Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" Факультет социологии Программа дисциплины «Геоинформационные методы изучения населения» для направления 521200 - «Социология» подготовки магистра про специальности «Демография» Автор программы: Тимонин Сергей Андреевич ([email protected]) Одобрена на заседании кафедры Демографии Зав. кафедрой – М.Б.Денисенко «11» марта 2013 г. Рекомендована секцией УМС Секция “социологии” Председатель - И.Ф. Девятко «___»____________ 20 г. УС факультета Социологии «___»_____________20 г. Ученый секретарь Г.В.Иванченко ________________________ [подпись] Утверждена Проректором НИУ ВШЭ «___»_____________20 г. Проректор Рощин С.Ю. ________________________ [подпись] Утверждена Первым проректором НИУ ВШЭ «___»_____________20 г. Первый проректор Радаев В.В. ________________________ [подпись] Москва, 2012 Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы. 1 1. Область применения и нормативные ссылки Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента, и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки/ специальности. 521200 - «Социология» подготовки магистра про специальности «Демография» Программа разработана в соответствии с рабочим учебным планом университета по направлению подготовки/ магистра про специальности «Демография». 2. Цели освоения дисциплины Цели освоения дисциплины «Геоинформационные методы изучения населения»: познакомить студентов с возможностями использования картографических и геоинформационных методов в их научно-практической деятельности; предоставить базовые знания в картографии и геоинформатике применительно к изучению населения; научить студентов составлять программы карт и атласов населения, создавать отдельные карты демографической тематики, а также выполнять пространственно-статистический анализ и моделирование демографических процессов. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины студент должен: Знать особенности геоинформационного картографирования населения (способы изображения и графические средства, основы проектирования пространственных баз данных и источники геоинформации, функциональные возможности ГИС, особенности картографического дизайна). Знать основные типы карт и атласов населения, а также фундаментальные картографические произведения социально-демографической тематики. Уметь составлять карты демографических характеристик населения для разнообразной целевой аудитории, различного территориального охвата и тематической направленности при помощи геоинформационного программного обеспечения. Уметь проводить пространственной статистический анализ демографических процессов на основе ГИС. В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции: Формы и методы Код по Дескрипторы – основные обучения, Компетенция ФГОС/ признаки освоения (показатели способствующие НИУ достижения результата) формированию и развитию компетенции Системные компетенции СК-М6 Способен анализировать, верифицировать, оценивать полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию и работать в условиях неопределенности 2 Подготовка докладов по изучаемой тематике Компетенция Код по Дескрипторы – основные ФГОС/ признаки освоения (показатели НИУ достижения результата) Системные компетенции СК-М1 Социально-личностные компетенции СЛК – М3 Способен рефлексировать (оценивать и перерабатывать) освоенные научные методы и способы деятельности Способен определять, транслировать общие цели в профессиональной и социальной деятельности Формы и методы обучения, способствующие формированию и развитию компетенции Анализ методик долгосрочного прогнозирования на лекциях и семинарах Работа в группе по подготовке докладов 4. Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина читается студентам магистерской программы «Демография» направления «Социология». Курс аккредитован как специальная дисциплина по выбору. Курс имеет междисциплинарный характер. Освоение курса не предполагает обязательного предварительного знания студентами демографии, картографии или геоинформатики. 5. Тематический план учебной дисциплины № 1 2 3 4 5 6 7 8 Название темы Всего часов по дисциплине Направления и возможности использования картографических и геоинформационных методов в изучении населения Теоретические основы картографии Картографические произведения социальнодемографической тематики Геоинформационное картографирование населения Геоинформационный и пространственностатистический анализ демографических процессов Математико-картографическое и геоинформационное моделирование демографических и связанных с ними процессов Использование глобальных систем позиционирования и данных дистанционного зондирования Земли для изучения населения Сферы применения и направления развития геоинформационных технологий Итого 3 Аудиторные часы Лекции Практические занятия 2 4 4 2 2 6 2 4 2 4 4 2 4 32 12 6. Формы контроля знаний студентов Тип контроля Форма контроля Текущий Практические задания Контрольная работа 1-й модуль * 6.1. Выполнение практических задания и их последующая сдача. Письменная работа на 40 мин. * Реферат Итоговый Параметры 2-й модуль * Реферат (12-15 тыс. знаков) и его презентация на семинаре * Зачет Устный зачет Критерии оценки знаний, навыков При выполнении практических задания магистрант должен организовать исследовательскую деятельность (ИК 1.2и), использовать полученные на лекциях и семинарах знания, а также работать самостоятельно Контрольная работа представляет собой перечень открытых вопросов, на которые обучающийся кратко отвечает в письменной форме, по большинству представленным в курсе темам. По избранной теме (любой из списка или собственная, предварительно согласованная с преподавателем) магистрант пишет реферат (12-15 тыс. знаков) и затем представляет его на семинаре. Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по 10-ти балльной шкале. На экзамене магистрант должен продемонстрировать способность описывать проблемы, используя язык и аппарат «чужих» наук для решения проблем на стыке наук (географии, картографии, социологии, статистики, демографии) - ИК М5.6. 7. Содержание дисциплины Тема 1. Направления и возможности использования картографических и геоинформационных методов в изучении населения (2 часа) 1. Понятие картографических и геоинформационных методов исследования 2. Эволюция использования картографических и геоинформационных методов в анализе и моделировании демографических процессов на разных исторических этапах 3. Современное состояние и перспективы применения ГИС в изучении населения 4. Основные научные школы картографии, геоинформатики и пионерские школы в области использование геоинформационных методов в социальных науках 5. Структура и план последующих занятий по курсу Тема 2. Теоретические основы картографии (4 часа) 1. Понятие картографии. Теоретические концепции и системный подход в картографии 2. Понятие геоизображений, виды геоизображений (глобус, карта, снимок, атлас, анаморфоза и прочее). Общие свойства и различия. 3. Классификация карт, виды и типы. Элементы карты. Математическая основа карт 4. Способы изображение и графические средства. Сочетание различных способов изображения. Легенды карт. Надписи на картах Практическая работа «Изучение способов изображения» (2 часа) 1. Анализ карт и атласов социально-демографической тематики 2. Определение способов изображения, используемых на картах населения 4 3. Составление отчета об используемых способах изображения, графических средствах, характере и локализации картографируемых объектов на примерах анализируемых карт или их фрагментов Тема 3. Картографические произведения социально-демографической тематики (4 часа) 1. Социально-экономическое картографирование. Задачи и основные тенденции развития социально-экономического картографирования. Основные направления картографирования 2. Карты населения и социальной инфраструктуры: определение, история создания, особенности проектирования 3. Классификация карт населения. Анализ основных видов карт населения 4. Проектирование и составление атласов населения. Разработка программы, макета атласа и образцов карт 5. Структура атласов населения. Анализ фундаментальных отечественных и зарубежных атласов населения 6. Атласные информационные системы Практическая работа «Проектирование регионального демографического атласа» (2 часа) 1. Написание Программы по составлению регионального демографического атласа (определение территории картографирования, специфики и содержания атласа, источников пространственной и статистической информации, структуры БД, прочее) 2. Выбор и обоснование используемых способов изображения для визуализации различных демографических процессов и явлений 3. Составление макета отдельных карт атласа (выбор масштаба, компоновки) Тема 4. Геоинформационное картографирование населения (6 часов) 1. Понятие геоинформатики, географической информационной системы и геоинформационного картографирования 2. Интеграция картографии, геоинформатики и дистанционного зондирования Земли: доминирование и взаимодействие наук 3. Обзор геоинформационного программного обеспечения (коммерческого и свободного) 4. Особенности представления пространственных данных в ГИС 5. Типы и источники пространственных данных 6. Базы данных. Основы проектирования БД. Взаимодействие пространственных и статистических БД 7. Понятие SQL –запросов. Пространственная и атрибутивная выборка объектов 8. Методы геоинформационного картографирования. Создание аналитических карт населения по статистическим данным. Подходы к классификации объектов путем группировки значений показателей 9. Картографический дизайн и оформление карт населения Практическая работа «Проектирование и создание карты размещения населения субъекта РФ» (2 часа) 1. Проектирование карты: определение содержания и требований к карте; сбор, анализ и оценка источников; изучение объектов и территории картографирования 2. Выбор способов изображения и графических средств 3. Составление карт в геоинформационном пакете 4. Составление легенды карты и ее окончательное оформление Тема 5. Геоинформационный и пространственно-статистический анализ демографических процессов (4 часа) 1. Исследовательский пространственный анализ данных. 2. Измерение географических распределений (определение центрального объекта, среднего направления и расстояния, прочее) 5 3. Пространственная автокорреляция. Индекс Морана. Тест на статистическую значимость результатов. Анализ горячий точек. Практическая работа «Изучение пространственных закономерностей в размещении этнических групп по территории Российской Федерации методами пространственной автокорреляции» (2 часа) 1. Сбор исходных данных по численности одной выбранной национальности по регионам РФ и бывшего СССР по данным переписей 1970, 1979, 1989, 2002 и 2010 годов 2. На основе собранной информации и набора пространственных данных, проектирование тематической БД 3. Построение матрицы весов 4. Проведение теста на пространственную автокорреляцию (расчет глобального индекса Морана) и теста на статистическую значимость результатов 5. Выполнение процедуры кластеризации 6. Пространственно-временной анализ полученных результатов Тема 6. Математико-картографическое и геоинформационное моделирование демографических и связанных с ними процессов (4 часа) 1. Понятие математико-картографического моделирования. Классификация математикокартографических моделей 2. Модели структуры пространственных характеристик явлений. Потенциал поля расселения 3. Модели структуры содержательных характеристик явлений. Оценочные и типологические классификации 4. Модели взаимосвязи явлений. Модели динамики распространения (развития) явлений 5. Геоинформационное моделирование. Создание трехмерных поверхностей по дискретно расположенным точкам 6. Создание сетчатых моделей расселения 7. Определение местоположения и оптимального размещения объектов Практическая работа «Построение модели расселения» (4 часа) 1. Сбор источников информации о численности населенных пунктов в пределах выбранной территории 2. Пространственная привязка населенных пунктов и/или атрибутирование имеющихся пространственных объектов - населенных пунктов 3. Выбор математической модели (шаг моделирования, размер ячеек растра) для интерполяции данных о численности населения и построения цифровой модели расселения 4. Построение двумерной карты расселения способом изолиний и трехмерной модели расселения Тема 7. Использование глобальных систем позиционирования и данных дистанционного зондирования Земли для изучения населения (2 часа) 1. Системы глобального позиционирования: история создания, структура (сегменты), принципы работы и области применения 2. Данные дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ). Свойства аэрокосмических снимков. Понятие дешифрирования снимков. Использование ДДЗЗ в изучении расселения населения 3. Применение глобальной системы позиционирования в сборе и обработке информации при проведении демографических обследований населения (на примере Demographic and Health Survey) 4. Возможности использования ГИС, систем глобального позиционирования и данных дистанционного зондирования в проведении «полевых» обследованиях населения 5. Применение глобальной системы позиционирования, данных ДЗЗ и мобильных гисприложений для проведения переписей населения (на примере переписи населения США) 6. Мобильные ГИС 6 Тема 8. Сферы применения и направления развития геоинформационных технологий (4 часа) 1. ГИС и перепись населения 2. ГИС в здравоохранении и охране здоровье населения 3. ГИС и городское планирование 4. Демографические информационные системы и геодемографические информационные системы. Веб-картографирование и веб-ГИС 4. Системы поддержки принятия решений на базе геоинформационных технологий 5. Инфраструктуры пространственных данных (ИПД). Геопортал. Спецификации данных о размещении населения и демографических процессах в ИПД. 8. Образовательные технологии. Выполнение практических занятий происходит в компьютерном классе с использованием современного геоинформационного программного обеспечения и баз пространственных данных. Окончательное выполнение некоторых заданий возможно при условии его завершения всеми студентами. По темам рефератов студенты делают выступление в течение 5 минут, после чего следует обсуждение и краткая рецензия. Контрольная работа в конце первого модуля проводится в письменной форме с несколькими вариантами вопросов. Зачет в конце второго модуля проходит в устной форме. 9. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента 9.1. 9.2. Приблизительный список тем рефератов: История создания карт и атласов населения История картографирования заболеваемости населения Использование геоинформационных технологий международными организациями в области населения Применение геоинформационных технологий при подготовке, проведении и обработке результатов переписи населения Перспективы использования данных дистанционного зондирование Земли в изучении размещения населения Критический анализ атласов населения (на примере, Национального атласа России, Атласа населения Словакии и др.) Развитие программы социальный ГЛОНАСС: реалии и ожидания Особенности проектирования геодемографических информационных систем Возможности использования систем поддержки принятия решений Пространственно-статистический анализ: возможности использования при изучении населения Обзор свободного геоинформационного обеспечения для картографирования и анализа демографических процессов Отражение социально-демографической тематики в национальных инфраструктурах пространственных данных Приблизительный перечень вопросов для зачета Методы географических исследований, которые могут быть использованы для изучения населения. Что такое карта? Какие еще геоизображения вы знаете? В чем состоит отличие способа значков от способа локализованных диаграмм? 7 Дайте классификацию карт населения. Как, по вашему мнению, можно использовать геоинформационные методы при исследовании заболеваемости населения? Сформулируйте основные направления использования ГИС в изучении населения. Какие основные свойства карты (геоизображения) вы знаете? Что такое «математическая основа карт»? Какие способы изображения вы бы использовали при составлении карты миграции населения, если необходимо отобразить сальдо миграции, а также направления и величины миграционных потоков (например, для субъектов РФ) Назовите основные этапы создания карт населения при помощи геоинформационного программного обеспечения. Как, по вашему мнению, можно использовать геоинформационные методы при проведении переписи населения? Что такое геоинформационные системы (ГИС)? Каковы их функциональные возможности? Сформулируйте особенности информационного обеспечения ГИС. Назовите модели пространственных данных и пространственных объектов в ГИС Назовите и кратко охарактеризуйте основные способы картографического изображения, которые могут применяться при создании карт населения. Как, по вашему мнению, можно использовать данные дистанционного зондирования в геоинформационном картографировании? 10. Порядок формирования оценок по дисциплине Итоговая оценка складывается с учетом нижеследующих весов: Накопленная оценка за текущий контроль учитывает результаты студента по текущему контролю следующим образом: Онакопленная= 0,8*Отекущий + 0,2*Оауд где Отекущий - рассчитывается как взвешенная сумма всех форм текущего контроля, предусмотренных в РУП: Отекущий = 0,7*Опрактические + 0,3*Ореферат; Способ округления накопленной оценки текущего контроля: арифметический. Результирующая оценка за дисциплину рассчитывается следующим образом: Орезульт = 0,7* Онакопл + 0,3*Озачет Способ округления накопленной оценки и оценки итогового контроля в форме экзамена: арифметический. 11.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 11.1. Основная литература Капралов Е. Г., Кошкарев А. В., Тикунов В. С. и др. Геоинформатика. В 2-х кн. Учебн. для вузов.// Под ред. В.С.Тикунова. 2-е изд., перер. и доп. М.: Академия, 2008. Кн. 1, 384 с., с цв. ил.; Кн. 2, 384 с. Картоведение: Учебник для ВУЗов // Под ред. А.М. Берлянта – М.:Аспект Пресс, 2003. – 477 с. Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник. – М.: КДУ, 2010. – 424 с. Прохорова Е.А. Социально-экономические карты: учебное пособие. М.: КДУ, 2010. - 424 с.: ил., табл.: [34] с.: цв. ил. 8 11.2. Дополнительная литература Атлас демографического развития России. Научный совет по Программе Президиума фундаментальных исследований РАН «Экономика и социология знания». Под ред. Осипова Г.В., Рязанцева С.В. // М.: Изд-во «Экономическое образование», 2009. – 220 с. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. Под ред. А.М. Берлянта и А.В. Кошкарева // М.: ГИС-Ассоциация. 1999. – 204с. ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы. // Пер.с англ.М.: Дата+,1999 - 490 с. Евтеев О.А. Проектирование и составление социально-экономических карт: Учебник. // М.: Изд-во МГУ, 1999. – 224с. Малхазова С.М. Медико-географический анализ территорий: картографирование, оценка, прогноз. // М.: Научный мир, 2001. - 240 с. Собрание карт анаморфированного пространства // URL: http://www.worldmapper.org. Дата обращения: 06.03.2012. Тимонин С.А. Методы математико-картографического и геоинформационного моделирования для изучения демографических процессов в регионах Российской Федерации // Вестник Московского университета, Серия 5. География. М.: Издательство МГУ. №5 – 2010. – стр. 11-18 Goodchild M. Geographic information systems and science: today and tomorrow // Annals of GIS. Vol.15, № 1, June 2009, p. 3-9 Krivoruchko K. Spatial Statistical Data Analysis for GIS Users // ESRI Press, 2011 - 894 p. Pane D., Rogerson P. The geographic analysis of population: with application to planning and business // John Wiley and Sons, 1994 – 418 p. Voss Paul R.. Demography as a Spatial Social Science // URL: http://www.apl.wisc.edu/Publications/Demography%20as%20a%20Spatial%20Social%20Science.pdf Дата последнего обращения: 06.03.2012 Берлянт А.М. Теория геоизображений. // М.:ГЕОС, 2006 – 262 с. Гусейн-Заде С.М., Тикунов С.М. Анаморфозы. Что это такое? // М.: Эдиториал УРСС, 1999 – 110 с. Комплексные региональные атласы. – М.: Изд-во МГУ, 1976. – 638 с. Серапинас Б.Б. Математическая картография. М.: Академия,: 2005, 336 с. Национальный атлас России. Том 3 Население и экономика, 2008 Сваткова Т.Г. Атласная картография. / /М.:Аспект-пресс, 2002 Ormeling F. Atlas information systems // URL: http://www.azarus.elte.hu/hun/.../1995atlasis.doc/ Дата обращения: 06.03.2012. Востокова А. В., Кошель С. М., Ушакова Л. А. Оформление карт. Компьютерный дизайн. // М.: Аспект-Пресс, 2002. - 288 с. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных, восьмое издание: Пер. с англ. // М.: Издательский дом “Вильямс”, 2006 – с. Сборник задач и упражнений по геоинформатике: Учеб. пособие для студ. высш.учеб.заведений. Под редакций В.С.Тикунова // М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 560с. Brewer C. Designing better maps: a guide for GIS users // ESRI Press, 2005 – 454 p. Longley P., et.al. Geographic information systems and science // ESRI Press, 2001 – 454 p. Anselin, L. An introduction to spatial autocorrelation analysis with GeoDA. // Tutorials, 2003. – 20с. URL: http://geodacenter.asu.edu/system/files/spauto_0.pdf. Дата обращения: 06.03.2012. 9 de Smith M.J., Goodchild M.F., Longley P.A. Geospatial Analysis: a comprehensive guide to principles, techniques and software tools. // URL: http://www.spatialanalysisonline.com/output/ Дата обращения: 06.03.2012. Goodchild, Michael F. Spatial autocorrelation // Ontario, Canada: University of Western Ontario, 1986. - 57 c. URL: http://qmrg.org.uk/files/2008/11/47-spatial-aurocorrelation.pdf. Дата обращения: 06.03.2012. Krivoruchko K. Spatial Statistical Data Analysis for GIS Users // ESRI Press, 2011 - 894 p. Maguire J. David, et al. GIS, spatial analysis and modeling // ESRI Press, 2005 – 480 p. ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы // Пер.с англ.М.:Дата+, 1999 - 490 с. Тикунов В.С. Классификация в географии: ренессанс или увядание? (опыт формальных классификаций). // Москва–Смоленск, 1997 - 367с. Тикунов В.С. Моделирование в картографии. // М.: Изд-во МГУ, 1997. — 405 с. Maguire J. David, et al. GIS, spatial analysis and modeling // ESRI Press, 2005 – 480 p. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы географических исследований: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. – М.: изд. Центр «Академия», 2004. – 336 с Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования: Учеб. изд. // М.: ИКФ «Каталог», 2002. - 106 с. Cooke D. Fun with GPS // ESRI Press, 2005 – 152 p. Incorporating geographic information into demographic and health surveys: a field guide to GPS data collection // URL: http://www.measuredhs.com/pubs/pdf/DHSM9/DHS_GPS_Manual_A4_16Aug2011.pdf. Дата обращения: 06.03.2012 Кошкарев А.В. Геопортал как инструмент управления пространственными данными и геосервисами// Пространственные данные. - 2008. - №2. - С. 6 - 14. Кошкарев А.В. Функции геопорталов в инфраструктуре пространственных данных// Материалы международной конференции ИнтерКарто/ИтерГис 14:Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт, 2008. – С. 214 – 222. Национальный атлас Соединенных Штатов Америки. // URL: http://nationalatlas.gov Национальный геопортал Канады Discovery Portal. // URL: http://www.geoconnections.org Национальный геопортал США Geospatial One-Stop (GOS). // URL: http://geodata.gov Национальный геопортал Германии GeoPortal.Bund. // URL: http://www. geoportal.bkg.bund.de Национальный геопортал Великобритании Gigateway. // URL: http://www.gigateway.org.uk Национальный геопортал Испании Geo-Portal. // URL:http://www.idee.es/ Фельдман Е.С. Медико-географическое картографирование 1993 // Ру-ководство по медицинской географии/под ред. Келлера А.А., Щепина О.П.,.Чаклина А.В.СПб: Гиппократ. С. 93-112 Directive 2007/2/EC of the European Parliament and of the Council of 14 March 2007 establishing an Infrastructure for Spatial Information in the European Community (INSPIRE) // Official Journal of the European Union, L 108, 25.4.2007. Lang L. GIS for health organizations // ESRI Press, 2000 – 102 p. Peters Alan. Unlocking the census with GIS // ESRI Press, 2004 – 336 p. Pinde Fu. Jiulin Sun. Web GIS: principles and applications // ESRI Press, 2011 – 296 p. 11.3. Информационные ресурсы в Интернете Гис-лаб. Географические информационные системы и дистанционное зондирование http://gis-lab.info/ 10 Национальный атлас России Журнал ArcReview Центр социально-экономических данных и приложений (SEDAC) Центр пространственно-интегрированных социальных наук (CSISS) Геоинформационная система TIGER, используемая в переписях населения США Росстат Мировой банк. Фонд ООН по народонаселению (UNFPA) ЦРУ. The world fact book. http://www.national-atlas.ru/ http://www.dataplus.ru/Arcrev/index.htm http://sedac.ciesin.org/ http://www.csiss.org/ http://www.spatialanalysisonline.com/ http://www.esri.com/data/download/census2000tigerline/index.html http://www.gks.ru http://databank.worldbank.org http://www.unfpa.org/ https://www.cia.gov/library/publications/theworld-factbook/index.html 12.Материально-техническое обеспечение дисциплины Проектор для лекций и семинаров, ксерокопии текстов для чтения и обсуждения на семинарах. 11