Т. И. Шугалеева Информационное обеспечение природоохранной деятельности
Скачать 1.42 Mb.
|
Таблица 3Ресурсы интернета по экологии
Содержание работы: Задание 1: С помощью поисковой машины Google.ru найдите расчет платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ от стационарных источников. Укажите ресурс найденной информации. Задание 2: С помощью поисковой системы Yandex.ru найдите информацию на тему: «Экологический мониторинг и биоиндикация». Задание 3: С помощью поисковой системы ответьте на следующие вопросы. Результаты сохраните в текстовом файле MS Word с указанием адреса интернет-ресурса.
Задание 4: Поиск по ключевым словам в поисковом каталоге. В таблице приведены запросы к поисковому серверу Yandex. Для каждого номера укажите количество страниц, которые найдёт поисковый сервер по каждому запросу. Указать адрес ресурса.
В сети Интернет требуется найти информацию о большой белой акуле (кархародон). Сформулируйте запрос к поисковой системе с использованием языка запросов так, чтобы была найдена информация о физических данных акулы (размеры акулы, вес, размеры зубов, продолжительность жизни и т.д.) и местах обитания. Указать адрес ресурса. Вопросы для самоконтроля:
Рекомендуемая литература:
Лабораторная работа № 14 Тема: Электронное правительство. Цель: Научиться пользоваться правительственными сайтами. Содержание работы: Задание 1: Зайдите на официальный сайт Президента России (www.kremlin.ru). Изучите структуру сайта. Какие существуют виды обращений к Президенту? Перейдите в нижнюю часть главной страницы, выберите Камчатский край на карте и ознакомьтесь с последними официальными новостями. Сохраните в MS Word дату и заголовок ключевой новости. Задание 2: Ознакомьтесь с картой сайта Министерства природных ресурсов и экологии РФ (www.mnr.gov.ru). Перейдите по ссылке на Федеральную службу по надзору в сфере природопользования. Перейдите на Экологический форум:
Задание 3: Ознакомьтесь с миссией Минприроды России и скопируйте информацию в файл MS Word. Задание 4: Перейдите на вкладку Мультимедиа сайта Министерства природных ресурсов и экологии РФ. В Фотогалерее просмотрите фотографии категории «Заповедная Россия». В Видеогалерее ознакомьтесь с перечнем фильмов особо охраняемых природных территорий России. Задание 5: В адресной строке браузера введите http://www.kamchatka.gov.ru. Вы зайдете на сайт Правительства Камчатского края.
Задание 6: Зайдите на портал государственных услуг (www.gosuslugi.ru).
Вопросы для самоконтроля:
Рекомендуемая литература:
Лабораторная работа № 15 Тема: Имитация экологических объектов в MS Excel. Цель: Приобрести знания и умения по созданию имитационных моделей экологических задач, научиться реализовывать имитационные модели в электронных таблицах MS Excel. Теоретические сведения к лабораторной работе: Количественное описание природных феноменов (биометрическое, статистическое, многомерное) давно стало нормой экологического исследования, чего пока нельзя сказать о количественном описании механизма наблюдаемых явлений, о моделировании. Изучаемые экологические явления сначала нужно понять, дать им объяснение, а уж затем, при необходимости, и прогнозировать. Цель количественного объяснения состоит в вычислении неких параметров, определяющих динамику наблюдаемого процесса; их значения могут быть недоступны для прямого наблюдения или статистической оценки, но информация о них содержится в собранных данных. Решать такую задачу лучше с помощью имитационного моделирования. Имитационные модели проще прогностических аналитических моделей, поскольку представляют собой компьютерные программы, которые могут строиться на базе простейших (линейных) алгебраических уравнений. Переменная "время", необходимый компонент аналитических моделей, в компьютерной программе выводится за рамки уравнений, т. е. счетчик времени организуется отдельно, модель становится дискретной. Второе упрощение - это отсутствие процедуры решения дифференциальных уравнений. Значения параметров имитационных моделей подбираются с помощью внешних процедур оптимизации. Вместо составления и решения дифференциальных уравнений предлагается составлять программы и настраивать параметры имитационных моделей. Содержание работы: Задание: Составить имитационную модель решения задачи в MS Excel. В течение последних 10 лет на о. Кижи (Онежское озеро, Карелия), изучалась популяция обыкновенной гадюки. Животных метили, определяли встречаемость меченых особей (m) в повторных пробах разного объема (n). Так, из 158 гадюк, помеченных в 1994 г., проба 1995 г. (n = 365 экз.) содержала m = 18 особей (таблица 4, графы n, m). Таблица 4 Количественный состав особей гадюки по гадам в MS Excel  Фрагмент листа Excel: Имитационная модель снижения числа меченых гадюк M' в островной популяции гадюки в предположении постоянства численности N, объемов отхода Nd и пополнения Nb до настройки параметров. Решение задачи: Положим целью моделирования определение ежегодной численности N и смертности Nd в островной популяции гадюк (при отсутствии массовых миграций). Обычные методы расчетов здесь не работают, т.к. в данном случае не выполняются важные требования (отсутствие смертности, только троекратный отлов и т. д.). Для иллюстрации работы метода имитации покажем решение упрощенной задачи, приняв ежегодную численность и смертность в островной популяции гадюки неизменной: N = Ni =const (i = 1994, ..., 1998), Nd = const. Главный момент имитационного моделирования состоит в том, чтобы выразить известные переменные через неизвестные параметры. Имитационная модель должна вычислять те же величины, что наблюдаются в природе, опыте. Тогда появляется возможность, перебирая возможные значения параметров, найти такие, при которых модельные значения переменных совпадут с реальными. В этом случае можно обсуждать найденные значения параметров как характеристику механизма наблюдаемого явления. Для популяции гадюки нам известны следующие переменные: число одноразово меченых животных M, объемы повторных отловов n, число повторно отловленных особей в каждой новой пробе m. Неизвестными остаются общая численность N, число ежегодно гибнущих особей Nd и объем пополнения Nb популяции. Три последних значения и требуют оценки, но их необходимо задать сразу же в первом приближении. Разместим их на электронном листе Excel (таблица 4): F8 =5000, F9 =500, F10 =F9, D2 =F8. В реальной популяции численность ежегодно поддерживается балансом процессов гибели и пополнения: Ni+1 = Ni - Nd + Nb. Эта динамика в формате Excel примет вид: D3 =D2-$F$9+$F$10, D4 =D3-$F$9+$F$10, ..., D6 =D5-$F$9+$F$10 (таблица 4, столбец D). Достаточно одну формулу ввести вручную, а остальные - с помощью операции автозаполнение. При этом важно следить за тем, чтобы ссылки на общие параметры были абсолютными, например, $F$9. После ввода всех формул в таблице Excel отображаются результаты расчетов; в данном случае численность сохраняется неизменной N'i = 5000 экз. (таблица 4, графа N'). Ежегодная смертность, в том числе среди меченых, составит: d'i = Nd/N'i, или в формате Excel: E3 =$F$9/D3, ... (таблица 4, графа d'). Число погибших меченых особей составит: dM = d'i - M, а число выживших меченых будет равно: M'i + 1 = M'i - d'i - M, или F3 = F2 - F2E2, ... (таблица 4, графа M'). Как видно из таблицы 4, число меченых гадюк со временем сокращается. Сокращаться должно и число повторно отловленных меток m'. Поскольку концентрация меченых особей равна pM'i = M'i/N'i, то число меченых в пробе объемом n составит: m'i = n ipM'i = n iM'i/N'i, или G3 =B3F3/D3, ..., G6 = B6F6/D6 (таблица 4, графа m'). Модельное число повторно отловленных гадюк m' уменьшается, но сильно отличаются от наблюдаемых значений m. Это говорит о том, что произвольно взятые величины N и Nd не соответствуют реальности. Для расчета степени отличия модели от натурных наблюдений используем формулу: di = (mi - mi')2, или I3 =(C3-G3)^2,.. .(таблица 4, графа Ф). Общее отличие есть сумма всех частных отличий: I8 =СУММ(13:16). Это обобщенное отличие (функция невязки) равно Ф=109. Если бы модель абсолютно точно описывала реальность, то функция невязки была бы равна нулю. Отсюда вытекает вторая главная задача моделирования - настройка модели, определение таких значений параметров N и Nd, которые нивелировали бы отличия модели от реальности. Эта очень трудоемкая операция оформлена в среде Excel в виде макроса "Поиск решения" с очень простым интерфейсом. Процедура настройки модели в MS Excel доступна любому пользователю. После вызова макроса остается заполнить его окно, т. е. указать, что целевой ячейкой выступает ячейка I8 (со значением функции невязки), что она должна быть равной значению 0, что для этого можно изменять значения в ячейках F8:F9. После этого следует нажать кнопку "Выполнить", и в окне "Результаты поиска решения", появившемся вслед за этим, нужно выбрать "Сохранить результаты". Для нашего примера результаты представлены в таблице 5. Фрагмент листа MS Excel: Имитационная модель снижения числа меченых гадюк M' в островной популяции гадюки в предположении постоянства численности N, объемов отхода Nd и пополнения Nb после настройки параметров. Таблица 5 Имитационная модель снижения числа меченых гадюк MS Excel  Как видно из таблицы 5, при численности островной популяции обыкновенной гадюки равной N = 3086 экземпляров и смертности d=7,4%, модельная динамика снижения числа меченных животных оказалась почти такой же, что наблюдалась и в поле. "Почти", потому что функция невязки так и не обнулилась, после настройки Ф=6. Для решения вопроса, соответствует ли модель реальности, предлагается три способа: 1) проверка работы модели на независимо полученных данных, 2) оценка статистической ошибки найденных параметров путем рандомизации, 3) оценка адекватности модели - реальности с помощью дисперсионного анализа Рассмотрим последний метод. В соответствии со схемой дисперсионного анализа линейной регрессии, общая сумма квадратов по всем наблюдениям представлена остаточной и модельной суммой квадратов. Функция невязки есть по существу остаточная сумма квадратов; остаточная дисперсия определяется из отношения:  или I9 = I8/C9. Общую сумму квадратов просто рассчитать по функции стандартного отклонения (C8 =СТАНДОТКЛОН(С3:С6)), возведя ее в квадрат и умножив на число степеней свободы: С9 = СЧЁТ(С3:С6) - 1; С10 = C9C8A2. Модельная сумма квадратов есть разность между общей и остаточной S Мод. = S Общ. - S Ост., или С11 = C10 - I8. Это же значение равно модельной дисперсии, поскольку число степеней свободы  . Величина критерия Фишера составит: .,или H10 = С 11/I9. В нашем случае критерий превышает табличное значение F (0,05; 1; 3) = 6,6; модель в целом адекватна наблюдаемым данным. Видимо численность наблюдаемой островной популяции гадюки действительно приближается к 3000 экз. Обобщая рассмотренный пример, важно отметить, что для построения любой имитационной модели требуется конструирование имитационной системы, содержащей средства ввода данных, программирования, отладки, настройки модели и презентации результатов. Все эти функции оптимально выполняются в электронной таблице Excel. В состав имитационной системы входят следующие основные компоненты:
Способ моделирования в электронной таблице MS Excel отличается от традиционных способов программирования (алгоритмического, структурного или объектного), это - табличное программирование. Главная особенность его состоит в предельном упрощении переменной "время", в ликвидации счетчика времени; вместо циклической, жизнь модели становится пространственной, построчной. Каждая отдельная строка модели представляет собой один временной шаг существования моделируемой системы. Важно помнить, что единицы размерности параметров модели следует явно привязывать к величине выбранного шага. В нашем случае это был один год. Рассмотренные две особенности среды MS Excel - простота моделирования и встроенный модуль настройки - позволяет надеяться на широкое распространение имитационного моделирования в практике предметных экологических исследований. Вопросы для самоконтроля:
Рекомендуемая литература:
Лабораторная работа № 16 |
Похожие:
 | Информационное обеспечение логистики на транспорте : методические указания / Э. А. Мамаев, А. В. Гузенко; Рост гос ун-т путей сообщения.... | | Это связано с тем, что процедуры, организационное, аналитическое и методическое обеспечение которых осуществляет отдел, являются... |
| В рамках реализации государственной программы российской федерации информационное общество |  | Об утверждении административного регламента предоставления муниципальной услуги "Информационное обеспечение граждан и юридических... |
| Одним из основных направлений деятельности библиотек является качественное и своевременное информационное обеспечение всех ее пользователей,... |  | Информационное обеспечение и отчетность в территориальных органах Росприроднадзора 11 |
| Об административном регламенте администрации муниципального образования «Красноярский район» по предоставлению муниципальной услуги... | | Введение в экологическую экспертизу как превентивный вид природоохранной деятельности |
| Индивидуальные задания: методические рекомендации к выполнению индивидуальных заданий по дисциплине «Информационное обеспечение товароведения... | |