Решается задача моделирования развития социально-экономической ситуации в регионах на примере статистической оптимизации неизвестной оценочной (индикативной) функции, описывающей связи между экономическими показателями территориальной системы. Для формализации связей, идентификации параметров оптимизации, классификации ситуаций экономических систем по признакам неоднородности геоисторической среды и фиксации моментов трансформации социально-экономических режимов используется байесовский подход. При этом переменные и коэффициенты модели интерпретируются как билинейные характеристики, что позволяет отразить единство внутренних и внешних системных свойств и одновременное влияние фундаментальных экономических факторов и условий географической и исторической среды, что важно для решения современных проблем в области оптимального регионального развития в неоднородном природном и инфраструктурном окружении. При анализе показателей региональной экономики исследуется эмпирическая зависимость размеров внутренних инвестиций от объемов производства в промышленности и сельском хозяйстве в регионах России за 2000–2016 гг., что продемонстрировано на примере экономики Иркутской области. Показаны закономерности инвестиционно-производственного процесса в докризисный, кризисный и посткризисный периоды. Выделены соответствующие характерные временные периоды (2000–2006, 2006–2008 и 2008–2016) изменения условий инвестиционной среды для ведения промышленного производства, в то же время для сельскохозяйственной деятельности такая взаимосвязь отсутствует. Выявлено, что под воздействием геоэкономических условий средовые показатели региональной системы меняются, что влияет на выбор оптимального решения субъектами экономической деятельности в области инвестирования.