.

По-друге, всі отримані під час моделювання нижні, середні й верхні значення індексу IТС

за трофо-сапробізаційним блоком щодо Деснянсько-Остерської, Смолянсько-Замглайської

та Сеймської БТП однозначно ідентифікують рівень стану цих підсистем як задовільний,

відповідний 4-тій категорії та III-му класу рівня стану за табл.5.8. Решту ж підсистем – Се-

редньодеснянську, Сновську та Верхньодеснянську – за нижніми та середніми значеннями

індексу IТС віднесено до доброго рівня стану згідно з отриманою для них 3-ю категорією та

II-м класом за табл.5.8. Утім за верхніми (можливими найгіршими) значеннями такого інде-

ксу ці басейнові територіальні підсистеми кваліфікуються вже як ті, які мають задовільний

рівень стану. А отже результати тестового моделювання параметрів трофо-сапробізаційного

блока свідчать, що всі шість заданих БТП є обов'язковими об'єктами вивчання з природоо-

хоронних позицій.

По-третє, найбільша "строкатість" значень щодо БТП БГ Десни стосується індексу IЕТ,

який характеризує рівень стану басейнових підсистем за екотоксифікаційним блоком схеми

табл.5.8. Зокрема, для Середньодеснянської та Сеймської БТП його нижні, середні й верхні

значення становлять 1,33, маркуючи відмінний рівень стану за категорією й класом. Для

Деснянсько-Остерської та Смолянсько-Замглайської БТП значення IЕТ не перевищують 2,34,

що дозволяє ідентифікувати стан підсистем як вельми добрий за 2-гою категорією. Для ре-

шти підсистем – Сновської та Верхньодеснянської – всі значення IЕТ за моделлю (5.24) зна-

ходяться в межах доброго рівня стану за його 3-ю категорією.

Наведені параметризовані тестові оцінки достатньо наочно ілюструють можливість при-

кладного застосування запропонованих моделей і алгоритмів визначення рівня стану елеме-

нтів басейнових геосистем за критеріями їхньої водно-якісної параметрично-інтегральної

стійкості. При цьому, а проте, слід зважати, що ефективність зазначених моделей і алгорит-

мів залежить, насамперед, від повноти й достовірності вихідного інформаційного, зокрема

геоінформаційного, базису моделювання. Тому його розширення та змістова систематиза-

ція, передусім в аспекті вирізнення саме "компактних" басейнових підсистем, є основними

засобами подальшого підвищення репрезентативності й прикладної значущості результатів

моделювання.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 176 -

5.2 Моделювання малих урболандшафтних басейнових геосистем

Цей підрозділ присвячено моделюванню одного з різновидів малої басейнової гео-

системи – малої урболандшафтної басейнової геосистеми (МУБГ, {БГ} ≡ {МУБГ}).

За неї править геосистема басейнової ЛТС з площею водозбору менше 2 тис.км2, пози-

ційно та структурно-функціонально приурочена до найбільшого за порядком урбанізо-

ваного ландшафту – ландшафтно-урбанізаційної системи (ЛУС за [13-16], приклад на

рис.5.9 і фото.5.4). Моделювання малої урболандшафтної басейнової геосистеми від-

значається як спільними із середньою й великою басейновою геосистемою підходами,

що стосується більшості випадків, так і окремими специфічними способами структур-

но-функціональної та модельно-параметричної формалізації.

Рис.5.9 Тестові малі урболандшафтні басейнові геосистеми (МУБГ) річок Києва, до-

сліджені в нашій праці [45]

Так, (квазі)природна підсистема обраної для моделювання малої урболандша-

фтної басейнової геосистеми поділяється на другопорядкові підсистеми згідно

із ідентичним до (5.2) записом

{КПГЕП }МУБГ ∈ {БМПП  БТП  БЛП  БІН} , (5.26)

де БМПП, БТП, БЛП, БФГП і БІН – відповідно, вже розглянуті в загальних

рисах басейнові морфологічно-позиційні, зазвичай вододільно-рівнинні, схилові та

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 177 -

заплавні (приклад на рис.5.10), територіальні, ландшафтні (урболандшафтні) та ін-

ші підсистеми, зосібна і, за потреби, фізико-географічні.

Фото.5.4 МУБГ річок Києва та Перта (Шотландія)

Рис.5.10 Басейнові морфологічно-позиційні підсистеми на прикладі тестових МУБГ Києва

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 178 -

Натурально-антропогенна та антропогенна підсистеми МУБГ формалізу-

ються, з одного боку, "стандартно". Це стосується геосистем натуральних і штуч-

них водотоків МУБГ (див. табл.1.3), а також підсистеми її каркасних меж (див. мо-

делі (1.9)-(1.10)). Натомість натурально-антропогенні та антропогенні геосистеми

суходільного складника малої урболандшафтної геосистеми формалізуються згідно

з нашою працею [45] тощо за специфічною моделлю

{НАГЕП, АГЕП}МУБГ ∈ {УФП  ЛАП  УІП  ІНАА} , (5.27)

яка містить:

–урбофункціональні підсистеми (УФП) як складники урбофункціональної

структури в межах МУБГ – тобто геосистеми житлової, промислової, лісопаркової

та інших підсистем. Вони тотожні певній домінантній, зокрема й інтегрованій, фу-

нкціональній ознаці – головному виду "урбанізаційного" землекористування та/або

його наслідків (аналог СЗК/НЗ у табл.1.2). Шкалу міри антропізації (рівня натура-

льності) таких натурально-антропогенних і антропогенних геосистем наведено в

табл.5.11 (приклад – на рис.5.11). Геосистеми перших трьох типів підсистем цієї

таблиці розглядаються як натурально-антропогенні та геопозитивні, інші сім – як

антропогенні та геонегативні без більш детального їхнього поділу на натуральні,

майже натуральні тощо (див. табл.1.1).

Таблиця 5.11 – Шкала міри антропізації (рівня натуральності) суходільних натура-

льно-антропогенних і антропогенних геосистем урбофункціональних підсистем (УФП)

МУБГ (ІАНТ,Т,Р,і – розрахункові часткові індекси антропізації геосистем, %, за (1.7))

Коди, назви й символи натурально-антропогенних і ан-

тропогенних геосистем УФП МУБГ

Інтервальні та усереднені

значення ІАНТ,Т,Р,і, %

1) природоохоронна

(0-10]; 5

2) лісопаркова

(10-20]; 15

3) парково-скверова

(20-30]; 25

4) агровиробнича

(30-40]; 35

5) культурно-освітня

(40-50]; 45

6) громадсько-адміністративна

(50-60]; 55

7) житлова

(60-70]; 65

8) транспортна

(70-80]; 75

9) складська

(80-90]; 85

10) промислова

(90-100]; 95

–ландшафтно-архітектурні підсистеми (ЛАП), які відображають приуроче-

ність території МУБГ до одиниць ландшафтно-архітектурної структури (за [13-16])

певного ієрархічного рівня, тобто ландшафтно-архітектурних елементів, груп, ма-

сивів, комплексів, систем, і визначеного типу згідно з генетико-морфологічною та

типово-забудовною ознаками. Під час вибору "модельних" одиниць ЛАП слід зва-

жати на площу МУБГ, що стосується і урболандшафтних підсистем;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 179 -

Рис.5.11 – Геосистеми урбофункціональних підсистем (на прикладі МУБГ Сирець)

Рис.5.12 Зведений розподіл питомих площ геосистем урбофункціональних підсис-

тем (у частках одиниці) на прикладі тестових МУБГ річок Києва

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

Питомі площі підсистем

Урбофункціональні підсистеми

МУБГ

Києва

Горенка

Віта

Нивка

Сирець

Либідь

ЛІ

ІС

СО

ОП

ПА

АР

РК

КО

ОВ

ВА

ПА

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 180 -

–урбоінтегративні підсистеми (УІП), які відповідають поєднанню території

МУБГ з певними загальнофункціональними мезопідсистемами ЛУС відповідного

рангу, тобто (за [13-16]) з урбанізаційним ядром або іншими підсистемами, зважа-

ючи на можливість узгодження масштабів такого зіставлення;

–інші, необхідні для певних задач моделювання натурально-антропогенні та ан-

тропогенні підсистеми (ІНАА), а також їхні задані комплекси.

Крім того, з одного боку, через "оригінальність" шкали міри антропізації суході-

льних натурально-антропогенних і антропогенних геосистем урбофункціональних

підсистем МУБГ (див. табл.5.11), відмінною від універсальної шкали табл.2.3 нас-

лідково є й категорійно-класифікаційна схема рівнів стану суходільних склад-

ників малої урболандшафтної басейнової геосистеми за ознаками її фазово-

антропізаційної стійкості. Її наведено в табл.5.12.

Таблиця 5.12 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану суходільних склад-

ників МУБГ за ознаками їхньої фазово-антропізаційної стійкості (здатності до саморе-

гуляції)

Значення ІФАС,Т за модел-

лю (2.55), % Здатність до саморегуляції

(категорія рівня стану) Рівень стану за класом

≥ 90 вельми сильна (1) відмінний (I)

(90…80] сильна (2) добрий (II)

(80…70] середня (3) задовільний (III)

(70…60] послаблена (4)

(60…50] слабка (5) незадовільний (IV)

(50…30] вельми слабка (6)

< 30 гранично слабка (7) поганий (V)

З іншого боку, моделювання МУБГ вирізняється й ідентифікацією специфічної

для цієї геосистеми загальнофункціональної фазово-етологічної стійкості

(ЗФЕС(МУБГ)) (див. п.2.3).

Така стійкість, по-перше, може чисельно оцінюватися згідно з розподілом тери-

торії МУБГ за її наявними урбоінтегративними підсистемами, приуроченими до

урбанізаційного ядра і інших мезопідсистем ЛУС потрібного рангу.

По-друге, ця стійкість відображатиме узагальнені умови структурно-

функціональної трансформації та розвитку малої урболандшафтної басейнової гео-

системи. При цьому, зважаючи на площі МУБГ та вимогу узгодження масштабів

моделювання, найбільш коректним у першому наближенні буде зіставлення розмі-

рів територій цих геосистем у межах урбанізаційного ядра та поза ним: чим більші

перші – тим менша загальнофункціональна фазово-етологічна стійкість (приклад на

рис.5.13). Утім, моделювання такого різновиду стійкості потребує удосконалення

не тільки в критеріальному аспекті, а й з огляду на необхідність врахування в мето-

дично-прикладних рішеннях сучасних тенденцій розвитку великих міських агломе-

рацій ([40]).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 181 -

Рис.5.13 Міра належності території МУБГ до урбанізаційного ядра міста (на прик-

ладі тестових МУБГ річок Києва) (10,1…100,0 – відсоток території в межах ядра)

Підходи до модельного оцінювання інших складників рівня стану МУБГ збіга-

ються з такими підходами для середніх і великих басейнових геосистем (див. п.5.1).

Вибіркові приклади такого тестового оцінювання наводяться далі для вже згаданих

п'яти тестових МУБГ річок Києва, досліджених в [45].

Зокрема, модельне оцінювання фазово-антропізаційної стійкості на прикладі суході-

льних складників зазначених МУБГ, наведене на рис.5.14-5.15, засвідчило, що найвищою

"залишковою" здатністю до саморегуляції володіють басейнові геосистеми Горенки та

Віти, а найнижчою – Нивки, та, особливо, Сирцю та Либіді.

При цьому, по-перше, добрий рівень стану за класом загалом стосується лише МУБГ

Горенки. Натомість вже геосистема Віти характеризується середньою, досить близькою до

послабленої, здатністю до саморегуляції, тобто задовільним рівнем стану. Це відносить її до

об’єктів необхідного планування природоохоронних заходів.

По-друге, "беззаперечними" об’єктами останнього є геосистеми Нивки, Сирцю та Либі-

ді. Причім, якщо перша з них за індексом фазово-антропізаційної стійкості ІФАС,Т = 58,1%

"тяжіє" скоріш до нижньої межі задовільного рівня стану (60%), то друга та третя відзнача-

ються зазначеними індексами, адекватними середині інтервалу їхніх значень, які маркують

незадовільний стан геосистем (див. табл.5.12).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 182 -

Рис.5.14 Рівень стану тестових МУБГ річок Києва за ознаками їхньої фазово-антропізаційної

стійкості (модель (2.55), табл.5.12) (50,6…83,7 – значення індексів фазово-антропізаційної стійкості

ІФАС,Т, у %; кольором – класи рівня стану: І – відмінний, ІІ – добрий, ІІІ – задовільний, IV – незадові-

льний, V – поганий)

Рис.5.15 Значення індексів фазово-антропізаційної стійкості (модель (2.55)) басейнових мор-

фологічно-позиційних підсистем (вододільно-рівнинної, схилової та заплавної) і геосистем у ці-

лому (на прикладі тестових МУБГ Києва) (лінії розмежовують класи рівня стану за табл.5.12)

100

Горенка

Віта

Нивка

Сирець

Либідь

Індекс фазово-антропізаційної

стійкості, %

Назва МУБГ

вододільно-рівнинна

схилова

заплавна

у цілому

відмінний-добрий

добрий-задовільний

задовільний-незадовільний

незадовільний-поганий

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 183 -

Тестування наведених у п.5.1 підходів до моделювання першого підвиду фазово-

етологічної стійкості – гідромережної стійкості (ГФЕС) було проведено на прикладі

забезпечених відповідними даними чотирьох МУБГ річок Києва. Його результати, наведені

для території геосистем у цілому в табл.5.13, засвідчили таке. МУБГ Либіді та Віти характе-

ризуються помірною етологічною трансформацією їхньої гідромережі, Нивки – теж помір-

ною, але вельми близькою до середньої, а Сирцю – сильною.

Таблиця 5.13 – Загальні результати модельної оцінки рівня стану тестових геосистем за

ознаками їхньої гідромережної фазово-етологічної стійкості (за моделлю (5.11), табл.5.1 і вихідни-

ми даними за [45])

МУБГ

річки

Об’єм водойм

WЗШВ, млн. м3

Об’єм середньо-

го річного стоку

WСБРС, млн. м

Індекс

стійкості

ІГФЕС, %

Етологічна трансфор-

мація гідромережі (ка-

тегорія рівня стану)

Віта

1,442

18,3

7,9

помірна (2)

Нивка

1,274

5,40

23,6

помірна (2)

Сирець

0,900

1,39

64,8

сильна (4)

Либідь

0,282

3,76

7,5

помірна (2)

Результати моделювання одного з підвидів вже параметричної стійкості – параметрич-

но-відновлювальної стійкості – на прикладі суходільних складників обраних тестових

МУБГ наведені на рис.5.16-5.17. Вони засвідчують надзвичайно несприятливу геоекологіч-

ну ситуацію в землекористуванні згідно з табл.2.11 в заплавних підсистемах МУБГ Сирцю й

Либіді, як і загалом в межах цих геосистем, що адекватно поганому рівню їхнього стану.

Така ж ситуація притаманна геосистемі Нивки, втім у заплаві останньої вона дещо інша –

несприятлива, що маркує незадовільний рівень стану. Геоекологічна ситуація в заплавній

підсистемі геосистеми Віти сприятлива, визначаючи задовільний рівень стану завдяки ви-

соким питомим площам природоохоронної та лісопаркової урбофункціональних підсистем

у заплаві. Натомість загалом в цій геосистемі геоситуація є несприятливою.

Рис.5.16 Значення індексів параметрично-відновлювальної стійкості (ІПВС,Т за моделлю

(2.73)) заплавних підсистем геосистем і геосистем у цілому (на прикладі тестових МУБГ Києва)

(лінії розмежовують класи рівня стану за табл.2.11)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

Горенка

Віта

Нивка

Сирець

Либідь

ПВС,Т

Назва МУБГ

заплавна

у цілому

відмінний-добрий

добрий-задовільний

задовільний-незадовільний

незадовільний-поганий

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 184 -

а)

б)

Рис.5.17 Рівень стану заплавних підсистем геосистем (а) і геосистем у цілому (б) за ознаками

їхньої параметрично-відновлювальної стійкості (на прикладі тестових МУБГ річок Києва, мо-

дель (2.73), табл.2.11) (0,34…3,85 – значення індексів ІПВ С,Т, у %; кольором – класи рівня стану: І –

відмінний, ІІ – добрий, ІІІ – задовільний, IV – незадовільний, V – поганий)

А от МУБГ Горенки згідно з вже згаданими рис.5.16-5.17 і табл.2.11 загалом відзнача-

ється вельми сприятливою геоекологічною ситуацією в землекористуванні. Утім така ситу-

ація в заплавній підсистемі цієї малої басейнової урболандшафтної геосистеми є несприят-

ливою через надмірну питому площу агроугідь в заплаві цієї річки (див. наші монографії

[45, 55]).

Тестування моделі підвиду водно-стокової параметрично-інтегральної стійкості

(ВСПІС) – загально-самоочищувальної стійкості (ЗСВСПІС) – було проведено в [45] згі-

дно з табл.5.7 для забезпечених належною інформацією малих урболандшафтних басейно-

вих геосистем річок Києва. Результати модельного тестування, наведені в табл.5.14, гово-

рять про таке.

Сильною здатністю до самоочищення забруднених стічних вод за рахунок їхнього роз-

бавлення власним водним стоком володіє лише геосистема Горенки. Цьому і відповідає до-

брий рівень її стану за ознаками загально-самоочищувальної параметрично-інтегральної

стійкості (див. табл.5.7). МУБГ Віти і Нивки з, відповідно, слабкою та вельми слабкою зда-

тністю до самоочищення стічних вод водним стоком було ідентифіковано як геосистеми із

незадовільним рівнем стану за класом.

Натомість малу урболандшафтну басейнову геосистему Либіді, де індекс стійкості, що

тестувалася, ІЗСВСПІС становить менш за 1, може бути кваліфіковано як геосистему з гранич-

но слабкою здатністю до самоочищення і поганим рівнем стану за ознаками її загально-

самоочищувальної стійкості.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 185 -

Таблиця 5.14 – Загальні результати модельної оцінки рівня стану тестових геосистем за

ознаками їхньої загально-самоочищувальної водно-стокової параметрично-інтегральної стійко-

сті (індекс стійкості ІЗСВСПІС за (5.19), рівні стану – за табл.5.7, індекс антропізації ІАНТ,Т** – за (1.7),

вихідні дані щодо річних об’ємів стоку у маловодний рік WРВСМ і стічних вод WЗАБРΣ – за [45] у

млн.м3)

МУБГ

річки

РВСМ

млн.м

ЗАБРΣ

млн.м

ЗСВСПІС

АНТ,Т

**,

Здатність до самоо-

чищення (категорія)

Рівень стану за

класом

Горенка

0,84

0,04

21,0

16,3

сильна (2)

добрий (II)

Віта

4,73

1,07

4,4

27,1

слабка (4)

незадовільний (IV)

Нивка

1,38

0,40

3,4

41,9

вельми слабка (5)

незадовільний (IV)

Либідь

0,96

4,14

0,2

53,4

гранично слабка (6)

поганий (V)

Результати модельної оцінки рівня стану геосистем за ознаками їхньої водно-якісної па-

раметрично-інтегральної стійкості (ВЯПІС) для п’яти МУБГ річок Києва наведено як

картографічні для варіантів інтегральних і блокових індексів на рис.5.18, як графічні для

інтегральної оцінки – на рис.5.19, а також як варіаційно-формалізовані для блоково-

інтегральної оцінки за запропонованими в п.5.1 підходами – в табл.5.15.

Стислий коментар усіх щойно згаданих тестових результатів, які загалом є достатньо

показовими самі по собі, зважаючи і на детальний виклад цих результатів у нашій праці

[45], можна звести до такого.

У табл.5.15 і на рис.5.19 протестовані МУБГ розміщено в порядку збільшення значень

їхніх інтегральних індексів I∑ з урахуванням всіх складників формалізованого модельного

запису табл.5.15, а отже у порядку погіршення рівня стану геосистем у варіанті інтеграль-

ної оцінки. Це визначає в оберненому порядку і пріоритетність вибору об’єктів для їхньої

геоекологічної реабілітації тощо (див. р.3-4).

Тобто, на основі інтегральної оцінки водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості

геосистем "ланцюжок пріоритетності" охоплення тестових геосистем геоекологічно-

стабілізаційними заходами виглядає як "Либідь – Сирець – Нивка – Віта – Горенка". Це є

цілковито адекватним аналогічному "ланцюжку", якщо його побудувати за результатами

оцінювання рівня стану геосистем за мірою їхньої антропізації (див. рис.5.15), як і за їх-

ньою параметрично-відновлювальною стійкістю (див. рис.5.16). При цьому досить характе-

рним прикладом є мала урболандшафтна басейнова геосистема Горенки. Індекс її фазово-

антропізаційної стійкості становить 83,7%, маркуючи добрий рівень стану за ФАС, але до-

сить близько до верхньої межі задовільного за класом рівня (80%, див. табл.5.12). Певні "ва-

гання" з приводу такого наближення може усунути використання для цієї геосистеми найгі-

ршого блокового індексу вже більш інформативної та "наслідкової" водно-якісної стійкості

(див. табл.5.15). Цей індекс засвідчує можливість належності геосистеми Горенки до задо-

вільного рівня стану, а отже до об’єкта, який також має бути охоплено певними геоекологі-

чно-стабілізаційними заходами.

У такому сенсі, комплексність запропонованих у п.5.1 підходів до моделювання ВЯПІС

дозволяє дійсно більш об’єктивно та зважено підходити до всебічної оцінки рівня стану

конкретних МУБГ, аналізуючи результати вже блокової оцінки, зокрема з метою подаль-

шого визначення першопричин погіршення стану геосистем тощо (див. п.3.2.3).

Наприклад (див. табл.5.15), незважаючи на те, що рівень стану за інтегральним I∑ малої

урболандшафтної басейнової геосистеми Горенки коливається в межах доброго, оцінка

ймовірних індексів трофо-сапробізаційного блоку засвідчує необхідність подальшого ви-

вчення цієї МУБГ як об’єкта можливого проведення геоекологічно-стабілізаційних заходів з

метою поліпшення його стану.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 186 -

а)

б)

в)

г)

Рис.5.18 Рівень стану тестових МУБГ річок Києва за ознаками їхньої водно-якісної параметрич-

но-інтегральної стійкості (усереднені оцінки: інтегральна (а); за сольово-компонентним (б), трофо-

сапробізаційним (в) і екотоксифікаційним (в) блоками) (за моделями (5.22)-(5.25) і табл.5.8; кольором –

класи рівня стану: І – відмінний, ІІ – добрий, ІІІ – задовільний, IV – незадовільний, V – поганий)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 187 -

Таблиця 5.15 – Формалізовані результати модельної оцінки рівня стану басейнових геосис-

тем за ознаками їхньої водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості (на прикладі тестових

МУБГ річок Києва, моделі (5.22)-(5.25), табл.5.8) (індекси блоків: ІСК – сольово-компонентного, ІТС –

трофо-сапробізаційного, ІЕТ – екотоксифікаційного, ІРН – радіонуклідного; І∑ – інтегральний індекс)

Варіант оцінки

Результат оцінки (рівень стану)

МУБГ р. Горенка:

Блокова за ІСК

{вельми добрий [1,67]; відмінний – вельми добрий [1,33–2,00]; 0/3}

Блокова за ІТС

{добрий [3,00]; вельми добрий – задовільний [2,43–3,71]; 0/7}

Блокова за ІЕТ

{добрий [2,50]; добрий [2,50–3,00]; 0/4}

Блокова за ІРН

{задовільний [4,00]; задовільний [3,50–4,00]; 0/2}

Інтегральна за І∑

{добрий [2,75; 2,27–3,37]; відмінний – задовільний; 0/16}

МУБГ р. Віта:

Блокова за ІСК

{добрий [3,00]; добрий [3,00]; 0/3}

Блокова за ІТС

{задовільний [4,13]; задовільний [3,82–4,24]; 3/13}

Блокова за ІЕТ

{посередній [4,74]; задовільний – посередній [4,47–5,38]; 4/8}

Блокова за ІРН

{задовільний [4,00]; задовільний [4,00]; 0/2}

Інтегральна за І∑

{задовільний [4,04; 3,77–4,16]; задовільний – посередній; 7/26}

МУБГ р. Нивка:

Блокова за ІСК

{вельми добрий [2,33]; вельми добрий – добрий [2,33–2,67]; 0/3}

Блокова за ІТС

{задовільний [4,41]; задовільний – посередній [4,16–4,80]; 6/13}

Блокова за ІЕТ

{посередній [4,97]; задовільний – посередній [4,47–5,36]; 2/8}

Блокова за ІРН

{посередній [5,00]; задовільний – посередній [4,00–5,00]; 0/2}

Інтегральна за І∑

{задовільний [4,29; 4,04–4,67]; вельми добрий – посередній; 8/26}

МУБГ р. Сирець:

Блокова за ІСК

{задовільний [3,67]; задовільний [3,67–4,00]; 1/3}

Блокова за ІТС

{посередній [4,66]; задовільний – посередній [4,48–4,93]; 7/12}

Блокова за ІЕТ

{посередній [5,32]; посередній – незадовільний [5,13–5,52]; 6/9}

Блокова за ІРН

{задовільний [4,00]; задовільний [3,50–4,00]; 0/2}

Інтегральна за І∑

{посередній [4,75; 4,58–5,01]; задовільний – незадовільний; 14/26}

МУБГ р. Либідь:

Блокова за ІСК

{добрий [3,00]; добрий [3,00]; 0/3}

Блокова за ІТС

{незадовільний [6,03]; незадовільний [5,76–6,25]; 8/10}

Блокова за ІЕТ

{поганий [6,58]; незадовільний – поганий [6,29–6,58]; 7/8}

Блокова за ІРН

{задовільний [4,00]; задовільний [4,00]; 0/2}

Інтегральна за І∑

{незадовільний [5,76; 5,52–5,93]; добрий – поганий; 15/23}

З іншого боку, у зазначеному вище контексті, незадовільний рівень стану геосистеми,

наприклад, Либіді найменше зумовлено джерелами геонегативного впливу, які викликають

погіршення стану за параметрами сольово-компонентного блоку. Натомість для МУБГ Сир-

цю такі джерела впливу слід передусім визначати стосовно процесів токсифікації геосисте-

ми тощо.

У цілому ж ще більш конкретну оцінку рівня стану будь-яких тестових геосистем, зосіб-

на щодо можливих джерел і причин його погіршення, можна отримати аналізуючи компо-

нентний варіант оцінювання рівня стану геосистем за ознаками їхньої ВЯПІС. При цьому

доцільно враховувати й певні комбінації компонентів якості води.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 188 -

Рис.5.19 Значення нижнього, середнього та верхнього інтегрального індексу рівня стану тес-

тових МУБГ за ознаками їхньої ВЯПІС (▬Nc,∑,95%**; ▬Nc,∑ **; ▬ ▬Nc,∑,5%** за (5.25); горизонтальні

лінії розмежовують знизу догори класи рівня стану за табл.5.8: В-Д – відмінного і доброго; Д-З – доб-

рого і задовільного; З-Н – задовільного і незадовільного; Н-П – незадовільного і поганого)

Методично важливою є також запроксимована у [45] степеневим трендом залежність

для п’яти тестових геосистем між частковим індексом умовної надійності за фазово-

антропізаційною стійкістю і таким же індексом надійності за водно-якісною інтегральною

стійкістю (див. (2.79)), тобто залежність

100 (Nc,∑,б** / Nc,∑,a**) = f (100 IФАС,Т,a / IФАС,Т,,б) , (5.28)

де Nc,∑,a** і Nc,∑,б** – актуальне та бажане числове значення середнього інтегрального ін-

дексу водно-якісної параметрично-інтегральної стійкості за (5.25). При цьому, по-перше,

бажане таке значення приймається як середнє для доброго рівня стану за ознаками ВЯПІС

за табл.5.8, а отже Nc,∑,б** = 2,50. По-друге, згідно зі змістом цієї таблиці та моделі (2.79) ро-

зглядається саме співвідношення Nc,∑,б** / Nc,∑,a** на відміну від інших складників моделі

(2.79); IФАС,Т,a і IФАС,Т,б – актуальний індекс фазово-антропізаційної стійкості за (2.55) і цей

же, але бажаний індекс, прийнятий за нижньою межею другої категорії рівня стану геосис-

теми за ознаками ФАС (див. табл.5.12), тобто IФАС,Т,б = 80%.

Ця залежність з R2 = 0,88 за критеріями [39, 47] є вельми задовільною за достовірністю

апроксимації нелінійного зв’язку між двома змінними, дуже близькою до доброї за достові-

рністю (R2 > 0,9 за [39, 47]) такого зв'язку. Отримання цієї залежності, поданої на рис.5.20, є

вельми значущим, тому, що:

–залежність є чітко причинно-наслідково зумовленою, позаяк її фізичний зміст загалом

відображає в прямому зв’язку домінантну за внеском категоровану міру та особливості ан-

тропізації геосистем (аргумент) та категоровану інтегральну міру рівня стану геосистем

(функція). До того ж ці геосистеми є достатньо "компактними" для використання такої інте-

гральної міри (див. п.2.3);

–математично-логічна структура побудови та критеріального унормування аргументу

залежності рис.5.20 ніяким чином не залежала тощо від такої ж структури та унормування

функції цієї залежності. Тобто (див. табл.5.11-5.12 і рис.5.12), параметризація розподілу та

внеску питомих площ геосистем різних урбофункціональних підсистем в межах МУБГ і

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

5,50

6,00

6,50

7,00

ГОРЕНКА

ВІТА

НИВКА

СИРЕЦЬ

ЛИБІДЬ

Значення інтегрального

індексу

Назва

МУБГ

Д -З

Н -П

З -Н

В -Д

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 189 -

вирізнення категорій рівня стану за таким розподілом і внеском, що кінець кінцем призвело

до отримання певних чисельних значень аргументу залежності рис.5.20, не впливали і не

могли вплинути на параметризацію, категорійне структурування та отримання чисельних

значень рівня стану геосистем за функцією залежності рис.5.20, тобто за формалізованими

та категорованими компонентними, блоковими та загальними індексами якості води водо-

токів МУБГ і їхніми комбінаціями тощо.

Рис.5.20 Зв’язок часткових індексів умовної надійності за фазово-антропізаційною та водно-

якісною параметрично-інтегральною стійкістю (залежність (5.28)) (на прикладі тестових МУБГ

річок Києва) (R2 – квадрат індексу достовірності апроксимації степеневим трендом)

Такі умовиводи, разом із раніше наведеними у цьому розділі прикладами, вагомо підтве-

рджують правомірність викладених принципових підходів, схем і розрахункових залежнос-

тей для комплексного моделювання рівня стану як різноманітних басейнових геосистем, так

і природничих геосистем загалом.

Контрольні запитання й завдання до розділу 5:

1. Що таке басейнова геосистема?

2. Які розрізняють різновиди басейнових геосистем?

3. Назвіть другопорядкові підсистеми (квазі)природної підсистеми серед-

ньої або великої басейнової геосистеми.

4. Що належить до басейнових територіальних підсистем?

5. Назвіть склад басейнових морфологічно-позиційних підсистем.

6. Як іще звуться басейнові ландшафтні підсистеми і чому? Наведіть

приклади.

7. Поясніть сутність гідромережної фазово-етологічної стійкості басей-

нової геосистеми.

8. Чому не вирізняються класи рівня стану за ознаками гідромережної

фазово-етологічної стійкості басейнової геосистеми?

9. Якими є підвиди вододільно-водозбірної фазово-етологічної стійкості

басейнової геосистеми?

10. Що враховують під час моделювання водозбірної фазово-етологічної

стійкості басейнової геосистеми?

= 0,67

1,03

= 0,88

100

50 60 70 80 90 100 110

Індекс надійності за

водно-якісною

стійкістю

Індекс надійності за фазово-антропізаційною стійкістю

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 190 -

11. Поясність, чи можливим наразі є моделюванняву цілому водно-стокової

параметрично-інтегральної стійкості басейнової геосистеми?

12. Що таке загально-самоочищувальна ВСПІС(БГ)?

13. Прокоментуйте особливості структури категорійно-класифікаційної

схеми щодо водно-якісної ПІС басейнової геосистеми.

14. Що входить до набору індексів рівня стану басейнової геосистеми за

ознаками її ВЯПІС?

15. Які Ви знаєте варіанти власне модельної оцінки рівня стану басейнової

геосистеми за ознаками її ВЯПІС?

16. Наведіть приклади реалізації моделі блокової оцінки рівня стану басей-

нової геосистеми за ознаками її ВЯПІС.

17. Чим оперує інтегральна оцінка рівня стану "компактних" підсистем ба-

сейнової геосистеми?

18. Що таке мала урболандшафтна басейнова геосистема?

19. У чому полягає специфіка формалізації натурально-антропогенної та

антропогенної підсистем МУБГ?

20. Наведіть приклади натурально-антропогенних геосистем урбофункціо-

нальних підсистем МУБГ.

21. Що таке ландшафтно-архітектурні підсистеми МУБГ?

22. Чим вирізняються урбоінтегративні підсистеми МУБГ?

23. У чому полягає "оригінальність" шкали міри антропізації суходільних

натурально-антропогенних і антропогенних геосистем урбофункціона-

льних підсистем МУБГ?

24. Проілюструйте на прикладах зміст визначення загальнофункціональної

фазово-етологічної стійкості МУБГ.

25. Виконайте порівняльний аналіз рівня стану тестових МУБГ річок Києва

за ознаками їхньої фазово-антропізаційної стійкості.

26. Прокоментуйте залежність між частковим індексом умовної надійно-

сті за фазово-антропізаційною стійкістю і таким же індексом надій-

ності за водно-якісною інтегральною стійкістю для тестових МУБГ.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 191 -

6 МОДЕЛЮВАННЯ ЕКОМЕРЕЖ

Цей розділ присвячено моделюванню екологічної мережі (екомережі) як своє-

рідного типу природничої геосистеми – екомережної природничої геосистеми або

екомережної геосистеми. Така геосистема розглядається як системний територіа-

льний мегаоб'єкт спеціального природоохоронного статусу та режиму ресурсоко-

ристування у вигляді мережі. Остання є певною сукупністю квазігеосистем біолан-

дшафтної територіальної структури (БІЛТС), функціонально диференційованих і

координатно заданих вже як взаємопоєднані елементи власне екомережі відповідно

до обумовлених критеріїв з огляду на головну мету формування екомереж – сього-

денне або майбутнє підтримання та/або відновлення біоландшафтного різноманіт-

тя. Таке різноманіття є інтегральним поняттям, що застосовується з огляду на необ-

хідність одночасного системного збереження та/або відновлення і біорізноманіття, і

ландшафтного різноманіття, зважаючи й на стохастичні зв’язки між едафічною ти-

пологією природничих геосистем та генофондною типологією екосистем як біоцен-

тричних модулів цих геосистем.

Біоландшафтна територіальна структура (БІЛТС) загалом тлумачиться як

мережна структура, складниками якої є т.зв. (квазі)геосистеми або елементи

БІЛТС. За них правлять певні, специфічно поєднані між собою, відокремлені фраг-

менти синергічно інтегрованих генетико-морфологічної, басейнової та біоцентрич-

но-сітьової (див. [40 ]) ландшафтних територіальних структур. Це фрагменти, які в

тому чи іншому вигляді збереглися в природно-натуральному стані (див. р.1) в

умовах антропогенного тиску й впливу структуро-деструкційних природних чин-

ників або є референційними (реконструйованими) за р.1 чи відновленими до рефе-

ренційних.

У цьому розділі приділено увагу моделюванню екомереж регіонального терито-

ріального рівня – регіональних екомереж, серед них і регіонально-специфічних. Це

є найбільш методично корисним, на наш погляд, для загалом природничо-

географічного моделювання. Натомість особливості й способи моделювання еко-

мереж міжрегіонального то локального рівнів, як і певну деталізацію наведених

далі підходів, викладено у наших працях [44, 51, 57] тощо.

За таких умов, екомережа регіонального територіального рівня (надалі регі-

ональна екомережа або просто екомережа) тлумачиться як певна за складом змо-

дельована мережна сукупність (квазі)геосистем БІЛТС, початково ідентифікованих

і остаточно обраних за заданим набором критеріїв біоландшафтного різноманіття й

стану цих (квазі)геосистем з метою їхнього поточного або перспективного збере-

ження, охорони та реабілітації, в ідеалі – для максимально можливого відновлення

й підтримання у стійкому стані бажаного за структурою природно-натурального

каркаса території заданого регіону моделювання екомережі.

Регіон моделювання екомережі може бути задано межами геосистем (ква-

зі)природної його підсистеми (див. р.1), наприклад геосистемами певних ландшаф-

тних територіальних структур, зокрема генетико-морфологічної чи басейнової то-

що, та/або геосистемами таксонів певного районування, зосібна фізико-

географічного тощо. Також межі зазначеного регіону можна визначити багатокри-

теріально, що стосується моделювання регіонально-специфічної екомережі, тобто

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 192 -

екомережі структурно багатоманітних і істотно антропізованих регіонів (див., на-

приклад, нашу працю [57]).

6.1 Концептуальні підвалини моделювання екомереж

З огляду на кінцеву цільову функцію моделювання – збереження й відновлення і

біотичного, і ландшафтного різноманіття – доцільно розглядати територіальну

структуру регіону, досліджуваного з метою математично-геоінформаційного моде-

лювання екомережі, тобто регіону моделювання екомережі (РМЕ) (приклад на

фото 6.1), як отриману на основі модифікації базових моделей (1.1)-(1.2) комбіна-

цію вирізнених за генезисно-еволюційними ознаками (квазі)природної (КПРМ),

натурально-антропогенної (НАРМ) та антропогенної (АРМ) структур (підсистем), а

отже {РМЕ} ∈ {КПРМ, НАРМ, АРМ} , (6.1)

або {РМЕ} ∈ {КПРМ  (НАРМ  АРМ)} . (6.2)

Динаміку щойно зазначених підсистем регіону моделювання екомережі регіо-

нального рівня, що скрізь і буде розумітися далі, можна подати аналогічно до базо-

вої моделі (1.3) як

D {РМЕ} = {КПРМ(ωКПРМ,RКПРМ,t) 

 (НАРМ(ωНАРМ,RНАРМ,t)  АРМ(RАРМ,t))} , (6.3)

де КПРМ(ωКПРМ,RКПРМ,t) і НАРМ(ωПАРМ,RПАРМ,t) – сукупність випадкових полів

(квазі)природної та натурально-антропогенної підсистем РМЕ; АРМ(RАРМ,t) – суку-

пність "антропогенно"-детермінованих полів антропогенної підсистеми РМЕ; ω за-

галом – сукупність елементарних результатів досліду, тобто ωКПРМ і ωПАРМ – кіль-

кість фіксацій зазначених випадкових полів за їхніми значеннями та/або координа-

тами; R у цілому – загальна просторова область усіх полів моделі (6.3), тобто зага-

льні межі регіону моделювання при R ∈ (х,y) у прямокутній системі координат об-

раного для моделювання ГІС-інструментарію. Ця область містить власні просторові

області (різнорангові субобласті) полів структур-складників РМЕ, тобто, зважаючи

на моделі (6.2)-(6.3), R ∈ {RКПРМ  (RПАРМ  RАРМ)}; t – параметр неперервного часу.

Часткові формалізовані схеми подальшої диференціації структур (підсистем)

вищезазначеного регіону досліджень за моделями (1.1)-(1.3) мають наступний ви-

гляд.

(Квазі)природна структура РМЕ поділяється на (квазі)природні сингулярні

субструктури (СГС) (другопорядкові підсистеми) – площинні (СГСП) і мережну

біоцентричну (СГСМКП), а також на інтегровану мережну біоландшафтну суб-

структуру (ІСМКП) за загальним записами, враховуючи й динаміку їхніх субполів,

{КПРМ} ∈ {СГС  ІСМКП} ∈ {(СГСП  СГСМКП)  ІСМКП} , (6.4)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 193 -

D {КПРМ}={КПРМ(ωКПРМ,RКПРМ,t)}=

= {СГС(ωСГС,RСГС,t)  ІСМКП(ωІСМКП,RІСМКП,t)} =

= {(СГСП(ωСГСП,RСГСП,t)  СГСМКП(ωСГСМКП,RСГСМКП,t)) 

 ІСМКП(ωІСМКП,RІСМКП,t)} , (6.5)

де ωСГС, ωСГСП, ωСГСМКП і ωІСМКП – кількості фіксацій випадкових субполів відпо-

відних субструктур за (6.4); RСГС, RСГСП, RСГСМКП і RІСМКП – просторові субобласті

субполів цих субструктур за умови, що RКПРМ ≡ R ∈ {(RСГСП  RСГСМКП)  RІСМКП};

RСГСП = R; RСГСМКП ≠ R; RІСМКП ≠ R.

Під площинними субструктурами маються на увазі ті, які сформовано площин-

ними просторовими об'єктами (полігонами), а під мережними – ті, які сформовано

просторовими об'єктами високого рівня, – мережами (див. детальніше наші праці

[46, 48]).

Фото 6.1 Приклад регіону моделювання екомережі

У свою чергу, по-перше, (квазі)природні сингулярні площинні субструктури

відповідають запису

{СГСП} ∈ {ЛС  ФГС  БС  ПДС  ГБС  ЗГС  ІСГСП } , (6.6)

тобто об'єднують такі субструктури (підсистеми) регіону моделювання екоме-

режі, як:

1) ландшафтні субструктури (ЛС). До них відноситься сукупність типізованих

за відповідними класифікаційними ознаками геосистем генетико-морфологічної

ландшафтної територіальної структури (ГМЛТС, див. (1.4)) заданого рангу. За них,

зважаючи на регіональний рівень екомережі, найчастіше правлять геосистеми піду-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 194 -

рочищ (ПУГ) і урочищ (УРГ). Звідси формалізація цієї субструктури та її динаміки

буде спиратися на моделі

{ЛС}∈ {ПУГ  УРГ} , (6.7)

D {ЛС}={ЛС(ωЛС,RЛС,t)} = {ПУГ(ωПУГ,RПУГ,t)  УРГ(ωУРГ,RУРГ,t)} , (6.8)

де ωЛС, ωПУГ і ωУРГ – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних суб-

структур за (6.7); RЛС, RПУГ і RУРГ – просторові субобласті цих субполів з огляду на

те, що загальна просторова область ландшафтних субструктур RЛС ≡ R ∈ {RПУГ 

 RУРГ}, а RУРГ ∈ {RПУГ};

2) фізико-географічні субструктури (ФГС). Сюди належать ідентифіковані для

досліджуваного регіону таксони фізико-географічного районування певного рівня.

А отже, з огляду на регіональність досліджень і (6.9), ними є, насамперед, фізико-

географічні області (ФГО) та райони (ФГР) з урахуванням їхньої належності до зон

(ФГЗ), підзон (ФГПЗ) і країв (ФГК), чому відповідають зведені формалізовані за-

писи {ФГС}∈ {ФГЗ  ФГПЗ  ФГК  ФГО  ФГР} , (6.9)

D {ФГС}={ФГС(ωФГС,RФГС,t)} =

= {ФГЗ(ωФГЗ,RФГЗ,t)  ФГПЗ(ωФГПЗ,RФГПЗ,t)  ФГК(ωФГК,RФГК,t)} 

 ФГО(ωФГО,RФГО,t)}  ФГР(ωФГР,RФГР,t)} , (6.10)

де ωФГС, ωФГЗ, ωФГПЗ, ωФГК, ωФГО і ωФГР – кількості фіксацій випадкових субполів

відповідних субструктур за (6.9); RФГС, RФГЗ, RФГПЗ, RФГК, RФГО і RФГР – просторові

субобласті цих субполів, зважаючи на те, що загальна просторова область фізико-

географічних субструктур RФГС ≡ R ∈ {RФГЗ  RФГПЗ  RФГК  RФГО  RФГР}, а

RФГО ∈ {RФГР}, RФГК ∈ {RФГО  RФГР}, RФГПЗ ∈{RФГК  RФГО  RФГР} і RФГЗ∈{RФГПЗ 

 RФГК  RФГО  RФГР};

3) басейнові субструктури (БС). За них править (див. п.5.1), по-перше, сукуп-

ність басейнових територіальних субструктур (БТС), які адекватні ідентифікова-

ним у регіоні геосистемам басейнової ЛТС (БЛТС за (1.4)). До них належать русло-

ві і неруслові басейни та суббасейни різного порядку – від вищих за порядком ба-

сейнів, БТС1, до нижчих за порядком суббасейнів, БТСn. Ці геосистеми, за потреби,

можна вирізняти і орієнтуючись на задані створи головного в басейні водотоку то-

що (див. (5.3)-(5.4)).

По-друге, розрізняють басейнові морфологічно-позиційні субструктури

(БМПС). За них правлять вирізнені аналогічно до (5.5) в межах БТС обраного по-

рядку вододільно-рівнинні (ВРГ), схилові (СХГ), терасові (ТРГ), заплавні (ЗПГ) та

руслові (РСГ) геосистеми, а також, найчастіше, можливі їхні поєднання (ПМПС).

До останніх відносяться насамперед такі, як терасово-заплавні, заплавно-руслові

геосистеми тощо. За цими умовами, дотримуючись логіки структурно-

функціональної формалізації, можна записати, що

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 195 -

{БС}∈ {БТС  БМПС} , (6.11)

{БТС}∈ {БТС1  …  БТСn} , (6.12)

{БМПС}∈ {ВРГ  СХГ  ТРГ  ЗПГ  РСГ  () ПМПС} , (6.13)

D {БС} = {БС(ωБС,RБС,t)} =

= {БТС(ωБТС,RБТС,t)  БМПС(ωБМПС,RБМПС,t)} , (6.14)

D {БТС}= {БТС(ωБТС,RБТС,t)} = {БТС1(ωБТС,1,RБТС,1,t)  …

… БТСn(ωБТС,n,RБТС,n,t)} , (6.15)

D {БМПС}={БМПС(ωБМПС,RБМПС,t)} =

={ВРГ(ωВРГ,RВРГ,t)  …  () ПМПС(ωПМПС,RПМПС,t)} , (6.16)

де ωБС … ωПМПП – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних субстру-

ктур за (6.11)-(6.13); RБС … RПМПС – просторові субобласті цих субполів з огляду на

те, що загальна просторова область субполів басейнових субструктур RБС ≡ R ∈

∈ {RБТС  RБМПС}, субполів басейнових територіальних субструктур RБТС ≡ R ∈

∈ {RБТС,1  …  RБТС,n} і субполів басейнових морфологічно-позиційних субструк-

тур RБМПП ≡ R ∈ {RВРГ  …  () RПМПС};

4) позиційно-динамічні субструктури (ПДС). Вони є визначеними для регіону

моделювання та ідентичними, насамперед, геосистемам позиційно-динамічної ЛТС

(ПДЛТС за (1.4)), таксонами позиційно-динамічного районування (див. [6, 40, 49]).

Такими таксонами є парадинамічні райони (ПДРА) та підрайони (ПДПР), ландша-

фтні яруси (ПДЯР), басейнові та парагенетичні сектори (ПДСЕ), а також ландшаф-

тні смуги (ПДСМ). Це робить правомірним такий формалізований запис, як

{ПДС}∈ {ПДРА  ПДПР  ПДЯР  ПДСЕ  ПДСМ} , (6.17)

D {ПДС}={ПДС(ωПДС,RПДС,t)} =

= {ПДРА(ωПДРА,RПДРА,t)  ПДПР(ωПДПР,RФПДПР,t)  ФГК(ωПДЯР,RПДЯР,t)} 

 ПДСЕ(ωПДСЕ,RПДСЕ,t)}  ПДСМ(ωПДСМ,RПДСМ,t)} , (6.18)

де ωПДС … ωПДСМ – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних суб-

структур за (6.17); RФГЗ, RФГПЗ, RФГК, RФГО і RФГР – просторові субобласті цих суб-

полів, зважаючи на те, що загальна просторова область позиційно-динамічних суб-

структур RПДС ≡ R ∈ {RПДРА  RПДПР  RПДЯР  RПДСЕ  RПДСМ} тощо.

За необхідності більш детального дослідження берегових зон водосховищ і мо-

рів регіону моделювання екомережі можна також вирізняти згідно з підходами, на-

веденими далі в р.7 і у [49], геосистеми ПДЛТС берегової зони, зокрема берегові

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 196 -

ландшафтні райони, яруси і смуги, зважаючи й на їхню приуроченість до підсистем

геотонного структурування берегового макрогеотону;

5) геоботанічні субструктури (ГБС). Вони містять поєднані з регіоном моде-

лювання екомережі, по-перше, типізовані таксони геоботанічного районування ви-

значеного рівня (див. [26, 57]) (ГБР). Ними є, передусім, геоботанічні округи

(ГБОК) з огляду на їхню належність до адекватних геоботанічних підобластей

(ГБПО) і областей (ГБОБ), підпровінцій (ГБПП) і провінцій (ГБПР). По-друге,

сюди відносяться й інші геоботанічні територіальні субструктури (ГБІН). Вони

можуть характеризувати різноманітні фітоценотичні атрибути регіону, зокрема у

межах певних ГБР, наприклад типологічний склад рослинності регіону в цілому

або його лісів тощо. Усе це формалізовано виглядає як

{ГБС}∈ {ГБР  ГБІН} , (6.19)

{ГБР}∈ {ГБОБ  ГБПО  ГБПР  ГБПП  ГБОК} , (6.20)

D {ГБС} = {ГБС(ωГБС,RГБС,t)} =

= {ГБР(ωГБР,RГБР,t)  ГБІН(ωГБІН,RГБІН,t)} , (6.21)

D {ГБР}={ГБР(ωГБР,RГБР,t)} = {ГБОБ(ωГБОБ,RГБОБ,t) 

 ГБПО(ωГБПО,RГБПО,t)  ГБПР(ωГБПР,RГБПР,t)} 

 ГБПП(ωГБПП,RГБПП,t)}  ГБОК(ωГБОК,RГБОК,t)} , (6.22)

де ωГБС … ωГБОК – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних субстру-

ктур за (6.19)-(6.20); RГБС … RГБОК – просторові субобласті цих субполів, зважаючи

на те, що загальна просторова область субполів геоботанічних субструктур RГБС ≡

≡ R ∈{RГБР  RГБІН}, а субполів таксонів геоботанічного районування RГБР ≡ R ∈

∈ {RГБОБ  RГБПО  RГБПР  RГБПП  RГБОК}, при цьому RГБПП ∈ {RГБОК}, RГБПР ∈

∈ {RГБПП  RГБОК}, RГБПО ∈ {RГБПР  RГБПП  RГБОК} і RГБОБ ∈ {RГБПО  RГБПР 

 RГБПП  RГБОК};

6) зоогеографічні субструктури (ЗГС). Сюди входять адекватні регіону моде-

лювання, з одного боку, типізовані таксони зоогеографічного районування певного

рівня (див. [26, 57]) (ЗГР). Ними є, передусім зоогеографічні підділянки (ЗГПД) і

ділянки (ЗГДІ), які належать до відповідних зоогеографічних районів (ЗГРА), окру-

гів (ЗГОК), провінцій (ЗГПР), підобластей (ЗГПО) та областей (ЗГОБ). З іншого

боку, сюди відносяться й інші зоогеографічні територіальні субструктури (ЗГІН),

які характеризують тваринний компонент біотопів тощо. Відповідні формалізовані

записи будуть мати вигляд

{ЗГС}∈ {ЗГР  ЗГІН} , (6.23)

{ЗГР}∈ {ЗГОБ  ЗГПО  ЗГПР  ЗГОК  ЗГРА  ЗГДІ  ЗГПД } , (6.24)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 197 -

D {ЗГС} = {ЗГС(ωЗГС,RЗГС,t)} = {ЗГР(ωЗГР,RЗГР,t)  ЗГІН(ωЗГІН,RЗГІН,t)} , (6.25)

D {ЗГР}={ЗГР(ωЗГР,RЗГР,t)} = {ЗГОБ(ωЗГОБ,RЗГОБ,t) 

 ЗГПО(ωЗГПО,RГБПО,t)  ЗГПР(ωЗГПР,RЗГПР,t)}  ЗГОК(ωЗГОК,RЗГОК,t)} 

 ЗГРА(ωЗГРА,RЗГРА,t)  ЗГДІ(ωЗГДІ,RЗГДІ,t)  ЗГПД(ωЗГПД,RЗГПД,t)} , (6.26)

де ωЗГС … ωЗГПД – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних субструк-

тур за (1.23)-(1.24); RЗГС … RГБОК – просторові субобласті цих субполів із урахуван-

ням того, що загальна просторова область субполів зоогеографічних субструктур

RЗГС ≡ R ∈ {RЗГР  RЗГІН}, а субполів таксонів зоогеографічного районування RЗГР ≡

≡ R ∈ {RЗГОБ  RЗГПО  RЗГПР  RЗГОК  RЗГРА  RЗГДІ  RЗГПД}, при цьому RЗГДІ ∈

∈ {RЗГПД}, RЗГРА ∈ {RЗГДІ  RЗГПД}, RЗГОК ∈ {RЗГРА  RЗГДІ  RЗГПД}, RЗГПР ∈ {RЗГОК 

 RЗГРА  RЗГДІ  RЗГПД}; RЗГПО ∈ {RЗГПР  RЗГОК  RЗГРА  RЗГДІ  RЗГПД} і RЗГОБ ∈

∈ {RЗГПО  RЗГПР  RЗГОК  RЗГРА  RЗГДІ  RЗГПД};

7) інші, допоміжні при моделюванні екомережі, (квазі)природні сингулярні

площинні субструктури (ІСГСП). Ними можуть бути, зокрема, формалізовані за

необхідності згідно з вищенаведеними підходами субструктури, які характеризу-

ють геологічні, гідрогеологічні, інженерно-геологічні, рельєфотвірні, ґрунтові та

інші, поміж них інтегровані за атрибутами, особливості регіону.

По-друге, (квазі)природну сингулярну мережну біоцентричну субструктуру

(СГСМКП) можна ототожнити з елементами (квазі)природної біоцентрично-

сітьової ЛТС регіону (див. [6, 7, 40]) (БСЛТСКП), які є реконструйованими (рефе-

ренційними). Останні ад'єктиви скрізь розуміються в значенні ретроспективного

відтворення певних рис "неантропізованої" будови регіону (див. р.1 і наші праці

[45, 58]). А отже до складу таких елементів входять біоцентри (БЦКП), біокоридори

(БККП) та інтерактивні елементами (ІЕЛКП), звідки матимемо

{СГСМКП} ≡ {БСЛТСКП} ∈ {БЦКП  БККП  ІЕЛКП} , (6.27)

D {СГСМКП} ≡ D {БСЛТСКП}={БСЛТСКП(ωБСЛТСКП,RБСЛТСКП,t)} =

={БЦ(ωБЦКП,RБЦКП,t)  БК(ωБККП,RБККП,t)  ІЕЛ(ωІЕЛКП,RІЕЛКП,t)} , (6.28)

де ωБСЛТСКП … ωІЕЛКП – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних суб-

структур за (6.27); RБСЛТСКП … RІЕЛКП – просторові субобласті цих субполів із огля-

ду на те, що RБСЛТСКП ≠ R.

По-третє, ми будемо оперувати (квазі)природною інтегрованою мережною

біоландшафтною субструктурою (ІСМКП). Її можна ототожнити з сукупністю ме-

режно поєднаних елементів (квазі)природної біоландшафтної територіальної

структури (БІЛТСКП) регіону. Під останньою, на розвиток положень початку цього

розділу, будемо розуміти мережну структуру біоландшафтного різноманіття, за

(квазі)геосистеми якої як елементи правлять поєднані між собою реконструйовані

(референційні) фрагменти синергічно інтегрованих певних складників ландшафт-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 198 -

них і басейнових субструктур і (квазі)природної біоцентрично-сітьової ЛТС з ура-

хуванням загального тла (квазі)природних сингулярних площинних субструктур.

При цьому, з одного боку, зважаючи на "регіональність" модельної екомережі, до

щойно зазначених складників належать, насамперед, геосистеми підурочищ і уро-

чищ і поєднань басейнових морфологічно-позиційних субструктур – терасово-

заплавних, заплавно-руслових тощо – та/або відповідні частини таких геосистем. З

іншого боку, власне (квазі)геосистемами БІЛТСКП є регіональні (квазі)природні

ядра (КПЯ) та коридори (КПКР) біоландшафтного різноманіття (або ядра та

коридори БІЛТСКП). Вони правлять за (квазі)природний, тобто реконструйова-

ний каркас біоландшафтного різноманіття (РКБРРМЕ) обраного для моделюван-

ня екомережі регіону. Звідси

{ІСМКП} ≡ {БІЛТСКП}∈{ПУГ  УРГ  ()

 () ПМПС  БСЛТСКП} ∀ {СГСП} , (6.29)

{БІЛТСКП}≡ {РКБРРМЕ}∈ {КПЯ  КПКР} ∀ {СГСП} , (6.30)

D {БІЛТСКП}≡ D {РКБРРМЕ} = {БІЛТСКП(ωБІЛТСКП,RБІЛТСКП,t)} =

={РКБРРМЕ(ωРКБРРМЕ,RРКБРРМЕ,t)} =

={КПЯ(ωКПЯ,RКПЯ,t)  КПКР(ωКПКР,RКПКР,t)} ∀ {СГСП(ωСГСП,RСГСП,t)} , (6.31)

де ωБІЛТСКП … ωСГСП – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних суб-

структур за (6.29)-(6.30); RБІЛТСКП … RСГСП – просторові субобласті цих субполів,

зважаючи на те, що RБІЛТСКП ≠ R тощо (див. попередні моделі).

Натурально-антропогенну та антропогенну структури (підсистеми) регіо-

ну моделювання екомережі доцільно спільно формалізувати за відповідними під-

ходами р.1. А саме це робиться за моделлю (1.5), яка в спрощеному вигляді відтво-

рює першорівневий склад геосистем зазначених структур за табл.1.2, а отже в да-

ному випадку може бути записана як

{НАРМ  АРМ} ∈ {ПОІ  БОІІ  ЛІІІІ  ЧТIV  АГV  ГТГМVI, 

 РКОVII  СЕVIII  ПБІХ  ГПХ  ТЗХІ  БРРХІІ  ГІГХІІІ} . (6.32)

Вирізнення геосистем наступних рівнів у субструктурах за (6.32) здійснюється

теж аналогічно моделі (1.6), за винятком природоохоронної субструктури, яка має

дещо інший склад і символьне позначення (ПОІ → ПОС). Тобто, наприклад, гідро-

технічно-гідромеліоративна субструктура (ГТГМVI) регіону моделювання екомере-

жі поділяється згідно з табл.1.2 на такі субструктури-складники, як осушувально-

зволожувальна, осушувальна або зволожувальна та гідромеліоративно-

геонегативна, а отже

{ГТГМVI І} ∈ { ГТГМVI,1  ГТГМVI,2  () ГТГМVI,2} . (6.33)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 199 -

Натомість природоохоронна субструктура ПОС, на відміну від поділу за

табл.1.2, диференціюється на дещо інші регіональні субструктури-компоненти, се-

ред яких:

–об’єкти природно-заповідного фонду від природних заповідників до парків-

пам’яток садово-паркового мистецтва (ПЗФС);

–біотично-охоронні субструктури (БОС). До їхнього складу доцільно віднести

ті субструктури, які задаються електронними варіантами Червоної та Зеленої книг

України ([18, 19]), а саме субструктури "червонокнижних" видів тварин (ЧВТС) і

рослин (ЧВРС) і "зеленокнижних" рослинних асоціацій (ЗРАС);

–інші спеціальні охоронні субструктури (ІСОС), а саме водоохоронні, санітарні,

лісогосподарсько-охоронні, рибогосподарсько-охоронні, охорони водно-болотних

угідь чи культурної спадщини тощо;

–екомережні субструктури (ЕМС).

Таким чином, загалом можна записати, що

{ПОС} ∈ {ПЗФС  () БОС  () ІСОС  () ЕМС} , (6.34)

D {ПОС}= {ПОС(ωПОС,RПОС,t)} =

= {ПЗФС(ωПЗФС,RПЗФС,t)  () БОС(ωБОС,RБОС,t)  ()

 () ІСОС(ωІСОС,RІСОС,t)  () ЕМС(ωЕМС,RЕМС,t)} , (6.35)

{БОС} ∈ {ЧВТС  () ЧВРС  () ЗРАС} , (6.36)

D {БОС}= {БОС(ωБОС,RБОС,t)} ={ЧВТС(ωЧВТС,RПЗФС,t) 

() ЧВРС(ωЧВРС,RЧВРС,t)  () ЗРАС(ωЗРАС,RЗРАС,t)} , (6.37)

де ωПОС … ωЗРАС – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних субстру-

ктур за (6.34) і (6.36); RПОС … RЗРАС – просторові субобласті цих субполів з огляду

на те, що RПОС ≠ R, і на те, що субструктури БОС задаються як точковими та пло-

щинними просторовими об'єктами, так і угрупованнями таких об’єктів (див. [44, 51,

57]).

Екомережні ж субструктури у (6.34) будуть відповідати загальному запису

{ЕМС} ∈ {НЛЕМ  () ІСМАПА  () МЕМ} , (6.38)

а отже містити:

1) субструктури елементів національної (міжрегіональної) та локальних

екомереж (НЛЕМ) у регіоні моделювання із зважанням на рівень реалізації приро-

доохоронного статусу цих елементів, зокрема запроектований, частково реалізова-

ний, реалізований тощо;

2) актуальну натурально-антропогенну, слабко антропізовану та зредуковану

за складом, інтегровану мережну біоландшафтну субструктуру регіону

(ІСМАНА), яка тотожна вже його актуальній натурально-антропогенній біоланд-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 200 -

шафтній територіальній структурі (БІЛТСАНА) (див. попередній текст стосовно

(6.29)-(6.31)). А отже, за (квазі)геосистеми останньої правлять вже поєднані та/або,

частіше, роз’єднані між собою лише ті, що збереглися, насамперед "за сприяння"

людини, в природно-натуральному стані в умовах антропізації та дії структуро-

деструкційних природних чинників, та/або вже відновлені фрагменти синергічно

інтегрованих певних компонентів (квазі)природної структури РМЕ. Ними є компо-

ненти ландшафтних і басейнових субструктур (ПУГАНА, УРГАНА і ПМПСАНА) і ак-

туальної природно-антропогенної біоцентрично-сітьової ЛТС (БСЛТСАНА), а також

відповідні складники природоохоронних субструктур ПЗФС, БОС і ІСОС, зважаю-

чи й на загальний склад інших елементів регіональної натурально-антропогенної та

антропогенної структури (див. записи (6.32)-(6.33)). Тобто, безпосередньо за (ква-

зі)геосистеми БІЛТСАПА правлять регіональні актуальні натурально-

антропогенні ядра (АНАЯ) та коридори (АНАКР) біоландшафтного різноманіт-

тя (або ядра та коридори БІЛТСАНА). Вони утворюють той, що зберігся або відно-

влений в природно-натуральному стані, актуальний каркас біоландшафтного

різноманіття (АКБРРМЕ) визначеного для моделювання екомережі регіону. Звідси,

не забуваючи про заміну ПОІ → ПОС у (6.32),

{ІСМАНА} ≡ {БІЛТСАНА}∈ {ПУГАНА  УРГАНА  () ПМПСАНА 

 БСЛТСАНА ПЗФС  БОС  ІСОС} ∀ {(НАРМ  АРМ) – ПОС} , (6.39)

{БІЛТСАНА} ≡ {АКБРРМЕ}∈ {АНАЯ  АНАКР} ∀ {(НАРМ  АРМ) – ПОС} , (6.40)

D {БІЛТСАНА} ≡ D {АКБРРМЕ} = {БІЛТСАНА(ωБІЛТСАНА,RБІЛТСАНА,t)} =

= {АКБРРМЕ(ωАКБРРМЕ,RАКБРРМЕ,t)} =

= {АНАЯ(ωАНАЯ,RАНАЯ,t)  АНАКР(ωАНАКР,RАНАКР,t)} ∀

∀ {(НАРМ  АРМ)((ω(НАРМ  АРМ)),R(НАРМ  АРМ),t) – ПОС(ωПОС,RПОС,t)} , (6.41)

де ωБІЛТСАПА … ωПОС – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних суб-

структур за (6.39)-(6.40); RБІЛТСАПА … RПОС – просторові субобласті цих субполів,

зважаючи на те, що RБІЛТСАПА ≠ R тощо (див. попередні моделі);

3) власне регіональну екомережу, що моделюється (МЕМ). Під нею, як вже в

загальних рисах зазначалося на початку розділу, буде розумітися, з одного боку й

насамперед, обґрунтована за складом і модельно об’єднана в мережу сукупність

(квазі)геосистем актуальної натурально-антропогенної та/або (квазі)природної біо-

ландшафтної територіальної структури. Такі (квазі)геосистеми має бути початково

ідентифіковано й остаточно обрано за заданою системою критеріїв аналізу біолан-

дшафтного різноманіття з метою поточного або перспективного збереження та/або

ренатуралізувального реставрування й охорони цих (квазі)геосистем як екомереж-

них складників. З іншого боку, до складу МЕМ може бути додатково модельно за-

лучено й сукупність нових штучних, передбачених для створення, елементів при-

родоохоронних субструктур як ядер-складників або коридорів-складників ПОСДОД.

Вони можуть і мають забезпечувати оптимальний склад і сформованість майбут-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 201 -

ньої екомережі. За такі складники ПОСДОД можуть правити, наприклад, нові штучні

лісосмуги вздовж меліоративних каналів як коридори біорізноманіття, біоплато як

штучні ядра біорізноманіття тощо. Обидві щойно зазначені сукупності спільно при-

значено для забезпечення реалізації й усталеного функціонування оптимально

сформованого шляхом відновлення й додаткового створення каркаса біоландша-

фтного різноманіття регіону (ОСКБРРМЕ). Він за структурою має бути максима-

льно можливо наближеним до (квазі)природного такого каркасу з урахуванням ре-

альної регіональної геоекологічної ситуації та потреби в оптимальній будові й сфо-

рмованості майбутньої екомережі. При цьому за власне структурні елементи

((квазі)геосистеми) модельної екомережі будуть правити її регіональні екоме-

режні ядра (ЕМЯ) й коридори (ЕМКР), а також їхні буферні зони (БУЗ), а отже

{МЕМ} ∈ {БІЛТСАНА  () БІЛТСКП  ПОСДОД} ∈ {ЕМЯ  ЕМКР  БУЗ} =

= {ОСКБРРМЕ} ∀ {lim (ОСКБРРМЕ) = (РКБРРМЕ  ПОСДОД)} , (6.42)

D {МЕМ} = {МЕМ(ωМЕМ,RМЕМ,t)} =

= {ЕМЯ(ωЕМЯ,RЕМЯ,t)  ЕМКР(ωЕМКР,RЕМКР,t)  БУЗ(ωБУЗ,RБУЗ,t)} =

= {ОСКБРРМЕ(ωОСКБРРМЕ,RОСКБРРМЕ,t)} ∀

∀ {lim (ОСКБРРМЕ(ωОСКБРРМЕ,RОВКБРРМЕ,t)) =

= (РКБРРМЕ(ωРКБРРМЕ,RРКБРРМЕ,t)  ПОСДОД((ωПОСДОД),RПОСДОД,t))} , (6.43)

де ωМЕМ … ωПОСДОД – кількості фіксацій випадкових субполів відповідних суб-

структур і елементів за (6.42); RМЕМ … RПОСДОД – просторові субобласті цих субпо-

лів і елементів.

Трактування та систематизування щойно наведених основних структурних еле-

ментів регіональної екомережі, що моделюється, можна стисло звести до наступно-

го. Так, регіональне екомережне ядро (далі, скорочено, регіональне екоядро або

просто екоядро з абревіатурою ЕМЯ) – це ядро актуальної натурально-

антропогенної біоландшафтної територіальної структури (БІЛТСАНА) та/або (ква-

зі)природної біоландшафтної територіальної структури (БІЛТСКП) і/чи ядро-

складник додаткових елементів природоохоронних субструктур (ПОСДОД), обране

як модельний елемент регіональної екомережі у вигляді її ядра. Цей вибір робиться

з огляду на те, що властивості такого екоядра за біоекосистемними, геосистемними

та комплексними ознаками біоландшафтного різноманіття істотно регіонально ви-

різняються та є значущими й особливо цінними для функціонування оптимально

сформованого каркаса біоландшафтного різноманіття регіону. Основними атрибу-

тами екоядра є:

–сингулярна або інтегрована типовість ("еталонність") і/або унікальність для

регіону головних ознак біоландшафтного різноманіття;

–цінність генофонду;

–високий ступінь біоландшафтної натуральності;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 202 -

–рівень стану або технологічних рішень щодо нього, який забезпечує сьогоден-

ну та/або перспективну можливість збереження та/або відновлення чи підтримання

під час створення визначальних біоландшафтно-різноманітних властивостей;

–супутні до вже зазначених й інші атрибути. За них можуть правити, зокрема,

різноманітність едафічних умов та їхня привабливість для типових і/або рідких і

тих, які зникають, регіональних біовидів і біоугруповань, достатність розмірів для

виконання відповідних каркасотвірних функцій тощо.

Типологічна класифікація регіональних екоядер містить ланцюжок таксонів,

а саме: гіперклас – гіперпідклас – клас – підклас – група – підгрупа – тип – підтип –

категорія – розряд – підрозряд першого рівня деталізації – підрозряд другого рівня

деталізації – вид – підвид – варіант – підваріант – рід (табл.6.1).

Таблиця 6.1 – Типологічна класифікація регіональних екомережних ядер (за [57] з

урахуванням [6, 7, 61, 62])

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Гіперк-

лас

Відповідність типам і під-

типам рослинних форма-

цій, які відображають фізи-

ко-географічну зональ-

ність, інтразональність або

екстразональність

Мішано-лісові, широколистяно-лісові, лісостепо-

ві, степові (північностепові, середньостепові, пів-

денностепові, сухостепові) тощо; болотні, запла-

вні, лучні; формацій пісків, карбонатних відкла-

дів, кам’янистих ділянок тощо; ділянок мішаних

лісів на надзаплавних терасах лісостепової й сте-

пової зон тощо

Гіперпі-

дклас

Генезис

(Квазі)природні, натурально-антропогенні

Клас

Відповідність класам іден-

тифікаційних критеріїв

можливих елементів еко-

мережі (табл.6.4)

Біоекосистемні; геосистемні; комплексні, серед

них подвійно поєднані, тобто біоекосистемно-

геосистемні або геосистемно-біоекосистемні, та

суто комплексні

Підклас

Відповідність типам (під-

типам) ідентифікаційних

критеріїв можливих елеме-

нтів екомережі (табл.6.4)

Біопопуляційні, біоценотичні, загально-

біоекосистемні; ландшафтно-унікальні, ландша-

фтно-різноманітні, ландшафтно-репрезентативні,

історико-культурні; біоландшафтно-натуральні,

природоохоронно-типові (созологічно-типові,

статусно-типові), гідроінвайронментні (гідроеко-

системні, гідрогеосистемні) тощо, зважаючи на

певні можливі поєднання критеріїв

Група

За приналежністю до пев-

ного типу біотичних пля-

мистих ЛТС

Популяційні / "специфічні" (підвищені для ланд-

шафту показники щільності певної популяції;

актуальні для визначеного біовиду, що досліджу-

ється); синекологічні / "нейтральні" (підвищені

показники видової насиченості)

Підгру-

па

Залежно від біоекологічно-

го призначення та донорно-

акцепторних генетичних

взаємодій

Ресурсні (харчові ділянки), етологічні (гніздові те-

риторії, території шлюбних ігор, кладки яєць, відго-

дівлі молоді), міграційні (місця перепочинку, пере-

ховування від хижаків тощо або, навпаки, як певні

перешкоди на шляху міграції для деяких біовидів),

комплексні; ядра-донори, ядра-акцептори

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 203 -

Продовження табл.6.1

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Тип

Висотне місцезнаходження

стосовно регіонального

базису ерозії

Підвищені, середньовисотні, низовинні, низинні

тощо

Підтип

Характер поєднання форм

рельєфу

Слабко, середньо, сильно розчленовані тощо

Катего-

рія

Діапазони едафічних умов

за ознаками теплозабезпе-

ченості, зволоженості, га-

ломорфності та трофності

Мезотермні (2000-3000 Мдж/м2 рік), субмезо-

термні (1600-2000 Мдж/м2 рік), субмікротермні

(1200-1600 Мдж/м2 рік), мікротермні (800-1200

Мдж/м2 рік), нанотермні (<800 Мдж/м2 рік)

(актуальні для території України);

гідроморфні (водоймові, водотокові), субгід-

роморфні (прибережно-водні), гігроморфні

(болотяні), субгігроморфні (болотяно-

лісолучні), семігігроморфні (сиролісолучні),

мезогігроморфні (вологолісолучні), мезоморф-

ні (сухолісолучні); мезоксероморфні (лучно-

степові), семіксероморфні (степові), субксеро-

морфні (сухостепові), ксероморфні (напівпус-

тельні) тощо;

екстрагаломорфні (з "вицвітами" солей), гіпер-

галоморфні (на солончаках (сильнозасолених

солончакових ґрунтах)), пергаломорфні (на

солончакуватих і солончакових ґрунтах), еуга-

ломорфні (на глибокосолончакуватих і солон-

чакуватих ґрунтах), галоморфні (на глибокоза-

солених, глибокосолончакуватих і солончако-

вих ґрунтах), субгаломорфні (на глибокозасо-

лених і солончакуватих ґрунтах), семігаломор-

фні (на глибокосолончакуватих і глибокозасо-

лених ґрунтах), незасолені (на незасолених

ґрунтах);

гіпероліготрофні, пероліготрофні, оліготрофні,

суболіготрофні, мезотрофні, семіевтрофні, су-

бевтрофні, евтрофні;

комбіновані (ксеро-літотопні, гало-гігротопні

тощо)

Розряд

Міра територіальності за

площею

Дуже малі (до 2 км2), малі (2-10 км2), середні (10-

50 км2), великі (50-100 км2), дуже великі (> 100

км

)

Підроз-

ряд 1

рівня

Тип форми

Округлі, еліпсоїдні, квадратоподібні, променеві,

шестернеподібні, розітнуті тощо та поліморфні

Підроз-

ряд 2

рівня

Складність форми за од-

нойменним індексом, як

відношенням периметра до

площі

Дуже прості (до 0,3), прості (0,3-0,5), ускладнені

(0,5-1,0), складні (1,0-2,0), дуже складні (> 2,0)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 204 -

Закінчення табл.6.1

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Вид

За внутрішньою структу-

рою та мірою однорідності

прилеглого фону ландшаф-

ту

Дискретні однотипні на гомогенному фоні;

дискретні різноякісні на гомогенному фоні;

дискретні гетерогенні на гомогенному фоні;

розмиті на гомогенному фоні; дискретні одно-

типні на гетерогенному фоні; дискретні гетеро-

генні на гетерогенному фоні; розмиті на гете-

рогенному фоні

Підвид

За структурно-

функціональною формою

меж

Екоядра з квазілінійними (автономними, неав-

тономними (кордонними буферно-смугових

або у їхньому складі тощо)), буферно-

смуговими (клінальними, геотонними), полі-

морфними (комбінованими) межами (див. р.7)

Варіант

Значущість для територіа-

льної структури екомережі

Регіональні "ключові", підсистемні "ключові",

суто системні, ізольовані (за рейтингом топо-

логічних індексів доступності), а також різно-

види за синтетичним індексом значущості ядер

Підварі-

ант

Міра належності до струк-

тури міжрегіональної еко-

мережі або поєднання з

такою структурою чи від-

даленості від неї

Регіональні в складі міжрегіональної екомере-

жі, безпосередньо поєднані з міжрегіональною

екомережею, близького оточення міжрегіона-

льної екомережі, віддалені від зазначеної ме-

режі тощо

Рід

Фактичний рівень стану,

зокрема за його складника-

ми

З вельми сильною, сильною, середньою, пос-

лабленою й ін. здатністю до саморегуляції (за

табл.2.3); за мірою параметрично-процесної

стійкості (див. (2.58)-(2.59)); за сучасним рів-

нем розвитку (критичні, пригнічені або норма-

льні)

Регіональний екомережний коридор (далі, скорочено, регіональний екокори-

дор або просто екокоридор з абревіатурою ЕМКР) – це коридор актуальної натура-

льно-антропогенної біоландшафтної територіальної структури (БІЛТСАНА) та/або

(квазі)природної біоландшафтної територіальної структури (БІЛТСКП) і/чи коридор-

складник додаткових елементів природоохоронних субструктур (ПОСДОД), визна-

чений як модельний елемент екомережі у вигляді її коридору. При цьому зважають

на те, що такий екокоридор є суттєво необхідним для підтримки регіональних про-

сторових зв’язків між екоядрами та функціонування оптимально сформованого ре-

гіонального каркаса біоландшафтного різноманіття як мережного утворення в ці-

лому, а також на те, що він виконує певні регіонально значущі функції відтворення

та охорони довкілля. Основними атрибутами екокоридору є:

–висока міра біоландшафтної натуральності;

–достатність ширини й протяжності та сприятливість едафічних особливостей

для ефективного забезпечення потрібних функцій міграції та розселення біовидів і

обміну їхнім генофондом;

–відсутність бар’єрів, які є непереборними для виконання щойно зазначених

функцій;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 205 -

–адекватність едафічних умов або типу біоугруповань екокоридору таким же

характеристикам екоядер, які він поєднує;

–рівень стану, достатній для збереження та/або відновлення чи створення як

елемента екомережі;

–супутні та інші, зокрема спільні з екоядрами, корисні для довкілля та людини

властивості, такі як естетичні тощо.

Типологічна класифікація регіональних екомережних коридорів оперує ла-

нцюжком певних класифікаційних таксонів, а саме: гіперклас – гіперпідклас – клас

–група – підгрупа – тип – категорія – підкатегорія першого рівня деталізації –

підкатегорія другого рівня деталізації – розряд – вид – підвид – варіант (табл.6.2).

Таблиця 6.2 – Типологічна класифікація регіональних екомережних коридорів (за

[57] з урахуванням [6, 7, 61, 62])

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Гіперк-

лас

Відповідність типам і під-

типам рослинних форма-

цій, які відображають фізи-

ко-географічну зональ-

ність, інтразональність чи

екстразональність

Мішано-лісові, широколистяно-лісові, лісосте-

пові, степові (північностепові, середньостепові,

південностепові, сухостепові) тощо; болотні,

заплавні, лучні; формацій пісків, карбонатних

відкладів, кам’янистих ділянок тощо

Гіперпі-

дклас

Генезис

(Квазі)природні, натурально-антропогенні

Клас

Набір домінантних видів

або підвидів з їхніми ві

д-

повідними різновидами

геопозитивних ПСЕФ (див.

табл.1.4)

Набори із: специфічних геопозитивних ПСЕФ

–специфічно-екомережних, імпактно-позитив-

них; довкілля-ресурсо-охоронних ПСЕФ – іс-

торико-культурно-заповідних, самоочищува-

льних; довкілля-ресурсо-відтворювальних

ПСЕФ – ландшафтно-відтворювальних, ланд-

шафтно-естетичних тощо

Група

Позиція та тип поверхні

Рівнинні (плакорні), схилові, терасові, терасо-

во-заплавні, яружно-балкові, руслові, літораль-

ні тощо, а також комбіновані за групою

Підгру-

па

Тип водно-міграційного

режиму

Елювіальні, транселювіальні, елювіально-

гідроморфні, транселювіально-гідроморфні,

гідроморфні, гідроморфні критичні, трансгід-

роморфні, амфібіальні, аквальні

Тип

Діапазони едафічних умов

за ознаками теплозабезпе-

ченості, зволоженості, га-

ломорфності і трофності

Те ж саме, що і для категорії екоядер (див.

табл.6.1)

Катего-

рія

Міра територіальності за

умовною шириною як від-

ношенням площі до дов-

жини за віссю

Вельми вузькі смугові (до 1 км), вузькі смугові

(1-2 км), широкі смугові (> 2 км)

Підка-

тегорія

1 рівня

За структурно-

функціональною формою,

зокрема меж

Те ж саме, що і для підвиду екоядер (див.

табл.6.1)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 206 -

Закінчення табл.6.2

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Підка-

тегорія

2 рівня

Міра територіальності за

площею та довжина за віс-

сю

Вельми малі (до 1 км2), малі (1-2 км2), середні

(2-5 км2), великі (5-10 км2), вельми великі (> 10

км2); короткі (до 2 км), протяжні (2-10 км), ве-

льми протяжні (> 10 км)

Розряд

Тип форми

Прямі, помірно звивисті, дуже звивисті (за ко-

ефіцієнтом звивистості, див. [46])

Вид

Значущість для територіа-

льної структури екомережі

Регіоносполучні, підсистемосполучні, суто си-

стемні, частково сполучні (незавершені), не-

сполучні, а також види за синтетичним індек-

сом міграційної значущості екокоридорів

Підвид

Міра належності до струк-

тури міжрегіональної еко-

мережі чи поєднання з та-

кою структурою або відда-

леності від неї

Регіональні в складі міжрегіональної екомере-

жі, поєднувальні з міжрегіональною екомере-

жею, близького оточення міжрегіональної еко-

мережі, віддалені від зазначеної мережі тощо

Варіант

Фактичний рівень стану,

зосібна. за його складника-

ми

З вельми сильною, сильною, середньою, пос-

лабленою та ін. здатністю до саморегуляції (за

табл.2.3); за мірою параметрично-процесної

стійкості (див. (2.58)-(2.59)) тощо

Буферна зона (БУЗ) елемента регіональної екомережі (екоядра чи екокоридо-

ру, тобто {БУЗ}∈{БУЗЕМЯ, БУЗЕМКР}) (далі, скорочено, буферна зона) – змодельо-

вана навколо такого елемента захисна межова субструктура у вигляді вимірного

(нормативного) буфера (див. наші праці [46, 48]) з відповідним спеціальним режи-

мом природокористування. Вона моделюється для забезпечення виконання основ-

ної функції – обмеження та подальшого зниження, аж до повної ліквідації, неспри-

ятливого для стану та статусу екоядра чи екокоридору зовнішнього впливу прилег-

лих до них натурально-антропогенних і антропогенних структур, крім, зрозуміло,

природоохоронних. Основними атрибутами буферної зони є:

–достатність ширини та/або площі для ефективної реалізації заданих буферно-

захисних функцій;

–реальність чинного або перспективного виконання таких функцій з огляду на

рівень стану та склад об’єктів тощо у власних межах;

–системна сполучність як із об’єктами захисту, тобто ядрами й коридорами

екомережі, так і з зовнішніми субструктурами, вплив яких на екомережу має бути

знижено чи ліквідовано;

–інші корисні межові властивості.

Таксономічний ланцюжок типологічної класифікації буферних зон елементів

екомережі, яка значною мірою враховує здобутки із класифікації каркасних меж,

наведені у р.7 і наших працях [49, 52], має такий вигляд: гіперклас – клас – підклас

–група – підгрупа першого рівня деталізації – підгрупа другого рівня деталізації –

тип – підтип першого рівня деталізації – підтип другого рівня деталізації – кате-

горія – розряд (табл.6.3).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 207 -

Таблиця 6.3 – Типологічна класифікація буферних зон елементів регіональної еко-

мережі (за [57])

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Гіперк-

лас

Зважаючи на фактичний

об’єкт захисту

"Навколоядерні", "навколокоридорні", а також

з додатковим поділом на буферні зони першо-

чергових і перспективних елементів регоіналь-

ної екомережі

Клас

Генезис

(Квазі)природні, натурально-антропогенні, ан-

тропогенні

Підклас

Позиція в розрахунковій

системі координат

Суходільні, суходільно-акваторійні (акваторій-

но-суходільні)

Група

Структурно-функціональна

форма та усереднена ши-

рина

Квазілінійні, буферно-смугові, поліморфні (по-

здовжньо-поліморфні, поперечно-поліморфні,

складних поєднань); вельми вузькі смугові,

вузькі смугові, широкі смугові

Підгру-

па 1 рі-

вня

Деталізація ознак групи для

буферно-смугових

Буферно-смугові: клінальні, геотонні, комбіно-

вані

Підгру-

па 2 рі-

вня

Топологічна деталізація

ознак групи за компонов-

кою та просторовою ціліс-

ністю

Суцільно-оконтурювальні, фрагментарні (дис-

кретно-оконтурювальні); неперервні, дискрет-

ні, перфоровані тощо

Тип

Реальна функціональність

як міра взаємодії та зв’язків

сусідніх геосистем

Контактні, бар’єрно-переборні, бар’єрно-

непереборні, мембранні (комплексні)

Підтип 1

рівня

Деталізація ознак типу за

змістом взаємодії з певни-

ми речовинно-

енергетичними потоками

між екоядрами й екокори-

дорами та сусідніми геоси-

стемами

Квазілінійні та клінальні контактні і бар’єрно-

переборні: градієнтно-додатні, градієнтно-

від’ємні тощо; квазілінійні бар’єрно-

непереборні: дивергентні, конвергентні, відхи-

ляльні, відбивальні, перехоплювальні (затри-

мувальні), стримувальні (утримувальні) тощо

Підтип 2

рівня

Деталізація ознак підтипу

першого рівня за різнови-

дом (змістом) речовинно-

енергетичних потоків

та/або супутніх / наслідко-

вих до них процесів, врахо-

вуючи і процеси у власне

буферних зонах тощо

Квазілінійні перехоплювальні (затримувальні):

наносопотокові, полюціопотокові тощо; гео-

тонні контактно-генераційні: термоаероцир-

куляційно-генераційні, гігроаероциркуляційно-

генераційні тощо; геотонні бар’єрно-

переборні трансформаційні: теплообмінні,

полюціо-трансформаційні тощо; геотонні

бар’єрно-переборні трансформаційно-

градієнтні: геохімічно-міграційні тощо; гео-

тонні бар’єрно-непереборно-накопичувальні:

полюціо-накопичувальні, снігозатримувальні,

рослинно-спорові, еолово-акумулятивні, нано-

сопотокові тощо; геотонні відхиляльні: аеро-

циркуляційно-відхиляльні тощо; геотонні від-

бивальні: аероциркуляційно-відбивальні, зоо-

генно-міграційні тощо

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 208 -

Закінчення табл.6.3

Таксон Критерії вирізнення Типові приклади

Катего-

рія

Набір домінантних видів

або підвидів з їхніми ві

д-

повідними різновидами

геопозитивних ПСЕФ (див.

табл.1.4)

Аналогічно до класу екокоридорів (див.

табл.6.2)

Розряд

Фактичний рівень стану,

зосібна за його складника-

ми

З вельми сильною, сильною, середньою, пос-

лабленою й ін. здатністю до саморегуляції (за

табл.2.3); за мірою параметрично-процесної

стійкості (див. (2.58)-(2.59)) тощо

У всіх випадках слід мати на увазі, що під час моделювання регіональної екоме-

режі (див. (6.43)) її вищерозглянуті екоядра й екокоридори підлягають певному мо-

дельному обиранню й аналізу як можливі, а згодом остаточні основні структурні

екомережні елементи з подальшим поділом їх на першочергові й перспективні з

відповідними буферними зонами (див. детальніше далі п.6.3).

Зазначений останнім поділ концептуально відрізняється від наших більш ранніх розро-

бок [44, 51] тощо, де вирізнялися т.зв. екомережні зони потенційної ренатуралізації – поте-

нційні екоядра або екокоридори – як основні, а не другопорядкові за змістом і черговістю

вибору, елементи екологічної мережі.

6.2 Критеріальний аспект моделювання екомереж

6.2.1 Критерії ідентифікації й рівня природно-каркасної значущості можли-

вих елементів екомереж

Критеріями ідентифікації й рівня природно-каркасної значущості можли-

вих елементів екомережі є сукупність біоекосистемних, геосистемних і комплекс-

них критеріїв, які правлять за підставу для розгляду певних територій як можливих

елементів екомережі, передусім її екоядер і екокоридорів. В основу класифікаційної

схеми таких критеріїв покладено спадний ієрархічний ланцюжок класифікаційних

таксонів, а саме: клас – тип (підтип) – вид (підвид) критеріїв (табл.6.4).

Розглянемо деякі складники класифікаційної схеми за табл.6.4, які потребують

більш детальних коментарів, з огляду на те, що повномірильний розгляд цієї схеми

здійснено в наших працях [44, 51, 57]).

За таких умов до складу симплексних і інтегральних показників ландшафтного

різноманіття входить комплекс з:

–безрозмірних п'яти часткових (симплексних), трьох усереднених і одного

інтегрального (середньовиваженого) коефіцієнтів хорично-типової варіації ге-

осистем генетико-морфологічної (ГМЛТС) (із загальним типом символу Cv,CH/TYP);

–регіональних модульних коефіцієнтів геосистем ГМЛТС (KNm,reg);

–інтегральних індексів хорично-типової мінливості геосистем ГМЛТС

(ICH/TYP).

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 209 -

Таблиця 6.4 – Класифікаційна схема критеріїв ідентифікації й рівня природно-

каркасної значущості можливих елементів екомережі

Клас,

тип (підтип)

критеріїв

Вид (підвид) критеріїв

Основний ре-

зультат вихід-

ного застосу-

вання критеріїв

Вербальні

(змістові)

Параметричні

(метричні та/або

топологічні)

1.1. Клас біоекосистемних критеріїв (критеріїв біорізноманіття):

1.1.1. Біопо-

пуляційні кри-

терії

Наявність рідких, ендемічних і

реліктових видів

Питомі щільності

числа і місць роз-

селення (мешкан-

ня) "червонокниж-

них" біовидів

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти біопопуляцій-

них ядер і інших

ареалів

1.1.2. Біоце-

нотичні кри-

терії

Наявність особливо цінних рос-

линних асоціацій, які потребують

збереження

Питомі щільності

числа і місць роз-

селення "зеленок-

нижних" асоціацій

рослинності

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти біоценотичних

ядер і інших ар

е-

алів

1.1.3. Загаль-

ні біоекосис-

темні критерії

Регіональна типовість і/або уні-

кальність біоугруповань за скла-

дом домінантів і

едифікаторів

тощо

Задані параметри

біотопів тощо

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти біоекосистем-

них ядер і інших

ареалів

1.2. Клас геосистемних критеріїв:

1.2.1. Крите-

рії ландшафт-

ної унікально-

сті геосистем

ГМЛТС

Зональна та/або регіональна уні-

кальність геосистем генетико-

морфологічної ЛТС (ГМЛТС), які

збереглися в близькому до рефе-

нційних геосистем стані

Повторюваність

типів ландшафтів і

параметри обме-

жень на максима-

льну кількість і мі-

німальну площу

геосистем

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ядер ландша-

фтної унікально-

сті ("унікальних"

геосистем)

1.2.2. Критерії ландшафтного різноманіття:

1.2.2.1. хо-

ричного різ-

номаніття гео-

систем

ГМЛТС

Територіальне поєднання значно-

го числа довільних за типом гео-

систем ГМЛТС

Коефіцієнти хори-

чної варіації за

(6.44)-(6.50)

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ядер і інших

ареалів хорично-

го різноманіття

геосистем гене-

тико-

морфологічної

ЛТС

1.2.2.2. ти-

пового різно-

маніття геоси-

стем ГМЛТС

Територіальне поєднання значно-

го числа різнотипових геосистем

ГМЛТС

Коефіцієнти типо-

вої варіації за

(6.51)-(6.60)

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ядер і інших

ареалів типового

різноманіття гео-

систем ГМЛТС

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 210 -

Продовження табл.6.4

Клас,

тип (підтип)

критеріїв

Вид (підвид) критеріїв

Основний ре-

зультат вихід-

ного застосу-

вання критеріїв

Вербальні

(змістові)

Параметричні

(метричні та/або

топологічні)

1.2.2.3.

складності

геосистем

ГМЛТС (інте-

гральні-1)

Значна "строкатість" кількості

геосистем ГМЛТС і кількості їх-

ніх типів

Середні та інтегра-

льні (середньовива-

жені) коефіцієнти

хорично-типової

варіації за (6.61)-

(6.62) і регіональні

модульні коефіцієн-

ти хорично-типової

мінливості за (6.63)

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ядер і інших

ареалів складнос-

ті (хорично-

типового різно-

маніття) геосис-

тем ГМЛТС

1.2.2.4. кон-

трастності ге-

осистем

ГМЛТС

Значна несхожість генезису й

стану сусідніх геосистем

ГМЛТС

Питомі загальні

довжини меж гео-

систем, коефіцієнти

контрастності

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ядер і інших

ареалів контрас-

тності геосистем

ГМЛТС

1.2.2.5. ін-

тегральні-2

Значна хорично-типова варіабе-

льність геосистем ГМЛТС з ура-

хуванням конкретно-територіаль-

ного та регіонального аспектів

Інтегральні індекси

хорично-типової

мінливості геосис-

тем ГМЛТС за (6.65)

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти інтегральних

ядер і інших ар

е-

алів хорично-

типового різно-

маніття ГМЛТС

1.2.3. Крите-

рії ландшафт-

ної репрезен-

тативності

Найбільша регіональна типовість

геосистем ГМЛТС

Індекси компози-

ційної репрезента-

тивності території

за (6.66)

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ядер і інших

ареалів ландшаф-

тної репрезента-

тивності

1.2.4. Крите-

рії історико-

культурної

значущості

ландшафтів

Історико-культурна, наукова й

естетична значущість геосистем,

які досі не віднесені до тих, які

охороняються за актами про ку-

льтурну спадщину

Параметр обме-

жень на мінімальну

площу геосистем

ГМЛТС

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ареалів істо-

рико-культурної

значущості

ландшафтів

1.3. Клас комплексних критеріїв:

1.3.1. Крите-

рії біоланд-

шафтної нату-

ральності

Наявність геосистем (ділянок гео-

систем) ГМЛТС, які збереглися у

близькому до референційних гео-

систем стані, з екосистемами, які є

репрезентативними для зони і/або

регіону за типом біоугруповань

Площі й просторові

розподіли ареалів

натуральної рос-

линності як індика-

тора

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти ареалів біола-

ндшафтної нату-

ральності

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 211 -

Продовження табл.6.4

Клас,

тип (підтип)

критеріїв

Вид (підвид) критеріїв

Основний ре-

зультат вихід-

ного застосу-

вання критеріїв

Вербальні

(змістові)

Параметричні

(метричні та/або

топологічні)

1.3.2. Природоохоронно-типові критерії:

1.3.2.1. со-

зологічно-

типові

Належність до об’єктів природ-

но-заповідного фонду (ПЗФ) пев-

ного типу й елементів міжрегіо-

нальних екомереж

Категорії, площі й

просторові розпо-

діли об’єктів ПЗФ

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти "нормативно

існуючих" еле-

ментів екомережі

1.3.2.2. ста-

тусно-типові

Належність до інших територій

певного типу, які спеціально охо-

роняються (ІСОС за (6.34)-(6.35))

Категорії, площі й

просторові розпо-

діли територій спе-

ціального статусу

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти статусно-

типових ареалів

1.3.3. Територіально-типові критерії:

1.3.3.1. дос-

татньої розмі-

рності

Достатність розмірів об’єктів для

виконання ними ПСЕФ, власти-

вих певним елементам екомереж

і їхнім типам

Типово зумовлені

для екоядер, екоко-

ридорів і буферних

зон спеціальні

співвідношення,

обмеження тощо

Ступінь відпові-

дності вимогам

до можливих

елементів екоме-

режі

1.3.3.2. су-

цільності

Суцільність або допустимість для

типу поєднуваних екоядер міри

фрагментованості й видів "розри-

вів" екокоридорів, які не обме-

жують чи ліквідовують їхні необ-

хідні біоміграційно-розселюваль-

ні та/або генофондно-

обмінні

функції

Типово зумовлені,

допустимі відстані

між фрагментами

екокоридорів

Ступінь відпові-

дності вимогам

до можливих

екокоридорів

1.3.3.3. ти-

пової відпові-

дності

Подібність едафічних умов чи

схожість біоугруповань екоядер і

екокоридорів, які їх поєднують

Коефіцієнти контра-

стності геосистем

ГМЛТС і/або БЛТС і

коефіцієнти схожос-

ті угруповань ядер

Ступінь відпові-

дності вимогам

до можливих

екокоридорів

1.3.4. Гідроінвайронментні критерії:

1.3.4.1. гід-

роекосистемні

Значущість типовості, унікально-

сті й натуральності екоядер і і

н-

ших ареалів і середовищ меш-

кання й міграції певних видів

гідробіонтів

Морфометричні,

видові та інші па-

раметри

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти гідроекосис-

темних екоядер і

інших ареалів

1.3.4.2. гід-

рогеосистемні

Природно-каркасна значущість

геосистем басейнової ЛТС

або

таксонів водних об’єктів

Морфометричні,

типові й топологічні

параметри і просто-

рові розподіли гео-

систем або таксонів

Місцезнахо-

дження й атрибу-

ти гідрогеосис-

темних екоядер і

інших ареалів

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 212 -

Закінчення табл.6.4

Клас,

тип (підтип)

критеріїв

Вид (підвид) критеріїв

Основний ре-

зультат вихід-

ного застосу-

вання критеріїв

Вербальні

(змістові)

Параметричні

(метричні та/або

топологічні)

1.3.5. Спе-

цифічні ком-

плексні крите-

рії

Доцільність віднесення певних

можливих елементів екомереж

лише до екоядер або екокоридо-

рів як результат комплексної "ін-

дивідуалізації" цих можливих

елементів

Морфометричні,

типові, видові та

інші параметри

можливих елемен-

тів

"Індивідуалізо-

вані"

можливі

елементи екоме-

реж

Зазначений комплекс, по-перше, передбачає використання фактичних значень

параметрів ландшафтного різноманіття, розрахованих за допомогою ГІС-

інструментарію для центрів правильних шестикутних ковзних неперетнутих вікон

("стільників"). Останні будують на регулярній сітці, яку накладено на цифрову кар-

ту геосистем генетико-морфологічної ЛТС (див. детальніше наші праці [44, 46, 48

51] і наступний п.6.3) (приклад на рис.6.1). Оптимальні розміри зазначених "стіль-

ників" обираються за оптимізаційною методикою, викладеною далі в п.8.1.

Рис.6.1 Приклад побудови правильних шестикутних ковзних неперетнутих вікон

("стільників") на регулярній сітці, яку накладено на цифрову карту геосистем ГМЛТС

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 213 -

По-друге, комплекс показників ландшафтного різноманіття поділяється на три

групи зазначених вище параметрів.

Перша з таких груп є набором коефіцієнтів хорично-типової варіації геосис-

тем ГМЛТС. Такі коефіцієнти враховують "внутрішній" аспект зазначеної варіації

у кожному k-му "стільнику" певного розміру та містять:

1) коефіцієнт хоричної варіації геосистем ГМЛТС 1 (Cv,CH,1,k) за формулою

Cv,CH,1,k = {{1 / (N – 1)} ∑ (si – sN*)2}0,5 / sN* =

i=1

= {{1 / (N – 1)} ∑ (Ks,i – 1)2}0,5 , (6.44)

i=1

де si – площа і-тої геосистеми в кожному "стільнику"; N – число всіх геосистем у

кожному "стільнику"; sN* – середня площа геосистем у k-тому "стільнику", тобто

sN* = S / N ; (6.45)

S – площа всіх геосистем у кожному "стільнику" певного розміру; Ks,i – відпові-

дний модульний коефіцієнт за власною формулою

Ks,i = si / sN* = (N • si) / S . (6.46)

Як видно із структури показника за формулами (6.44)-(6.46), він відтворює варі-

абельність "питомих" для кожного "стільника" площ геосистем, з додатковим ура-

хуванням при цьому параметра їхньої кількості (формула (6.46));

2) коефіцієнт хоричної варіації геосистем ГМЛТС 2 (Cv,CH,2,k) за формулою

Cv,CH,2,k = {{1 / (N – 1)} ∑ (li – lN*)2}0,5 / lN* =

i=1

= {{1 / (N – 1)} ∑ (Kl,i – 1)2}0,5 , (6.47)

i=1

де li – периметр і-тої геосистеми в кожному "стільнику"; lN* – середній периметр

геосистем у k-тому "стільнику", тобто

lN* = L / N ; (6.48)

де L – загальний периметр всіх геосистем у кожному "стільнику";

Kl,i – відповідний модульний коефіцієнт, що визначається за його власною фор-

мулою

Kl,i = li / lN* = (N • li) / L . (6.49)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 214 -

Структура показника за формулами (6.47)-(6.49) свідчить про те, що він відтво-

рює варіабельність "питомих" периметрів геосистем. До того ж з одночасно врахо-

вується кількість геосистем (формула (6.49)) як обов’язковий для застосування па-

раметр хоричного різноманіття;

3) усереднений за відповідною кількістю, площами й периметрами геосистем

коефіцієнт хоричної варіації геосистем ГМЛТС (Cv,CH,k*) за очевидною форму-

лою Cv,CH,k* = (Cv,CH,1,k + Cv,CH,2,k) / 2 ; (6.50)

4) коефіцієнт типової варіації геосистем ГМЛТС 1 (Cv,TYP,1,k) за формулою

Cv,TYP,1,k = {{1 / (m – 1)} ∑ (sj – sm*)2}0,5 / sm* =

j=1

= {{1 / (m – 1)} ∑ (Ks,j – 1)2}0,5 , (6.51)

j=1

де sj – площа геосистем j–го типу у кожному "стільнику"; m – число типів геоси-

стем у кожному "стільнику"; sm* – середня площа типу геосистем у k-тому "стіль-

нику", тобто

sm* = S / m ; (6.52)

Ks,j – відповідний модульний коефіцієнт, що визначається за його власною фор-

мулою

Ks,j = sj / sm* = (m • sj) / S . (6.53)

Згідно із структурою показника за формулами (6.52)-(6.53), він відтворює варіа-

бельність "питомих" площ геосистем певного типу, додатково одночасно зважаючи

при цьому на "визначальний" параметр кількості типів геосистем (формула (6.53));

5) коефіцієнт типової варіації геосистем ГМЛТС 2 (Cv,TYP,2,k) за формулою

Cv,TYP,2,k = {{1 / (m – 1)} ∑ (lj – lm*)2}0,5 / lm* =

j=1

= {{1 / (m – 1)} ∑ (Kl,j – 1)2}0,5 , (6.54)

j=1

де lj – периметр геосистем j–го типу в кожному "стільнику"; lm* – середній пе-

риметр типу геосистем у k-тому "стільнику", тобто

lm* = L / m ; (6.55)

Kl,j – відповідний модульний коефіцієнт за власною формулою

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 215 -

Kl,j = lj / lm* = (m • lj) / L . (6.56)

Структура показника за формулами (6.54)-(6.56) засвідчує, що він віддзеркалює

варіабельність "питомих" периметрів типів геосистем, з урахуванням кількості ти-

пів геосистем (формула (6.56)) як одного з основних параметрів типового ландшаф-

тного різноманіття;

6) усереднений (за числом, площами й периметрами типів) коефіцієнт типової

варіації геосистем ГМЛТС (Cv,TYP,k*) за формулою, що має очевидний вигляд

Cv,TYP,k* = (Cv,TYP,1,k + Cv,TYP,2,k) / 2 ; (6.57)

7) коефіцієнт типової варіації геосистем ГМЛТС 3 (Cv,TYP,3,k) за формулою

Cv,TYP,3,k = {{1 / (m – 1)} ∑ (nj – n*)2}0,5 / n* =

j=1

= {{1 / (m – 1)} ∑ (Kn,j – 1)2}0,5 , (6.58)

j=1

де nj – кількість геосистем j–го типу в кожному "стільнику"; n* – унормована за

кількістю типів ("середня для типу") кількість геосистем у k-тому "стільнику", тоб-

то n* = N / m ; (6.59)

Kn,j – відповідний модульний коефіцієнт за власною формулою

Kn,j = nj / n* = (m • nj) / N . (6.60)

Показник за формулами (6.58)-(6.60), поєднує в собі характеристику як типово-

го, так і, частково, хоричного різноманіття. Утім, через перевагу внеску першого

складника, він умовно кваліфікується як коефіцієнт саме типової варіації, хоча мо-

же бути застосований і як самостійний квазіінтегральний параметр ландшафтного

різноманіття. Це зумовлює недоцільність його віднесення до складу усередненого

Cv,TYP,k*;

8) середній коефіцієнт хорично-типової варіації геосистем ГМЛТС

(Cv,CH/TYP,k*) за відповідною вищевикладеному формулою

Cv,CH/TYP,k* = (Cv,CH,1,k + Cv,CH,2,k + Cv,TYP,1,k +

+ Cv,TYP,2,k + Cv,TYP,3,k) / 5 ; (6.61)

9) інтегральний (середньовиважений) коефіцієнт хорично-типової варіації

геосистем ГМЛТС (Cv,CH/TYP,k**) за формулою

Cv,CH/TYP,k** = {a N Cv,CH,k* + (b – 0,75) m Cv,TYP,k* +

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 216 -

+ (b – 0,25) m Cv,TYP,3,k } / (a N + b m) , (6.62)

де a і b – балансові коефіцієнти, a = 0,25, b = 1,00.

Другу групу показників представлено регіональними модульними коефіцієн-

тами хорично-типової мінливості геосистем ГМЛТС (KNm,РЕГ,k). Вони враховують

вже варіабельність добутку основних найбільш репрезентативних вихідних параме-

трів ландшафтного різноманіття, а саме складності геосистем генетико-

морфологічної ЛТС кожного k-го "стільника" певного розміру в масштабі всього

регіону моделювання екомережі ((N • m)k). А отже такі коефіцієнти визначаються

за формулою

KNm,РЕГ,k = (N • m)k / (N • m)РЕГ* , (6.63)

де (N • m)РЕГ* – середнє для всього регіону значення добутку (N m) для "стільни-

ків" певного розміру, на який поділено регіон, загальною їхньою кількістю Ncell,

тобто Ncell

(N • m)РЕГ* = ∑ (N • m)k / Ncell . (6.64)

k=1

І, нарешті, третя група показників є набором власне інтегральних індексів

хорично-типової мінливості геосистем ГМЛТС (ICH/TYP,k). Вони поєднують міру

"внутрішньої" варіабельності хорично-типової ландшафтної структури та регіона-

льний аспект такої варіабельності для k-го "стільника" певного розміру. За таких

умов ці індекси визначаються за формулою

ICH/TYP,k = Cv,CH/TYP,k** • KNm,РЕГ,k . (6.65)

Показники хоричного й типового ландшафтного різноманіття за формулами

(6.44)-(6.65) є застосовними в залежності від задач моделювання як кожний окремо,

так і у вигляді усереднених або інтегральних характеристик.

Натомість вид і перелік розрахункових показників біорізноманіття, які вхо-

дять до складу біопопуляційних і біоценотичних біоекосистемних критеріїв за

табл.6.4, враховують структуру Червоної та Зеленої книг України в їхньому елект-

ронному варіанті [18, 19]. Розрахунок таких показників ґрунтується на фіксації ви-

хідних параметрів у центрах "стільників" заданого розміру за допомогою ГІС-

інструментарію аналогічно до параметрів ландшафтного різноманіття (див. попере-

дній текст і рис.6.1).

Загальний набір показників біорізноманіття в розрахунковому вигляді міс-

тить такі модельні параметри, як:

1) ma,k – щільність кількості "червонокнижних" видів тварин у кожному k-тому

"стільнику" або питома щільність "червонокнижних" видів тварин (1/км2);

2) mp,k – щільність кількості "червонокнижних" видів рослин у кожному "стіль-

нику" або питома щільність "червонокнижних" видів рослин (1/км2);

3) ma+p,k – щільність кількості всіх "червонокнижних" біовидів у кожному "сті-

льнику" або питома щільність "червонокнижних" біовидів (1/км2);

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 217 -

4) mg,p,k – щільність кількості всіх "зеленокнижних" рослинних асоціацій у кож-

ному "стільнику" або питома щільність "зеленокнижних" асоціацій (1/км2);

5) Na,k – щільність місць розселення (мешкання) "червонокнижних" видів тварин

у кожному "стільнику" або питома щільність ареалів "червонокнижних" видів тва-

рин (1/км2 за точкового подавання всіх просторових об’єктів і безрозмірна за пло-

щинного, що стосується й усіх наступних показників);

6) Np,k – щільність місць розселення (мешкання) "червонокнижних" видів рослин

у кожному "стільнику" або питома щільність ареалів "червонокнижних" видів рос-

лин;

7) Na+p,k – щільність місць розселення (мешкання) всіх "червонокнижних" біови-

дів у кожному "стільнику" або питома щільність ареалів "червонокнижних" біови-

дів;

8) Ng,p,k – щільність місць розселення всіх "зеленокнижних" рослинних асоціацій

у кожному "стільнику" або питома щільність ареалів "зеленокнижних" асоціацій

рослинності.

Наразі, з огляду на доступність і коректність вихідних просторових даних, доці-

льно застосовувати вибірковий набір показників біорізноманіття. До нього на-

лежать величини питомої щільності "червонокнижних" видів тварин і рослин і "зе-

ленокнижних" асоціацій останніх, тобто ma,k, mp,k, ma+p,k і mg,p,k. При цьому характе-

ристики ma+p,k і mg,p,k за їхнім змістом можна вважати найбільш репрезентативними

для специфіки моделювання регіональної екомережі, позаяк вони є найбільш хара-

ктерними як "квазіінтегральні".

Загалом, у випадку обмеженості та/або складності отримання вихідних для мо-

делювання даних за табл.6.4, як найбільш репрезентативно-інформативні варіа-

ційні показники слід використовувати такі типи/підтипи критеріїв ідентифікації й

рівня природно-каркасної значущості можливих елементів екомереж, як:

а) інтегральний-2 підтип типу критеріїв ландшафтного різноманіття з його па-

раметричним видом у вигляді інтегрального індексу хорично-типової мінливості

геосистем ГМЛТС ICH/TYP,k, за (6.65);

б) тип біопопуляційних критеріїв з його параметричним видом у вигляді індексу

питомої щільності "червонокнижних" біовидів ma+p,k;

в) тип біоценотичних критеріїв з його параметричним видом у вигляді індексу

питомої щільності "зеленокнижних" асоціацій рослинності mg,p,k;

г) тип критеріїв ландшафтної репрезентативності з його параметричним видом у

вигляді індексу композиційної репрезентативності території RCk, за (6.66), який

згідно з [61, 62] визначає ареали ("стільники") з найбільш типовою структурою

ландшафту й відповідає запису

RCk = 1 / {{1 + {∑ (sГМ,j / SГМ – SГМ,j / SГМ,РЕГ)}0,5}} , (6.66)

j=1

де sГМ,j – площа геосистем ГМЛТС j-го типу в кожному k-тому "стільнику" пев-

ного розміру; SГМ – площа всіх геосистем ГМЛТС у кожному "стільнику"; SГМ,j –

загальна площа геосистем ГМЛТС j-го типу в регіоні; SГМ,РЕГ – площа всіх геосис-

тем генетико-морфологічної ЛТС у регіоні.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 218 -

6.2.2 Критерії рівня стану об’єктів моделювання екомереж

Крім розглянутих критеріїв ідентифікації й рівня природно-каркасної значущос-

ті, елементи екомереж, які моделюються, мають відповідати й певним критеріям

рівня стану об’єктів моделювання екомереж з огляду на потребу в тривалому й ста-

більному функціонуванні цих мереж. Відповідну класифікаційну схему критеріїв

рівня стану об'єктів моделювання екомереж, яка враховує стійкість, надійність і

ефективність функціонування цих об'єктів з огляду на загальні методичні підходи

п.2.3, наведено в табл.6.5.

Таблиця 6.5 – Класифікаційна схема критеріїв рівня стану об’єктів моделювання регі-

ональної екомережі за їхньою стійкістю, надійністю й ефективністю функціонування

Клас,

тип (підтип)

критеріїв

Вид (підвид) критеріїв

Основний результат

вихідного застосу-

вання критеріїв

Вербальні

(змістові)

Параметричні (метри-

чні та/або топологічні)

1.1. Клас критеріїв стійкості *:

1.1.1. Критерії фазової стійкості:

1.1.1.1. фазово-

антропізаційної

стійкості

Міра антропізації

об’єктів моделювання

яка визначає міру їх-

ньої "залишкової"

здатності до саморе-

гуляції

Індекси фазово-

антропізаційної стій-

кості об’єктів моделю-

вання за моделлю

(2.55) і категорії такої

стійкості за табл.2.3

Ступінь відповідності

вимогам до рівня ста-

ну об’єктів моделю-

вання за ознаками її

фазово-антропізацій-

ної стійкості

1.1.1.2. екоме-

режної фазово-

етологічної

стійкості

Міра сформованості

(зв’язності) територіа-

льної структури еко-

мережі

Топологічні "екокори-

дорні" за (6.67) і "цик-

лові" за (6.68) індекси

сформованості екоме-

режі й категорії її ФЕС

за табл.6.6

Ступінь відповідності

вимогам до рівня ста-

ну екомережі за озна-

ками її фазово-

етологічної стійкості

1.1.2. Критерії параметричної стійкості:

1.1.2.1. параме-

трично-

процесної стій-

кості

Міра інтенсивності

заданих геонегатив-

них для біоландшафт-

ного різноманіття

структуротвірних

процесів у (ква-

зі)геосистемах БІЛТС

Загальнофункціональ-

ний індекс параметри-

чно-процесної стійкос-

ті за (2.59) з його дета-

лізацією за її видами

(підвидами) і категорі-

ями у табл.2.2

Ступінь відповідності

вимогам до рівня ста-

ну (квазі)геосистем

БІЛТС за ознаками

їхньої параметрично-

процесної стійкості

1.1.2.2. екоме-

режної струк-

турно-

функціональної

параметрично-

інтегральної

стійкості

Міра розвиненості

екомережі за її основ-

ними елементами сто-

совно території її мо-

делювання й визначе-

ність функціональної

ролі окремих елемен-

тів екомережі в її

структурі

Метричні показники

екомережі за (6.69)-

(6.82); топологічні ін-

декси за матрицею до-

ступності вершин гра-

фа екомережі, а також

синтетичні індекси

значущості екоядер і

екокоридорів ([44, 51])

Ступінь відповідності

вимогам до рівня ста-

ну екомережі за озна-

ками її структурно-

функціональної стій-

кості

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 219 -

Закінчення табл.6.5

Клас,

тип (підтип)

критеріїв

Вид (підвид) критеріїв

Основний результат

вихідного застосу-

вання критеріїв

Вербальні

(змістові)

Параметричні (метри-

чні та/або топологічні)

1.1.2.3. буферно-

параметричної

стійкості

Достатність розміру

буферних зон для під-

тримання потрібного

рівня стану елементів

екомережі

Усереднені ширини

буферних зон певних

ядер чи екокоридорів

([44])

Необхідні розміри

буферних зон екоме-

режі

1.2. Клас критеріїв надійності:

1.2.1."повноміри

льної" надійнос-

ті

Оптимальність міри

здатності екомережі чи

її елементів виконувати

(посилювати) вимогові

геопозитивні чи обме-

жувати (ліквідовувати)

геонегативні ПСЕФ

Критеріальні залежно-

сті за (1.11), (1.17),

(1.18) і (2.77)

Ступінь відповідності

вимогам до рівня ста-

ну екомережі чи її

елементів за ознаками

їхньої надійності

1.2.2. умовної

надійності

Міра надійності еко-

мережі

Інтегральний індекс

умовної надійності

екомережі за (6.88)

Ступінь відповідності

вимогам до рівня ста-

ну екомережі за озна-

ками її надійності

1.3. Клас критеріїв ефективності функціонування екомережі:

1.3.1. Критерії

актуальної ефе-

ктивності

Міра ефективності

функціонування акту-

альної екомережі, орі-

єнтуючись на бажані

чи еталонні показни-

ки, зокрема

можливі

показники перспекти-

вної екомережі

Індекси ефективності

за (6.83)-(6.87)

Ступінь ефективності

функціонування акту-

альної екомережі

1.3.2. Критерії

ефективності

оптимізаційних

рішень

Ефективність оптимі-

заційних рішень з по-

ліпшення рівня стану

екомережі

Індекси, обернені до

індексів ефективності

за (6.83)-(6.87)

Ступінь ефективності

оптимізаційних рі-

шень з поліпшення

рівня стану екомережі

* параметричні види критеріїв стійкості можна розділяти на підвиди за їхньою належніс-

тю до біоекосистемних (зокрема й гідроекосистемних), геосистемних і/або комплексних

критеріїв з відповідним частковим коригуванням дефініцій вербальних видів

Зупинимось на властивих саме екомережам параметрах табл.6.5.

Екомережна фазово-етологічна стійкість (ЕМФЕС(МЕМ) за табл.2.2 п.2.3)

відображає стійкість змодельованої за основними елементами екомережі в цілому

за сформованістю (зв’язністю) такої її територіальної структури. Розглянуті далі

індекси цієї стійкості загалом характеризують екомережу, подану як граф, в якому

за вершини правлять екоядра, а за ребра – екокоридори. Слід завважити, що такий

граф у поєднанні з цифровою картою, тобто як комбінована графічно-знакова мо-

дель (див. введення в дисципліну), може одночасно інтерпретуватися в геоінфор-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 220 -

маційних технологіях ([46, 48]) як комбінований просторовий об’єкт високого рівня

–мережа. У цьому об'єкті, знову-таки, за вузли мережі (вершини графа) правлять

екоядра, а за дуги чи зв’язки між вузлами (ребра графа) – екокоридори. При цьому

міра загальної сформованості екомережі має в прямій залежності ідентифікуватися

за певними мірами зв’язності її графа, тобто вузлів мережі як просторових об’єктів,

які моделюють за допомогою ГІС-інструментарію.

Під час моделювання екомережної фазово-етологічної стійкості оперують таки-

ми двома територіальними структурами екомережі, як:

1) максимально поєднаною в біоландшафтному аспекті базовою структурою

екомережі. Це структура, яку отримують за умови поєднання всіх заданих екоядер

усіма можливими екокоридорами, зважаючи лише на (квазі)природну й натураль-

но-антропогенну підсистеми БІЛТС і всі відповідні цьому критеріальні вимоги до

вибору екокоридорів (див. п.6.1);

2) максимально можливою в біоландшафтно-геоекологічному аспекті реальною

структурою екомережі. Її отримують у разі спільного розгляду не тільки (ква-

зі)природної й натурально-антропогенної, а і антропогенної підсистем БІЛТС регі-

ону. За таких умов з базової структури екомережі виключають ті екокоридори, які

на момент оцінювання за будь-яких умов не задовольняють вищезгаданим критері-

альним вимогам до їхнього вибору через негативний або обмежувальний вплив ан-

тропогенної підсистеми БІЛТС, відповідно залишаючи в структурі лише "реальні"

(фактичні) екокоридори.

Саме певні співвідношення елементів щойно охарактеризованих реальної та ба-

зової структур екомережі й будуть змістово відбивати її фактичну сформованість

(зв’язність) з метою оцінювання екомережної фазово-етологічної стійкості. Безпо-

середньо для цього застосовують два топологічні індекси сформованості

(зв’язності) реальної територіальної структури екомережі.

Перший з таких показників – "екокоридорний" індекс сформованості екоме-

режі (IСФОР,РЕГ,1, у %) – власне й відбиває відсоткове співвідношення числа фактич-

них екокоридорів реальної структури (EРЕАЛ) до числа можливих екокоридорів ба-

зової (EМОЖ), тобто

IСФОР,РЕГ,1 = 100 (EРЕАЛ / EМОЖ) . (6.67)

Другий із зазначених показників – "цикловий" індекс сформованості екоме-

режі (IСФОР,РЕГ,2, у %) – є відсотковим співвідношенням числа фактичних циклів,

тобто контурів альтернативних маршрутів ([46, 49]), реальної структури екомережі

(nЦИКЛ,РЕАЛ) до числа таких циклів у базовій структурі (nЦИКЛ,МОЖ), а отже

IСФОР,РЕГ,2 = 100 (nЦИКЛ,РЕАЛ / nЦИКЛ,МОЖ) . (6.68)

За максимуми обох запропонованих індексів, зрозуміло, правлять 100% за умови

повної ідентичності реальної й базової структур регіональної екомережі. При цьому

величина "відсотка доповнення" таких індексів до 100% свідчитиме про міру "втра-

ти" зв’язності реальною структурою екомережі внаслідок антропізації території її

місцезнаходження.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 221 -

Крім того, за діапазонами усереднених значень обох індексів (6.67)-(6.68)

((Icoh,reg(loc),1 + Icoh,reg(loc),2) / 2) застосовуються й відповідні категорії фазово-

етологічної стійкості екомережі в цілому як категорії міри сформованості

(зв’язності) актуальної територіальної структури екомережі. Їх наведено в схемі

табл.6.6. Згідно з такою схемою рівень стану регіональної екомережі кваліфікуєть-

ся, наприклад, як "екомережа із поганою, доброю тощо сформованістю (зв’язністю)

територіальної структури".

Таблиця 6.6 – Категорійно-класифікаційна схема рівнів стану змодельованої регіональ-

ної екомережі за ознаками її фазово-етологічної стійкості (сформованості (зв’язності) тери-

торіальної структури)

Середнє значення "екокоридорного" за (6.67) й "ци-

клового" за (6.68) індексів сформованості екомережі

((Icoh,reg(loc),1 + Icoh,reg(loc),2) / 2) (%)

Сформованість (зв’язність) те-

риторіальної структури екоме-

режі

< 20,0

дуже погана

[20,0 – 30,0)

погана

[30,0 – 50,0)

незадовільна

[50,0 – 70,0)

задовільна

[70,0 – 80,0)

вельми задовільна

[80,0 – 90,0)

добра

≥ 90,0

дуже добра

З метою моделювання екомережної структурно-функціональної параметри-

чно-інтегральної стійкості (ЕСФПІС(МЕМ) за табл.2.2 п.2.3) як для екомережі в

цілому, так і за її основними елементами, застосовуються, по-перше, метричні по-

казники регіональної екомережі, а саме:

1) регіональний індекс відносної площі екоядер (IS,ЕМЯ), індекс відносної

площі екокоридорів (IS,ЕМКР) і індекс відносної площі буферних зон (IБУЗ) за су-

купністю відповідних формул

nЕМЯ

IS,ЕМЯ = (∑ sЕМЯ,i) / SРЕГ , (6.69)

i=1

nЕМКР

IS,ЕМКР = (∑ sЕМКР,j) / SРЕГ , (6.70)

j=1

nБУЗ

IБУЗ = (∑ sБУЗ,k) / SРЕГ , (6.71)

k=1

де sЕМЯ,i – площа i–того екоядра; sЕМКР,j – площа j–того екокоридору; sБУЗ,k –

площа k–тої буферної зони; SРЕГ – площа регіону моделювання екомережі; nЕМЯ –

кількість екоядер; nЕМКР – кількість екокоридорів; nБУЗ – кількість буферних зон

екомережі;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 222 -

2) регіональні індекси щільності екоядер (In,ЕМЯ, 1/км2) і екокоридорів

(In,ЕМКР, км/км2) за виразами

In,ЕМЯ = nЕМЯ / SРЕГ , (6.72)

In,ЕМКР = LЕМКР / SРЕГ , (6.73)

де LЕМКР – загальна довжина (за осями) екокоридорів у регіоні, км;

3) відносний індекс середнього розміру екоядра в регіоні (IS*,ЕМЯ,ВІДН), відно-

сний індекс середнього розміру екокоридору (IS*,ЕМКР,ВІДН) та два абсолютні ін-

декси середнього розміру екоядра (IS*,ЕМЯ,АБС, км2) і екокоридору (IS*,ЕМКР,АБС,

км2) за формулами

nЕМЯ

IS*,ЕМЯ,ВІДН = (∑ sЕМЯ,i) / (nЕМЯ • SРЕГ) = IS,ЕМЯ / nЕМЯ , (6.74)

i=1

nЕМКР

IS*,ЕМКР,ВІДН = (∑ sЕМКР,j) / (nЕМКР • SРЕГ) = IS,ЕМКР / nЕМКР , (6.75)

j=1

nЕМЯ

IS*,ЕМЯ,АБС = (∑ sЕМЯ,i) / nЕМЯ = IS*,ЕМЯ,ВІДН • SРЕГ = (IS,ЕМЯ • SРЕГ) / nЕМЯ , (6.76)

i=1

nЕМКР

IS*,ЕМКР,АБС = (∑ sЕМКР,j) / nЕМКР = IS*,ЕМКР,ВІДН • SРЕГ = (IS,ЕМКР • SРЕГ) / nЕМКР . (6.77)

j=1

Індекси (6.76)-(6.77) застосовні й при віднесенні їх до підсистем регіональної

екомережі шляхом простої зміни сум площ екоядер і екокоридорів і їхньої кількості

в регіоні на те ж саме для певної підсистеми екомережі;

4) індекс перфорованості регіону екомережею (IПЕРФ) за записом

nЕМЯ nЕМКР

IПЕРФ = (nЕМЯ + nЕМКР) (∑ sЕМЯ,i + ∑ sЕМКР,j) / SРЕГ =

i=1 j=1

= (nЕМЯ + nЕМКР) (IS,ЕМЯ + IS,ЕМКР) ; (6.78)

5) регіональний індекс умовної густоти екомережі (IP/S,УГУС, км/км2) за фор-

мулою nncore necor

IP/S,УГУС = (∑ pЕМЯ,i + ∑ pЕМКР,j) / Sreg , (6.79)

i=1 j=1

де pЕМЯ,i – периметр i–того екоядра; pЕМКР,j – периметр j–того екокоридору;

6) регіональний середній індекс складності форми екоядер (I(P/S)*, км/км2),

який може мати й відповідний аналог для підсистем регіональної екомережі, за фо-

рмулою

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 223 -

nЕМЯ

I(P/S)* = {∑ (pЕМЯ / sЕМЯ)i} / nЕМЯ ; (6.80)

i=1

7) регіональні індекси актуальної (IПР,А) та перспективної (IПР,ПЕРС) просто-

ровості екомережі за формулами

IПР,А = IS,ЕМЯ + IS,ЕМКР + IБУЗ , (6.81)

nПЕРС,ЕЛ

IПР,ПЕРС = IПР,А + (∑ sПЕРС,ЕЛ,l) / SРЕГ = IПР,А + IПЕРС,ЕЛ , (6.82)

l=1

де sПЕРС,ЕЛ,l – площа l–того перспективного елемента екомережі; nПЕРС,ЕЛ і

IПЕРС,ЕЛ – кількість і індекс відносної площі цих елементів.

По-друге, структурно-функціональну параметрично-інтегральну стійкість еко-

мережі вже стосовно саме певних "ключових" елементів її структури можна оціню-

вати за матрицею доступності вершин екомережного графа. Така матриця характе-

ризує роль екоядер через набір відповідних топологічних індексів – Кеніга, Баве-

лаша, Ріда тощо, а також за синтетичними індексами значущості природних ядер і

екокоридорів тощо. Зазначену матрицю й індекси вичерпно описано в наших пра-

цях [44, 51] і вони є достатньо ефективними для сфери їхнього застосування.

Ефективність функціонування регіональної екомережі слушно розглядати з

двох взаємопов’язаних позицій:

–як ефективність функціонування актуальної екомережі, тобто за критеріями

актуальної ефективності;

–як ефективність оптимізаційних рішень з поліпшення рівня стану екомережі,

тобто за критеріями ефективності оптимізаційних рішень.

За першою позицією міру ефективності функціонування актуальної екоме-

режі, зокрема і за її складниками, можна оцінювати шляхом зіставлення певних па-

раметрів такої мережі, які характеризують змодельовані елементи її основного кар-

каса – екоядра, екокоридори й буферні зони, з відповідними бажаними чи еталон-

ними параметрами. Серед останніх можуть бути й можливі параметри перспектив-

ної екомережі з метою врахування показників її змодельованих перспективних еле-

ментів. Зазначене зіставлення здійснюється за набором критеріальних безрозмір-

них індексів. До них відносяться:

1) індекс фазово-саморегуляційної ефективності актуальної екомережі або її

підсистем (IЕФ,ФСР,РЕГ(ПІДС)), який визначається за формулою

IЕФ,ФСР,РЕГ(ПІДС) = ІФАС,РЕГ(ПІДС),A** / ІФАС,РЕГ(ПІДС),Б** , (6.83)

де ІФАС,РЕГ(ПІДС),A** – регіональний або підсистемний індекс фазово-

антропізаційної стійкості актуальної екомережі за (2.55), середньовиважений для

всього регіону або підсистеми регіональної екомережі за площами її елементів –

екоядер, екокоридорів і буферних зон; ІФАС,РЕГ(ПІДС),Б** – аналогічний, але вже ба-

жаний регіональний або підсистемний індекс фазово-антропізаційної стійкості тих

же елементів екомережі, заданий, орієнтуючись, передусім, на табл.2.3;

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 224 -

2) індекс ефективності сформованості (зв’язності) актуальної екомережі чи

її підсистем (IЕФ,СФОРМ,РЕГ(ПІДС)), який визначається за виразом

IЕФ,СФОРМ,РЕГ(ПІДС) = {(EA / EПЕРС) + (nЦИКЛ,A / nЦИКЛ,ПЕРС)} / 2 , (6.84)

де EA – число першочергових екокоридорів актуальної екомережі, EA ≡ EРЕАЛ за

(6.67); nЦИКЛ,A – число відповідних цим коридорам циклів актуальної екомережі,

nЦИКЛ,A ≡ nЦИКЛ,РЕАЛ за (6.68); EПЕРС – число перспективних екокоридорів ; nЦИКЛ,ПЕРС

– число відповідних таким екокоридорам циклів;

3) індекс процесно-саморегуляційної ефективності актуальної екомережі чи

її підсистем (IЕФ,ПСР,РЕГ(ЛІДС)), який визначається за формулою

IЕФ,ПСР,РЕГ(ЛІДС) = ІППСi,РЕГ(ПІДС),A** / ІППСi,РЕГ(ПІДС),Б** , (6.85)

де ІППСi,РЕГ(ПІДС),A** – регіональний або підсистемний індекс параметрично-

процесної стійкості актуальної екомережі за i–тим структуротвірним процесом

(див. (2.59)), середньовиважений для всього регіону або підсистеми регіональної

екомережі за площами елементів екомережі – екоядер, екокоридорів і буферних

зон; ІППСi,РЕГ(ПІДС),Б** – аналогічний, але бажаний регіональний або підсистемний

індекс параметрично-процесної стійкості тих же елементів екомережі, заданий, орі-

єнтуючись на специфіку обраних для оцінювання структуротвірних процесів;

4) індекс лінійно-метричної ефективності актуальної екомережі (IEF,LM,reg(l),

який визначається за записом

IЕФ,ЛМ,РЕГ = ((In,ЕМЯ,A / In,ЕМЯ,ПЕРС) + (In,ЕМКР,A / In,ЕМКР,ПЕРС) +

+ (IP/S,УГУС,A / IP/S,УГУС,ПЕРС)) / 3 , (6.86)

де In,ЕМЯ,A – регіональний індекс щільності екоядер актуальної екомережі за

(6.72); In,ЕМКР,A – регіональний індекс щільності екокоридорів актуальної екомережі

за (6.73); IP/S,УГУС,A – регіональний індекс умовної густоти актуальної екомережі за

(6.79); In,ЕМЯ,ПЕРС, In,ЕМКР,ПЕРС, IP/S,УГУС,ПЕРС – аналогічні за змістом трьом щойно на-

веденим, регіональні індекси перспективної екомережі;

5) індекс просторової ефективності актуальної екомережі (IЕФ,ПР,РЕГ), який

визначається за формулою

IЕФ,ПР,РЕГ = IПР,А / IПР,ПЕРС , (6.87)

де IПР,А – регіональний індекс актуальної просторовості екомережі за формулою

(6.81); IПР,ПЕРС – регіональний індекс перспективної просторовості екомережі за фо-

рмулою (6.82).

За другою позицією ефективність оптимізаційних рішень з поліпшення рів-

ня стану регіональної екомережі оцінюється за індексами, оберненими до пода-

них вище індексів (6.83)-(6.87).

За оцінку умовної надійності актуальної екомережі може правити регіональ-

ний інтегральний індекс умовної надійності екомережі (IУН(МЕМ),РЕГ*), який роз-

раховується як середній з п’яти регіональних індексів за формулами (6.83)-(6.87),

тобто як

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 225 -

IУН(МЕМ),РЕГ* = (IЕФ,ФСР,РЕГ + IЕФ,СФОРМ,РЕГ + IЕФ,ПСР,РЕГ +

+ IЕФ,ЛМ,РЕГ + IЕФ,ПР,РЕГ) / 5 . (6.88)

6.3 Алгоритм і приклади моделювання екомереж

Алгоритм моделювання регіональної екомережі містить низку критеріально

обумовлених операцій. Реалізацію цих операцій спрямовано на послідовне поетап-

не створення, узгодження й трансформацію визначених модельних структур регі-

ону моделювання екомережі. Одночасно створюються й насичуються інформаці-

єю відповідні зазначеним структурам блоки електронних баз даних (ЕБД) "Регіона-

льна екомережа", підходи до створення яких детально висвітлено в наших працях

[44, 51, 57]). До зазначених модельних структур, з використанням вже заданих у

п.6.1 абревіатур, належать:

1) модельна структура МС-1, яка є наслідком задавання меж досліджуваного

регіону (РМЕ) як окремої змістової задачі. Ця структура в цілому відповідає запису

{МС-1} ≡ {R} ∈ {RКПРМ  (RНАРМ  RАРМ)} , (6.89)

де RКПРМ, RПАРМ і RАРМ – просторові області полів (квазі)природної, натурально-

антропогенної та антропогенної підсистем регіону;

2) модельна структура МС-2, яка містить набір певних упорядкованих (ква-

зі)природних сингулярних субструктур згідно з моделлю, що має вигляд

{МС-2} ∈ {КПРМ(ωКПРМ,RКПРМ,t) – (БІЛТСКП(ωБІЛТСКП,RБІЛТСКП,t)} , (6.90)

де КПРМ(ωКПРМ,RКПРМ,t) – випадкові поля регіональної (квазі)природної підсис-

теми; БІЛТСКП(ωБІЛТСКП,RБІЛТСКП,t) – поля мережно поєднаних елементів (ква-

зі)природної біоландшафтної територіальної структури регіону;

3) модельна структура МС-3 як модельна структура "каркасної" реконструкції

біоландшафтного різноманіття та початкового обирання можливих елементів регі-

ональної екологічної мережі, яка моделюється, що адекватно запису

{МС-3} ∈ {БІЛТСКП(ωБІЛТСКП,RБІЛТСКП,t)} = {РКБРРМЕ(ωРКБРРМЕ,RРКБРРМЕ,t)} =

= {КПЯ(ωКПЯ,RКПЯ,t)  КПКР(ωКПКР,RКПКР,t)} ≡

≡ {ЕМЯМКП(ωЕМЯМКП,RЕМЯМКП,t)  ЕМКРМКП(ωЕМКРМКП,RЕМКРМКП,t)} , (6.91)

де РКБРРМЕ(ωРКБРРМЕ,RРКБРРМЕ,t) – поля (квазі)природного, тобто реконструйо-

ваного каркаса біоландшафтного різноманіття з його регіональними (ква-

зі)природними ядрами (КПЯ) і коридорами (КПКР) біоландшафтного різноманіття

(ядрами та коридорами БІЛТСКП); ЕМЯМКП(ωЕМЯ,RЕМЯ,t) і ЕМКРМКП(ωЕМКР,RЕМКР,t)

– поля першої сукупності можливих екоядер і екокоридорів регіональної екомере-

жі, що моделюється, за які правлять модельно реконструйовані ядра та коридори

(квазі)природної біоландшафтної територіальної структури.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 226 -

Під час моделювання структури МС-3 (елементів БІЛТСКП), застосовуються мо-

делі індексів біоландшафтного різноманіття (див. п.6.2.1 і табл.6.4) з обчисленням

останніх для центрів правильних шестикутних ковзних неперетнутих вікон ("стіль-

ників") та аналізом отриманих значень згідно з п.6.1-6.2;

4) модельна структура МС-4 як модельна структура антропізації регіону, пода-

на як {МС-4} ∈ {(НАРМ  АРМ)((ω(НАРМ  АРМ)),R(НАРМ  АРМ),t) –

– БІЛТСАНА(ωБІЛТСАНА,RБІЛТСАНА,t) – МЕМ(ωМЕМ,RМЕМ,t)} , (6.92)

де (НАРМ  АРМ)((ω(НАРМ  АРМ)),R(НАРМ  АРМ),t) – поля регіональних натурально-

антропогенних і антропогенних структур; БІЛТСАНА(ωБІЛТСАНА,RБІЛТСАНА,t) – поля

актуальної натурально-антропогенної біоландшафтної територіальної структури;

МЕМ(ωМЕМ,RМЕМ,t) – власне регіональна екомережа, що моделюється;

5) модельна структура МС-5 як модельна структура актуалізації каркасних

(квазі)геосистем біоландшафтного різноманіття та подальшого вибору можливих

елементів екомережі, що адекватно запису

{МС-5} ∈ {БІЛТСАНА(ωБІЛТСАНА,RБІЛТСАНА,t)} = {АКБРРМЕ(ωАКБРРМЕ,RАКБРРМЕ,t)} =

= {АНАЯ(ωАНАЯ,RАНАЯ,t)  АНАКР(ωАНАКР,RАНАКР,t)} ≡

≡ {ЕМЯМАНА(ωЕМЯМАНА,RЕМЯМАНА,t)  ЕМКРМАНА(ωЕМКРМАНА,RЕМКРМАНА,t)} ∀

∀ {МС-3} , (6.93)

де АКБРРМЕ(ωАКБРРМЕ,RАКБРРМЕ,t) – поля актуального каркаса біоландшафтного

різноманіття з його регіональними актуальними натурально-антропогенними ядра-

ми (АПАЯ) та коридорами (АПАКР) біоландшафтного різноманіття (ядрами та ко-

ридорами БІЛТСАНА); ЕМЯМАНА(ωЕМЯ,RЕМЯ,t) і ЕМКРМАНА(ωЕМКР,RЕМКР,t) – друга

сукупність можливих екоядер і екокоридорів регіональної екомережі, що моделю-

ється. За них правлять модельно вирізнені ядра та коридори актуальної натурально-

антропогенної біоландшафтної територіальної структури БІЛТСАНА;

6) модельна структура МС-6 як модельна структура аналізу рівня природно-

каркасної значущості та рівня стану обох сукупностей можливих екоядер і екоко-

ридорів за (6.91) та (6.93) (за п.6.2.1-6.2.2) і обирання першої сукупності остаточних

(основних) екоядер (ЕМЯОСТ,О,1) і екокоридорів (ЕМКРОСТ,О,1) цієї екомережі відпо-

відно до запису

{МС-6} ∈ {(ЕМЯМКП(ωЕМЯМКП,RЕМЯМКП,t)  ЕМКРМКП(ωЕМКРМКП,RЕМКРМКП,t))  ()

 () (ЕМЯМАНА(ωЕМЯМАНА,RЕМЯМАНА,t)  ЕМКРМАНА(ωЕМКРМАНА,RЕМКРМАНА,t)) 

 (НАРМ  АРМ)((ω(НАРМ  АРМ)),R(НАРМ  АРМ),t) – ПОС(ωПОС,RПОС,t))} =

= {(МС-3)  () (МС-5)  (МС-4)} ≡

≡ {ЕМЯОСТ,О,1(ωЕМЯОСТ,О,1,RЕМЯОСТ,О,1,t) 

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 227 -

 ЕМКРОСТ,О,1(ωЕМКРОСТ,О,1,RЕМКРОС Т,О,1,t)} . (6.94)

7) модельна структура МС-7 як модельна структура створення випадкових по-

лів першого варіанта оптимально сформованого каркаса біоландшафтного різнома-

ніття регіону({ОСКБРРМЕ(ωОСКБРРМЕ,RОСКБРРМЕ,t)}ВАР1). Це здійснюється шляхом

додавання й узгодження з МС-6 необхідних оптимізаційно-формувальних природо-

охоронних елементів (ПОСДОД) і розрахунку, хоча б орієнтовного, відповідних бу-

ферних зон (БУЗ), що може теж далі вплинути на рішення за (6.95)). За таких умов

використовується запис

{МС-7} ∈ {(МС-6)  ПОСДОД(ωПОСДОД,RПОСДОД,t))  БУЗ(ωБУЗ,RБУЗ,t)} ≡

≡ {ОСКБРРМЕ(ωОСКБРРМЕ,RОСКБРРМЕ,t)}ВАР1 , (6.95)

де ПОСДОД(ωПОС,RПОС,t) – випадкові поля додатково залучених оптимізаційно-

формувальних природоохоронних елементів (ядер і коридорів). Їх обирають, зва-

жаючи на місцезнаходження складників національної й міжнародної екомереж в

регіоні, а також позицію ще не відтворених у МС-6 складників регіонального при-

родно-заповідного фонду тощо.

Додатково слід зазначити, що для задавання ефективної ширини буферних зон

екоядер і екокоридорів можна використовувати модель усередненої ширини цих

буферних зон за нашими працями [44, 51]). Така модель базується на визначенні

ймовірної інтенсивності антропогенного впливу сусідніх до екоядер і екокоридорів

геосистем натурально-антропогенної та антропогенної субструктур. Зазначена ін-

тенсивність подається за індексом антропізації цих субструктур ІАНТ,Т** (див. (1.7) у

р.1) та оцінкою розмірів "активної" зони джерела впливу в залежності від площі

певного екоядра або екокоридору. При цьому враховуються також підходи до ви-

значення атрибутів вимірних буферів за нашими розробками [46, 48]);

8) модельна структура МС-8 як модельна структура створення другого варіан-

та оптимально сформованого каркаса біоландшафтного різноманіття регіону

({ОСКБРРМЕ(ωОСКБРРМЕ,RОСКБРРМЕ,t)}ВАР2). Це виконується шляхом поділу екоядер і

екокоридорів із їхніми буферними зонами (ЕМЯ, ЕМКР і БУЗ) на першочергові з

індексом "ПШ" й перспективні з індексом "ПП". При цьому враховується і загальне

планування та реалізація природоохоронних заходів у регіоні, зокрема щодо елеме-

нтів національної (міжрегіональної) та локальних екомереж (НЛЕМ). За таких за-

сновків застосовується запис

{МС-8} ≡ {ОСКБРРМЕ(ωОСКБРРМЕ,RОСКБРРМЕ,t)}ВАР2 ∈

∈ {(ЕМЯПШ(ωЕМЯПШ,RЕМЯПШ,t) 

 ЕМКРПШ(ωЕМКРПШ,RЕМКРПШ,t)  БУЗПШ(ωБУЗПШ,RБУЗПШ,t)) 

 (ЕМЯПП(ωЕМЯПП,RЕМЯПП,t) 

 ЕМКРПП(ωЕМКРПП,RЕМКРПП,t)  БУЗПП(ωБУЗПП,RБУЗПП,t))} . (6.96)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 228 -

Подальші операції з моделювання регіональної екомережі може бути зумовлено

необхідністю вирізнення підсистем змодельованої екомережі, регіональних і підси-

стемних "ключових" екоядер, підсистемосполучних і ймовірних регіоносполучних

екокоридорів тощо (див. наші праці [44, 51] і наступні приклади).

У наших розвідках [4, 51, 57] також розглянуто ті, що тут не наводяться, основні вихідні

принципи та особливості геоінформаційного моделювання регіональної екомережі. Зокре-

ма, в цих розробках:

– визначено основні типи графічного подавання просторових об’єктів і прийнятний ма-

сштаб моделювання;

– запропоновано робочу систему координат і проекцій;

– окреслено необхідний набір програмного інструментарію;

– охарактеризовано ієрархію блоків і субблоків електронних баз даних "Регіональна

екомережа";

– окреслено особливості етапності геоінформаційного моделювання екомережі, зважаю-

чи на запропонований склад модельних структур;

– запропоновано основні геоінформаційно-технологічні операції, оптимальні в процесі

моделювання екомережі.

Характерні приклади реалізації наведеного вище алгоритму моделювання еко-

мереж наводяться далі для тестового регіону Північного Приазов'я за нашою пра-

цею [57] з частковим доповненням прикладами щодо змодельованої за нашими ро-

зробками [44, 51] екомережі басейну Росі.

Так, створений у [57] сучасний геоінформаційний базис моделювання дозволив визначи-

тись з межами регіону моделювання екомережі в Північному Приазов'ї як окремої задачі під

час формування модельної структури МС-1. За основу виокремлення зазначеного регіону

було обрано, насамперед, фізико-географічний принцип. Зокрема, Приазовська височинна

область розглядалася як своєрідний "макроцентроїд", за "квазібуфери" якого правлять від-

повідні сусідні фізико-географічні райони (рис.6.2).

Загалом вже в процесі формування зазначеного геоінформаційного базису було модель-

но створено елементи не тільки структури МС-1, а й складники структури МС-2 (частково,

див. (6.90) і, як приклад, рис.6.3) та структури МС-4 (див. (6.92) і певні атрибути цієї струк-

тури на рис.6.4-6.5). За таких умов надалі було здійснено повномірильну реалізацію мето-

дики моделювання шляхом послідовного насичення інформацією і створення електронних

баз даних "Регіональна екомережа" та поетапного остаточного формування складу модель-

них субструктур за (6.89)-(6.96). Для цього було виконано низку геоінформаційно-

технологічних операцій, спрямованих на безпосередню ідентифікацію елементів регіональ-

ної екомережі з наступною параметризацією цих елементів і супутнім аналізом модельних

побудов, які отримувалися.

Зокрема, на третьому-п'ятому етапі геоінформаційного моделювання було здійснено

оцінку показників біоландшафтного різноманіття на основі вже створених ландшафтних

(див. рис.6.3) і біотично-охоронних субструктур та обирання першої і другої сукупності

можливих екоядер і екокоридорів. За них правили, з одного боку, модельно реконструйова-

ні ядра та коридори (квазі)природної біоландшафтної територіальної структури (БІЛТСКП ,

за (6.91)), а з іншого боку – елементи актуальної натурально-антропогенної біоландшафтної

територіальної структури (БІЛТСАНА за (6.93), приклад на рис.6.6). При цьому застосовува-

лися параметричні види критеріїв біоландшафтного різноманіття (див. табл.6.4), передусім

інтегральний індекс хорично-типової мінливості ЛТС, індекс композиційної репрезентатив-

ності території та величини питомої щільності "червонокнижних" біовидів і "зеленокниж-

них" рослинних асоціацій.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 229 -

Здійснивши аналіз розрахунку таких показників для центрів шестикутних ковзних непе-

ретнутих вікон на регулярній сітці ("стільників") із зовнішнім радіусом 3, 5, 7, 10 і 15 км, на

які було квантовано регіон, було встановлено, що найбільш прийнятними для аналізу є "сті-

льники" з радіусом 10 км (рис.6.7). Це зумовлено, по-перше, площею регіону, по-друге, реа-

льними параметрами елементів регіональних ландшафтних субструктур, і, по-третє, най-

більш ефективним відтворенням результатів розрахунку саме для 10-кілометрових "стіль-

ників". При цьому, як вже зазначалось, суто модельно-параметричний спосіб вибору опти-

мального розміру "стільників" наведено в п.8.1.

Рис.6.2 Регіон Північного Приазов'я та його фізико-географічні субструктури як елементи

модельної структури МС-1 (за [26, 57])

Умовні позначення щодо фізико-географічних таксонів степової зони:

– північностепова підзона, Лівобережнодніпровсько-Приазовський край: І – Кінсько-

Ялинська низовинна область: 1 – Дніпровсько-Кінський район; 2 – Середньогайчурсько-

Кашлагацький район; ІІ – Приазовська височинна область: 3 – Чернігівсько-Розівський район; 4 –

Волновасько-Анадольський район; 5 – Андріївсько-Володарський район; 6 – Кальчицько-

Мирненський район; ІІІ – Приазовська низовинна область: 7 – Маріупольсько-Новоазовський район;

8 – Тельманівсько-Коньківський район;

– середньостепова підзона, Причорноморський середньостеповий край: IV – Західно-

Приазовська схилово-височинна область: 9 – Молочансько-Нововасилівський район; 10 – Токмацько-

Корсацький район; 11 – Приморсько-Бердянський район;

– південностепова (сухостепова) підзона, Причорноморсько-Приазовський край: V – Приси-

васько-Приазовська низовинна область: 12 – Нижньомолочанський район; 13 – Бирючоострівський

район.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 230 -

Рис.6.3 Цифрова карта ландшафтів Північного Приазов’я як приклад складника модельної

структури МС-2 (за [57])

Рис.6.4 Цифрова карта інтерпольованої поверхні щільності транспортних субструктур Пів-

нічного Приазов’я як приклад атрибутів модельної структури МС-4 (за [57])

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 231 -

Рис.6.5 Цифрова карта інтерпольованої поверхні територіальної концентрації промислових

підприємств Північного Приазов’я як приклад атрибутів модельної структури МС-4 (за [57])

Рис.6.6 Цифрова карта вирізнених червоним субполів регіональної природно-натуральної

рослинності Північного Приазов'я як приклад елемента структури БІЛТСАНА за (6.93)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 232 -

Рис.6.7 Приклад квантування регіону моделювання екомережі на 10-кілометрові "стільники"

Отримані за таких умов значення згаданих вище індексів було візуалізовано та просто-

рово диференційовано, по-перше, шляхом створення для кожного з них інтерпольованих

поверхонь з використанням методу обернено виважених відстаней. По-друге, за допомогою

ГІС-пакета Vertical Mapper було здійснено побудову рівноінтервальних ізоліній (контурів) з

подальшою ідентифікацією мінімальних, фонових і максимальних модельних значень пока-

зників біоландшафтного різноманіття (рис.6.8-6.11).

Рис.6.8 Приклад рівноінтервальних значень інтерпольованої поверхні інтегрального індексу

хорично-типової мінливості геосистем ГМЛТС ICH/TYP,k за (6.65) у РМЕ Північного Приазов'я

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 233 -

Рис.6.9 Приклад рівноінтервальних значень інтерпольованої поверхні індексу композиційної

репрезентативності території RCk за (6.66) у РМЕ Північного Приазов'я

Рис.6.10 Приклад рівноінтервальних значень інтерпольованої поверхні питомої щільності

"червонокнижних" біовидів ma+p,k (див. п.6.2.1) у РМЕ Північного Приазов'я

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 234 -

Рис.6.11 Приклад рівноінтервальних значень інтерпольованої поверхні питомої щільності "зе-

ленокнижних" рослинних асоціацій mg,p,k (див. п.6.2.1) у РМЕ Північного Приазов'я

Надалі, здійснивши побудову буферних зон шириною 10 кілометрів навколо моно- та

полікритеріальних максимумів наведених на рис.6.8-6.11 показників біоландшафтного різ-

номаніття, було отримано ареали ймовірного місцезнаходження геосистем (квазі)природної

та актуальної натурально-антропогенної біоландшафтних територіальних структур

(БІЛТСКП і БІЛТСАНА) (рис.6.12, аналогічні рішення на прикладі басейнової геосистеми Росі

за нашими працями [44, 51] – на рис.6.13).

Рис.6.12 Приклад ідентифікації шляхом буферизації ареалів місцезнаходження елементів

структур БІЛТСКП і БІЛТСАНА (див. (6.91) і (6.93)) у РМЕ Північного Приазов'я

CH/TYP,k

за (6.65)

RCk за (6.66)

ma+p,k (див. п.6.2.1)

mg,p,k (див. п.6.2.1)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 235 -

Рис.6.13 Приклад ідентифікації шляхом буферизації ареалів місцезнаходження елементів

структур БІЛТСКП і БІЛТСАНА (див. (6.91) і (6.93)) у РМЕ басейну Росі

Після вибіркового ландшафтного аналізу геосистем БІЛТСКП і БІЛТСАНА (див. рис.6.12),

зокрема, зважаючи на ландшафтні субструктури (див. рис.6.3) і додатково орієнтуючись на

субполя рослинності (див. рис.6.6), було позиційно ідентифіковано можливі елементи мо-

дельної екомережі. Унаслідок такої операції, тотожній створенню структур МС-3 і МС-5

(див. (6.91) і (6.93)), було обрано склад модельно реконструйованих і актуальних 149 екоя-

дер і 232 екокоридорів структур БІЛТСКП і БІЛТСАПА (рис.6.14, аналогічні результати для

можливих екоядер в басейні Росі – на рис.6.15).

Рис.6.14 Приклад першої і другої сукупності можливих екомережних елементів як результат

створення модельних структур МС-3 і МС-5 у РМЕ Північного Приазов'я

▬

ICH/TYP,k за (6.65)

▬ RCk за (6.66)

▬ ma+p,k (див. п.6.2.1)

▬ mg,p,k (див. п.6.2.1)

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 236 -

Рис.6.15 Приклад першої і другої сукупності можливих екоядер як результат створення мо-

дельних структур МС-3 і МС-5 у РМЕ басейну Росі

Шостий етап моделювання було реалізовано шляхом аналізу щойно отриманих елемен-

тів структур МС-3 і МС-5 (див. рис.6.14) на тлі вже сформованого основного складника

МС-4 – полів регіональних натурально-антропогенних і антропогенних структур (див. (6.92)

і рис.6.4-6.5). При цьому оцінювалася фазово-антропізаційна стійкість зазначених елементів

як їхня здатність до саморегуляції за табл.2.3, що спиралося на розраховані поля індексу

антропізації регіону (див. (1.7) і табл.1.2). Висока міра цієї здатності до саморегуляції була

одним із головних критеріїв доцільності збереження екоядер і екокоридорів у складі екоме-

режі. За інші ж такі критерії правили ті, які стосуються біоландшафтної натуральності, дос-

татньої розмірності, територіальної типовості екомережних елементів, а також гідрогеосис-

темні та деякі інші критерії (див. табл.6.4).

Зважаючи на таке, виявилося, по-перше, що 2 % обраних раніше для структур МС-3 і

МС-5 екоядер РМЕ Північного Приазов'я мають вельми сильну, 64 % – сильну, 33 % – сере-

дню і 1 % – послаблену здатність до саморегуляції за табл.2.3 (рис.6.16). Така відносно ве-

лика кількість ядер із сильним і середнім саморегуляційним рівнем пояснюється їхнім мо-

дельним позиціонуванням, яке тяжіло переважно до субполів із наявною рослинністю.

Утім, залишати всі такі ядра в складі екомережі не мало сенсу, оскільки загалом досить зна-

чне їхнє число не відповідало, насамперед, критерію достатньої розмірності екоядер. Тому

із першого й другого набору можливих екомережних елементів (див. рис.6.14) було вилуче-

но 36 екоядер (рис.6.17). По-друге, здійснивши аналогічні розрахунки для екокоридорів,

було з'ясовано, що 40 % із них мають сильну, 14 % – середню, 25 % – послаблену та 21 % –

слабку здатність до саморегуляції. З огляду на це і додатково враховуючи накладання на

екокоридори непереборних для міграції біовидів бар'єрів – доріг високого класу, населених

пунктів тощо, із набору за рис.6.14 було вилучено 85 коридорів (див. рис.6.17). Таким чи-

ном надалі здійснювалося оперування вже першою сукупністю остаточних (основних) 113

екоядер і 147 екокоридорів як елементами вже модельної структури МС-6 за (6.94)

(рис.6.18). Результати такого відбору із зменшенням кількості елементів екомережі для

структур МС-3 і МС-5 є цілком закономірними, зважаючи на несприятливу геоекологічну

ситуацію в Північному Приазов'ї.

- possible BEN natural cores (BEN NC)

– можливі екоядра

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 237 -

Рис.6.16 Здатність можливих екомережних ядер до саморегуляції за табл.2.3 як проміжний

результат під час створення модельної структури МС-6 у РМЕ Північного Приазов'я

Рис.6.17 Приклад вилучених після відбору екоядер і екокоридорів структур МС-3 і МС-5 у

РМЕ Північного Приазов'я

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 238 -

Рис.6.18 Приклад першої сукупності остаточних (основних) екомережних елементів як ре-

зультат створення структури МС-6 у РМЕ Північного Приазов'я

На сьомому етапі моделювання, по-перше, до елементів структури МС-6 (див. рис.6.18)

було додано та узгоджено з нею у вигляді відповідних екоядер і екокоридорів необхідні до-

даткові оптимізаційно-формувальні природоохоронні елементи ПОСДОД (за (6.95)). Їх було

обрано, зокрема, орієнтуючись на місцезнаходження складників національної і міжнародної

екомереж в регіоні та ще не відтворених у складі МС-6 прийнятних за площею об'єктів регі-

онального природно-заповідного фонду (рис.6.19). По-друге, було виконано розрахунок

орієнтовного розміру буферних зон усіх елементів рис.6.19. Це дало змогу створити перший

варіант оптимально сформованого каркаса біоландшафтного різноманіття регіону Північно-

го Приазов'я як структури МС-7 за (6.95) (рис.6.20). Поданим на рис.6.20 123 екоядрам еко-

мережі було присвоєно власні географічні назви, зважаючи на назви найближчих населених

пунктів і гідрологічних об’єктів. Натомість 161 же екокоридор структури МС-7 було озна-

чено згідно з порядковими номерами поєднуваних ними екоядер.

На восьмому етапі моделювання екоядра й екокоридори з їхніми буферними зонами

структури МС-7 за рис.6.20 було поділено на першочергові й перспективні для створення.

До складу першочергових елементів при цьому було обрано ті, які мають сильну здатність

до саморегуляції й істотну площу, тяжіють до місцезнаходження екомереж вищих рівнів і

містять у своєму складі значний відсоток площ об'єктів природно-заповідного фонду. Усе

це разом відкидає необхідність проведення надто довгострокових і великовартісних приро-

доохоронних заходів для реалізації статусу цих елементів. Таким чином було отримано дру-

гий варіант оптимально сформованого каркаса біоландшафтного різноманіття регіону Пів-

нічного Приазов'я як модельну структуру МС-8 за (6.96) (рис.6.21). Вона містить 123 екояд-

ра, з яких 62 є першочерговими, та 161 екокоридор, серед них 51 першочерговий. Приклади

аналогічних рішень щодо екомережі басейну Росі наведено на рис.6.22-6.23.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 239 -

Рис.6.19 Приклад додаткових оптимізаційно-формувальних природоохоронних елементів

ПОСДОД як результат створення структури МС-7 у РМЕ Північного Приазов'я

Рис.6.20 Приклад першого варіанта оптимально сформованого каркаса біоландшафтного рі-

зноманіття регіону як результат створення структури МС-7 у РМЕ Північного Приазов'я

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 240 -

Рис.6.21 Приклад другого варіанта оптимально сформованого каркаса біоландшафтного різ-

номаніття регіону як результат створення структури МС-8 у РМЕ Північного Приазов'я

Рис.6.22 Приклад другого варіанта оптимально сформованого каркаса біоландшафтного різ-

номаніття регіону як результат створення структури МС-8 у РМЕ басейну Росі

- BEN natural cores (BEN NC)

- BEN zones of potential rehabilitation (BEN ZPR)

- BEN ecological corridors (BEN EC)

першочергові екоядра

першочергові екокоридори

перспективні екоядра та екокоридори

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 241 -

Рис.6.23 Приклад буферних зон першочергових елементів другого варіанта оптимально сфо-

рмованого каркаса біоландшафтного різноманіття регіону як результат створення структури

МС-8 у РМЕ басейну Росі

Структуру МС-8 доцільно подавати з метою подальшого її удосконалення також у ви-

гляді різних варіантів графа на цифровій карті (рис.6.24-6.25), коли екоядра візуалізуються

як круги або еліпси з центроїдів ядер з радіусами чи осями, пропорційними площі цих ядер.

Зазначене удосконалення можливе шляхом моделювання міри значущості екоядер з визна-

ченням "ключових", вирізнення підсистем регіональної мережі (див. рис.6.23) та типізації її

елементів тощо. Приклад таких побудов для змодельованої нами у [44, 51] екомережі ба-

сейну Росі наведено на рис.6.25. На ньому, зокрема, модельно відтворено 65 першочергових

екоядер, з яких 14 є регіональними ключовими, а 9 – підсистемними "ключовими" та 86

першочергових екокоридорів, зосібна 6 підсистемосполучних. Крім того, в табл.6.7 для по-

рівняння наведено основні метричні показники змодельованих регіональних екомереж Пів-

нічного Приазов'я та басейну Росі.

Таблиця 6.7 – Основні метричні параметри змодельованих регіональних екомереж

№ Параметр

Значення для екомережі:

Півн. Приазов'я

басейну Росі

індекс відносної площі екоядер за (6.69)

0,13

0,28

індекс відносної площі екокоридорів за (6.70)

0,04

0,03

індекс відносної площі буферних зон за (6.71)

0,30

0,23

індекс щільності екоядер, 1/км2, за (6.72)

0,005

0,010

індекс щільності екокоридорів, км/км2, за (6.73)

0,06

0,03

відносний індекс середнього розміру екоядра за (6.74)

0,0010

0,0043

відносний індекс середнього розміру екокоридору за (6.75)

0,0003

абс. індекс середнього розміру екоядра, км2, за (6.76)

26,74

55,42

індекс перфорованості регіону екомережею за (6.78)

48,62

46,05

індекс умовної густоти екомережі, км/км2, за (6.79)

0,26

0,30

середній індекс складності форми екоядер, км/км2, за (6.80)

1,46

1,22

індекс актуальної просторовості екомережі за (6.81)

0,47

0,54

- BEN buffer zones (BEN BZ)

- borders of BEN sub-systems

буферні зони

межі підсистем екомережі

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 242 -

Рис.6.24 Приклад графа на цифровій карті екомережі, побудованого на основі структури

МС-8 у РМЕ Північного Приазов'я (див. рис.6.21)

Рис.6.25 Приклад графа на цифровій карті екомережі, побудованого на основі структури

МС-8 у РМЕ басейну Росі (див. рис.6.22-6.23) (ЕМЯ – екоядра, ЕМКР – екокоридори)

ZPR:

- NC

- basin "key" NC

BEN main frame:

- EC

"Key" elements:

- sub-system-connecting EC

- NC - EC

- sub-system "key" NC

першочергові:

ЕМЯ

ЕМКР

"ключові":

регіональні ЕМЯ

підсистемні ЕМЯ

підсистемосполучні ЕМКР

перспективні:

ЕМЯ

ЕМКР

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 243 -

Контрольні запитання й завдання до розділу 6:

1. У чому полягає сенс запровадження поняття біоландшафтного різно-

маніття?

2. Що таке біоландшафтна територіальна структура?

3. Наведіть загальне визначення регіональної екомережі.

4. Яким чином задається регіон моделювання екомережі?

5. Що таке інтегрована мережна біоландшафтна субструктура?

6. Покажіть на прикладах, як формуються площинні та мережні просто-

рові субструктури.

7. Яким є склад геоботанічних і зоогеографічних субструктур регіону мо-

делювання екомережі?

8. Навіщо вирізняють регіональну (квазі)природну біоландшафтну тери-

торіальну структуру?

9. Що править за реконструйований каркас біоландшафтного різнома-

ніття обраного для моделювання екомережі регіону?

10. Проілюструйте на прикладах можливий склад біотично-охоронних суб-

структур.

11. Якими є складники екомережних субструктур?

12. Що править за елементи регіональної екомережі?

13. Наведіть визначення регіонального екомережного ядра.

14. Прокоментуйте типологічну класифікацію регіональних екоядер.

15. Чим відрізняється категорія екоядра від його розряду?

16. Що править за основні атрибути екокоридору?

17. Які таксони містить типологічна класифікація регіональних екомереж-

них коридорів?

18. Якою є відмінність між розрядом і видом екокоридору?

19. Що таке буферна зона елемента регіональної екомережі та якими є ос-

новні атрибути цієї зони?

20. Які елементи екомережі підлягають поділу на першочергові та перспе-

ктивні?

21. Які Ви знаєте критерії ідентифікації й рівня природно-каркасної значу-

щості можливих елементів екомережі?

22. Поясність зміст застосування критеріїв ландшафтної унікальності ге-

осистем генетико-морфологічної ЛТС.

23. За якими критеріями оцінюється регіональна типовість геосистем ге-

нетико-морфологічної ЛТС?

24. Що таке гідроінвайронментні критерії?

25. Яким чином будуються правильні шестикутні ковзні неперетнуті вікна

("стільники") під час аналізу біоландшафтного різноманіття?

26. Напишіть модель коефіцієнтів хоричної варіації геосистем генетико-

морфологічної ЛТС і поясність зміст її складників.

27. Що таке коефіцієнт типової варіації геосистем генетико-

морфологічної ЛТС і які його різновиди Ви знаєте?

28. Навіщо запроваджено розрахунок регіональних модульних коефіцієнтів

хорично-типової мінливості геосистем?

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 244 -

29. Що входить до вибіркового набору показників біорізноманіття і чим це

зумовлено?

30. Якими є найбільш репрезентативно-інформативні варіаційні показники,

які слід критеріально застосовувати для ідентифікації можливих еле-

ментів екомереж?

31. Що характеризує індекс композиційної репрезентативності території

моделювання екомережі?

32. Прокоментуйте структуру класифікаційної схеми критеріїв рівня ста-

ну об'єктів моделювання екомереж.

33. Дайте визначення екомережної фазово-етологічної стійкості.

34. Що таке "екокоридорний" індекс сформованості екомережі і чим від ві-

дрізняється від такого ж, але "циклового" індексу?

35. Які Ви знаєте категорії сформованості (зв’язності) територіальної

структури екомережі?

36. Якими метричними показниками користуються для моделювання еко-

мережної структурно-функціональної параметрично-інтегральної

стійкості?

37. Для чого визначають регіональний середній індекс складності форми

екоядер?

38. З яких позицій слушно розглядати ефективність функціонування регіо-

нальної екомережі?

39. Що таке індекс ефективності сформованості (зв’язності) актуальної

екомережі або її підсистем?

40. Якими є особливості визначення індексу просторової ефективності ак-

туальної екомережі?

41. Що править за оцінку умовної надійності актуальної екомережі?

42. Поясність зміст структури МС-3 в алгоритмі моделювання регіональ-

ної екомережі.

43. Для чого відтворюють структуру МС-6 під час моделювання екомере-

жі?

44. На чому базується модель усередненої ширини буферних зон екоядер і

екокоридорів?

45. Чим відрізняється другий варіант оптимально сформованого каркаса

біоландшафтного різноманіття регіону від першого такого варіанта?

46. Наведіть приклади підсистемосполучних і ймовірних регіоносполучних

екокоридорів.

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання

- 245 -

7 МОДЕЛЮВАННЯ БЕРЕГОВИХ ГЕОТОНІВ

7.1 Геотонне структурування

Цей розділ присвячено викладу підходів до обраних часткових але вельми хара-

ктерних задач моделювання меж і елементів стану геосистем берегової зони вели-

ких рівнинних водосховищ. Засновки моделювання таких геосистем (див. нашу

працю [49] тощо) базуються, передусім, на геотонному структуруванні. Під ним

розуміється систематизація та типізація геотонної (ландшафтно-межової) структу-

ри берегової зони за умови відображення відповідних структуротвірних відношень,

зважаючи на їхній процесний і етологічний аспект.

При цьому початково, згідно з положеннями р.1 басейнова геосистема найви-

щого порядку, наприклад усього Дніпра, задається як макрогеосистема, а певне ве-

лике водосховище в цьому басейні, а саме кожне дніпровське водосховище, – як

мезогеосистема. Берегова зона останньої, як перехідна смуга між двома контраст-

ними геосистемами – щойно згаданою мезогеосистемою власне ложа та водних мас

водосховища та "ініціальною", що залишилась суходільною після створення водос-

ховища, мезогеосистемою річкової долини, – і є ландшафтним екотоном або геото-

ном. У ньому формуються риси, не властиві жодній із зазначених суміжних геосис-

тем. Звідси, зважаючи на відповідні структурні ранги, берегова зона під час іден-

тифікації кваліфікується як певний тип ландшафтної макромежі у вигляді буферної

геосистеми, який буде надалі називатися макрогеотоном (рис.7.1а).

Важливими для моделювання загальними рисами своєрідності макрогеотону

"берегова зона" або берегового макрогеотону як специфічної природничої геоси-

стеми є:

1) контактна і, меншою мірою, бар'єрна функції;

2) вельми суттєва зумовленість вихідними морфологічними особливостями чаші

майбутнього водосховища умов формування та коливання параметрів процесів, які

домінують у новоствореній геосистемі водосховища з його береговою зоною;

3) вагомість таксономії водних мас і ложа водосховища, а саме поділу їх на го-

ловне й крайові плеса з ділянками та річкову й озерну області з районами

(рис.7.1б), як контрагента ідентифікації співвіднесених з відповідними таксонами

елементів берегової зони;

4) стадіальність еволюції із збільшенням у часі морфологічного прояву елемен-

тів і поступовим перетворенням у "типову" геосистему, але не клінального типу;

5) наявність провідного структуротвірного процесу – берегового процесу, що мі-

стить як складники абразійно-берегові, наносо-динамічні забережні, гідрогалоди-

намічні і ін. процеси (див. табл.2.1 і (2.23)-(2.25)).

Своєрідність берегового макрогеотону зумовлює певні особливості модельної

ідентифікації його геосистем, а саме:

1) необхідність використовувати спеціальну розрахункову систему координат зі

змінним їхнім початком. При цьому вісь Х орієнтовано вздовж берегової лінії, вісь

Y перпендикулярна осі X за умови паралельності площини XY перетинам макрогео-

тону "берегова зона" за позначками рівнів води або поверхні, а "висотно-глибинна"

вісь Z перпендикулярна площині XY у точці початку координат (0). Робочі осі (від-

Самойленко В.М., Діброва І.О. Природничо-географічне моделювання: підручник. Київ : Ніка-Центр, 2019. – 320 с.

Abstract