Основные методы физико-географических исследований

Метод науки — это «общий способ достижения адекватного и всестороннего отражения предмета исследования, раскрытия его сущности, познания его законов».

Множественность методов, используемых при научных исследованиях, требует определенной их систематизации.  Все научные методы в естествознании делит на три основных группы: общие, особенные и частные. Таким образом, в основу классификации методов положена степень их универсализации. В согласии с этим принципом мы можем предложить для методов комплексных физико-географических исследований следующую классификацию:

общие, представляющие собой конкретизацию диалектического метода, — сравнительно-географический и историко-географиче-ский (исторический);

особенные, используемые во всех географических науках, — картографический, математический, моделирования, прогнозирования, районирования, эксперимента;

частные, применяемые во всех естественно-географических (физико-географических) науках, — геохимический, геофизический, палеогеографический, аэрометоды, космические методы.

Рангами ниже являются специфические и конкретные методы. Они существуют как бы внутри общих, особенных и частных методов.

Специфические методы формируются в процессе решения определенных научных задач и в последующем применяются для решения задач данного класса. В комплексной физической географии это методы: ландшафтный, комплексной ординации, физико-географического районирования и т. д. Некоторые из специфических методов комплексной физической географии могут использоваться и в других науках, но уже в виде определенных модификаций.

Конкретные методы — это составные части специфического метода, простые методы и приемы решения частных задач. Например, метод сбора образцов для ландшафтно-геохимических или других видов исследований, конкретные методы фиксации материалов наблюдений или их обработки и т. д.

Методы исследований динамичны. Каждый из них со временем приобретает новые черты. Набор применяемых методов существенно меняется на разных уровнях исследования — глобальном, региональном и локальном. Меняется он и при решении конкретных задач физико-географических исследований.

Традиционные методы. Едва ли не самым древним и широко распространенным методом географических исследований является сравнительно-географический. Основы его были заложены еще античными учеными (Геродотом, Аристотелем), однако в Средние века в связи с общим застоем науки методы исследований, применявшиеся учеными античного мира, были забыты. Основоположником современного сравнительно-географического метода считают А. Гумбольдта, применившего его первоначально для изучения связей между климатом и растительностью. В настоящее время сравнение как специфический логический прием пронизывает все методы географических исследований, но вместе с тем оно давно выделилось в качестве самостоятельного метода научных исследований — сравнительно-географического, который приобрел особенно большое значение в географии и биологии.

Сравнительно-географический метод лежит в основе любой классификации ПТК и других объектов и явлений природы. На нем базируются различного рода оценочные работы, в процессе которых свойства ПТК сопоставляются с требованиями к ним, предъявляемыми тем или иным видом хозяйственного использования территории. Различают два основных аспекта применения сравнительно-географического метода. Первый аспект связан с использованием умозаключений по аналогии. Он заключается в сопоставлении слабо изученного или неизвестного объекта с хорошо изученным. Второй аспект состоит в исследовании одинаково изученных объектов. Возможны два пути сравнения таких объектов. Можно сравнивать объекты, находящиеся на одинаковой стадии развития, что позволяет установить их сходство и различие, искать и находить факторы и причины, обусловливающие их сходство. Это позволит сгруппировать объекты по сходству, а затем применить характеристики однотипных объектов для рекомендаций по их использованию, прогнозированию их дальнейшего развития и т. д.

Картографический метод познания действительности столь же широко распространенный и такой же  древний, как и сравнительно-географический. Первым осознал значение картографического метода и ввел его в обиход еще Птолемей. Особенно большое значение и развитие картографический метод приобрел в эпоху Великих географических открытий. На начальных этапах познания картографический метод — метод картографирования — используется как метод отображения объективной реальности. Карта служит специфической формой фиксации результатов наблюдений, накопления и хранения географической информации. Картографический метод исследования особенно широко используется на начальных этапах познания, а также для отражения выявленных в процессе изучения эмпирических закономерностей и получения с готовых карт новой информации, переработка которой с помощью других методов позволяет не только получать новые эмпирические закономерности, но и формировать теорию науки. Картографирование результатов исследований — неотъемлемая часть комплексных физико-географических исследований.

Исторический метод познания природы также один из традиционных методов географических исследований, хотя он сформировался значительно позднее сравнительного и картографического методов и в значительной мере опирается на них.  Исторический метод играет решающую роль во всех случаях, когда исследуемые объекты и процессы требуют своего рассмотрения в развитии и становлении, поэтому он является одним из основных методов комплексной физической географии.

Задача исторического анализа в комплексных физико-географических исследованиях — проследить становление современных черт природы Земли, установить исходное состояние того или иного ПТК и ряд его конкретных переходных состояний, изучить современное состояние как результат произошедших изменений, выявить движущие силы и условия процесса развития. Однако при историческом анализе чаще всего используются не сами состояния природных комплексов, а разнообразные «следы» когда-то существовавших состояний. Таким образом, с развитием науки расширяются рамки применения исторического метода, постоянно совершенствуются технические приемы сбора данных и способы обработки информации, позволяющие в настоящее время получать не только качественную характеристику, но и точные количественные показатели.

В современной физической географии мы можем выделить три основных аспекта исторического метода: палеогеографический, основанный на изучении самых разнообразных «следов» бывших состояний ПТК; собственно исторический, базирующийся на изучении исторических документов о бывших состояниях ПТК ,и динамический, изучающий современные изменения состояний, фиксируемые преимущественно в процессе стационарных исследований. Из этих трех аспектов самым ранним был, очевидно, собственно исторический, позже появился и активно развивался палеогеографический. Совсем недавно, с появлением комплексных физико-географических стационаров , зародился и успешно развивается динамический аспект.

особенно большую популярность получили аэрометоды — исследование территории с помощью летательных аппаратов. Они подразделяются на аэровизуальные и различные виды съемок, из которых в физико-географических исследованиях находит применение аэрофотосъемка.

Аэровизуальные наблюдения представляют собой обзор местности с самолета или вертолета с целью изучения природных особенностей территории и степени изменения ее человеком.

Аэрофотосъемка — это фотографирование местности с летательных аппаратов. Результат съемки — аэрофотоматериалы, представленные в виде снимков, репродукций накидного монтажа, фотосхем и фотопланов.

Аэрометод — это метод исключительно первого этапа познания — сбора фактического материала и получения информации о природных комплексах. Последующая обработка собранных данных производится уже с применением других методов: математических, сравнительного, исторического и т. д. Однако несмотря на это, значение его в географических исследованиях чрезвычайно велико.

Геофизический метод почти столь же старый и традиционный, как сравнительный и картографический, тем не менее относится к новым точным методам исследования.

Геохимический метод, напротив, довольно молод.  Оба эти метода активно внедряются в современные комплексные физико-географические исследования, поэтому в дальнейшем они будут рассмотрены более детально.

  Космические методы географических исследований начали развиваться на базе аэрометодов с 1960 г., когда был запущен первый метеорологический спутник и получен первый космический снимок Земли. Обладая основными достоинствами аэрометодов, космические методы имеют перед ними преимущество в том, что дают возможность получать в короткие сроки сопоставимую глобальную информацию о земной поверхности. Это позволяет реально перейти к целостному изучению географической оболочки Земли и слагающих ее компонентных оболочек, а также к установлению глобальных географических закономерностей. Основным отличием космических снимков от аэрофотоснимков является их намного большая обзорность, зависящая, как известно, от высотного положения летательного аппарата. С помощью космических методов получают информацию предельно объективную, массовую, разнообразную, синхронную по обширным участкам географической оболочки. Это дает возможность изучать пространственно-временные изменения географической оболочки, современную структуру и динамику ПТК планетарного и регионального уровней. Тщательный анализ космических снимков позволяет не только познавать эмпирические закономерности, но и подняться на уровень теоретических обобщений. Космические методы наиболее тесно связаны в своем использовании с картографическим и математическими методами. Метеорология и геология пока еще остаются главными потребителями информации из Космоса. Несомненно, что космические методы будут развиваться дальше и широко использоваться в географии. Однако одной из сложных проблем их использования является огромнейший, буквально лавинный поток информации, требующий обработки и осмысления.

Математические методы издавна применялись в ряде отраслевых географических наук: климатологии, гидрологии, океанологии. Кроме методов математической статистики и теории вероятности, широко используемых в настоящее время в физической географии, применяются также математический анализ, теория множеств, теория графов, матричная алгебра и др. Особенно большие надежды возлагаются на использование теоретико-информационных методов и кибернетики. До сих пор еще в географии наиболее широко используются вероятностно-статистические методы, необходимые для анализа протоколов наблюдений и систематизации фактических данных, т. е. на эмпирическом уровне познания. Однако при переходе на теоретический уровень для обобщений и выявления основных закономерностей географы все больше начинают использовать математический и векторный анализ, теорию информации и теорию множеств, теорию графов и теорию распознавания образов, теорию вероятности и теорию конечных автоматов. Дальнейшие перспективы развития теоретического уровня в географии связаны с использованием математических и логических методов, а также методов моделирования и кибернетики.

Моделирование как метод исследования в последнее время приобретает все более широкое распространение. При моделировании между исследователем и интересующим его объектом ставится некоторое промежуточное звено — модель. Значение моделирования для физической географии заключается в том, что оно позволяет в процессе упрощения изменить масштаб размерности, масштаб времени и масштаб сложности. С масштабом размерности географы имели дело с давних времен при построении карт. Изменение временного масштаба в комплексной физической географии начало практиковаться значительно позже в связи с изучением динамики ПТК. Моделирование как процесс познания включает в качестве обязательного этапа исследование построенной модели. На разных этапах комплексных физико-географических исследований моделирование играет различную роль и применяются, как правило, разные модели. Таким образом, модели в географии используются давно, однако в настоящее время резко возросла роль теоретического моделирования, почему и метод моделирования отнесен к новейшим.