3.1. Геоинформатика
Общие положения. Место геоинформатики в системе наук. Основные теоретические концепции в геоинформатике: научно-познавательный и инженерно-технологический подходы к геоинформатике как научной дисциплине; объект, предмет и метод исследования геоинформатики. Взаимосвязи геоинформатики, картографии и дистанционного зондирования. История геоинформатики. Общее представление о ГИС: история развития, сущность, структура, функции. Географическое обоснование ГИС. ГИС и карты, понятие о геоинформационном картографировании. Геоизображения. Системы спутникового позиционирования и ГИС. Требования к информационному, техническому и программному обеспечению ГИС. ГИС-инфраструктура, ГИС-центры.
Географическая информация и информационное моделирование геопространства. Пространственная, временная, непространственная геоинформация. Концептуальная модель пространственной информации: объектно-ориентированная, географического поля; сетевая; растровая и векторная дискретизация. Понятие пространственного объекта. Пространственные отношения.
Представление географической информации в базах данных. Построение модели данных: информационное обеспечение ГИС, типы источников данных; географическая привязка данных; позиционная и семантическая информация. Структура БД, системы управления базами данных (СУБД) и форматы данных. Способы представления данных в Цифровой форме; преобразования форматов данных. Понятие качества данных и контроль ошибок: точность данных и типы ошибок, позиционная точность, точность атрибутов, логическая непротиворечивость, полнота, происхождение. Метаданные. Хранение и обновление данных в ГИС; особенности интеграции разнотипных данных. Понятия: данные, информация, знания. Стандарты.
Элементы ГИС-технологий. Особенности использования растровых и векторных данных. Способы хранения и преобразования векторных данных (вычисление длин, площадей, определение взаимоположения точек, линий и полигонов). Представление топологии (связи в сетях и между полигонами). Хранение и преобразования растровых данных (кодирование, порядок сканирования и декодирование; иерархические структуры ценных, дерево квадрантов). Использование и методы обработки аэро - и космических снимков в ГИС. Операции оверлея и буферизации. Анализ атрибутивной информации и построение запросов.
Географический анализ и пространственное моделирование. Способы геокодирования. Методы тематического согласования слоев информации в ГИС. Выделение объектов по пространственным критериям. Построение буферных зон. Сетевой анализ. Пространственное моделирование и пространственная интерполяция: задачи пространственного моделирования; подготовка исходных данных для создания модели; методы интерполяции по дискретно расположенным точкам; методы интерполяции по ареалам. Блок моделирования ГИС: операции с цифровой моделью рельефа, построение математико-картографических моделей в ГИС, использование мультимедийных средств. Понятие нечетких множеств, их использование в ГИС. Экспертные подсистемы, структура подсистемы принятия решений в ГИС и технологии ее функционирования.
Создание и применение ГИС. Классификация ГИС по масштабам исследований и сферам приложения. Проектирование и создание проблемно-ориентированных ГИС. Оптимизация выбора используемой модели данных. ГИС как информационная модель территории.
Основные стандартные ГИС-пакеты. Интерфейс пользователя в ГИС. Использование телекоммуникационных сетей. Основные стандартные ГИС-пакеты: структура и особенности функционирования.
3.2. ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ
Основные положения и задачи геоинформационного картографирования. Определения, особенности и задачи геоинформационного картографирования; взаимосвязь положений геоинформатики и геоинформационного картографирования. Основные этапы развития методов и средств автоматизации в картографии. ГИС-технологии и геоинформационное картографирование. Структура системы геоинформационного картографирования.
Получение и представление данных в системах ГК. Источники данных геоинформационного картографирования. Устройства и методы цифрования карт. Проектирование картографических баз и банков данных. Представление точечных, линейных и площадных объектов в БД и на цифровой карте. Связь параметров цифрования с масштабом и уровнем генерализации карт.
Технологии вывода картографических изображений. Электронные и компьютерные карты; графические стандарты; спецификация цвета и цветовые палитры. Интернет-картографирование.
Методы геоинформационного картографирования. Преобразование систем координат картографических изображений: при известных и неопределенных проекциях. Логико-математическая обработка данных: обработка данных при создании картограмм; обработка данных для получения интегрированных показателей. Применение пространственных моделей при создании карт. Автоматизированная генерализация тематических карт: семантическая и геометрическая генерализация; элементы генерализации линий; использование теории фракталов. Формализация и алгоритмизация процесса картографирования. Алгоритмы определения пересечения линий; алгоритм подсчета площадей замкнутых контуров; определение положения центральной точки и скелетизация; методы визуализации пространственных данных: построение электронной и компьютерной карт.
Автоматизированное составление тематических карт на основе данных дистанционного зондирования. Методы компьютерной обработки снимков для создания тематической карты: формирование цифрового снимка, определение признаков дешифрирования. Использование операций синтеза, компонентного анализа, подсчета вегетационного индекса для создания тематических карт.
Использование программных пакетов при обработке ДЗ. Алгоритмы контролируемой классификации (ближайшего соседа, максимального правдоподобия). Алгоритмы неконтролируемой классификации (кластеризация). Построение карт динамики явления (объектов) по картам и снимкам, применение методов анимации.
Использование современных ГИС-пакетов в целях геоинформационного картографирования.
Излагаются концептуальные положения и ГИС–технологии географического анализа и создания карт, отражающие специфику их реализации разными фирмами-производителями ГИС-пакетов (например, ESRI, Mapinfo, Erdas, ENVI). Лекции обязательно сопровождаются практическими работами в выбранных ГИС-пакетах
Структура, терминология и возможности картографических пакетов программ, их сопоставление. Создание картографических слоев (тем) на основе картографических и табличных баз данных. Способы редактирования картографических слоев. Способы построения выборок объектов разных тем. Установка картографических свойств (проекций); создание компоновки карты.
4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ.
Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
(приведен пример работы в ГИС-пакете Mapinfo)
1. Создание в Mapinfo картографических слоев на основе табличных баз данных.
2. Способы отображения картографических слоев в Mapinfo.
3. Способы построения выборок объектов разных тем.
4. Построение связей между таблицами: соединение и связывание таблиц.
5. Осуществление пространственного соединения и пространственного слияния.
6. Установка картографических свойств (проектированные и непроектированные данные).
5. ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ.
1. Проблемно-ориентированные ГИС и модели данных. ГИС: а) экологические, б) кадастровые, в) муниципальные и др.
2. Этапы создания ГИС-проектов
3. Базы данных в ГИС
4. Способы автоматизированной картографической генерализации.
5. Мультимедийные средства геоинформационного картографирования.
6. Интернет-картографирование.
6. Контрольные вопросы к экзамену.
«Геоинформатика»
1. Геоинформатика и ее взаимосвязи с другими научными дисциплинами.
2. Общее представление о ГИС: история развития, сущность, структура, функции.
3. Концептуальная модель пространственной информации.
4. Модели данных, структура баз данных.
5. Проблемно-ориентированные ГИС.
6. Информационное обеспечение ГИС. Типы источников данных.
7. Объектно-ориентированные ГИС.
8. Оценка надежности и особенности интеграции разнотипных данных
9. Техническое и программное обеспечение ГИС.
10. Географическая привязка данных и геокодирование.
11. Понятия: данные, информация, знания.
12. Интерфейс пользователя в ГИС.
13. Экспертные подсистемы ГИС.
14. Особенности представления и хранения пространственной и атрибутивной информации о географических объектах.
15. Преобразования форматов данных (конвертирование).
16. Способы хранения и преобразования векторных данных (вычисление длин, площадей, определение взаимоположения точек, линий и полигонов).
17. Представление топологии (связи в сетях и между полигонами).
18. Операции оверлея полигонов.
19. Хранение и преобразование растровых данных (кодирование, порядок сканирования и декодирование).
20. Иерархические структуры данных: дерево квадрантов.
21. Операции с цифровой моделью рельефа.
22. Триангуляционные модели (построение и использование).
23. Методы тематического согласования слоев информации в ГИС.
24. Использование метода нечетких множеств при тематическом согласовании слоев.
25. Задачи и способы функционирования системы принятия решений в ГИС.
26. Блок моделирования ГИС, примеры построения математико-картографических моделей в ГИС; гидрологические приложения.
27. Основные стандартные ГИС-пакеты: структура и особенности функционирования
«Геоинформационное картографирование»
1. Определение геоинформационного картографирования (ГК), общие принципы ГК.
2. Основные этапы развития методов и средств автоматизации в картографии.
3. ГИС-технологии и геоинформационное картографирование.
4. Структура системы автоматизированного (геоинформационного) картографирования.
5. Источники данных геоинформационного картографирования.
6. Устройства и методы цифрования.
7. Структура и форматы данных.
8. Преобразования форматов данных.
9. Представление точечных, линейных и площадных объектов на цифровой карте.
10. Понятия качества данных. Распространение погрешностей в измерениях координат.
11. Контроль ошибок.
12. Позиционная точность, точность атрибутов.
13. Картографические базы и банки данных, этапы их проектирования.
14. Цифровые, электронные и компьютерные карты.
15. Трансформирование векторных изображений (на примере перехода из относительной прямоугольной системы координат в равнопромежуточную коническую).
16. Линейное трансформирование растровых изображений.
17. Логико-математическая обработка данных при создании картограмм.
18. Логико-математическая обработка данных для получения синтезированных показателей.
19. Компьютерное построение изолинейных карт.
20. Методы построения цифровых моделей рельефа.
21. Формализация и алгоритмизация процесса картографирования.
22. Автоматизированное построение картографических знаков.
23. Построение электронной карты (методы визуализации пространственных данных).
24. Элементы цветового зрения и цветовые палитры.
25. Использование данных дистанционного зондирования для составления тематических карт.
26. Алгоритмы компьютерной обработки снимков для создания тематической карты.
27. Использование операций синтеза, компонентного анализа, подсчета вегетационного индекса для создания тематических карт.
28. Алгоритмы контролируемой классификации (ближайшего соседа, максимального правдоподобия).
29. Алгоритмы неконтролируемой классификации (кластеризация).
30. Методы создания общегеографических и тематических компьютерных карт.
31. Задачи автоматизации картографической генерализации.
32. Семантическая и геометрическая генерализация.
33. Элементы генерализации линий (упрощение, сглаживание, перемещение, структурирование, слияние).
34. Алгоритмы упрощения линий (независимые точки, локальная обработка).
35. Алгоритмы глобального упрощения линий.
36. Алгоритмы определения пересечения линий: простейшие и особые случаи.
37. Алгоритмы определения пересечения линий: сложные линии.
38. Определение положения центральной точки (центроид), скелетизация.
39. Понятия теории фракталов и ее использование в картографической генерализации.
40. Определение фрактальной размерности.
41. Ошибки измерения длин и площадей при использовании фракталов.
42. Структура и возможности картографических пакетов программ, их сопоставление.
43. Способы проектирования и создания карт с помощью ГИС-пакетов (ArcGIS, Mapinfo).
7. Учебно–методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература:
а) основная литература
1. Лурье картографирование [Электронный ресурс] : методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков : учебник / . - 2-е изд., испр. - Электрон. текстовые дан. - Москва : КДУ, 20эл. опт. Диск (CD-ROM) : цв
2. Раклов и ГИС: - М.: АКАДЕМИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ; Киров: Константа, 2011.-214 с.
3. Берлянт : учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 020501 "Картография" и по напр. 020500 "География и картография"/ ; Моск. гос. ун-т им. . - 2-е изд., испр. и доп.. - Москва: КДУ, 20с.
4. б) дополнительная литература
5. Берлянт : Учебник для вузов. – М.: Аспект Пресс, 20с.
6. Востокова, А. В., , Ушакова карт. Компьютерный дизайн: учеб. для вузов. - Москва: Аспект-Пресс, 20с.
7. Геоинформатика / Под ред. . Учеб. для студ. вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 20с.
8. Литинский моделирование структуры и динамики таежных ландшафтов.- Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, 2007 г., 113 стр. (электронная версия)
9. Серапинас картография. Москва : Академия, 20с.
10. Журнал Геоматика (электронная версия)
11. Журнал ArcReview (электронная версия)
БАЛЛОВАЯ ОЦЕНКА ТЕКУШЕЙ УСПЕВАЕМОСТИ СТУДЕНТА.
Тема | Формы текущего контроля | |||
Выполнение и защита лабораторных работ | Контрольная работа | Другие формы | Итого баллов | |
Модуль 1 | ||||
Общие положения | - | - | 4 | 0 - 4 |
Географическая информация и информационное моделирование геопространства | 1 | 2 | 1 | 0 - 4 |
Представление географической информации в базах данных ГИС | 2 | - | 2 | 0 - 4 |
Элементы ГИС-технологий | 1 | - | 3 | 0 – 4 |
Географический анализ и пространственное моделирование | 2 | - | 2 | 0 - 4 |
Всего | 6 | 2 | 12 | 0-20 |
Модуль 2 | ||||
Создание и применение ГИС | 3 | - | 3 | 0 – 6 |
Основные стандартные ГИС-пакеты | 1 | 2 | 3 | 0 – 6 |
Основные положения и задачи геоинформационного картографирования | 3 | 2 | 1 | 0 – 6 |
Получение и представление данных в системах ГК | 4 | - | 2 | 0 – 6 |
Технологии вывода картографических изображений | 3 | 2 | 1 | 0 – 6 |
Всего | 14 | 6 | 10 | 0 - 30 |
Модуль 3 | ||||
Методы геоинформационного картографирования | 4 | - | 4 | 0 - 8 |
Применение пространственных моделей при создании карт | 3 | - | 5 | 0 - 8 |
Формализация и алгоритмизация процесса картографирования | 4 | 2 | 2 | 0 - 8 |
Автоматизированное составление тематических карт на основе данных дистанционного зондирования | 5 | - | 3 | 0 - 8 |
Использование программных пакетов при обработке ДЗ | 3 | 2 | 4 | 0 - 9 |
Использование современных ГИС-пакетов в целях геоинформационного картографирования | 2 | 2 | 5 | 0 - 9 |
Всего | 21 | 6 | 23 | 0 - 50 |
Итого | 41 | 14 | 45 | 0 -100 |
Планирование самостоятельной работы студентов
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
