МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени
Геологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
профессор___________________
"__" __________________20__ г.
Рабочая программа дисциплины
ГИС в экологической геологии
Направление подготовки
020700 Геология
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «ГИС в экологической геологии» является формирование у студентов знаний о современных средствах хранения, обработки и передачи пространственных данных – геоинформационных системах.
Основные задачи дисциплины связаны с получением студентами теоретических знаний и практических навыков по:
– общей структуре ГИС;
– функциональным возможностям ГИС;
– работе с основными ГИС-пакетами;
– компьютерным технологиям построения электронных эколого-геологических карт;
Освоение обозначенных задач дисциплины «ГИС в экологической геологии» позволит студентам приобрести знания о средствах обработки, хранения и представления графической пространственно-координированной информации. Реализация этих знаний позволяет изучать эколого-геологические системы при помощи дистанционных методов, осуществлять представление пространственной информации на высококачественном уровне.
Главным результатом изучения дисциплины «ГИС в экологической геологии» является получение навыков в области обработки и представления результатов эколого-геологической информации.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «ГИС в экологической геологии» относится к вариативной части профессионального учебного цикла ООП.
Особое внимание в курсе «ГИС в экологической геологии» уделяется системе сбора и представления эколого-геологической информации.
Основные представления курса основаны на теоретических и практических знаниях, приобретенных при изучении предшествующих курсов – «Основы геодезии и картографии», «Введение в специальность», «Общая геология».
Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «ГИС в экологической геологии» во 2 семестре, необходимы для успешного освоения дисциплин «Экологическая геофизика» (6 семестр), «Моделирование геосистем» (7 семестр), «Антропогенная геология» (7 и 8 семестры), а также для подготовки к итоговой аттестации.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
Общекультурные компетенции:
– владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
– умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
– способность находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовность нести за них ответственность (ОК-4);
– осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8);
– способен анализировать социально-значимые проблемы и процессы (ОК-10);
– владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютерами как средством управления информацией (ОК-12);
– готов соблюдать нравственные обязательства по отношению к природе (ОК-19).
Профессиональные компетенции:
– способен использовать в профессиональной деятельности базовые знания естественных наук, математики, информатики, геологических наук (ПК-2);
способен использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания основ гуманитарных наук и экономики, приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ПК-3);
– готов использовать профессиональные базы данных, работать с распределенными базами знаний (ПК-4);
– готов к работе на полевых и лабораторных геологических, геофизических, геохимических приборах, установках и оборудовании (ПК-5);
– способен использовать информацию из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ПК-6);
– способен самостоятельно осуществлять сбор геологической информации, использовать в научно-исследовательской деятельности навыки полевых и лабораторных геологических, геофизической, геохимических, гидрогеологических, инженерно-геологических, нефтегазовых и эколого-геологических исследований (ПК-7);
– способен применять на практике методы сбора, обработки, анализа и обобщения фондовой, полевой и лабораторной эколого-геологической информации (ПК-10).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
• Знать: базовый материал о применении ГИС-технологий в экологической геологии;
• Уметь: применять знания в области геоинформационных систем для изучения экологических и геологических объектов и процессов, в научно-исследовательской, просветительской, организационно-управленческой и других видах деятельности.
• Владеть функциональными возможностями геоинформационных систем; методами получения, хранения, обработки и предоставления пространственно-координированной информации; основными коммерческими пакетами программ (ArcView, MapInfo, AutoCAD, Arcview ARC/INFO и др.) и методами их применения для изучения эколого-геологических систем.
4. Структура и содержание дисциплины «ГИС в экологической геологии»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 академических часов.
№ 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) Формы промежуточной аттестации (по семестрам) |
| |||
Всего | Лекции | Лабораторные работы | Самостоятельная работа | КСР |
| ||||
1. | Введение в геоинформатику | 2 | 1 | 10 | 2 | 4 | 2 | 2 | Контрольные вопросы |
1.1. | Место геоинформатики в системе наук. Связи с картографией, информатикой и др. частными науками. | ||||||||
1.2. | Основные термины геоинформатики. Данные, информация, знания: различия между ними. Источники данных и их типы. | ||||||||
2. | Классификация и развитие ГИС | 2 | 2 | 12 | 2 | 4 | 4 | 2 | |
2.1. | Классификация ГИС. Структура ГИС. Понятие о базах данных и их разновидностях. | ||||||||
2.2. | Краткая история развития ГИС. Применение ГИС в экологической геологии | ||||||||
3. | Функциональные возможности ГИС | 2 | 3-4 | 24 | 4 | 8 | 10 | 2 | Контрольные вопросы |
3.1. | Обзор существующих в настоящее время ГИС и их функциональные возможности и назначение. Регистрация, ввод и хранение данных | ||||||||
3.2. | Разновидности растрового представления и комбинированного. Системы управления базами данных. Создание экспертных систем. | ||||||||
4. | Геоинформационный анализ данных | 2 | 5-6 | 25 | 4 | 8 | 12 | 1 | Контрольные вопросы, активность и результаты работы на занятиях |
4.1. | Анализ данных и моделирование. Методы и средства визуализации данных. | ||||||||
4.2 | Отражение динамики географических объектов, пространственно-временных характеристик систем с помощью компьютерных карт, символов. Системы поддержки принятия решений. | ||||||||
5. | Прикладные аспекты ГИС | 2 | 7-14 | 37 | 6 | 12 | 18 | 1 | Контрольные вопросы, активность и результаты работы на занятиях |
5.1. | Требование к ГИС и этапы проектирования. Примеры реализации ГИС. | ||||||||
5.2. | Глобальные проекты, международные программы и региональные ГИС. Коммерческие пакеты программ (ArcView, MapInfo, AutoCAD, Arcview ARC/INFO и др.). | ||||||||
5.3 | Опыт применения ГИС для изучения эколого-геологических систем. Перспективы развития экоинформации, научная и учебная литература. | ||||||||
Промежуточная аттестация Зачет – 2 семестр | |||||||||
Итого: | 108 | 18 | 36 | 46 | 8 | ||||
Содержание учебной дисциплины
Введение в геоинформатику
Выделения геоинформатики в отрасль знания. Определение геоинформатики. Связи с другими науками. Терминологическая база геоинформатики. Понятие: данные, информация, знания. Источники данных. Типы данных.
Лабораторная работа №1. Mapinfo: введение, отображение данных (4ч.).
Классификация и развитие ГИС
Базы данных и их разновидности. Позиционные и тематические характеристики в базах данных. Операции над базами данных. Классификация ГИС. Структура ГИС. Развитие ГИС в России и за рубежом. Применение ГИС в экологической геологии.
Лабораторная работа №2. Таблицы и работа с ними в Mapinfo. Регистрация изображения в Mapinfo (4ч.).
Функциональные возможности ГИС
Проекции и проекционные преобразования в ГИС. Разновидности ГИС. Функциональные возможности и назначение ГИС. Ввод данных. Регистрация данных. Хранение данных. Растровые и векторные виды информации. Управление базами данных.
Лабораторная работа №3. Оцифровка данных. Ввод атрибутивной информации. Подготовка карты к печати (8ч.).
Геоинформационный анализ данных
Создание моделей поверхностей и анализ растровых изображений. Методы и средства визуализации данных. Особенности создания электронных карт. Анаморфированные изображения. Картографические анимации. ГИС и дистанционное зондирование. ГИС и Интернет. ГИС и GPS. Отражение динамики пространственно-временных характеристик систем с помощью компьютерных карт, символов.
Лабораторная работа №4. Тематические карты и их построение (8ч.).
Прикладные аспекты ГИС
Требование к ГИС. Этапы проектирования ГИС. Примеры реализации ГИС.
Обзор программных средств используемых в России. Особенности пакета Mapinfo. Коммерческие пакеты программ (ArcView, MapInfo, AutoCAD, Arcview ARC/INFO и др.). Эколого-геологический анализ средствами Mapinfo. Построение буферных зон. Комбинирование объектов. Районирование.
Лабораторная работа №5. Создание тематических эколого-геологических карт. Территориальный анализ средствами Mapinfo (12ч.).
5. Образовательные технологии
В учебном процессе предусмотрено широкое применение интерактивных форм проведения занятий с использованием мультимедийного оборудования. Лекционные занятия иллюстрируются презентациями, включающими материалы учебных пособий, справочников и Интернет-ресурсов, фрагменты учебных и научно-популярных фильмов, схемы и таблицы данных, слайды и др. Ряд тем дисциплины раскрывается при помощи ведомой (управляемой) дискуссии или беседы.
В лабораторных работ используется компьютерный класс геологического факультета. Приветствуются подготовка студентами результатов лабораторных работ с использованием составленных ими презентаций (выполненных с помощью программного обеспечения Power Point или других) по теме исследований. Проведение лабораторных занятий в компьютерном классе предполагает соблюдение техники безопасности.
Текущий контроль и самоконтроль знаний студентов проводится во время семинарского занятия при помощи мультимедийных технологий. При самоконтроле проверочные задания выводятся на общий экран, студенты отвечают на поставленные вопросы, а затем на экране демонстрируется правильный ответ. Сравнивая собственные ответы с правильными вариантами, обучающиеся сразу узнают о верном выполнении задания или допущенных ошибках.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Для закрепления полученных знаний и приобретения навыков и умений в отношении проблем данной дисциплины, а также с целью промежуточного контроля знаний каждому студенту предлагается проведение тестирования по изученным темам дисциплины.
Вопросы к курсу
1. Определение «геоинформатики» и «геоинформационных систем».
2. Понятие о геоинформатике и ее связь с другими науками, технологиями, производством.
3. Понятие о геоинформационных системах, их назначение, структура и классификация.
4. Организация атрибутивной информации в ГИС. Понятие о БД. Реляционные базы. Запись, поле, структура БД, основные операции.
5. История развития ГИС. Основные черты развития ГИС в России. Перспективы развития геоинформатики.
6. Организация информации в ГИС. Пространственные и непространственные данные.
7. Представление пространственных данных: структуры и форматы.
8. Ввод данных. Типы данных. Аппаратное и программное обеспечение.
9. Операции преобразования форматов. Растрово-векторные преобразования.
10. Системы координат. Проекции и проекционные преобразования в ГИС.
11. Геометрический анализ. Оверлейные операции.
12. Роль моделирования в среде ГИС. Операции моделирования.
13. Методы и средства визуализации данных. Анаморфированные изображения. Понятие о мультимедиа. Анимации.
14. Электронные карты: назначение, свойства, принципы и методы создания.
15. Обзор программ, работающих с пространственной информацией. Классификация ГИС по функциональным возможностям.
16 Данные, информация и знания в геоинформатике.
17. Интеллектуализация ГИС и экспертные системы.
18. Примеры реализации ГИС. Глобальные проекты, международные, национальные программы. Региональные ГИС. Локальные ГИС. Перспективы развития.
19. Геоизображения в Интернете.
20. Инфраструктуры пространственных данных.
21. MapInfo: возможности, особенности работы.
22. Основные процедуры создания карты в MapInfo. Управление слоями.
23. Графический редактор MapInfo: основные приемы работы.
24. Методы построения тематических карт в MapInfo.
25. Эколого-геологический анализ данных в MapInfo.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) «ГИС в экологической геологии»
а) основная литература:
1. Геоинформатика
/под ред. . – М.: Академия, 2005. – 480 с.
2. Скворцов : учеб. пособие. – Томск: изд-во Том. ун-та, 2006. – 335 с.
б) дополнительная литература:
1. , , Краснощеков системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: учеб. пособие для вузов. – М.: Акад. Проект, 2005. – 348 с.
2. , , Тикунов задач и упражнений по геоинформатике. – М.: Academia, 2009. – 512 с.
3. Кочуров Б. И., Шишкина Д. Ю., Антипова А. В. и др. Геоэкологическое картографирование.– М.: Academia, 2009. – 192 с.
4. Гитис В. Г., Ермаков Б. В.. Основы пространственно-временного прогнозирования в геоинформатике. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 253 с.
5. , , Прасолова модели рельефа реальных и абстрактных геополей. – М.: Науч. мир, 2003. – 61 с.
6. Иванников А. Д., Кулагин В. П, и др. Геоинформатика. – М.: МАКС Пресс, 2001. – 349 с.
7. , Немтинов ГИС и цифрового тематического картографирования: учебно-методическое пособие. – Тамбов: ТГТУ, Педагогический Интернет-клуб, 2007. – 72 с.
8. География, общество, окружающая среда. Том VII: Картография, геоинформатика, и аэрокосмическое зондирование /под ред. и . – М.: издат. дом «Городец», 2004. – 624 с.
9. Королев геоинформатика. Часть 1. Теоретическая геоинформатика. М.: Дата+, 1999. – 118 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. , . Экологические опасности Саратовского Поволжья. Интерактивный атлас Саратова и области. М.: МАКС-ПРЕСС. 2007.
2. Интернет-сайты:
http://www. *****/ – Геоинформационный портал ГИС-ассоциации
http://www. *****/index. php/journal. html – Журнал «Геоинформатика»
http://www. *****/ – Геоинформационные системы Дата+.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Ноутбук, видеопроектор, звуковые колонки, съемные носители информации (DVD-, CD - диски, флеш-карта).
Программные комплексы MapInfo, AutoCAD, Arcview.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 020700 «Геология».
Авторы: ассистент Шешнёв А. С.
Программа одобрена на заседании кафедры геоэкологии СГУ от 01.01.2001 года, протокол
Подписи:
Зав. кафедрой, профессор ____________ Иванов А. В.
Декан геологического факультета, доцент ____________ Волкова Е. Н.
