Систематизация и классификация

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

ОБЪЕКТОВ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Классификация является, пожалуй, основной процедурой, посредством которой мы вносим некоторый порядок и связность в обильный поток информации из реального мира. Группируя данные чувственного восприятия в классы, или «множества», мы преобразуем массу громоздкой информации, делая ее более обозримой и пригодной для дальнейшего обобщения.

Дэвид Харвей

Систематизация и классификация в географии

Главный объект географических исследований – пространственно-временные природно-общественые системы (геосистемы) различного иерархического уровня отличаются большим разнообразием и обладают бесконечным множеством свойств. Наиболее распространенным методом их упорядочения является систематизация.

Под систематизацией понимают методические приемы, связанные с распределением изучаемых явлений в соответствии с целью исследования и избранными критериями на такие совокупности, которые обладали бы определенной общностью и в то же время отличались один от другого устойчивыми признаками. Систематизация предполагает разделение всей совокупности объектов, связанных известным сходством, ранжированных по какому-либо признаку и соподчиненных так, что низший ранг относится к высшему, как часть к целому.

Научная систематизация имеет огромное значение для теории и практики географии. Она позволяет выявить в изучаемых явлениях определенный порядок, обобщить знания об их сходстве и различиях, облегчая процесс изучения сложных геосистем, дает воз­можность раскрыть их внутренние закономерности.

Любая систематизация имеет строго це­левое назначение. В соответствие с этим они могут быть общими, много­целевыми («естественными») и специальными («искусственны­ми»), предназначенными для одной цели. Общие систематиза­ции служат для обобщения данных и обширной номенклатуры при решении эмпирических задач. В научном отношении чаще всего используются специ­альные систематизации. Однако не всегда цель систематизации может быть определена достаточно строго и точно, что обусловливает ее субъективность. Это зависит также и от тех при­знаков, которые выбираются в качестве ее основания. Для ха­рактеристики географических процессов и явлений используются как качественные, так и количественные признаки. Границы между отдельными градациями признаков устанавливаются, как правило, субъективно.

Систематизация может строиться на базе любой характеристики геосистем – территориальности, содержательности, динамично­сти и т. д. В качестве основания для деления объектов берутся их наиболее существенные и важные признаки. Прежде всего система­тизируемые понятия следует формализовать. Определение поня­тий наиболее удобно давать через родовое и видовое отличия. Различают два основных пути систематизации. Дедуктивная (теоретическая, логическая) систематизация проводится как бы «сверху» — на основе идеальной теоретической модели, кото­рая выявляется путем логического анализа. Индуктивная (эмпирическая) систематизация проводится как бы «снизу» — путем постепен­ного поиска устойчивых свойств объектов (явлений), рассматриваемых в нескольких измерениях одновременно. Систематизация, проводимая на базе одного отобранного экспертным путем признака, называется монотетической, если для ее построения используется несколько признаков одновременно – политетической.

Современная научная систематизация требует учета большого количества факторов, что приводит к большому числу признаков. Поэтому для систематизации боль­шого набора показателей все чаще применяют количест­венные методы. Авто­матическая систематизация осуществляется с использованием ЭВМ на основе применения методов распознавания обра­зов. Перспективы ее применения в гео­графии огромны, однако следует учитывать, что качество в таком случае полностью зависит от предваритель­ного системного анализа явлений.

На начальном этапе количественной систематизации измеряются сходство и взаимосвязи систематизируемых объектов при помощи коэффициентов подобия, коэффициентов связи (корреляции), показателей расстояния в метрическом пространстве (расстояние Махаланобиса и др.). На основании этих мер производится сравнение признаков между собой и каждого объекта с любым другим объектом.

Основными математико-статистическими способами количественной систематизации явля­ются методы главных компонент и факторный анализ. Компонентный анализ проводится в отсутствие какой-либо теории компонентов, а при факторном анализе, наоборот, мы начинаем с некоторой модели и смотрим, соответствует ли она данным, и если да, то вычис­ляем ее параметры. Оба эти способа существенно облегчают интер­претацию данных, так как позволяют осуществлять типологию (таксономию) не в пространстве большого числа исходных признаков, а в пространстве нескольких более емких и хорошо интерпретируемых характеристик-факторов.

На следующем этапе применяются различные методы распо­знавания образов – кластерный анализ, численная таксономия, линкидж-анализ, профиль-анализ и т. п. – для деления сово­купности и для группировки объектов. Различают систематизации иерархические (древовидные) и неиерархические. Иерархические процедуры дают возможность наглядной интерпретации проведенного анализа. В известном смысле этот анализ более полный и точный. Неиерархические кластер-про­цедуры реализуются по принципу выделения сгущений — мест наибольшей концентрации точек в рассматриваемом простран­стве. Применение кластерного анализа в географических исследованиях связано с представлением о размытых множествах, требующих специальных процедур систематизации.

Для оценки процедур систематизации применяется дискриминантный анализ, назначение которого — дать количественные правила отнесения объектов к заранее заданным классам.

Количественные методы систематизации, методы распозна­вания образов обладают рядом преимуществ перед традиционными при­емами, например отсутствует ограничение числа классификаци­онных признаков, возможна классификация с неоднозначным отнесением объекта к классу и т. д. Однако к результатам подобной систематизации следует относиться критически. Проце­дуры автоматической систематизации — это всего лишь вспомогательный формальный аппарат, который не может заменить тео­рии изучаемого явления. При автоматизации процесса классификации на ЭВМ исследователь освобождается лишь от ряда рутинных функций, но не от выбора метода классификации, отбора клас­сификационных признаков, анализа полученных результатов.

К систематизации относят широко применяемые в географии классификацию, таксономию, типологию и районирование. Классификация – это группировка изучаемых объектов преимущественно по количественным признакам. При этом происходит разделение на группы предметов, однородных в каком-либо отношении. К классификации относят количественные градации, которые отражают стадии развития явлений или иерархические уровни территориальных систем. Классифицировать можно науки, геосферы, компоненты, типы ландшафта, климата, рельефа и т.д., но нельзя сопоставлять в единой классификации, скажем, аридный климат с горным рельефом, так как они не имеют ни одного общего существенного свойства. Классификация есть «горизонталь­ное» разделение объектов, равных по рангу. Таксономия – это особый вид систематизации, заключающийся в делении территории на сопоставимые, иерархически соподчиненные территориальные единицы (таксоны), которые связаны той или иной общностью свойств, признаков и благодаря этому относящиеся к определенной таксономической категории, т. е. это «вертикальное» разделение объектов, их подчинение, или иерархия. Таксономия создает возможность много­ступенчатых классификаций.

На базе классификации и таксономии географических объектов строится их типология. Типология– это группировка сложных объектов по совокупностям (типам) в основном по качественным признакам. Различают два подхода к типологическому изучению географических объектов. При первом оно осуществляется путем обобщения характерных свойств и признаков объектов и предметов, явлений данного множества. Другой подход основан на детальном изучении одного или нескольких объектов, которые затем выбираются в качестве эталонов по выделенным существенным свойствам. Они являются образцом, а остальные объекты изучаются в сравнении с ними. Главная методологическая проблема типологии – отбор критериев, которые не могут быть случайными, многочисленными и связанными между собой. Географические объекты характеризуются большей изменчивостью и устойчивостью процессов, определенными взаимоположением и взаимосвязями. Перечисление не всех возможных объектов на данной ступени классификации, а только тех, которые фактически имеются в исследуемой группе или районе, т. е. процесс их выделения, называется типизацией.

Группировкой называется объединение объектов, в каком-либо отношении сходных или как-либо зависимых друг от друга.

Из всех упомянутых выше определений наиболее важным яв­ляется классификация. Классификации могут быть построены на самых различных принципах: морфологических, генетических, временных, простран­ственных, количественных и т.п. Классификации позволяют прослеживать в изучаемых явлениях определенный порядок, насыщать конкретным содержанием родовые понятия разного объема, такие как ландшафт, рельеф, гора, во­доем, воздушная масса, населенный пункт и т.д., облегчают сравнительное изучение родственных объектов, подытоживают зна­ния о сходстве и различиях, в том числе о генетическом родст­ве географических явлений и процессов. Классификации служат основой и первым этапом любого, отраслевого или комплексного, типологического районирования. Наконец, классификации позво­ляют изучать сравнительно немногочисленные типы вместо громад­ного количества индивидуальных объектов.

При разработке классификации следует придерживаться не­которых логических правил деления объема понятий, знание ко­торых поможет избежать ошибочных построений. Д. Л. Арманд сформулировал правила деления понятий, принятые в логике, применительно к географическим классифи­кациям:

1. Сумма выделенных видов должна быть равна объему классифицируемого родового понятия. Вид, как наименьшая единица классификации, всегда входит в состав более крупного таксона – рода. Недопустимо, чтобы в границах рода были виды, не отно­сящиеся к данному роду или подчиняющиеся другой, более высо­кой единице классификации.

Вид → род → тип → класс → система → отдел.

2. В пределах одной ступени данной классификации, подчиненной одному родовому понятию, должен выдерживаться только один классификационный признак. Это правило обязывает более широ­ко использовать метод ведущего фактора. Если при разработке классификации заранее отобрать несколько наиболее существен­ных признаков и выявить их соподчинение, каждый из них будет выступать в качестве ведущего на данной ступени классифика­ции. Остальные признаки могут считаться второстепенными, со­путствующими ведущему, и не должны влиять на выделение самос­тоятельных единиц районирования. Например, если ведущим приз­наком на какой-то ступени классификации установлен мезорельеф, то никакие комбинации почвенно-растительного покрова не могут служить основанием для деления. Если же появляется необходи­мость учесть этот фактор, его можно считать ведущим на следующей, более низкой ступени классификации.

3. Группы, выделенные по видовым отличиям, должны исключать друг друга, чтобы ни один классифицируемый объект нельзя было отнести к двум группам. Это правило требует четких и недву­смысленных формулировок, исключающих возможность относить один и тот же вид к двум различным родам.

4. В классификациях нежелательно пропускать логические ступени. При нарушении этого правила классификация теряет стройность и логичность, хотя и может оставаться достоверной. Если, например, решено, что классификация будет четырехступенчатой, нельзя делать исключения из этого принципа. Не рекомендуется, чтобы в одних случаях районирование комплексов производилось по четырем, а в другом – по трем ступеням. Кроме того, при классификации необходимо учитывать следующий принцип оптимального деления совокупно­сти: наибольшая однородность внутри групп деления и возмож­но большее различие между группами.

Большое значение имеет наглядность классификаций, особенно многоступенчатых (система­тизации). Они должны иметь такую форму, чтобы логика разделения родов и соподчинение ступеней была возможно более очевидной. В этом отношении большое удобство представляют перекрестные классификации, или решетки, в последнее время неточно называемые матрицами. В решетках последовательные ступени видовых отличий выписываются в виде таблицы: класси­фикация по одному признаку размещается вдоль оси абсцисс, по другому – вдоль оси ординат. По существу безразлично, какой из этих видов считать первым, какой – вторым. Если надо, то один или оба первых вида делятся далее по новым признакам. Активно развиваются классификации по количественным признакам.

Другой графический прием, применяемый преимущественно к качественным классификациям – деревья логических возмож­ностей. Они представляют собой графы, показывающие соподчине­ние видовых и родовых понятий. По охвату объектов они делят­ся на деревья собственно логических, региональных (индиви­дуальных) и фактических возможностей. Первые охватывают дедук­тивные классификации со всеми возможными видовыми отличиями. Если сузить перечисление, добавив к роду атрибутивное понятие, то это будет тоже дедуктивное дерево, но уже региональных (индивидуальных) возможностей. Наконец, можно выделить индук­тивно только те видовые отличия, которые фактически имеются. Это будет уже местная типология, и дерево, изображающее ее, правильнее было бы назвать «деревом местных реальностей». От региональных (индивидуальных) деревья фактических возможностей отличаются только тем, что они охватывают не все родовое понятие, а только его произвольную часть.

Тот или иной вид деревьев следует избирать по надобности: если речь идет о теоретическом исследовании, желательно дать полную классификацию и графически изобразить ее дерево логических или региональных (индивидуальных) возможностей. При постановке практической цели следует ограничиться деревом фактических возможностей для избежания чрезмерного его разрас­тания.

При способе деревьев можно ограничиться строго необходимым выбором видов объектов. Особенно большая экономия достигается благодаря сокращениям графического изо­бражения. Наконец, граф допускает гетерогенность, на нем имеет место бифуркация признаков. Дихотомическая классификация, применяемая в определениях растений, животных, минералов и т.д., есть вариант дерева возможностей. Она строится по прин­ципу: есть признак – нет признака.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что логическая классификация имеет не только формальное значение. В географии, встречающейся со сложными и разнообразными понятиями, она больше, чем в других науках, свидетельствует о ясности понимания изучаемых предметов, процессов и явлений.