Геоинформационные системы

Рабочая программа учебной дисциплины

Ф ТПУ 7.1-21/01

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИГНД

_________________

«____»_____________2009г.

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Рабочая программа для направления 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых», специальности 130301 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Институт геологии и нефтегазового дела

Кафедра геологии и разведки полезных ископаемых

Курс	3
Семестр	5

Учебный план набора 2007 года.

Распределение учебного времени:

Лекции	8 часов (ауд.)
Лабораторные занятия	30 часов (ауд.)
Всего аудиторных занятий	38 часов
Самостоятельная (внеаудиторная) работа	20 часов
Общая трудоемкость	58 часов
Экзамен в	5 семестре

2009 г.

Документ: Титульный лист рабочей программы учебной дисциплины

Дата разработки: 01.09.2009 г.

Рабочая программа учебной дисциплины

Ф ТПУ 7.1-21/01

Предисловие

1.  Рабочая программа составлена на основе ГОС 341 тех/бак по направлению 130100 «Геология и разведка полезных ископаемых», введённого в действие с 14.04.2000 г.

Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры ГРПИ ___ ________ 2009 г., протокол № __

2.  Разработчик:

доцент к. г.-м. н. __________________

3.  Зав. кафедрой,

профессор, д. г.-м. н. _________________

Аннотация

Приведены цель и задачи дисциплины, содержание теоретического материала (лекции) и лабораторных занятий. Раскрывается содержание текущего, рубежного и итогового контроля результатов изучения дисциплины, перечисляются основная и дополнительная литература.

Документ: Предисловие рабочей программы учебной дисциплины

Дата разработки: 01.09.2009 г.

Цели и задачи учебной дисциплины

1.1. Цели преподавания курса «геоинформационные системы».

Преподавание дисциплины должно сформировать у студента целостную систему представлений и знаний о геоинформационных системах и компьютерной графике. Предметом изучения в этом курсе являются понятие о компьютерной графике, основных графических форматах, принципах создания и использования компьютерной графики в процессе геологоразведочных работ, о способах получения и манипулирования пространственно-привязанными данными, о геоинформационных системах, принципах их создания и функционирования, их роли и месте в процессе геологоразведочных работ.

1.2. Задачи изложения и изучения дисциплины

Основными задачами курса являются: изучение компьютерной графики (растровой и векторной), ее основных свойств, способов создания, обработки и использования; изучение основных графических редакторов, их возможностей и недостатков; изучение понятия пространственно-привязанные данные, способов их получения, способов оцифровки графических материалов, создания атрибутивных таблиц, геоинформационных систем, принципов их создания и функционирования, их роли и месте в процессе геологоразведочных работ.

После изучения данного курса студент должен обладать знаниями:

-  по теории и практике компьютерной графики;

-  по способам сбора, обработки и передачи пространственно – привязанной информации;

-  по существующим техническим и программным средствам оцифровки информации;

-  по существующим техническим и программным средствам создания геоинформационных систем;

-  по структуре технологической цепочки по созданию и поддержке ГИС-проектов в рамках геологоразведочных работ.

После изучения данного курса студент должен уметь:

-  Создавать проекты в векторизаторе EasyTrace, вести ручную и полуавтоматическую оцифровку точечных и линейных объектов с наполнением атрибутивных баз данных;

-  Проектировать и создавать реляционные базы данных в СУБД MS ACCESS;

-  Проводить основные операции с пространственными и атрибутивными данными в геоинформационной системе ArcView;

-  Подключать внешние базы данных к геоинформационным проектам;

-  Рассчитывать и анализировать поверхности геоинформационной системе ArcView;

-  Создавать и вести геоинформационные проекты в геоинформационной системе ArcView.

2. Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции)

1. Введение. Предмет, цели и задачи курса (0,5 час).

Понятие геоинформатики. Цели и задачи геоинформатики. Предмет, цели и задачи курса. Материально-техническая и программная базы геоинформатики. Историческая справка.

2. Понятие о пространственно привязанной информации и основных способах ее получения (1,5 час).

Понятие о пространственно привязанной информации. Способы получения пространственно привязанной информации. Способы получения координат точек наблюдения. Глобальная система позиционирования. Использование GPS-приемников для координатной привязки точек наблюдений. Основные принципы работы GPS. Использование материалов дистанционного зондирования для получения пространственно привязанной информации.

3. Данные геоинформационных систем и способы создания цифровой основы для геоинформационных систем (4 часов).

Растровое и векторное представление пространственных объектов. Их особенности, области применения.

Растровое представление пространственно привязанной информации. Основные характеристики и особенности. Достоинства и недостатки. Области применения.

Нетопологическое представление пространственно привязанной векторной информации. Основные особенности. Общие черты и отличия. Форматы представления векторных нетопологических данных.

Топологические покрытия. Основные особенности. Общие черты и отличия. Форматы представления векторных топологических покрытий.

Поверхности. Основные способы описания и представления геополей (поверхностей). GRID и TIN представление. Способы получения и расчета геополей. Форматы представления. Способы обработки геополей.

Картографические проекции. Виды проекций. Способы проецирования пространственно привязанной информации. Задание картографических проекций.

Базы данных. Системы управления базами данных. Банки данных. Назначение и решаемые задачи. Принципы хранения данных и организации доступа к ним. Организация связей между данными. Реляционные базы данных. Организация хранения пространственно привязанной и картографической информации. Базы геоданных. Краткая характеристика основных СУБД. Наиболее широко используемые форматы хранения и передачи данных.

Способы создания цифровой основы. Способы «сканерного» ввода изображения. Способы обработки растрового изображения. Основные форматы хранения и представления растровой информации. Способы получения и обработки векторного изображения. Способы векторизации изображения. Ручная оцифровка изображения. Оцифровка изображения с помощью дигитайзера. Полуавтоматическая векторизация. Автоматическая векторизация. Характеристика основных программно-аппаратных средств оцифровки изображения.

4. Программное обеспечение ГИС. (1 часа). Программное обеспечение, используемое при работе с пространственно привязанными данными. Краткая характеристика, принципы работы, круг решаемых задач, основные форматы данных.

5. Роль и место геоинформационных систем в геологических науках. Примеры их применения (1 час).

Роль геоинформационных систем в науках о Земле. Место геоинформационных систем в науках о Земле. Интегрированный системный анализ геоинформации, полученной на разных уровнях наблюдения. Примеры проектов, подготовленных в геоинформационных системах.

3. Содержание практического раздела дисциплины

1.  Знакомство с векторизатором EasyTrace (6 часа).

2.  Знакомство с СУБД MS ACCESS (4 часа).

3.  Знакомство с ГИС пакетами (18 часов).

4.  Знакомство с ГИС «Природные ресурсы России» (2 час).

4. Программа самостоятельной познавательной деятельности

4.1. Углублённое самостоятельное изучение разделов дисциплины на основе информационных источников и лекционного материала.

4.2. Самостоятельное изучение материала, изучаемого в рамках лабораторного практикума.

5. Входной, текущий и итоговый контроль изучения дисциплины

5.1. Входной контроль осуществляется на первом занятии в форме контрольной работы.

Ниже приводится примерный перечень вопросов к контрольной работе.

1.  Организация ЭВМ.

2.  Однопроцессорные и многопроцессорные ЭВМ.

3.  Геоид и референц-эллипсоид.

4.  Системы координат.

5.  Равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция Гаусса-Крюгера.

6.  Растровая и векторная графика. Основные понятия. Принципы предсталения.

7.  Базы данных.

5.2. Текущий контроль проводится в форме двух рубежных контрольных работ, а также в форме написания и защиты отчетов к лабораторным работам.

Ниже приводится примерный перечень вопросов к рубежным контрольным работам

1.  Понятие о геоинформационных системах (ГИС).

2.  Составные части геоинформационных систем.

3.  Периферийные устройства применяемые в ГИС.

4.  Типы пространственных данных.

5.  Принципы организации информации.

6.  Модели представления пространственных данных.

7.  Растровые модели и их характеристики, достоинства и недостатки.

8.  Векторные топологические модели, их характеристики, достоинства и недостатки.

9.  Векторные нетопологические модели, их характеристики, достоинства и недостатки.

10.  Преобразование «вектор-растр».

11.  Преобразование «растр-вектор».

12.  Модели поверхностей.

13.  Формы представления геополей.

14.  Назначение и основные компоненты систем управления базами данных (СУБД).

15.  Банки данных.

16.  Реляционная модель атрибутивных данных. Ее характеристики, принципы построения, достоинства и недостатки.

17.  Организация связи пространственных и атрибутивных данных.

5.3. Итоговый контроль изучения дисциплины проводится в виде экзамена.

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Перечень рекомендуемой литературы

Основная

1.  Ананьев системы. Учеб. пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2003. – 70 с.

2.  Ананьев указания к выполнению лабораторных работ «Векторизация топографических и геологических карт». ТПУ. 2008.- 28с.

3.  Ананьев указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Геоинформационные системы» и «Компьютерные технологии в геологическом картировании» с использованием геоинформационной системы ARCVIEW. ТПУ. 2006.- 47с.

4.  Берлянт . – М.: изд. Фирма «Астрея», 1996. – 208 с.

5.  ДеМерс информационные системы. Основы. Пер. с англ. – М.: Дата+, 1999. – 490 с.

6.  , Тикунов . – М.: Картгеоцентр– Геоиздат, 1993. – 213 с.

7.  Марков данных: Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 108 с.

8.  , , Мальцев данных. – СПб.: КОРОНА принт, 2002.– 672 с.

9.  Цветков системы и технологии. – М.: Финансы и статистика, 1998. – 288 с.

Дополнительная литература

1.  ArcView – руководство пользователя.

2.  ArcInfo – руководство пользователя.

3.  Erdas Imagine – руководство пользователя.

4.  , , Краснощеков системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: учебное пособие для вузов / — М. : Академический проект, 2005. — 349 с.

5.  , Марков системы : учебное пособие; — Томск : Изд-во ТПУ, 2008. — 175 с.