Автор: доцент, д.б.н. Г.П.Глазунов

Примерная программа дисциплины Федерального компонента цикла ОПД (СД, ДС) составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования второго поколения по направлению подготовки (специальности) почвовед.

I. Организационно-методический раздел

Цель курса: Изложение принципов построения и современных методов использования геоинформационной инфраструктуры.

Задачи курса. Воспитание у студента системного подхода к оценке почв, учету и управлению земельными ресурсами на основе формирования и использования единого геоинформационного пространства. Ознакомление студента с основами геоинформационной концепции и ее практическими реализациями. Формирование навыков работы с географическими информациоными системами (ГИС).

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Курс завершает формирование почвоведа, специалиста в области оценки почв и управления земельными ресурсами. Он обобщает, систематизирует и углубляет знания, усвоенные при изучении спецкурсов кафедры оценки почв и управления земельными ресурсами и общефакультетских курсов “Геодезия с основами картографии”, “География почв”, “Земельные ресурсы”, “Почвенное картирование” и дополняет их представлениями о геоинформационной концепции, ее практических реализациях и новейших технологиях, основанных на применении ГИС. Он позволяет закрепить системные представления об основах оценки почв, учета и управления земельными ресурсами на основе формирования и использования единого геоинформационного пространства. Овладение курсом обеспечивает студента достаточным багажом знаний и навыками для работы по основной специальности и для работы в прикладных областях, связанных с учетом, оценкой и управлением земельными ресурсами.

Требования к уровню освоения содержания курса. По освоении курса студент должен уметь пользоваться даными по оценке почв, материалами по оценке, учету и управлению землями; традиционными и интерактивными источниками информации; пакетами программ для ПЭВМ общего назначения и специализированными ГИС-пакетами. Он должен быть способен самостоятельно разработать проект на основе ГИС-технологий.

II. Содержание курса

Темы и краткое содержание

Введение.

1.1. Цели геоинформационного картографирования.

Создание единого геоинформационного пространства и построение национальной геоинформационной инфраструктуры. Прикладные задачи геоинформационного картографирования.

1.2. Геоинформационная концепция.

Базовые цели и задачи; требования к геоизображениям; принципы и методы их проектирования и изготовления; технологии сбора, анализа, обработки и доведения геоизображений до пользователей; выбор (разработка) и обоснование ГИС, ее информационного, математического, лингвистического и технического обеспечения; нормативно-правовые документы, стандарты метаданных, электронных карт, обмена геоинформацией.

2. Программно-аппаратные средства поддержания ГИС.

Устройство и характеристики ПЭВМ. Носители информации. Операционные системы.

3. Основные теоретические положения геоизображений.

Определение понятия геоизображения. Свойства геоизображений, как моделей действительности: пространственно-временное подобие, содержательное соответствие, абстрактность и конкретность, избирательность и синтетичность, статичность и динамичность, метричность, однозначность, непрерывность, наглядность, обзорность. Принципы классификации геоизображений. Аналитические, комплексные и синтетические геоизображения.

4. Характеристика ГИС.

4.1. Общие требования к ГИС.

Полнофункциональность: возможность решения задач оценки земельных ресурсов и охраны почв, отраженных в нормативно-методических документах федеральной службы, в рамках единой технологии, от проектирования до подготовки отчетных материалов. Совместимость форматов, возможности импорта-экспорта данных.

4.2. Стандартные функции ГИС.

Рабочая среда, управление проектами. Просмотр и визуализация. Ввод и редактирование данных. Подготовка данных. Конвертирование: растр-вектор. Форматы обмена данными.

4.3. Обработка изображений.

Восстановление и коррекция. Преобразование. Спектральные характеристики. Классификаторы.

4.4. Общегеографический анализ.

Запросы к базам данных. Алгебра карт. Анализ дальности. Анализ контекста.

4. 5. Пространственно-временной анализ.

Пространственная статистика. Исследование связей и зависимостей.

Расчет потенциалов. Таксономия. Многомерное районирование, в том числе с использованием экспертных оценок.

4.6. Поддержка решений.

Оптимизация по набору критериев качества прогнозирования. Оценка стратегии полевых работ, предлагаемых пользователем-почвоведом.

4.6. Изобразительные средства.

Средства, предусмотренные стандартами по составлению и подготовке к изданию листов Государственной почвенной карты, внемасштабные знаки, крап, графические типы линий, штриховк, индексы; развитые средства автоматической расстановки векторной площадной нагрузки и надписей, средства для стандартного зарамочного оформления карт.

5. Методические аспекты применения ГИС.

5.1. Подготовительные работы.

Создание базы данных по материалам ранее проведенных работ. Карты: изученности, обзорные, фактического материала, почвенные, геофизические, геохимические, экологические. Объектно-привязанная описательная и иллюстративная информация: кадастровые данные, описание проявлений, результаты анализов, зарисовки, фотографии. Обработка и интерпретация материалов ранее проведенных работ; монтаж имеющихся карт и устранение невязок. Формирование базы материалов аэрокосмических съемок.

5.2. Проектирование.

Преобразование, статистическая обработка, фильтрация данных; составление предварительной карты закономерностей, включая выявление, оценку и картографирование контролирующих факторов; построение моделей прогнозируемых объектов; получение сравнительной, синтезированной в числовой форме, оценки для каждой точки территории; систематизация и обобщение почвенно-экологических данных, планирование полевых работ.

5.3. Полевые работы.

Цели, задачи и содержание полевых работ. Привязка на местности. Принципы работы систем глобального позиционирования (ГПС). Характеристика аппаратных средств ГПС.

5.4. Камеральные работы.

Цели, задачи и содержание камеральных работ. Редактирование и пересоставление карт-гипотез; решение частных задач.

5. Заключение.

Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы. Систематизировать и обобщить почвенно-экологические данные для территории. Ранжировать территорию по экологическим признакам. Привязать к объектам карты существующую базу первичных данных. Составить предварительную карту закономерностей. Исследовать динамику почвенно-экологической обстановки по ретроспективным данным.

Примерная тематика рефератов, курсовых работ. Карта экологического состояния территории на основе стандартных аналитических функций заданной ГИС. Карта экологического неблагополучия территории на основе специальных аналитических функций заданной ГИС. Карта возможных потерь почвы от эрозии для конкретной территории (с использованием ГИС, эмпирической модели и картографической основы). Интеграция показателей экологического неблагополучия для территории.

Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) по всему курсу. Геоизображение: определение понятия, свойства, классификация. Географическая информационная система: определение понятия, известные реализации, аналитические возможности. Стандартные функции ГИС. Специальные аналитические функции, реализованные в ГИС. Построение производных карт с использованием функций преобразования ГИС. Средства многомерного районирования, реализованные в ГИС. Функции оптимизации решений, реализованные в ГИС. Изобразительные средства ГИС, предусмотренные стандартами по составлению карт. Обработка данных дистанционного зондирования в среде ГИС. Камеральные работы в ГИС-проекте: цели, задачи, содержание. Полевые работы в ГИС-проекте: цели, задачи, содержание. Основы функционирования систем глобального позициониования. Функции пространственной статистики, реализованные в ГИС. Функции исследования связей и зависимостей, реализованные в ГИС. Обработка изображений в среде ГИС. Общегеографический анализ в среде ГИС. Общие требования к ГИС. Программно-аппаратные средства поддержания ГИС. Подготовительные работы в ГИС-проекте: цели, задачи, содержание. Цели геоинформационного картографирования.

III. Распределение часов курса по темам и видам работ

Наименование тем и разделов

Всего часов

Аудиторные занятия (час.)

В том числе

Самост. работа

Семинары

Лекции

1

Введение

2

2

2

Программно-аппаратные средства поддержания ГИС

10

4

6

3

Основные теоретические положения геоизображений

2

2

4

Характеристика ГИС

20

10

10

5

Методические аспекты применения ГИС

20

8

12

6

Заключение

2

2

Итого

56

28

28

IV. Форма итогового контроля – зачет (экзамен)

V. Учебно-методическое обеспечение курса

Литература

  1. Берлянт А.М., Тикунов В.С. Картография. Картгеоцентр-Геодезиздат. 1994, 350 с.
  2. Берлянт А.М. Геоиконика. М.: 1996, 208 с.
  3. ГОСТ Р 50828-95 "Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования". Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. Петрозаводск, издательство Петрозаводского университета, 1995, 148 с.
  4. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. М.: ГЕОС, 1998, 418 с.
  5. Мартыненко А.И. Автоматизация в создании и применении карт. Итоги науки и техники. Картография. - М.: ВИНИТИ, 1988, т. 13.
  6. Мартыненко А.И., Бугаевский Ю.Л., Шибалов С.Н., Фадеев В.А. Основы ГИС: теория и практика. WinGIS - руководство пользователя. Издание второе. Издательство Инженерная экология, М., 1995, 232 с.