1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины специалист приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2, Ц3, Ц4 основной образовательной программы «Прикладная геология».
Дисциплина нацелена на подготовку специалистов к:
– производственно-технической и проектной деятельности в области создания новых проектов с использованием современных средств получения и обработки информации,
– решению научно-исследовательских и прикладных задач, связанных с автоматизацией процессов получения и обработки данных,
– поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов.
2. Место дисциплины (модуля) в структуре ООП
Дисциплина относится к вариативным дисциплинам профессионального модуля (ДИСЦ. В.М.1.10). Она непосредственно связана с дисциплинами общепрофессионального цикла (структурная геология, геологическое картирование, региональная геология) и естественнонаучного и математического цикла (геоинформационные системы) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Постреквезитами для дисциплины «Дистанционные методы геологических исследования» являются дисциплины: «Картирование рудных полей и месторождений», «Поиски и разведка полезных ископаемых».
3. Планируемые результаты обучения по дисциплине
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины (модуля) направлено на формирование у студентов следующих компетенций (результатов освоения ООП), в т. ч. в соответствии с ФГОС ВО и профессиональными стандартами (табл.1):
Таблица 1
Составляющие результатов освоения ООП
Результаты освоения ООП | Компетенции по ФГОС ВО | Составляющие результатов освоения | |||||
Код | Владение опытом | Код | Умения | Код | Знания | ||
Р5. Инженерная практика Создавать, выбирать и применять необходимые ресурсы и методы, современные технические и IT средства при реализации геологических, геофизических, геохимических, эколого-геологических работ с учетом возможных ограничений. | ПК-2, ПК-4, ПК-7, ПК-10, ПК-18, | В 5.13. | Поиска, обработки и дешифрирования данных дистанционных исследований | У 5.13. | Работать с данными дистанционных исследований в современных геоинформационных системах | З 5.13. | Физические основы дистанционных исследований. Характеристики природных сред. Технологии дистанционных исследований, их содержание и принципы функционирования, принципы получения данных. Основы комплексирования дистанционных исследований. |
В результате освоения дисциплины студентом должны быть достигнуты следующие результаты (табл. 2):
Таблица 2
Планируемые результаты обучения по дисциплине
№ п/п | Результат |
РД1 | После изучения дисциплины студент должен владеть опытом поиска, обработки и дешифрирования данных дистанционных исследований |
РД2 | После изучения дисциплины студент должен уметь работать с данными дистанционных исследований в современных геоинформационных системах |
РД3 | После изучения дисциплины студент должен знать современные компьютерные технологии. Физические основы дистанционных исследований. Характеристики природных сред. Технологии дистанционных исследований, их содержание и принципы функционирования, принципы получения данных. Основы комплексирования дистанционных исследований. |
4. Структура и содержание дисциплины
Раздел 1. Введение. Физические основы ДМИ
Лекция Определение и содержание понятий «дистанционные методы исследований» (ДМИ) и «дистанционное зондирование Земли» (ДЗЗ). Взаимосвязь с основными дисциплинами учебного плана. Актуальность применения ДМИ их преимущества и достоинства. Основные группы методов. Исторические сведения об использовании ДМИ. Развитие ДМИ и ДЗЗ в мире, в России, в г. Томске и в ТПУ. Научная и учебная литература, периодические и информационно-справочные издания. Электромагнитное излучение (ЭМИ) как основа ДМИ. Определение и основные характеристики (параметры) ЭМИ. Основные диапазоны, используемые в ДМИ. Пассивные и активные методы. Солнце как основной источник ЭМИ в природе. Взаимодействие ЭМИ с атмосферой. Основные физические и химические параметры атмосферы, влияющие на ЭМИ. Зоны прозрачности атмосферы для теплового излучения. Влияние положения участка земной поверхности по отношению к Солнцу на характеристику ЭМИ и особенности применения ДМИ для решения различных задач. Основные факторы взаимодействия, влияющие на эффективность применения ДМИ при решении геологических задач.
Лабораторная работа. Знакомство с данными дистанционных съемок и программным обеспечением для их обработки.
Раздел 2. Основные характеристики природных сред для ДМИ
Лекция. Характеристики горных пород. Отражательная и поглотительная способности горных пород, их зависимость от минералогических и геохимических характеристик, генетической природы. Диагностика горных пород при ДМИ. Влияние вторичных процессов (гидротермальные изменения, выветривание) на первичные характеристики пород. Части спектра ЭМИ, в которых горные породы обладают высокими контрастными характеристиками. Вторичное тепловое излучение (эмиссия) горных пород. Взаимосвязь вещественного состава, генетических особенностей горных пород с их физическими свойствами и эмиссией. Условия благоприятные для проведения инфракрасных съемок. Использование спектральных характеристик горных пород при ДМИ в целях геокартирования, прогнозирования, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.
Характеристика почв. Отражательная и поглотительная способности почв, их отличие от горных пород. Причины отличия. Связь спектральной характеристики почв с их основными параметрами (минеральный и химический состав, содержание органики, влажность, структура и др.) и составом подстилающих пород. Спектральные каналы для изучения основных характеристик почв. Тепловое излучение почв. Использование характеристик почв при ДМИ для их картирования и решения геологических задач.
Характеристика растительности. Отражательная и пропускная способность. Спектральные характеристики отраженного и прошедшего излучения при его взаимодействии с различными растительными сообществами. Влияние внешних факторов на характеристики растений (климат, тип и состав почв, характер питательных веществ и др.) их связь с геологическим строением и предпосылками и признаками рудоносности. Характеристика вод. Процессы рассеяния и поглощения ЭМИ, происходящие в толще воды. Зависимость спектральных характеристик воды от различных факторов и их проявление в различных частях спектра ЭМИ. Актуальность исследования и мониторинга акваторий дистанционными методами в целях геологического картирования и поиска МПИ.
Лабораторная работа. Основные приемы работы с данными дистанционных съемок в растровых и векторных ГИС.
Раздел 3. Источники открытых данных дистанционного зондирования
Лекция. Архивные источники данных ДЗЗ. Источники архивных пассивных данных дистанционных съемок. Источники пассивных данных (Landsat, Aster). Источники активных данных (SRTM, AsterGDEM). Источники данных высокого и сверхвысокого пространственного разрешения. Заказ оперативных съемок.
Лабораторная работа. Получение данных дистанционных съемок из открытых источников.
Раздел 4. Методика дистанционных исследований. Обработка данных дистанционных съемок. Комплексирование ДМИ
Лекция. Основные группы ДМИ (космические, аэро-, наземные), уровень их развития и возможности прогресса, решаемые задачи, доступность потребителю.
Космометоды. Основные типы космических носителей, их характеристика и возможности решения задач ДЗЗ. Типы космических орбит
и их использование для ДЗЗ. Методы измерений и наблюдений из космоса, решаемые задачи, преимущества и недостатки. Отечественные и зарубежные современные космические системы и программы ДЗЗ, сравнительный анализ, решаемые задачи. Доступ к информации ДЗ из космоса потребителей. Возможность доступа к архивным данным, оперативность исполнения текущих заказов. Использование данных ДЗЗ из космоса при геологических исследованиях, мониторинге, прогнозировании, поисках и разведке МПИ.
Аэрометоды. Преимущества и недостатки. Характеристика различных методов (фотосъемка, съемка в ИК-диапазоне, радиолокация, магнитометрия, гравиметрия, гамма-спектрометрическая и радиометрическая съемки, аэрозольные и газовые съемки и др.). Основные решаемые задачи, методика, масштабы работ.
Наземные методы. Основные виды наземных ДМИ и их характеристика (фотографические, геофизические, телевизионные, лидарные и др.). Решаемые задачи, методика, преимущества и недостатки.
Обработка данных дистанционных съемок. Пространственная привязка, Улучшение изображений. Матричные операции. Главные компоненты. Спектральный анализ. Подготовка ЦМР. 3-D моделирование. Рациональное комплексирование ДМИ на различных этапах и стадиях геолого-разведочных работ. Примеры комплексирования и использования ДМИ при геологическом картировании, мелкомасштабном прогнозировании, поисках и разведке месторождений золота, урана, редких металлов и полиметаллов в различных природных условиях.
Лабораторная работа. Обработка данных дистанционных съемок. Подготовка космических снимков и цифровых моделей рельефа. Пространственная привязка. Улучшение изображений. Матричные операции. Расчет главных компонент. Спектральный анализ. Подготовка ЦМР. 3-D моделирование.
Раздел 5. Геологическое дешифрирование данных дистанционного зондирования
Лекция. Геологические объекты в материалах КС и их характеристики.
Лабораторная работа. Геологическое дешифрирование данных дистанционных съемок. Создание схемы дешифрирования площади.
5. Организация самостоятельной работы студентов
Самостоятельная работа студентов при изучении дисциплины предусмотрена в видах и формах, приведенных в табл. 3.
Таблица 3
Основные виды и формы самостоятельной работы
Виды самостоятельной работы | Объем времени, ч |
Работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по проблеме курса | 11 |
Выполнение домашних заданий | 50 |
Подготовка отчетов по лабораторным работам | 14 |
6. Оценка качества освоения дисциплины (модуля)
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Положением о промежуточной аттестации студентов Томского политехнического университета».
Максимальное количество баллов по дисциплине в семестре – 100 баллов, в т. ч.:
- в рамках текущего контроля – 60 баллов, за промежуточную аттестацию (экзамен/зачет) – 40 баллов.
Предусмотрены следующие оценочные мероприятия:
– две контрольные работы, проводимые в конференц-недели (по 7 баллов);
– выполнение и защита лабораторных работ (46 баллов);
– промежуточная аттестация в виде зачета (максимум 40 баллов).
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля)
7.1 Методическое обеспечение
Основная литература
1. , , Дистанционные методы геологических исследований, прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых: учебное пособие для вузов. – Томск: STT, 2014. – 304 с.
2. , Дистанционные методы геологического картирования: учебник. – М.: КДУ, 2009. – 288 с.
3. Аэрокосмические методы геологических исследований / Под ред. . – СПБ: Изд-во СПБ картфабрики ВСЕГЕИ, 2000. – 316 с.
Дополнительная литература
1. Аэрогеофизические методы прогнозирования месторождений урана / Под ред. . – М.: Атомиздат, 1980. – 129 с.
2. , Системно-аэрокосмическое излучение нефтегазоносных территорий. – М.: Наука, 1994.
3. Дистанционные исследования при нефтегазопоисковых работах. – М.: Наука, 1988. – 224 с.
4. , , Основы космической геологии. – М.: Недра, 1988. – 235 с.
5. истанционное изучение Зёмли: основы и методы дистанционных исследований в геологии (перевод с немецкого). – М.: Мир, 1988. – 343 с.
6. , Дистанционные методы в геологии. – М.: Недра, 1993. – 224 с.
7. , , Космические методы при прогнозе и поисках месторождений алмазов. – М.: - Бизнесцентр», 2001. –198 с.
8. Требования к дистанционным основам Госгеолкарты-1000/3 (ДО–100/3) и Госгеолкарты-200/2 (ДО–200/2). – М.–СПб: РОСНЕДРА, 2006. – 21 с.
7.2 Информационное обеспечение
Периодические издания
1. Исследования Земли из космоса.
2. Геология рудных месторождений
3. Известия ВУЗов. Геология и разведка
4. Минеральные ресурсы России
5. Отечественная геология
Интернет-ресурсы
1. http://www. scanex. ru/ru/index. html
2. http://www. gisa. ru/distzond. html
3. http://www. ntsomz. ru/
4. http://www. /photos/digitalglobe-imagery/
5. http://gis-lab. info
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Основное материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) представлено в табл. 4.
Таблица 4
Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
№ п/п | Наименование оборудованных учебных кабинетов, | Адрес (местоположение), с указанием корпуса и номера аудитории |
1. | Лекционная аудитория с мультимедийным проектором и интерактивной доской | 1 корпус, 111 ауд. |
2. | Компьютерный класс с мультимедийным проектором и интерактивной доской. На компьютерах установлено современныое программное обеспечение EasyTrace, MS Access, ArcGis, и др. | 1 корпус, 107 ауд. 12 рабочих мест. |
