Автор: профессор, д.ф.-м.н. Ю.Н.Благовещенский
I. Организационно-методический раздел
Цель курса – изучение основ метрологии интегральных характеристик почвенного покрова небольших территорий, в пределах сельскохозяйственного угодья или аналогичных по размеру участков естественных ценозов.
Задачи курса – рассмотреть основные факторы, влияющие на точность измерения интегральных характеристик, роль методик определения почвенных свойств, способов опробования; рассмотреть связь метрологических показателей с объемом априорной информации, с целями исследования и методами количественного анализа данных.
Место курса в профессиональной подготовке выпускников. Курс читается в 8 семестре студентам кафедры общего земледелия (4 год обучения) после прослушивания курсов: почвоведение, химия почв, физика почв, математическая статистика в почвоведении.
Требования к уровню освоения содержания курса. По окончании курса студенты должны знать основы классической метрологии, базовые методы формирования интегральных характеристик почвенного покрова, основные модели генезиса экспериментальных данных, владеть навыками планирования полевых экспериментов в соответствиями с целями исследования, уметь оценивать качество конечных результатов анализа данных.
II. Содержание курса
Разделы курса. Классическая метрология: шкалы и их калибровка, связанные измерения. Генезис экспериментальных данных о почвенном покрове. Вероятностно-статистические модели измеряемых характеристик. Стратегия проведения полевых экспериментов: от идеи до результата.
Темы и краткое содержание
Введение. Метрология полевого эксперимента как наука об источниках разброса в измеряемых характеристиках почвенного покрова, об оценке отдельных вкладов и их суммарного эффекта. Основные методы и компоненты метрологического анализа в различных почвенных исследованиях. Значение метрологических оценок для обеспечения качества конечных результатов почвенного эксперимента.
Тема 2. Классическая метрология: шкалы и их калибровка. Структура возможных ошибок измерений в зависимости от рабочей шкалы. Вероятностные модели ошибок.
Тема 3. Метрологический процесс от поля до компьютера. Последовательные измерения в процессе сбора экспериментальных данных. Исследователь как измеряющий инструмент. Типология измерений (идентификация, сравнение, экспертные оценки и т. п. ).
Тема 4. Интегральные характеристики почвенного покрова. Понятие о физической генеральной совокупности и ее связь со способом опробования и параметрами почвенных образцов. Физическая выборка и статистические данные о почвенном покрове. Пространственное распределение свойств и распределение значений. Представление об основных характеристиках почвенного покрова. Точность и надежность измерений. Практическое занятие № 1. Описание конкретного метрологического процесса.
Тема 5. Модели генезиса экспериментальных данных. Формализованное описание структуры экспериментальных данных: схема и способ опробования, объем исследования, измеряемые свойства, априорная информации об этих свойствах в других исследованиях, дополнительные данные о территории (географические характеристики, растительный покров, история антропогенных воздействий и тому подобное).
Тема 6. Типы измерений и адекватные им процедуры статистического анализа. Представление о типах измерений (идентификация, классификация, словесный портрет, сравнение, подсчет, приборное измерение, ранжирование и некоторые другие). Использование разных типов измерений для построения интегральных характеристик почвенного покрова. Выбор адекватных статистических процедур для оценки точности результата в зависимости от типа измерений и от оцениваемой характеристики.
Тема 7. Измерение неоднородности почвенного покрова. Основные характеристики неоднородности почвенного покрова: разные показатели вариабельности, оценки фрактальности, коэффициенты пространственных градиентов и другие. Знакомство с проблемой иерархических уровней неоднородности. Общие сведения о методах измерения неоднородности и оценке качества этих измерений.
Практическое занятие №2. Метрологические особенности конкретного почвенного эксперимента.
Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу. Экзамен состоит из двух частей. В теоретической части вопросы посвящены общим проблемам измерения и, конкретно, измерению интегральных характеристик почвенного покрова. В практической части студенты определяют элементы метрологического процесса в конкретном исследовании и оценивают вклад отдельных элементов в суммарную ошибку.
III. Распределение часов курса по темам и видам работ
ВСЕГО (час.) | Лекции (час.) | Семинары (час.) | |
Введение | 2 | 2 | |
Тема 1, 2, 3, 4 | 8 | 8 | |
Практическое занятие 1 | 4 | 4 | |
Тема 5, 6 | 4 | 4 | |
Практическое занятие 2 | 4 | 4 | |
Тема 7 | 2 | 2 | |
ИТОГО: | 24 | 16 | 8 |
IV. Форма итогового контроля – зачет
V. Учебно-методическое обеспечение курса
Основная литература
- Благовещенский Ю.Н., Лекции по метрологии полевого почвенного эксперимента, – Рукописные материалы (лекции готовятся к изданию).
Дополнительная литература
- Структура почвенного покрова и методы ее изучения: Труды Почвенного института им. В.В.Докучаева. Отв. ред. В.М.Фридланд. – М.: 1973. – 256 с.
- Большаков В.А. Надежность анализа почв: проблемы и решения. – М.: 1992. – 143 с.
- Владимиров В.Л., Беседы о метрологии, – М.: Изд-во стандартов, 1988, - 168 с.
- Пфангцаль И., Теория измерений. – М.: Мир, 1976. – 166 с.
- Шабалин С.А., Прикладная метрология в вопросах и ответах. – 2. изд., перераб. и доп., М.: Изд-во стандартов, 1990, - 192 с.
- Фрид А.С., Большаков В.А. О метрологическом обосновании количественных шкал почвенных признаков. Бюлл. Почвенного ин-та им. Докучаева, 1988, Т. 42, – с. 42-44 .
- Фрид А.С., Большаков В.А. Вопросы метрологии при разработке моделей плодородия. Бюлл. Почвенного ин-та им. Докучаева, 1989, Т. 53, – с. 10-13.
Рецензент: профессор, д.б.н. Е.В.Шеин