МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени
Географический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе _______________
"____" __________________ 2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Компьютерные технологии
и статистические методы в географии
Направление подготовки
021000 География
Магистерская программа
Ландшафтное планирование
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011 год
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии» является представление студентам знаний о современных компьютерных технологиях, возможностей их применения в практике проведения и обработки результатов полевых и камеральных физико-географических исследований. Дисциплина направлена на рассмотрение разнообразных методов применения компьютерных технологий в географии (сбора, хранения, обработка, анализ и представление географической информации), а также на изучение современных программных продуктов. Результаты освоения данной дисциплины способствуют формированию практических навыков и способностей применения разнообразных программных средств с целью более объективного и наглядного представления географических исследований, необходимого выпускнику магистратуры для профессиональной работы в области географии, а также развитию творческих способностей обучающихся.
2.Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Данная дисциплина входит в состав общенаучного цикла. Она логически и содержательно–методически связана с общенаучными дисциплинами –«Гуманитарная география», «Социология города и специальными дисциплинами – «Основы территориального управления и структурного планирования», «Районная планировка», «Ландшафтное планирование на региональном и муниципальном уровне» и другие.
Освоение дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии» как предшествующий желательно для некоторых других дисциплин: «Современные проблемы географии», «Оценка воздействия на окружающую среду».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии»
ОК – 2. Владеть знанием современных компьютерных технологий, применяемых при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче географической информации; самостоятельно использовать современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности;
ПК – 3. Владеть основами проектирования, экспертно-аналитической деятельности и выполнения исследований с использованием современных подходов и методов, аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с ООП магистратуры;
ПК – 4. Использовать современные методы обработки и интерпретации географической информации при проведении научных и прикладных исследований.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
основы применения компьютерных технологий в географических исследованиях;
методы компьютерной обработки и интерпретации географической информации при проведении научных и прикладных исследований.
Уметь:
свободно пользоваться современными компьютерными технологиями, применяемыми при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче географической информации;
самостоятельно использовать современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности.
Владеть:
навыками самостоятельной работы со специализированной литературой и программным обеспечением;
методами сбора, хранения и обработки пространственной информации;
компьютерными технологиями при составлении электронных карт.
4. Структура и содержание дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 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) | |||
Лекции | Семинары | практические (лабораторные) | Самостоятельная работа | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | Основные формы и виды географических исследований. История развития и применения информационных технологий в географии. | 2 | 1 | 3 | 2 | Фронтальный опрос по отдельным темам | ||
2 | Современные аппаратные и программные средства, применяемые в географических исследованиях. Основные концептуальные модели ландшафтоведения и геоэкологии и области их применения в географии. | 2 | 2 | 3 | 2 | Фронтальный опрос по отдельным темам | ||
3. | Основы компьютерной технологии сбора и обработки информации. Основы работы с прикладными программами общего назначения. | 2 | 3 | 3 | 2 | Тестовый контроль | ||
4. | Занятие 4. Специализированные программы для работы с атрибутивными данными. | 2 | 4 | 3 | 2 | Устный опрос | ||
5. | Занятие 5. Специализированные программы для работы с пространственными данными. | 2 | 5 | 3 | 2 | Проверка практического задания | ||
6. | Занятие 6. Классификация геоинформационных систем. Современные области применения ГИС в географии | 2 | 6 | 3 | 2 | Проверка практического задания | ||
7. | Занятие 7. Проблема выбора ГИС системы, в зависимости от спектра решаемых задач. | 2 | 7 | 3 | 3 | Проверка практического задания | ||
8. | Занятие 8. Область применения программы MapInfo Professional. | 2 | 8 | 3 | 3 | Проверка практического задания | ||
9. | Занятие 9. Создание и редактирование пространственной информации в ГИС. | 2 | 9 | 3 | 3 | Тестовый контроль | ||
10. | Занятие 10. Импорт специализированных баз и банков данных в ГИС. | 2 | 10 | 3 | 3 | Тестовый контроль | ||
11. | Занятие 11. Представление информации в виде аналитических и синтетических карт. | 2 | 11 | 3 | 3 | Фронтальный опрос по отдельным темам | ||
12. | Занятие 12. Визуализация и оформление географической информации. | 2 | 12 | 3 | 3 | Проверка практического задания | ||
13. | Занятие 13. Возможности организации мониторинга на основе применения ГИС. | 2 | 13 | 4 | 2 | Проверка практического задания | ||
Итого: | 40 | 32 | Экзамен |
Основные формы и виды географических исследований. История развития и применения информационных технологий в географии
Цели и задачи курса. Основные понятия и определения. Объект, предмет и методика проведения географических исследований. Стационарные, полустационарные и экспедиционные исследования. Круглогодичные, сезонные и одновременные исследования.
История зарождения информационных технологий. Переодизация применения компьютерных технологий в географии. Отличительные особенности периодов по уровню внедрения компьютерных технологий от хранения до представления и анализа. Пионерный, государственный, массовый (частный) и современный периоды.
Современные аппаратные и программные средства, применяемые в географических исследованиях. Основные концептуальные модели ландшафтоведения и геоэкологии и области их применения в географии
Основные современные формы и виды получения и обработки атрибутивной и пространственной информации. Новые возможности получения данный дистанционного зондирования на основе лидарной съемки. Современные комплексы системы ГПС. Безпроводная интерактивная коммуникация и обмен информацией.
Классификация концептуальных моделей. Моносистемная, полисистемная, ландшафтно-геохимическая, бассейновая, катенная, экотонная, нуклеарная, матрично-сетевая концептуальные модели. Примеры и особенности их применения в рамках проведения комплексных географических исследований.
Основы компьютерной технологии сбора и обработки информации. Основы работы с прикладными программами общего назначения
Архитектура ЭВМ по Фон-Нейману, аппаратные и программные средства, оценка производительности компьютерной системы, классификация ЭВМ. Микропроцессоры и микроЭВМ. Сбор, обработка данных, управление объектом, передача данных на основе использования микроЭВМ.
Основы использования прикладных программ общего назначения: текстовых редакторов, электронных таблиц, систем управления базами данных (СУБД), графических редакторов, пакеты стандартных программ офисного назначения.
Специализированные программы для работы с атрибутивными данными
Пакеты обработки атрибутивной данных. Ввод данных, обработка, анализ результатов. Автоматизация задач сбора и обновления данных. Стандартные средства пакета MS Office. Применение электронных таблиц MS Excel и MS Access в различных прикладных задачах географии. Вычисления, анализ данных, поддержка принятия решений. Средства СУБД.
Специализированные программы для работы с пространственными данными
Пакеты представления и обработки пространственных данных. Формы моделей хранения и представления пространственных данных. Растровые и векторные модели хранения данных, их достоинства и недостатки. Системы координат принятые в географии. Основные элементы представления пространственных объектов. Отличие представления пространственных данных САПР и ГИС программных пакетов. Программ AutoCAD, функции, возможности и области ее применения.
Классификация геоинформационных систем. Современные области применения ГИС в географии
Классификация геоинформационных: по функциональности, масштабу, области применения. Основные отличительные функции ГИС программ и принципы их классификации. Моно - и полифункциональные ГИС пакеты и приложения.
Специализированные геоинформационные системы: транспортные, природоохранные, экологические. Решение с помощью ГИС проблемы автоматизированного сбора, хранения, обработки и представления исходной информации.
Проблема выбора ГИС системы, в зависимости от спектра решаемых задач
Основные параметры выбора геоинформационной системы по результатам анализа требуемых параметров и поставленных задач. Возможности по масштабированию геоинформационной системы при дальнейшем развитии проекта, изменении его задач.
Область применения программы MapInfo Professional
Функциональные возможности геоинформационной системы MapInfo. Прикладные программы модули MagSurfer, Vertical Mapper, Encom Engage и их функциональные возможности
Создание и редактирование пространственной информации в ГИС
Основные элементы представления пространственных объектов в программе MapInfo. Топология объектов и их характеристики. Поиск и устранение топологических ошибок в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах.
Импорт специализированных баз и банков данных в ГИС
Импорт информации из текстовых и табличных программ MS Office. Подключение удаленных и внешних баз данных в Mapinfo. Работа с базами данных с использованием простых и сложных SQL запросов поиска информации.
Представление информации в виде аналитических и синтетических карт
Виды и способы получения и представления картографической информации. Операции буферизации, зонирования, районирования, оверлея и способы их реализации на примере программного продукта MapInfo. Построение синтетических и аналитических карт.
Визуализация и оформление географической информации
Виды тематического картографирования и их реализация в MapInfo. Построение блок-диаграмм, диаграмм, картограмм на основе данных результатов специализированных исследования. Формы и виды ЦМР, их построение в прикладных программах ГИС..
Возможности организации мониторинга на основе применения ГИС
Проект организации и сопровождения мониторинга результатов комплексных географических исследований с применение ГИС-технологий. Примеры проектов в экологии, природопользовании, охране окружающей среды.
Перечень лабораторных работ
1. Основы работы в MS Excel. Создание автоматической формы внесения информации. Правила написания и примеры формул обработки информации из разных колонок. Импорт и экспорт информации. Построение диаграмм.
2. Основы работы в MS Access. Создание сложных и многокомпонентных баз данных. Импорт и экспорт информации.
3. Основы работы в AutoCAD. Построение пространственных сложных моделей многосвязанных объектов. Импорт и экспорт информации.
4. Основы работы в MagSurfer. Импорт и экспорт информации. Методики построения цифровых моделей рельефа и анализа информации. Визуализация представленных и полученных данных. Функции контроля корректности и достоверности обработки информации.
5. Основы работы в Surfer. Импорт и экспорт информации. Математические алгоритмы анализа информации. Использования функции «скользящего окна». Визуализация представленных и полученных данных.
6. Основы работы в VerticalMapper. Импорт и экспорт информации. Алгоритмы построения цифровых моделей рельефа. Использование функции «оверлея» при анализе сетей информации. Возможности по визуализации представленной информации.
7. Основы работы в программе MapInfo. Анализа информации и построение аналитических и синтетических карт по данным в программной среде MapInfo, на основе комбинирования слоев. Оформление отчетов и карт.
5. Образовательные технологии
При проведении лабораторных занятий в рамках дисциплины «Компьютерные технологии в географии» используются различные формы визуализации наглядного материала (мультимедийные презентации MS PowerPoint, карты, таблицы, графики, наглядные демонстрационные материалы). Применяется система устных сообщений, подготовленных студентами в ходе самостоятельной работы в течение семестра. Краткие сообщения по актуальным проблемам применения компьютерных технологий в географии выполняются на основании изучения студентами современных научных периодических изданий и технической литературы (документации) программных комплексов. Предпочтение отдается реферируемым журналам РАН и др. изданиям. Сообщения завершаются дискуссией.
При проведении лабораторных занятий по дисциплине «Компьютерные технологии в географии» студенты знакомятся с возможностями современных компьютерных технологий и способами их применения в географических исследованиях. Работа сопровождается выполнением карт, графиков, математических построений, анализом и описанием.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии»
Самостоятельная работа студентов проводится в форе самостоятельного теоретического изучения основных разделов дисциплины по данным учебной, научной, научно-популярной и справочной литературе и изданиям. Самостоятельные практические занятия, заключаются в повторении основных ранее изученных функций программ, подборе тематической информации и составление на их основе общих и специализированных баз и банков данных с целью их использования на практических занятиях. Полученные результаты в последующем обсуждаются.
Контрольные вопросы для организации самостоятельной работы:
1. Специфика географических исследований.
2. Современные аппаратные средства по автоматизированному дистанционному сбору географической информации.
3. Аппаратная часть компьютерных систем.
4. Объектно-ориентированная модели в геоинформатике.
5. Экспертные систем в географии.
6. Интернет источники географической информации и геопорталы.
7. Инструментарий ГИС.
Контрольные вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии»:
1. Содержание и задачи курса. Связь с другими компьютерными науками.
2. Основные формы и виды географических исследований.
3. Объект, предмет и методика проведения географических исследований.
4. История зарождения и переодизация применения компьютерных технологий в географии.
5. Основные виды источники географической информации и формы ее хранения.
6. Классификация данных дистанционного зондирования и способов их получения.
7. Компьютерное моделирование в географии.
8. Основные концептуальные модели ландшафтоведения и геоэкологии (моносистемная, полисистемная, ландшафтно-геохимическая, бассейновая, катенная, экотонная, нуклеарная, матрично-сетевая концептуальные модели) и области их применения в географии.
9. Архитектура ЭВМ по Фон Нейману. Классификация ЭВМ.
10.Современные возможности сбора, обработки, управления и передачи данных на основе использования ЭВМ.
11.Достоинства и недостатки атрибутивных моделей хранения данных.
12.Достоинства и недостатки пространственных моделей хранения данных.
13.Информационные системы. Их виды
14.Понятие ГИС и ее связь с другими информационными системами.
15.Классификация геоинформационных систем: по функциональности, масштабу, области применения.
16.Моно - и полифункциональные ГИС пакеты и приложения.
17.Топология объектов. Топологические ошибки и способ их исправления.
18.Современные СУБД и их основные элементы.
19.Основные функциональные группы операций в ГИС.
20.Геоизображение и их виды.
21.Картографические способы представления информации.
22.ЦМР. Область применения, форма и ее виды.
23.Мониторинг за состояние геосистем и возможности его осуществления.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии»
а) основная литература:
1. Основы геоинформатики: Учеб. пособие для студ. Вузов. (под ред. ). – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 428 с.
2. , , Попов системы: учебное пособие. – М.: Изд-во «Форум Инфра-М», 2007. – 496 с.
б) дополнительная литература:
1. Капралов Е. Г., , Тикунов : учебник для студентов вузов (под ред. ). – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 480 с.
2. Новаковский Б. А., , Праслов картография: цифровые модели и электронные карты. – М.: Изд-во Мос. ун-та, 2000. – 116 с.
3. Петров системы. – СПб.: Изд-во «Питер», 2003. – 688 с.
4. , , . Аэрокосмические методы географических исследований. - М.: Издат. центр «Академия», 2004. – 336 с.
5. Берлянт метод исследования. – М.: МГУ, 1988. – 252 с.
6. , , Тикунов B.C. Современные методы географических исследований. М: Просвещение, 19с.
7. Руководство пользователя MapInfo 8.5
8. Руководство пользователя VerticalMapper
9. Руководство пользователя AutoCAD
10. Руководство пользователя MS Office 2003/2007
11. Кошкарев и термины геоинформатики и ее окружения: Учебно-справочное пособие. – М.: Изд-во «ИГЕМ РАН», 2000. – 76 с.
в) Интернет-ресурсы:
1. http://*****/issues. asp? id=7781 – Доклады Академии наук
2. http://nakarte. *****/#lat=55.7655&lon=37.6598&z=7&a – Проект «На карте» содержит цифровые карты.
3. http://nar. *****/atlas - Электронный Атлас России.
4. http://www. *****/Travels/TravelGoogle. aspx? TravelID - Интерактивная карта, точки на карте и gps координаты.
5. http://*****/ - Национальный атлас России - новейшая научная географическая энциклопедия - © * , ** , 2010.
6. http://saratov. – Подробная карта Саратова.
7. http://www. ***** – Поисковая картографическая система «Мир карт».
8. http://www. hge. *****/index. php? option=com_content&task=view&id=1125 &Itemid=130 – Обзорные карты РФ.
9. http://www. ***** – Комплексный проект РАН «Электронная Земля»: научные информационные ресурсы.
10.http://ingrid. ldgo. columbia. edu/index. html - Информационная система Национального Географического Общества содержит карты различной тематики.
11.http://*****/publishing/nature. aspx - Природа
12.http://*****/issues. asp? id=7823 – Известия РАН
13.http://*****/news http://atlas. ***** – Российское образование: интерактивные карты.
14.www. ***** – Картографический справочный сервер
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Компьютерные технологии и статистические методы в географии»
Занятия проводятся с использованием технических и программных средств лаборатории геоинформатики и тематического картографирования НВОЦ «ГИС-Центра». Используется следующее программное обеспечение: MS Office 2003/2007, AutoCad 2010, MapInfo Professional 8.5 с модулем VerticalMapper 3.0, MagSurfer.
Работа проводится на основе открытой цифровой картографической основы Саратовской области масштаба 1:200 000, тематических карт «Эколого-ресурсного атласа Саратовской области», мультиспектральных данных дистанционного зондирования Landsat 4, статистических данных по районам Саратовской области и другими текстовыми данными.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 021000 География и магистерской программе «Ландшафтное планирование»
Авторы:
, ассистент кафедры геоморфологии и геоэкологии географического факультета СГУ
Программа одобрена на заседании кафедры геоморфологии и геоэкологии географического факультета СГУ от 18 мая 2011 года, протокол № 17
Подписи:
Заведующий кафедрой
геоморфологии и геоэкологии,
д. г.н. профессор
Декан географического факультета,
д. г.н., профессор
