Геоинформационные системы (стр. 1 )

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Учебная программа дисциплины

Федеральное агентство по образованию

Владивостокский государственный университет экономики и сервиса

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Учебная программа дисциплины

специальности

230201.65 Информационные системы и технологии

Владивосток

Издательство ВГУЭС

2014

ББК **.**

Учебная программа по дисциплине «Геоинформационные системы» составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО и предназначена для студентов специальности 230201.65 “Информационные системы и технологии”.

Составитель: , канд. биол. наук, доцент, кафедра Информационных систем и прикладной информатики

Утверждена на заседании кафедры Информационных систем и прикладной информатики от 22.04.14г., протокол № 10

Утверждена на заседании Ученого совета института ИИБС от 03.06.04.14г., протокол № 8

© Издательство Владивостокского

государственного университета

экономики и сервиса, 2014

Введение

К настоящему времени стала очевидной проблема введения в информационные системы (и, стало быть, СУБД), новых функций, ответственных за поддержку данных, описываемых в системах координат. Географическая информационная система (ГИС) – это и есть система для управления пространственной информацией, ее анализом и отображением.

Как и любая солидная информационная система ГИС поддерживает три вида: базы данных, средств обработки данных и визуализации (данных и результатов обработки). Из них главной частью является база данных. Поэтому часто ГИС считают особым типом базы данных об окружающем мире – базой пространственных данных.

Причины введения дисциплины «Геоинформационные системы» заключаются в необходимости знакомства слушателей с основными моделями и форматами пространственных данных, их обработкой на интерфейсном и программном уровне, а также возможными средствами их отображения.

Изучение дисциплины «Геоинформационные системы» тесно связано с такими дисциплинами, как «COM-программирование», «Информатика». Для изучения дисциплины необходимы знания в области математики в объеме университетского курса. Знания и навыки, получаемые студентами в результате изучения дисциплины, необходимы для видов деятельности, связанных с системами наблюдения за Землей и космосом (системами глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС). Это градостроительство, транспорт, сельское хозяйство, геология, экология, рыболовство, телекоммуникации, бизнес и многое другое.

Особенность изучаемой дисциплины состоит в том, что студенты получают как теоретические знания, так и (в основном) практические навыки в области управления пространственными данными. Преподавание дисциплины ведется с использованием СОМ-программирования, не зависящего от языка и платформы. Лабораторные занятия по дисциплине связаны с использованием средств вычислительной техники и заранее подготовленных в электронном виде задач, видео-звуковых и текстовых лекций. Форматы звуковых лекций позволяют переносить их на плейеры, мобильные телефоны и другие носители, широко распространенные в студенческой среде.

Учебная программа разработана на основе учебного плана специальности 230200.65 Информационные системы и технологии.

1. Организационно-методические указания

1.1 Цели и задачи изучения дисциплины

Целью изучения дисциплины «Геоинформационные системы» является теоретическая и практическая подготовка студентов в области управления пространственными данными в такой степени, чтобы они могли определять и изменять их качество, выбирать необходимые структуры для хранения на электронных носителях и при необходимости добавлять им поведение (функциональность).

Основные задачи изучения дисциплины:

- формирование у студентов знаний о современной платформе ГИС;

- ознакомление с базовыми моделями данных: векторных и растровых представлений дискретных и непрерывных объектов;

- освоение современных форматов данных, в том числе представление данных в базе геоданных

- выработка практических навыков правильного выбора инструментов для эффективного решения задач обработки данных;

- знакомство с добавлением функциональности с помощью СОМ-программирования.

знакомство с основными типами ГИС: настольными, серверными, встраиваемыми, мобильными.

1.2 Перечень компетенций, приобретаемых при изучении дисциплины

Изучение дисциплины формирует следующие профессиональные компетенции:

- умение формализовать прикладную задачу и интерпретировать её в терминах ГИС;

- умение подобрать средства пакета ArcGIS для ее решения: совокупностью инструментов, использованием командной строки, самостоятельным написанием скриптов;

- умение решать простейшие задачи с использование СОМ-технологии программирования.

При этом студент должен знать базовые модели и форматы данных, их преимущества и недостатки, пространственные отношения объектов и топологии, используемые методых получения и обработки пространственных данных и уметь проводить оцифровку растровых карт, представлять данные в персональной базе геоданных, опрашивать данные с помощью атрибутивных и пространственных запросов, проводить анализ данных с помощью Конструктора моделей и отдельных инструментов (в системе ArcGIS), выполнять компоновку карты с составлением легенды и полной подготовки ее для издания и печати.

1.3 Основные виды занятий и особенности их проведения

Дисциплина «Геоинформационные системы» изучается студентами очной формы обучения на пятом курсе. Общее количество часов, которое отводится для изучения дисциплины - 136.

Для студентов очной формы обучения количество аудиторных часов – 68, из них: лекций – 34 часа, лабораторных работ – 34 часа. На самостоятельную работу отводится 68 час. Курсовых работ не предусмотрено. Итоговая аттестация – зачет.

1.4 Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины

При проведении лекций учитывается, что значительная часть материала, особенно для студентов заочной формы обучения, выносится на самостоятельную работу. На лекциях внимание акцентируется на определениях и простых примерах решения задач обработки структур данных. Изучение сложных вопросов выносится на лабораторные занятия.

Практические занятия, проводятся с использованием программного пакета ArcGIS 9.3 и его расширения Spatial Analyst для изучения примеров работы со структурами векторных и растровых данных и решения задач. Это дает возможность формировать необходимые знания и практические навыки.

Контроль усвоения материала проводится по результатам выполнения экспресс-контрольных работ и индивидуальных домашних заданий. Для помощи студенту в освоении теоретического материала лекционных занятий и самостоятельной работы предусматриваются консультации ведущего преподавателя.

Для защиты лабораторных работ в рамках самостоятельной работы студента предусмотрено время для оформления отчета и освоения теоретического материала для ответов на контрольные вопросы.

Для усвоения и проработки теоретического материала, а также приобретения навыков проектирования и анализа вне ВУЗа предусматривается снабжение всех студентов электронными лекциями в виде текстов в формате Word, звуковыми лекциями - в формате мр3, видеопояснениями – в формате avi.

1.5 Виды контроля и отчетности по дисциплине

В ходе изучения дисциплины предусматриваются аттестации знаний студентов.

Текущая аттестация знаний студентов включает:

- экспресс контрольные работы на лекционных занятиях;

- защиту отчетов по выполняемым лабораторным работам;

- оценку знаний и умений студентов при проведении консультаций по лекционным и лабораторным занятиям.

Текущие аттестации проводятся в соответствии с Положением о рейтинговой системе оценки успеваемости студентов во Владивостокском государственном университете экономики и сервиса. Предусматривается две промежуточные аттестации на 7-8 и 13-14 неделях семестра. Аттестация может быть проведена в форме устного или письменного опроса или теста по разделам дисциплины, изученных студентом в период между аттестациями, при этом учитывается количество выполненных и защищенных лабораторных работ, а также количество выполненных контрольных работ за отчетный период.

Форма аттестации предлагается ведущим преподавателем и утверждается на заседании кафедры. Результаты аттестации заносятся в ведомость установленной формы.

Промежуточная аттестация завершается зачётом на четвертом или пятом курсе. Условием получения зачёта студентом является успешное прохождение двух текущих аттестаций в соответствии с требованиями Положения о рейтинговой системе оценки успеваемости студентов во ВГУЭС. Кроме того, студент должен выполнить и защитить все лабораторные работы. Итоговая оценка по дисциплине формируется на основе результатов текущих и промежуточной аттестаций.

1.6 Техническое и программное обеспечение дисциплины

При изучении дисциплины на лекционных занятиях используется презентационное оборудование. Практические занятия проводятся в компьютерном классе с установленным программным обеспечением ArcGIS 9.3 и его расширением Spatial Analyst.

2. Содержание курса

2.1 Перечень тем лекционных занятий

Тема 1. Существо различий между классическими базами данных (БД) и базами пространственных данных (БПД). Модели пространственных данных и их рабочие форматы. Отличительная особенность ГИС - топология пространственных объектов и пространственных запросов. Список примеров практического использования геоинформационных систем. Краткое описание строения конкретной системы – ArcGIS – и примеры настройки интерфейсов приложений этой системы.

Тема 2. Векторные объекты БПД, их создание и редактирование. Описание объектов, практика их редактирования и создания. Понятие логических и геометрических сетей, возможности создания пользовательских инструментов обработки векторных данных.

Тема 3. Растровые объекты БПД, их создание и редактирование. Представления растров в БПД в виде наборов растровых данных, каталогов растров, мозаики растров, полей типа растр и т. п.

Тема 4. Проектирование и построение базы пространственных данных. Объекты, составляющие БПД, их поведение, место и способы хранения геометрии, атрибутов и отношений между пространственными объектами. Создание и краткое рассмотрение объектной модели БПД на уровне интерфейсов ArcMap и ArcCatalog.