Учебной дисциплины наименование дисциплины «основы геоинформатики» Рекомендуется для направления подготовки



Скачать 153.28 Kb.
Дата25.04.2016
Размер153.28 Kb.
ТипПримерная программа
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


Наименование дисциплины

«ОСНОВЫ ГЕОИНФОРМАТИКИ»

Рекомендуется для направления подготовки

022000 Экология и природопользование

Квалификация выпускника _бакалавр



1. Цели освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Основы геоинформатики» является получение общих и специальных знаний в области информатики, современных компьютерных и информационных технологий, геоинформационных технологий и методов создания и использования географических информационных систем (ГИС), выработка методических и практических навыков выполнения на основе полученных знаний и навыков географических исследований.



2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Основы геоинформатики» входит в «Математический и естественнонаучный цикл» базовой части ООП бакалавриата по направлению подготовки «Экология и природопользование». Курс предполагает знание основ информатики, математики и основных дисциплин естественно-географического цикла. Студенты должны овладеть: теоретическими представлениями о связях информатики и геоинформатики, геоинформатики с науками о Земле и прежде всего, с картографией и дистанционным зондированием, о ее роли как научной дисциплины в изучении природных и природно-общественных геосистем, а также базовыми практическими методами и технологиями сбора, хранения, обработки, анализа, моделирования, представления результатов в географических информационных системах (ГИС).


3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- владеть базовыми знаниями фундаментальных разделов математики, в объеме, необходимом для владения математическим аппаратом географических наук и картографии, для обработки информации и анализа географических и картографических данных;

- владеть базовыми знаниями в области информатики, геоинформатики и современных геоинформационных технологий: иметь навыки использования программных средств и работы в компьютерных сетях, уметь создавать базы данных и использовать ресурсы Интернет, использовать геоинформационные технологии .

- владеть базовыми компьютерными технологиями и программными средствами, технологиями обработки и отображения географической информации, иметь представление о возможностях ГИС-технологий анализа и моделирования для исследования структуры геосистем, взаимосвязей и динамики процессов и явлений, решения задач гидрометеорологии, экологии и рационального природопользования, использовать ресурсы Интернет для получения географической, гидрометеорологической, экологической информации.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:



Знать: теоретические основы геоинформатики и современных геоинформационных технологий, функции географических информационных систем; основные идеи, принципы и методы использования ГИС в науках о Земле

Уметь: использовать навыки работы с информацией из различных источников для решения профессиональных задач, оценивать эффективность ГИС в решении географических задач, а также пределы их возможностей

Владеть: базовыми компьютерными технологиями и программными средствами, технологиями обработки и отображения географической информации, навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, геоинформационными технологиями

4. Структура и содержание дисциплины «Основы геоинформатики»

Общая трудоемкость дисциплины составляет __3_ зачетных единицы 108 час


Структура и содержание дисциплины.
Введение

Общие положения. Взаимосвязь информатики и геоинформатики. Взаимодействие геоинформатики с науками о Земле и обществе. Определение и задачи геоинформатики. Основные теоретические концепции в геоинформатике. Понятие о геоинформатике как научной дисциплине, технологии и сфере производственной деятельности. Взаимосвязи с картографией и дистанционным зондированием. Основные понятия и термины геоинформатики: пространственные объекты, пространственные данные, географические информационные системы (ГИС). Общее представление о ГИС. Основные этапы развития ГИС. Типы ГИС. Проблемно-ориентированные ГИС.

Географическая информация и ее представление в базах данных ГИС. Источники пространственных данных и их типы. Способы получения данных. Модели представления данных в ГИС. Пространственный объект как цифровое представление (цифровая модель) объекта реальности. Типы пространственных объектов: точки, линии, полигоны, поверхности (рельеф). Позиционная и семантическая составляющая пространственных данных. Модели пространственных данных: векторная, векторно-топологическая, растровая. Элементы векторной топологической модели (узел, дуга, линейный сегмент и др.). Проектирование географических баз данных (БД). Системы управления БД ГИС (СУБД ГИС). Организация и форматы данных (растровый, векторный). Понятие слоя в БД. Оценка качества данных и контроль ошибок. Представление пространственных данных в БД и цифровой карте.

Техническое и программное обеспечение ГИС. Структура ГИС. Особенности технического и программного обеспечения ГИС. Функции ГИС. Технологии ввода графической пространственно определенной информации. Импорт готовых цифровых данных, форматы экспорта/импорта. Преобразования форматов данных. Графическая визуализация информации: электронные и компьютерные карты. Общая характеристика программных коммерческих ГИС-пакетов

Базовые ГИС-технологии. Регистрация и ввод данных. Преобразование систем координат и геокодирование. Дискретная географическая привязка данных. Операции с данными в векторном формате: представление пространственных объектов и взаимосвязей. Определение пересечения линий. Подсчет площадей замкнутых контуров. Алгоритм “точка в полигоне”. Оверлей слоев в БД. Оверлей полигонов (географический, булев).

Хранение и преобразование растровых данных. Операции с растровыми слоями БД. Оверлей растровых слоев.

Построение запросов: пространственных, атрибутивных, запрос по шаблону.

Географический анализ и пространственное моделирование. Операции с атрибутами множества объектов, перекрывающихся в пространстве. Выбор объектов по пространственным критериям. Анализ близости. Анализ видимости/невидимости. Анализ сетей (сетевой анализ). Расчет и построение буферных зон.

Задачи пространственного моделирования. Подготовка исходных данных для создания модели. Интерполяция по дискретно расположенным точкам. Интерполяция по ареалам. Цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей.

Применение пространственных моделей.

Основы интеграции пространственных данных в ГИС. Понятие об открытых системах. Проблемы интеграции пространственных данных и технологий. ГИС и дистанционное зондирование. Инфраструктуры пространственных данных. ГИС и системы спутникового позиционирования. Сетевые технологии и Интернет.





п/п




Раздел

Дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации (по семестрам)

Лек-ции

Семинары

и прак-тич. работы



Самостоят.

работа


Общ. Трудо-емк.

1

Введение

4

1

2







2

-

2

Общие положения.

4

1-2

4

2

4

10

Зачет по практическим
работам

3

Географическая информация и ее представление в базах данных ГИС.

4

3-4

4

2

10

16

Контрольная работа

(тест)


4

Техническое и программное обеспечение ГИС.

4

5-6

3

2

12

17

Зачет по практикуму

5

Базовые ГИС-технологии.

4

7-9

4

10

12

26

Зачет по практикуму

6

Географический анализ и пространственное моделирование.

4

10-12

4

10

12

26

Зачет по практикуму,

реферат





ГИС как основа интеграции пространственных данных и технологий.

4

12-

13


3

2

6

11

Контрольная работа

(тест)





Всего







24

28

56

108

Экзамен


5. Рекомендуемые образовательные технологии

Для реализация компетентностного подхода предусматривается использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения аудиторных и внеаудиторных занятий (интерактивного геоинформационного моделирования территорий, оптимизация пространственных размещений объектов, разбор конкретных ситуаций с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся.



В процессе преподавания дисциплин модуля «Основы геоинформатики» применяются образовательные технологии лекционно-семинарско-зачетной системы обучения и развития креативного мышления. При чтении курсов модуля применяются такие виды лекций, как вводная, обзорная, проблемная, лекция-презентация. Обязательны компьютерные практикумы по разделам дисциплины.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

  1. Является ли слово «географический» в наименовании ГИС признаком их принадлежности к предметной области профессиональной географии?

  2. Что представляет собой пространственный объект?

  3. Какие критерии используются при классификации ГИС?

  4. Когда появились первые геоинформационные системы?

  5. Укажите основные причины и предпосылки, способствовавшие появлению геоинформатики.

  6. Какие основные функциональные группы выделяют в технологической схеме обработки данных в ГИС?

  7. В чем отличие баз данных ГИС от баз данных других информационных систем?

  8. Опишите функции и задачи СУБД в ГИС.

  9. Какие свойства реляционной модели обусловили ее широкое распространение?

  10. Какие технологические процедуры относятся к базовым геоинформационным технологиям?

  11. Определите, что входит в понятие «источники пространственных данных».

  12. В чем суть трансформирования пространственных прямоугольных координат.

  13. В каких случаях прибегают к трансформированию высот и плоских прямоугольных координат по опорным точкам?

  14. Какие математические модели используются чаще других для трансформирования координат по опорным точкам?

  15. Почему идентификатор пространственного объекта должен быть уникален, а его наименование и адрес — нет?

  16. Каковы мотивы отнесения пространственных данных к базовым?

  17. В чем суть растровой модели данных в ГИС?

  18. Перечислите основные типы форматов пространственных данных.

  19. Является ли картой цифровая карта?

  20. Перечислите основные операции при работе в ГИС с базами данных атрибутивной информации.

  21. Что понимается под операцией геокодирования в ГИС?

  22. Приведите примеры географических задач, для решения которых применима технология оверлея слоев БД?

  23. Приведите примеры применения функций наложения двух слоев БД, демонстрирующие разные результаты.

  24. Чем отличаются запросы по координатам и атрибутам?

  25. Почему для представления рельефа требуются особые модели данных?

  26. Служит ли множество данных оцифрованных горизонталей полноценной цифровой моделью рельефа?

  27. Каковы основные источники данных для создания ЦМР суши и дна акваторий?

  28. Какие математические методы применяются для создания ЦМР?

  29. Каковы преимущества применения спутниковых методов позиционирования при проектировании ГИС?

  30. Как используются космические снимки в ГИС?

Примерная тематика рефератов

  1. Особенности создания баз данных в географических науках.

  2. Проблема оптимизации представления пространственных данных в среде ГИС.

  3. Моделирование географических систем.

  4. Модели структуры, взаимосвязей и динамики географических явлений.

  5. Современные методы визуализации пространственных данных.

  6. Перспективы «интеллектуализации» ГИС.

  7. Возможности анимации изображений в географии.

  8. Интеграция сетевых и ГИС технологий.

  9. Структура систем поддержки принятия решений.

  10. Обзор глобальных, международных, национальных, региональных и локальных ГИС-проектов.

  11. Проблемы перехода России к устойчивому развитию и роль геоинформатики.

  12. Перспективы геоинформатики: расширение возможностей, новые технологии, области применения.


Пример набора упражнений компьютерного практикума

  1. Функции пространственного анализа: построение запросов, операции оверлея (наложения), анализ близости, буферизация.

  2. Создание цифровых моделей пространственного распределения объектов: расстояние, близость, плотность и др.

  3. Статистический анализ моделей пространственного распределения, построение гистограмм. Функции статистического анализа.

  4. Цифровое моделирование рельефа.

  5. Знакомство с доступными ГИС-пакетами и проектами.


Примерный перечень вопросов к экзамену (зачет)у по всему курсу

  1. Геоинформатика и ее взаимосвязи с другими научными дисциплинами (информатика, география, картография)

  2. Определения и задачи геоинформатики

  3. Определение и толкование базовых понятий геоинформатики

  4. Понятия: данные, информация, знания

  5. Общее представление о ГИС: история развития, сущность, структура, функции

  6. Взаимодействие геоинформатики, картографии и дистанционного зондирования

  7. Типы ГИС

  8. Проблемно-ориентированные ГИС

  9. Географические основы ГИС

  10. Карты как основа ГИС. Понятие геоинформационного картографирования

  11. Информационное обеспечение ГИС. Типы источников данных

  12. Проектирование географических баз и банков данных

  13. Представление географической информации в базах данных

  14. Концептуальная модель пространственной информации

  15. Модели данных

  16. Выбор модели пространственной информации

  17. Структура баз данных и модели СУБД

  18. Задачи и функции СУБД в ГИС

  19. Базовые понятия реляционных баз данных. Геореляционные модели БД

  20. Требования к базе данных

  21. ГИС как информационная модель территории

  22. Оценка качества и особенности интеграции разнотипных данных

  23. Техническое и программное обеспечение ГИС

  24. Графическая визуализация информации

  25. Географическая привязка данных (прямая и косвенная)

  26. Алгоритмы трансформирования геоизображений

  27. Интерфейс пользователя в ГИС

  28. Особенности представления и хранения пространственной и атрибутивной информации о географических объектах

  29. Преобразования форматов данных (конвертирование)

  30. Способы хранения и преобразования векторных данных. Вычисление длин, площадей, определение взаимоположения точек, линий и полигонов

  31. Представление топологии (связи в сетях и между полигонами)

  32. Базовые ГИС-технологии пространственного анализа

  33. Особенности применения операций оверлея полигонов

  34. Хранение и преобразования растровых данных

  35. Технологии анализа данных, основанные на ячейках растра

  36. Операции с растровыми слоями БД

  37. Базовые методы моделирования поверхностей (на примере создания ЦМР).



  1. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература


    1. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов/Под ред. А.М. Берлянта, А.В. Кошкарева. М.: ГИС Ассоциация, 1999. 204 с.

    2. Геоинформатика: (в 2 кн.) / Под ред. В. С. Тикунова. М.: Издательский центр «Академия», 2010. Кн. 1– 400 с., Кн. 2 – 432 с.

    3. Дейт К. Введение в системы баз данных. М.: Наука, 1988. 464 с.

    4. Книжников Ю. Ф., Кравцова В. И., Тутубалина О. В. Аэрокосмические методы географических исследований. М.: Изд. Центр Академия, 2004. 336 с.

    5. Лурье И.К. Основы геоинформатики и создание ГИС. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Под ред. А.М. Берлянта. М.: Изд-во ООО ИНЕКС-92, 2002, 140 с.

    6. Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник. М.: КДУ, 2008, 424 с.

    7. Серапинас Б. Б. Основы спутникового позиционирования. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 84 с.

    8. Серапинас Б.Б. Геодезические основы карт. М., Изд. МГУ, 2001, 132 с.

б) дополнительная литература

  1. География, общество, окружающая среда. Том VII «Картография, геоинформатика, аэрокосмическое зондирование». / Под ред. А. М. Берлянта, Ю. Ф. Книжникова. М.: Изд. Дом «Городец», 2004. 24 с. +32 с. цв

  2. ГОСТ Р 50828-95. Государственный стандарт Российской Федерации. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования. ИПК Изд-во стандартов, Москва, 1996, 19 с.

  3. ГОСТ Р 551353–99. Государственный стандарт Российской Федерации “Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание”. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999.

  4. ГОСТ Р 551353–99. Государственный стандарт Российской Федерации «Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание», М.: ИПК Изд-во стандартов. 1999.

  5. ГОСТ Р 52571—2006 «Географические информационные системы. Совместимость пространственных данных. Общие требования». М.: ИПК Изд-во стандартов. 2006

  6. ГОСТ Р 53339-2009 «Данные пространственные базовые. Общие требования». [сайт] / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. URL: http://protect.gost.ru

  7. ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы. Пер. с англ. М.: Дата+, 1999. 490 с.

  8. Интернет для географов. / Под ред. О.А.Блинковой. Харьков, Kharkiv University Press, 2003. 137 с.

  9. Королев Ю. К. Общая геоинформатика. Ч. 1. «Теоретическая геоинформатика». М.: ООО Дата+, 1998. 118 с.

  10. Кошкарев А.В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения: Учебно-справочное пособие, М.: ИГЕМ РАН, 2000, 76 с.

  11. Кошкарев А.В.,Каракин В.П. Региональные геоинформационные системы. М., Наука, 1987, 127с.

  12. Скворцов А.В. Геоинформатика в дорожной отрасли / А.В.Скворцов, П.И.Поспелов, А.А.Котов. — М.: Изд-во МАДИ (ГТУ), 2005. — 250 с.

  13. Трофимов А.М., Панасюк М.В. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей средой. Казань, изд-во Казанского ун-та, 1984, 142 с.

  14. Хромых В.В., Хромых О.В. Цифровые модели рельефа. -2009.

в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

MySQL Community Server. Свободно распространяемая реляционная СУБД. http://www.mysql.com/downloads/

Connector/ODBC. Стандартный ODBC драйвер для СУБД MySQL. http://www.mysql.com/downloads/

MySQL Workbench. Интерактивное средство для управления сервера MySQL и работы с данными базы данных. http://dev.mysql.com/downloads/workbench/

МакКой Д., Джонстон К. ARCGIS9 Spatial Analyst. Руководство пользователя / ESRI Inc, 2001. / Пер. с англ. М.: Дата+, 2002. 216 с.

Руководство по использованию СУБД MySQL и спецификация языка SQL. http://dev.mysql.com/doc/


Лицензионные ГИС-пакеты с руководствами для пользователей:

ArcGIS уровень ArcINFO с приложениями, Mapinfo Professional, ArcView 3.x.(все ESRI Inc, США), GeoMedia (Intergraph Corp., США), GGIS (свободно распространяется под лицензией GNU General Pudlic)



8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

  1. Учебная аудитория с мультимедийным проектором для проведения лекционных и семинарских занятий

  2. Компьютерный класс с компьютерами, организованными в локальную сеть

  3. Выделенный компьютер, функционирующий в режиме сервера баз данных/сервера приложений

  4. Учебные ГИС, учебный фонд цифровых карт и снимков, компьютерные средства экспертной оценки результатов самостоятельной работы (сопоставление с эталоном).

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПООП ВПО по направлению подготовки «Экология и природопользование».

Разработчики:
МГУ имени М.В.Ломоносова, зав.кафедрой картографии

географический факультет и геоинформатики, проф. _ И.К. Лурье



Эксперты (представители работодателей):
Кубанский Государственный зав. кафедрой картографии и А.В. Погорелов

университет геоинформатики, дгн, проф


Государственный НИИ кгн, доцент А.В. Симонов



«ИНФОРМИКА»

Программа дисциплины «Основы геоинформатики» одобрена на заседании УМС по экологии и устойчивому развитию УМО по классическому университетскому образованию от 18 февраля 2011 года, протокол № 1-эко/умо.
Каталог: doci -> umu -> prpd
umu -> Ректор спбгут
umu -> А. Г. Свинаренко 23 декабря 2005 г. Регистрационный №
prpd -> Учебной дисциплины устойчивое развитие Рекомендуется для направления
doci -> Министерство экономического развития и торговли чувашской республики
umu -> Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая университетом по направлению подготовки 38. 03. 02 Менеджмент и профилю подготовки «Менеджмент в электронном бизнесе»
umu -> Примерная основная образовательная программа
umu -> Основная образовательная программа (ооп) бакалавриата, реализуемая университетом по направлению подготовки 15. 03. 04 «Автоматизация технологических процессов и производств»


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница