Systeemanalyse van geografie: theorie, verdiensten van abstracte constructiestructuur en -gedrag

Systeemanalyse van geografie: theorie, verdiensten van abstracte constructiestructuur en -gedrag!

Systeem is door verschillende wetenschappers anders gedefinieerd.

In de woorden van James kan een systeem worden gedefinieerd als "een geheel (een persoon, een staat, een cultuur, een bedrijf) dat als geheel functioneert vanwege de onderlinge afhankelijkheid van zijn delen". Als we deze definitie accepteren, kan redelijkerwijs worden gezegd dat geografen al sinds het begin van het onderwerp vormen van systeemconcepten gebruiken. Tot het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog was er echter nog geen techniek ontwikkeld om geografen in staat te stellen complexe systemen te analyseren.

Aardrijkskunde gaat over complexe relaties van levende en niet-levende organismen in een ecosysteem. Systeemanalyse biedt een raamwerk voor het beschrijven van het hele complex en de structuur van de activiteit. Het is daarom bijzonder geschikt voor geografische analyse, aangezien geografie zich bezighoudt met complexe multivariate situaties. Vanwege dit voordeel stelden Berry en Chorley systeemanalyse en algemene systeemtheorie voor als basisinstrumenten voor geografisch inzicht. Naar de mening van Chorley (1962) is er grote betekenis van systeemanalyse in geografische studies.

De belangrijkste voordelen van systeemanalyse zijn:

1. er moeten systemen worden bestudeerd in plaats van geïsoleerde verschijnselen;

2. er moeten de basisbeginselen voor systemen worden vastgesteld;

3. er is waarde in argumenteren vanuit analogieën met het onderwerp; en

4. er zijn algemene principes nodig om verschillende systemen te bestrijken.

Algemene systeemtheorie:

Het concept van algemene systeemtheorie werd ontwikkeld door biologen in de jaren 1920. Het was Ludwig von Bertalanffy die verklaarde dat tenzij we een individueel organisme bestudeerden als een systeem van veelsoortige geassocieerde delen, we de wetten die het leven van dat organisme besturen niet echt zouden begrijpen. Na enige tijd besefte hij dat dit idee kon worden toegepast op andere niet-biologische systemen, en dat deze systemen veel gemeenschappelijke kenmerken hadden over een reeks van wetenschappen. Het was mogelijk om een ​​algemene systeemtheorie te ontwikkelen die hetzelfde analytisch raamwerk en dezelfde procedure aan alle wetenschappen gaf.

Een algemeen systeem is een hogere orde generalisatie van een veelvoud aan systemen die door individuele wetenschappen zijn erkend. Dit is een manier om de wetenschappen te verenigen. Dit leidde tot interdisciplinaire benadering in onderzoek. Met andere woorden, de algemene systeemtheorie is een theorie van algemene modellen.

Volgens de definitie van Mesarevic gaat de algemene systeemtheorie niet alleen over isomorfisme en analogie in de systeemanalyse, maar over het opzetten van een algemene theorie waarvoor kenmerken van verschillende systemen kunnen worden afgeleid. Het gaat dus over de deductieve eenmaking van het systeemanalytisch concept.

De algemene systeemtheorie biedt een raamwerk voor het relateren van individuele systemen en soorten systemen binnen een uniforme hiërarchische structuur. Een dergelijke structuur is nuttig omdat het ons in staat stelt de relaties tussen verschillende soorten systemen beter te begrijpen; categorisch de omstandigheden beschrijven waaronder het ene systeem de andere benadert, en soorten systemen identificeren die nuttig voor ons kunnen zijn, hoewel we nog geen echt systeem hebben geïdentificeerd om ze te evenaren.

De algemene systeemtheorie kan worden begrepen in het licht van een nieuw concept van wiskunde en natuurkunde. Dit concept staat bekend als 'cybernetica' (van de Griekse kybernete-helsman). Cybernetica kan worden gedefinieerd als de studie van regulerende en zelfregulerende mechanismen in natuur en technologie. Een regulerend systeem volgt een programma, een voorgeschreven handelwijze die een vooraf bepaalde handeling produceert. In de natuur is er een zeer groot aantal zelfregulerende mechanismen, zoals de automatische regeling van de lichaamstemperatuur. Deze zelfregulerende mechanismen volgen bepaalde algemene wetten en deze kunnen wiskundig op dezelfde manier worden beschreven. Hoewel regelgeving zeer nauwkeurig van aard is, is het in menselijke samenlevingen defect.

Cybernetica legt de nadruk op de interactie tussen componenten in plaats van een scherp onderscheid te maken tussen oorzaak en gevolg. Tussen twee componenten kan een causaal mechanisme beide kanten op werken. Een impuls die in een deel van het systeem begint, zal zijn weg terug naar zijn oorsprong vinden nadat hij is getransformeerd via een reeks deelprocessen in andere delen van het systeem. Deze cybernetische theorie stelt ons in staat de werking van de algemene systeemtheorie te begrijpen.

Het abstracte karakter van een systeem wordt benadrukt wanneer we ons realiseren dat een systeem, als het geanalyseerd moet worden, 'gesloten' moet zijn. Een open systeem interacteert en maakt verbinding met de omringende systemen en wordt daarom moeilijk te analyseren. Alle echte systemen (zoals landschappen) zijn open systemen. Wanneer we een systeem analyseren, kunnen we alleen een eindig aantal elementen in het systeem en de wederzijdse relaties daartussen beschouwen.

De elementen en verbanden die we bij een dergelijke analyse niet kunnen overwegen, moeten volledig buiten beschouwing worden gelaten. We moeten aannemen dat ze het systeem niet beïnvloeden. Bij de analyse van een regio kunnen we natuurlijk rekening houden met individuele invloeden en afzonderlijke elementen die niet geografisch binnen het vooraf bepaalde gebied of regio liggen. Het abstracte systeem blijft toch gesloten omdat we deze elementen en relaties in ons conceptuele model insluiten. Het systeem is niet synoniem met het model dat we ervoor hebben gemaakt, vertegenwoordigd door de elementen en verbindingen die we hebben gekozen om mee te nemen of te overwegen.

Met andere woorden, we kunnen alleen een systeem bestuderen nadat we de grenzen hebben bepaald. Dit levert geen wiskundig probleem op, aangezien de grenzen trekken voor zover er sommigen buiten liggen, hoewel het niet zo eenvoudig is om die elementen te kiezen, in praktisch geografisch onderzoek. Harvey beschrijft bijvoorbeeld een bedrijf dat binnen een economie functioneert op basis van bepaalde economische omstandigheden. Wanneer we de interne relaties en elementen binnen het bedrijf analyseren als een gesloten systeem, moeten we deze omstandigheden als onveranderlijk beschouwen. Het uitbreiden van de grenzen van het systeem met de veranderende sociale en politieke relatie in de maatschappij waarvan het bedrijf deel uitmaakt, kan het resultaat van de analyse wellicht veranderen. Dus, zelfs in dit eenvoudige geval, creëert het tekenen van grenzen problemen.

Door de verzameling elementen te identificeren die volgens ons het echte systeem het beste beschrijven om een ​​echte situatie te modelleren. In een groot industrieel bedrijf dat meerdere activiteiten ontplooit, vormen het hoofdkantoor en elk van de filialen bijvoorbeeld de samenstellende elementen ervan.

Wiskundig uitgedrukt, het systeem bestaat uit:

A = (a 1, a 2, a 3 ... a n )

Aan deze uitdrukking moet een element a 0 worden toegevoegd dat de omgeving van het systeem weergeeft waarbinnen het bedrijf opereert. We kunnen dan een nieuwe reeks elementen afleiden:

B = (a 0, a 1, a 2 ... a n )

Dit omvat alle elementen in het systeem plus een extra element dat de omgeving vertegenwoordigt. We kunnen dan de verbanden tussen deze elementen onderzoeken. Als we het bedrijf analyseren, kunnen we zien of er verbindingen zijn tussen de vestigingen en, zo ja, tussen welke filialen. We kunnen observeren of de contacten in beide richtingen gaan en wat het contactmodel impliceert.

Zo bestaat een systeem uit:

(i) Een verzameling elementen geïdentificeerd met enkele variabele attributen van objecten.

(ii) Een verzameling relaties tussen deze attributen van objecten en de omgeving.

(iii) Een verzameling relaties tussen deze attributen van objecten en de omgeving.

Verdiensten van Abstract Construal of a Systems:

De abstracte constructie van een systeem heeft een aantal belangrijke voordelen, die hieronder worden weergegeven:

(i) Elke geografische regio (landschap) heeft een aantal verschijnselen. Systeemanalyse probeert deze complexiteit te reduceren tot een eenvoudiger vorm, waarin het gemakkelijker te begrijpen is en welke modellen kunnen worden geconstrueerd.

(ii) Het laat bijvoorbeeld de ontwikkeling toe van abstracte-theorie-systemen die niet gebonden is aan een bepaald systeem of reeks systemen.

(iii) Deze theorie verschaft ons veel informatie over de mogelijke structuren, gedragingen, toestanden, en binnenkort kan dat mogelijk gebeuren.

(iv) Het verschaft ons de noodzakelijke technische apparatuur voor het omgaan met interacties binnen complexe structuren.

(v) Systeemtheorie is geassocieerd met een abstracte wiskundige taal, die, net als geometrie en waarschijnlijkheidstheorie, kan worden gebruikt om empirische problemen te bespreken.

Structuur van een systeem:

Een definitie van 'systeem' is gegeven in de voorgaande paragrafen. Gegeven de definitie van een systeem is het mogelijk om de 'structuur' ervan uit te werken.

Een systeem bestaat hoofdzakelijk uit drie componenten:

1. een reeks elementen;

2. een reeks links; en

3. een reeks schakels tussen het systeem en zijn omgeving.

Elementen van een systeem:

Elementen zijn de basisaspecten van elk systeem, structuur, functie, ontwikkeling. Vanuit wiskundig oogpunt is een element een primitieve term die geen definitie heeft, zoals het concept van punt in de meetkunde. Niettemin is de structuur van een systeem de som van de elementen en de verbindingen daartussen. Functie heeft betrekking op de stromen (uitwisselingsrelaties) die de verbindingen innemen. Ontwikkeling presenteert veranderingen in zowel structuur als functie die in de loop van de tijd kunnen plaatsvinden.

De definitie van een element hangt af van de schaal waarop we het systeem bedenken. Het internationale monetaire systeem kan bijvoorbeeld geconceptualiseerd worden als landen die elementen bevatten; een economie kan worden opgevat als bestaande uit bedrijven en organisaties; organisaties zelf kunnen worden opgevat als een systeem bestaande uit afdelingen; een afdeling kan worden beschouwd als een systeem gemaakt van individuele personen; elke persoon kan als een biologisch systeem worden beschouwd; enzovoorts. Evenzo kan een auto een element in het verkeerssysteem zijn, maar kan ook worden beschouwd als een systeem. Het is duidelijk uit deze voorbeelden dat de definitie van een element afhangt van de schaal waarop we ons het systeem voorstellen.

Het concept van element als een componenteenheid van een systeem is uitgezet door Blalock en Blalock, zoals getoond in figuur 10.3. Deze figuur toont twee verschillende weergaven van interactie. Het bovenste diagram toont de interactie tussen systeem A en systeem B als eenheden, met kleinere systeeminteracties binnen elk systeem. Het onderste diagram toont Systemen A en B die op lagere niveaus samenwerken.

Nadat is besloten welke schaal moet worden gebruikt, is een ander probleem bij het opbouwen van een systeem hoe de elementen kunnen worden geïdentificeerd. Identificatie in bijzonder moeilijk wanneer we te maken hebben met verschijnselen die een continue verdeling hebben, bijvoorbeeld wanneer neerslag een element in het systeem vormt. Identificatie is het gemakkelijkst met elementen die duidelijk gescheiden zijn, zoals boerderijen. Maar vanuit het oogpunt van de wiskundige systeemtheorie is een element een variabele.

Hieruit volgt dat we bij het zoeken naar een vertaling van het wiskundige element in geografische context het element moeten beschouwen als een attribuut van een bepaald individu in plaats van als het individu zelf.

Links of Relaties :

Het tweede onderdeel van een systeem is links (relaties). De koppelingen in een systeem dat de verschillende elementen erin verbindt, zijn weergegeven in figuur 10.4.

Deze zijn als volgt:

(i) Serie-relatie.

(ii) Parallelle relatie.

(iii) Feedbackrelatie.

(iv) Eenvoudige samengestelde relatie.

(v) Complexe samengestelde relatie.

Drie basisrelatievormen kunnen worden gedefinieerd als onder:

(i) Serieband:

Dit is de eenvoudigste en is karakteristiek voor elementen verbonden door een onomkeerbare link. Aldus vormt ai-aj een serierelatie en het kan worden opgemerkt dat dit de karakteristieke oorzaak-gevolg-relatie is waarmee de traditionele wetenschap heeft gewerkt. Deze relatie kan worden verklaard door een voorbeeld uit India te nemen. De productiviteit van rijst in Punjab hangt af van beschikbare irrigatie of de teelt van saffraan in de vallei van Kasjmir is te danken aan de Karewa-bodem.

(ii) Parallelle relatie:

Deze relatie treedt op wanneer twee of meer elementen een derde element beïnvloeden, of omgekeerd wanneer een element twee of meer andere beïnvloedt. In figuur 10.4 kan worden opgemerkt dat ai en aj worden beïnvloed door een ander element ak. Bijvoorbeeld, de neerslag- en temperatuurvariabelen beïnvloeden vegetatie en vegetatie, wat op zijn beurt de hoeveelheid ontvangen neerslag en de algemene temperatuursomstandigheden beïnvloedt.

(iii) Feedbackrelatie:

Een feedbackrelatie is het soort koppeling dat is geïntroduceerd in analytische structuren. Het beschrijft een situatie waarin een element zichzelf beïnvloedt. Bijvoorbeeld, de peulvruchten die in een veld worden gezaaid, verrijken stikstof in de grond en dus raken de gewassen erdoor beïnvloed (Fig. 10.4.3). De feedbackrelatie kan een directe, positieve, negatieve of geen feedback zijn. Een voorbeeld van de directe feedback is: A invloeden B die op hun beurt A beïnvloeden, of het kan indirect zijn, met de impuls van A die er via een reeks andere variabelen naar terugkeert. Met negatieve feedback wordt het systeem in een stabiele toestand gehouden door zelfregulerende processen aangeduid als homostatisch of morfostatisch.

Een klassiek voorbeeld wordt gegeven door het proces van concurrentie in de ruimte, dat leidt tot een geleidelijke vermindering van overtollige winsten totdat het ruimtelijk in evenwicht is. Maar met positieve feedback wordt het systeem gekarakteriseerd als morfogenetisch, waardoor de karakteristieken ervan veranderen, aangezien het effect van B op C leidt tot verdere veranderingen in B via D. Het is mogelijk om deze relaties op een aantal manieren te combineren (Fig. 10.4.4) ) zodat twee elementen tegelijkertijd op verschillende manieren kunnen worden verbonden. De schakels vormen dus een soort 'bekabelingssysteem' dat de elementen op verschillende manieren verbindt (Fig. 10.4.4-5).

Gedrag van een systeem:

Gedrag van een systeem betekent onderlinge relaties tussen de elementen, hun wederzijdse effect op elkaar. Gedrag moet daarom gebeuren, met stromen, stimuli en reacties, inputs en outputs en dergelijke. We kunnen zowel het interne gedrag van een systeem als zijn transacties met de omgeving onderzoeken. Een studie van het eerste komt neer op een studie van functionele wetten die gedrag in verschillende delen van het systeem verbinden. Overweeg een systeem met een of meer elementen die verband houden met het aspect van de omgeving. Stel dat de omgeving verandert. Vervolgens wordt ten minste één element in het systeem beïnvloed.

Het effect van deze aangetaste elementen wordt door het hele systeem verzonden totdat alle verbonden elementen in het systeem worden beïnvloed. Dit vormt een eenvoudige stimulusreactie of een input-outputsysteem zonder feedback naar de omgeving:

Het gedrag wordt beschreven door de vergelijkingen (deterministisch of possibilistisch) om de ingang met de uitgang te verbinden.

Geografisch systeem:

Een systeem waarbij een of meer van de functioneel belangrijke variabelen ruimtelijk zijn, kan worden beschreven als een geografisch systeem. Geografen zijn vooral geïnteresseerd in het bestuderen van systemen waarvan de belangrijkste functionele variabelen ruimtelijke omstandigheden zijn, zoals locatie, afstand, omvang, wildgroei, dichtheid per oppervlakte-eenheid, enz.

In de afgelopen decennia heeft de systeembenadering de aandacht getrokken van geografen. Chorley probeerde het denken in de geomorfologie te formuleren in termen van open systeem; Leopold en Langbein gebruikten entropie en steady state in de studie van fluviale systemen; en Berry probeerde een basis te bieden voor de studie van "steden als systemen binnen stedenstelsels" door het gebruik van twee concepten van organisatie en informatie in ruimtelijke vorm. Onlangs hebben Wolderberg en Berry het systeemconcept gebruikt om centrale plaats- en rivierpatronen te analyseren, terwijl Curry heeft geprobeerd nederzettingslocaties in een systeemkader te analyseren. Die geografen die de aandacht vestigen op ruimtelijke organisatie roepen steevast systemen op, zoals Hadgett's beschrijving van de locatieanalyse in de menselijke geografie aantoont.

In aardrijkskunde kunnen statische of adaptieve systemen eenvoudig worden geconstrueerd. Het is moeilijk om een ​​geografisch systeem dynamisch te maken, daarvoor moeten we tijd en ruimte in hetzelfde model combineren. De ruimte kan in twee dimensies worden uitgedrukt door cartografische abstractie. We kunnen een bevredigende verklaring voor een dergelijk systeem geven, maar het is erg moeilijk om het te hanteren en te analyseren. Lund heeft deze problemen geanalyseerd in zijn tijd-ruimtemodel.

Sommige van deze problemen kunnen worden opgelost door geografische modellen te ontwikkelen die kunnen worden geclassificeerd als 'gecontroleerde systemen' (hierboven besproken). Gecontroleerde systemen zijn met name handig bij het plannen van situaties waarin het doel bekend is en de invoer in het economische geografische systeem is gedefinieerd. In de meeste gevallen kunnen we sommige inputs besturen, maar andere zijn ofwel onmogelijk of te duur om te manipuleren. Als we bijvoorbeeld de landbouwproductie willen maximaliseren, kunnen we mogelijk de invoer van kunstmest controleren, maar we hebben geen controle over het klimaat.

Gedeeltelijk gecontroleerde systemen zijn daarom van groot belang. Door onze toegenomen kennis van de omgevingscondities kunnen we de omvang van de behoefte aan de ontwikkeling van plannings- en controlesystemen waarderen. Veel van de wetenschappers die zich bezighouden met onderzoek naar mogelijke toekomstige omstandigheden vrezen dat het positieve feedbackmechanisme in de vorm van technologische ontwikkeling en controle, die hebben geleid tot een exponentiële toename van de bevolking, industriële productie, etc., op de lange termijn zal resulteren in een dramatische crisis van vervuiling, honger en schaarste aan middelen. Een van de oorzaken van een dergelijke crisis is de langdurige onderdrukking van het natuurlijke mechanisme van negatieve feedback.

Systeemanalyse kan een nuttige systematisering zijn van onze modellen, theorieën van gestructureerde ideeën, maar het is niet nodig om te verwijzen naar systeemanalyse en de wiskundige implicaties ervan wanneer we praktisch onderzoek doen. Een wereldkaart van ijzerertsproductie en -handel kan bijvoorbeeld in systematische termen worden beschreven: de elementen zijn de producerende en consumerende centra, de koppelingen of relaties zijn de handelslijnen, de hoeveelheid ijzer die langs verschillende lijnen wordt getransporteerd, geeft de functie weer, en kaarten die deze situaties met specifieke tijdsintervallen tonen, zouden de ontwikkeling van het systeem beschrijven. Bovendien was de systeembenadering technisch veel veeleisender en trok daarom misschien minder actieve onderzoekers aan.

Zowel systeemanalyse als algemene systeemtheorie zijn bekritiseerd op grond van het feit dat ze instrinsiek worden geassocieerd met positivisme, dat wil zeggen dat deze geen rekening houden met de normatieve waarden (esthetische waarden, overtuigingen, attitudes, verlangens, hoop en vrees), en dus geen echt beeld geven van een geografische persoonlijkheid.

De ontwikkeling van geografisch onderzoek is besproken in de voorgaande paragrafen. Het heeft drie verschillende ontwikkelingsfasen doorlopen. De ontwikkeling van een wetenschap omvat drie grote stadia: (i) beschrijvend, (ii) analytisch en (iii) voorspellend. Beschrijving is de eerste stap en de eenvoudigste; het houdt zich bezig met beschrijving en in kaart brengen van verschijnselen. Geografie van de oudheid tot het midden van de 18e eeuw bevond zich in deze fase. De analytische fase gaat een stap verder door naar verklaringen te zoeken en de wetten te zoeken die achter het waargenomene liggen.

De periode van Alexander von Humboldt valt in deze fase. Het was tijdens deze periode dat de analyse van de ruimtelijke verdeling van verschijnselen begon. De derde fase in de ontwikkeling van een wetenschap is de voorspellende fase. Tegen de tijd dat de voorspellingsfase is bereikt, zijn de wetten zo grondig bestudeerd dat we modellen kunnen gebruiken om voorvallen te voorspellen. Deze fase werd gedeeltelijk bereikt met de komst van geomorfologie en klimatologie in de laatste decennia van de 19e eeuw.

Maar de echte beroering op het gebied van menselijke geografie is een verschijnsel na de Tweede Wereldoorlog. Veel locatietheorieën zijn geformuleerd die voorspellend van aard zijn, en dus kunnen we zeggen dat geografie de derde fase van zijn ontwikkeling is ingegaan. Geografen proberen modellen voor gecontroleerde systemen te ontwikkelen die kunnen worden gebruikt om de ontwikkeling in de toekomst te sturen. Uit de bovenstaande discussie blijkt dat geografen nu naar de voorspellende fase gaan.