На основі застосування засобів математичного моделювання запропоновано нову багаторівневу стратегію дослідження складних багатокомпонентних систем за допомогою засобів математичного моделювання, засновану на синтезі можливостей методів багатовимірного аналізу та сучасних комп'ютерних способів візуального представлення багатовимірних масивів даних. Теоретично обгрунтовано концепцію побудови узагальнених інтегральних характеристик у процесі моделювання складних систем. Запропоновано алгоритм утворення багатовимірних інтегральних показників техногенного забруднення багатокомпонентних екосистем. Розроблено новий апарат якісного дослідження складних динамічних багатокомпонентних математичних моделей на базі аналізу поводження рішень систем нелінійних звичайних диференціальних рівнянь. Зазначено, що даний апарат істотно спрощує аналіз великих масивів модельних даних за рахунок проектування (візуалізації) їх структури на площину узагальнених факторів без втрати інформації. Розроблено комп'ютерні програмні засоби для реалізації багаторівневої стратегії візуалізації багатовимірних даних (натурних та модельних) з можливостями візуального аналізу та прогнозування розвитку складної екологічної ситуації (зокрема, засіб для створення та корекції спеціальних екологічних карт просторових кореляцій та ризиків проживання).