Территориальные и временные выборки и их роль в получении информации

Картографическое изображение представляет собой непрерывную систему, плотность информации в пределах которой сильно меняется. Величина информации, которую можно собрать с конкретной территории, бесконечно велика, что делает изучение ситуации бесконечно сложной. В науках о Земле (география, геология, учение о биосфере, биогеоценология, почвоведение, лесоведение и др.) есть элементарные территориальные единицы, которые выступают аналогами точек, как они понимаются в геометрии. Эта операция позволяет значительно упростить ситуацию со сбором информации. Полное реальное количество единиц исследования (географических точек, галек на пляже, участков леса, рек, склонов, холмов и др.) необыкновенно велико. Все единицы каждого класса образуют генеральную совокупность. Исследователи обычно изучают гораздо меньшее число объектов, то есть часть объектов. Это число образует выборочную совокупность.

Возникает задача выборки, заключающаяся в определении объема выборки, то есть величины выборочной совокупности. Необходимо также найти наиболее правильную систему распределения точек по территории. Чем больше выборка, тем больше вероятность того, что она даст правильное представление о совокупности элементов, объектов. На рис.3.1. (5-2, с.233, Хаггет) показано как увеличивается точность выборочного значения облесенности центральных районов Англии. Характерно, что с увеличением объема выборки точность сначала возрастает быстро, а затем все медленнее, что соответствует закону убывающей отдачи. Связь точности и объема выборки позволяет заранее определять какой объем выборки необходим для получения достоверных данных.

Другая важная задача – определение территориального размещения точек, объектов. Выбор типа территориальной выборки связан с характером пространственной структуры объекта.

Различают субъективные и объективные выборки. При субъективной выборке точки (ОТЕ или ТЕСИ) выбирает эксперт. Он выбирает типичные или репрезентативные объекты (точки): типичный город, типичный участок леса, типичный склон и т.д. Результаты их изучения переносятся на всю генеральную совокупность. Полученные выводы несут много субъективного, их точность нельзя оценить. Тем не менее, этот тип выборки широко распространен и позволил получить много интересной информации.

Среди объективных наиболее часто используются следующие виды территориальных выборок: систематическая, случайная, случайная расслоенная или районированная, гнездовая случайная (рис.5.2).

Рис.5.3. Типы выборок

При систематической выборке точки расставляются по правильной геометрической системе – в углах квадратов или треугольников или еще каким-либо образом. Недостаток систематической выборки связан с невозможностью в большинстве случаев оценить ошибку.

При случайной выборке каждый элемент (объект) имеет определенную вероятность появления в выборке. Такой способ выборки дает возможность оценить ее вероятную ошибку. Зная требуемую точность (в соответствии с проектом) и вероятную ошибку, мы можем определить объем выборки заранее.

Для территорий, включающих несколько районов с различной сложностью структуры (например Крым включает две очень разных провинции – горную и равнинную, которые, в свою очередь, делятся на весьма различающиеся районы) более предпочтительно использовать случайную расслоенную (рис.3.2 с). Ее смысл в том, чтобы для более сложных районов (участков) выделить большее число точек, например горный Крым требует гораздо больше точек наблюдения по сравнению с равнинным.

Проблема выборки встает и при выборе моментов наблюдений. Чтобы получить правильное представление о системе, необходимо произвести наблюдение в разное время, поскольку система испытывает многочисленные колебания во времени. Временные колебания имеют различные амплитудно-частотные характеристики. В соответствие с ними необходимо так организовывать наблюдения, чтобы фиксировать максимумы и минимумы, устойчиво повторяющиеся моменты и другие представляющие интерес моменты. Важно так определить моменты наблюдений, чтобы была возможность получить средние значения и всю гамму вероятностных характеристик: среднее квадратическое отклонение, дисперсию, характер распределения и т.д.

Одна и та же система имеет разную временную структуру в пределах разных масштабов рассмотрения. На рис. 3.3 показаны изменения плотности людей на пляже в четырех масштабах: 1.десятилетия; 2.годовый цикл; 3.недельный цикл; 4.период в несколько минут. Таким образом, каждый временной масштаб требует своей структуры выборки.

Рис.5.4.. Влияние продолжительности периода наблюдения на характер изменения плотности людей на пляже

Все правила, касающиеся пространственных выборок, справедливы и для временных, помня лишь при этом, что временные ряды обычно одномерные. Вместе с тем, следует учитывать, что наиболее опасные явления природы (землетрясения, смерчи, селевые потоки, экстремальные наводнения и паводки и др.) проявляются эпизодически, иногда несколькими «залпами», то есть применительно к ним следует использовать особые приемы анализа (Хьюит, 1976).

Подробнее о выборках см. в работах В.Бунге (1967), П.Грейг-Смита (1967), П.Хаггета (1968), Д.Харвея (1974), А.П.Голикова, И.Г.Черванева и А.М.Трофимова (1986).

Дата добавления: 2015-09-06