Основные понятия и теории моделирования

Любой аналог (образ) какого-либо объекта, процесса или явления, используемый в качестве заменителя (представителя) оригинала, называется моделью
(от лат. modulus — образец).

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.
Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Общие свойства моделей.
1) адекватность – это степень соответствия модели тому реальному явлению (объекту, процессу), для описания которого она строится,
2) конечность – модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и, кроме того, ресурсы моделирования конечны,
3) упрощенность - модель отображает только существенные стороны объекта,
4) полнота – учтены все необходимые свойства,
5) приблизительность - действительность отображается моделью грубо или приблизительно,
6) информативность - модель должна содержать достаточную информацию о системе - в рамках гипотез, принятых при построении модели,
7) потенциальность - предсказуемость модели и её свойств

Основными этапами моделирования являются:
постановка задачи;
разработка модели, анализ и исследование задачи;
компьютерный (натурный, физический) эксперимент;
анализ результатов моделирования.

Признаки классификаций моделей:
1) по области использования;
2) по фактору времени;
3) по отрасли знаний;
4) по форме представления.

Классификация моделей по области использования:
1) Учебные модели – используются при обучении. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.
2) Опытные модели – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик. Например, модель корабля исследуется в бассейне для изучения устойчивости судна при качке

3) Научно – технические модели - создаются для исследования процессов и явлений. К таким моделям можно отнести, например, прибор для получения грозового электрического разряда.
4) Игровые модели – это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Эти модели как бы репетируют поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника. С помощью игровых моделей можно оказывать психологическую помощь больным, разрешать конфликтные ситуации.

5) Имитационные модели непросто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперименты с моделей проводят при разных исходных данных. По результатам исследования делаются выводы. Такой метод подбора правильного решения получил название (метод проб и ошибок). Например, для выявления побочных действий лекарственных препаратов их испытывают в серии опытов над животными.

Классификация моделей по фактору времени:
1) Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Например, обследование учащихся в стоматологической поликлинике дает состояние их зубов в данный момент времени: соотношение молочных и постоянных, наличие пломб, дефектов и т.п.
2) Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

Классификация моделей по отрасли знаний- это классификация по отрасли деятельности человека: математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и тд.

Классификация моделей по форме представления:
Материальные – это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты
Абстрактные (нематериальные) – не имеют реального воплощения. Их основу составляет информация. это теоретический метод познания окружающей среды. По признаку реализации они бывают: мысленные и вербальные; информационные

Мысленные модели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Примером мысленной модели является модель поведения при переходе через дорогу.
Вербальные (от лат. verbalis – устный) – мысленные модели, выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей.
Информационные модели – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта.

Типы информационных моделей :
Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)
Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня
Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру

Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)
Типы информационных моделей :

Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня

Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру

Геоинформационные модели

Геоинформационная система
(географическая информационная система, ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных
(географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.

Общие геоданные
Профессиональные ГИС
Открытые ГИС
Встроенные ГИС
GPS (Geo Position System)
Настольные ГИС
САПР-ГИС
Интернет-ГИС
Типы геоинформационных систем