МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЮ (РОСНЕДРА)

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЮ (РОСНЕДРА)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
«ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ ИМ. А.П. КАРПИНСКОГО»
(ФГУП «ВСЕГЕИ»)
«УТВЕРЖДАЮ»
Генеральный директор
ФГУП «ВСЕГЕИ»
_____________
О.В. Петров
«_____»_____________2012 г.
М.П.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Дистанционные методы и их применение в геологии
(ФД.А.02 –дисциплина отрасли науки и научной специальности;
цикл ФД.А.00 «Факультативные дисциплины» основной образовательной программы
подготовки аспиранта по отрасли 25.00.00 – Науки о Земле для всех
специальностей: 25.00.01, 25.00.02, 25.00.04, 25.00.06, 25.00.11)
Санкт-Петербург 2012
Рабочая программа составлена для специальностей отрасли 25.00.00 – Науки о
Земле в соответствии Учебным планом по геолого-минералогическим наукам,
утвержденным Приказами Минобрнауки РФ от 11.08.2009 № 294, от 16.11.2009 № 603 и
учебным планом ФГУП «ВСЕГЕИ» по основной образовательной программе подготовки
аспирантов.
Составитель рабочей программы :директор центра дистанционных методов
природоресурсных исследований ФГУП «ВСЕГЕИ», кандидат географических наук
Кирсанов Александр Андреевич.
Рабочая программа утверждена на заседании Ученого Совета ФГУП «ВСЕГЕИ».
Протокол № 3 от 11 апреля 2012 г.
Зав. отделом аспирантуры
____________
(подпись)
«_13_»__апреля_2012 г.
Лукьянова Л.И.
1. Цели и задачи дисциплины, её место в системе подготовки аспиранта, требования
к уровню освоения содержания дисциплины
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины – формирование у аспирантов углубленных
профессиональных знаний
является приобретение студентами знаний о физических основах
дистанционного зондирования Земли, взаимодействии электромагнитного
излучения с различными природными веществами и средами, о методических
основах геологического и структурно-тектонического дешифрирования и
интерпретации материалов аэро- и космических съемок
Задачи дисциплины:
- ознакомить аспирантов с современными данными дистанционного зондирования Земли
(ДДЗ), методиками и технологиями компьютерной обработки космических снимков и
возможностями их использования при решении геологических задач;
- сформировать у аспирантов представление о необходимости комплексирования
различных ДДЗ при выполнении геологоразведочных работ;
- подготовить аспирантов к применению полученных знаний при решении задач
геологического картирования и поисков полезных ископаемых.
1.2. Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение
данной дисциплины
Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:
- иметь представление: о физических основах дистанционного зондирования
Земли, взаимодействии электромагнитного излучения с различными
природными объектами и средами;
- знать: инструменты обработки, дешифрирования и интерпретации
материалов космических съемок, обеспечивающей выбор оптимальных методов
и методик использования ДДЗ при геологоразведочных работах.
- уметь: использовать полученные знания о закономерностях проявления в
различных диапазонах электромагнитного поля разнотипных структурновещественных подразделений земной коры, вещественного состава изучаемых
геологических объектов и закономерностей локализации полезных ископаемых.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Курс предполагает наличие у аспирантов знаний по общей геологии,
стратиграфии, петрографии, литологии, минерагении, тектонике в объеме
программы высшего профессионального образования.
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Знания и навыки, полученные аспирантами при изучении данного курса,
необходимы при подготовке и написании диссертации по специальности
25.00.00 – Науки о Земле.
.
2. Содержание дисциплины
2.1.Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах)
Форма обучения (вид отчетности)
1 год аспирантуры; вид отчетности – зачет.
Вид учебной работы
Трудоемкость изучения дисциплины
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
в том числе:
лекции
семинары
Самостоятельная работа аспиранта (всего)
Объем часов
27
14
14
13
2.2. Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
1
2
3
4
5
Название раздела дисциплины
лекции
Раздел 1. Физические основы
дистанционного зондирования
Раздел 2. Методы съемки и данные
дистанционного зондирования Земли
Раэдел 3. Компьютерная обработка данных
дистанционного зондирования Земли
Раэдел 4. Технологии дешифрирования ДДЗ
и комплексной интерпретации ее
результатов с использованием
геологических, геофизических,
геохимических и ландшафтных материалов
Раздел 5. Создание государственных
геологических карт нового поколения
масштаба 1:1 000 000
3
Объем часов
семинары самост.
работа
2
3
2
3
4
4
4
1
2.3. Лекционный курс
Раздел 1. Физические основы дистанционного зондирования
В разделе будут рассмотрены параметры электромагнитного излучения: частота, длина
волны. Характеристики излучения: лучистая энергия, лучистый поток, сила и плотность
излучения, энергетическая яркость, альбедо, коэффициент яркости. Шкала
электромагнитных волн. Электромагнитное излучение, электромагнитный спектр,
источники излучения. Взаимодействие электромагнитного излучения с различными
веществами и средами. Спектральные характеристики природных сред и материалов.
Спектральный диапазон и спектральное разрешение. Радиолокационная (радарная)
съемка. Физические основы получения изображений. Используемый диапазон спектра.
Раздел 2. Методы съемки и данные дистанционного зондирования Земли
В разделе дается обзор современного состояния в области получения и обработки
ДДЗ: характеристика съемочной аппаратуры, применяемой для получения снимков
земной поверхности; количество спутников, ведущих съемку и их принадлежность
различным государствам. Перспективы ближайшего будущего в области запусков новых
спутников и их технические параметры. Использование сети Интернет для развития
дистрибуции ДДЗ и возможности потребителей таких данных по отбору, получению и их
обработке. Дистанционное изображение - модель поверхности земной коры. Материалы
дистанционного зондирования Земли Фотографические и сканерные. Многоспектральные.
Гиперспектральные.Радиолокационные (радарные). Инфракрасная (тепловая) съемка,
Форматы данных ДДЗЗ Обзорность, разрешающая способность, Глобальный,
континентальный, региональный, локальный и детальный уровни генерализации.
Особенности применения снимков разных уровней генерализации для решения
геологических задач. Объём данных ДДЗЗ
Раздел 3. Компьютерная обработка данных дистанционного зондирования
Земли
Программное обеспечение для обработки данных ДЗЗ. Требования к техническим
средствам обработки ДДЗЗ. Уровни обработки ДДЗЗ. Атмосферная и радиометрическая
коррекция. Приведение к картографической проекции. Специальная обработка
Фотограмметрические методы. Статистический анализ. Фурье анализ. Линеаментный
анализ. Анализ кольцевых структур. Анализ временных рядов. Цветовое кодирование.
Факторный анализ. Безэталонная классификация. Многомерный регрессионный анализ.
Нейронные сети. Пространственные преобразования. Фильтрации: низкочастотная,
высокочастотная, горизонтальная, вертикальная, суммарная, обнаружение границ,
усиление границ, Фокальный анализ. Подчеркивание структурности. Адаптация.
Статистическая фильтрация. Слияние разрешений. Обострение. Спектральные
преобразования. Главные компоненты. Инверсия главных компонент. Безкорреляционное
растяжение. Оптимизация для изучения растительности RGB-IHSИндикаторы.
Нормализованный относительный индекс растительности. Вегетационный индекс (Veg.
Index). TNDVIОксид железа. Глиносодержащие минералы. Железистые минералы.
Минеральная композиция. Гидротермальная композиция. Естественные цвета. Создание
цифровых мозаик. Библиотеки спектров горных пород и минералов. Спектры природных
и антропогенных объектов. Методы решения обратной задачи. Построение ЦМР по
результатам космической съемки оптическими системами. Построение ЦМР по данным
космической радиолокационной интерферометрии.
Раздел. 4. Технологии дешифрирования ДДЗ и комплексной интерпретации ее
результатов с использованием геологических, геофизических, геохимических и
ландшафтных материалов
Факторы, влияющие на информативность дешифрирования: литологический,
геоморфологический,
гидрографический,
геоботанический,
а также степень
обнаженности и заселенность. Методы дешифрирования ДДЗ: визуальное и
автоматизированное. Дешифровочные признаки: прямые и косвенные. Ландшафтноиндикационный и контрастно-аналоговый методы дешифрирования.. Использование
рельефа, растительности, четвертичных отложений, антропогенных ландшафтов при
выделении новейших структурных форм. Специфика и возможности использования
материалов различных диапазонов спектра для геологических исследований.
Геологическая информация, получаемая с космических изображений. Линеаменты и их
характеристика. Классификация линеаментов. Линеаменты и разрывные нарушения.
Планетарная трещиноватость. Особенности дешифрирования отдельных складок,
складчатых систем и складчатых поясов. Выражение разрывных нарушений разного
ранга на ДДЗ. Локальные, региональные и трансформные разломы и их отражение на
ДДЗ. Построение карт разрывной тектоники и трещиноватости. Кольцевые структуры.
Классификация кольцевых структур. Генетические типы кольцевых структур. Связь
кольцевых структур и линеаментов. Полезные ископаемые, связанные с кольцевыми
структура. Комплексирование методов дистанционного зондирования с другими
методами изучения Земли, их значение и эффективность использования при решении
геологических задач. Применение космических методов исследования при поисках
полезных ископаемых.
Курс завершается сдачей зачета.
3. Организация текущего и промежуточного контроля знаний
3.1. Контрольные работы – не предусмотрены
3.2. Список вопросов для промежуточного тестирования – не предусмотрено
3.3. Самостоятельная работа
Изучение учебного материала, перенесенного с аудиторных занятий на
самостоятельную проработку
Выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и сети Internet
по следующим направлениям:
 библиография;
 выбор публикаций по тематическим блокам (в том числе электронные);
 научно-исследовательская литература
Конспектирование и реферирование фондовой и опубликованной научноисследовательской и научно-методической литературы по тематическим
блокам.
Темы, вынесенные на самостоятельное изучение аспирантов:
Раздел 1. Физические основы дистанционного зондирования
Тема 1. Шкала
электромагнитных
волн.
Электромагнитное
излучение,
электромагнитный спектр, источники излучения. Взаимодействие электромагнитного
излучения с различными веществами и средами.
Тема 2. Спектральный диапазон и спектральное разрешение. Радиолокационная
(радарная) съемка
Раздел 2. Методы съемки и данные дистанционного зондирования Земли
Тема 3. Материалы дистанционного зондирования Земли
Тема 4. Форматы данных ДДЗЗ Обзорность, разрешающая способность,
Тема 5. Глобальный, континентальный, региональный, локальный и детальный
уровни генерализации.
Раздел 3. Компьютерная обработка данных дистанционного зондирования
Земли
Тема 6. Программное обеспечение для обработки данных ДЗЗ.
Тема 7. Специальная обработка ДДЗ.
Тема 8. Библиотеки спектров горных пород и минералов. Спектры природных и
антропогенных объектов.
Тема 9. Спектральные преобразования ДДЗ.
Раздел 4. Технологии дешифрирования ДДЗ и комплексной интерпретации ее
результатов.
Тема 10. Методы дешифрирования ДДЗ. Дешифровочные признаки: прямые и
косвенные.
Тема 11. Классификация кольцевых структур. Генетические типы кольцевых
структур.
Тема 12. Линеаменты и их
Линеаменты и разрывные нарушения.
характеристика.
Классификация линеаментов.
Раздел 5. Создание государственных геологических карт нового поколения
масштаба 1:1 000 000
Аспиранты самостоятельно прорабатывают все инструктивные материалы,
обязательные при создании геолкарт, включая ГИС-технологии.
3.3.1. Поддержка самостоятельной работы
Список литературы и источников для обязательного прочтения:
1. Аэрокосмические методы геологических исследований., С-Пб, 2000, 316 с.
2. П. Кронберг. Дистанционное изучение Земли. М.МИР., 1988.351 с.
3. Н.И.Корчуганова. Аэрокосмические методы в геологии., М., Геокарт. ГЕОС. 2006., 244.
Базы данных и ресурсы, доступ к которым обеспечен из внутренней сети
ФГУП «ВСЕГЕИ»: Сайт Всероссийской Геологической Библиотеки (ВГБ) с
доступом к электронному каталогу и базам данных - http://geoinfo.vsegei.ru:86/,
Science - http://www.sciencemag.org/, Nature - http://www.nature.com/nature/index.html,
Taylor&Francis (компания Metapress) - http://www.tandfonline.com/
3.3.2. Тематика рефератов – не предусмотрены.
Итоговый контроль проводится в виде экзамена кандидатского минимума.
4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ (Перечень
обучающих, контролирующих и расчетных программ и др.):
Программы пакета Microsoft Office; CorelDRAW, ArcGIS, Photoshop, MapInfo,
ERDAS
5. Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты)
не предусмотрены.
6. Материальное обеспечение дисциплины (Современные приборы, установки
(стенды), необходимость специализированных лабораторий и классов):
Учебный кабинет (№262), в котором проводятся лекции и семинары. Локальная
компьютерная сеть (ЛКС), которая представляет собой организационнотехнологический комплекс, объединяющий компьютеры сотрудников Института в
единую корпоративную сеть с целью обмена цифровой информацией внутри Института.
Специализированный информационно-компьютерный центр по региональной геологии.
Общие технические характеристики сети: пропускная способность – 100 Мб/с, пропускная
способность магистрали – 1024 Мб/с, пропускная способность канала связи м Internet –
1024 Кб/с, протокол сети – TCP/IP , общее количество компьютеров и активного
оборудования в сети – 455. Многоцелевая лабораторно-аналитическая служба,
позволяющая вести комплексные исследования состава горных пород, руд, минералов,
донных отложений, почв, растений, питьевых, природных и сточных вод на элементном и
изотопном уровнях. Созданы два подразделения: Центральная лаборатория (ЦЛ) в
состав которой входят химико-аналитическая, спектральная, рентгеноспектральная
лаборатории, лаборатория минералогических методов анализа, шлифовальная мастерская,
цех пробоподготовки и группа рентгенофазовых палеомагнитных исследований.
Центр изотопных исследований (ЦИИ), включающий в себя: сектор массспектрометрического анализа, химический сектор пробоподготовки, сектор изучения
вещества, информационно-методический сектор, сектор технического обеспечения,
учебная база. Для осуществления исследований Центр укомплектован инструментами:
термоионизационный 9-коллекторный масс-спектрометр «Trion», 3-коллекторные массспектрометры для анализа стабильных изотопов (Н, 3-коллекторные масс-спектрометры
для анализа стабильных изотопов (H, C, N, O, S) «Delta Plus XL» и «Delta Plus» с газовым
хроматографом (ThermoFinnigan , Германия), 9-коллекторный масс-спектрометр высокого
разрешения с ионизацией в индуктивно-связанной плазме ‘Element2’
«Neptune»
(ThermoFinnigan, Германия) с системой эксимерной лазерной абляции DUV 193 (Lambda
Physic,США), 1-коллекторный масс-спектрометр высокого разрешения с ионизацией в
индуктивно-связанной плазме «Element2» (ThermoFinnigan, Германия), масс-спектрометр
для анализа благородных газов «5400» (Micromass, Англия), 5-коллекторный массспектрометр высокого разрешения с возбуждением вторичных ионов «SHRIMP-II» (ASI,
Австралия), высокочувствителный сцинциляционный счетчик альфа-и бета-частиц
Quantulus СТ-1220 (Wallas, Финляндия). Имеются также ультрачистые химические
модули (36 и 24 кв.м., Terra Universal, США) – класс 100 в помещениях и класс 10 на
рабочих местах, высококлассные оптические микроскопы AxioLad (Carl Zeiss) и Meiji
(Япония), цифровой сканирующий электронный микроскоп «CamScan МХ25OOS»
(Oxford Instruments, Англия) с катодолюминесцентной приставкой и системой
энергодисперсионного анализа, а также набор микротомов для получения тонких срезов
единичных зерен минералов. Центр дистанционных исследований, обеспечивающий
полный технологический цикл применения данных дистанционного зондирования Земли –
от получения космической информации до внедрения разработанных ГИС-технологий
обработки и комплексной интерпретации снимков в научные и производственные
предприятия МПР России.
Авторизованный учебно-консультационный и
методический центр по геоинформационным технологиям, обеспечивающей подготовку
специалистов высшей квалификации в области геоинформационных систем и технологий
на международном и отраслевом уровнях.
7. Литература
7.1. Основная
1. Аэрокосмические методы геологических исследований., С-Пб, 2000, 316 с.
2. П. Кронберг. Дистанционное изучение Земли. М.МИР., 1988.351 с.
3. Космическая информация в геологии., М., 1983., 536 с.
4. Н.И.Корчуганова. Аэрокосмические методы в геологии., М., Геокарт. ГЕОС.
2006., 244 с.
5. А.А.Поцелуев,
Ю.С.Ананьев,
В.Г.Житков.
Дистанционные
методы
геологических исследований, прогнозирования и поисков месторождений полезных
ископаемых. Томск., 2012.
7.2. Дополнительная
1. Космогеология СССР. М., 1987., 240 с.
2. Аэрокосмические съемки при изучении глубинного строения регионов СССР.,
Л.,1990.
3. Дистанционные исследования при нефтегазопоисковых работах. М., 1088., 224 с.
4. Использование материалов космических съемок при изучении нефтегазоносных
территорий (Методические рекомендации). М., 1989, 122 с.
5. В.И.Горный, Б.В.Шилин, Г.И.Ясинский. Тепловая аэро- космическая съемка.
М.,1983, 128 с.
6. Методы дистанционного зондирования Земли при решении природоресурсных
задач.С-Пб., 2004, 132 с.
7. Г.Б.Гонин . Космические съемки Земли., Л., 19889., 255 с.
8. Р.Гонсалес, Р.Вудс. Цифровая обработка изображений. М., Техносфера. 2005.
9. Роберт А. Шовенгердт. Дистанционное зондирование. Методы и
модели обработки изображений. М., Техносфера., 2010., 560 с.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ
за ___________/___________ учебный год
В рабочую программу курса ФД.Ф.02 «Дистанционные методы и их применение в
геологии», цикл ФД.А.00 «Факультативные дисциплины» основной образовательной
программы подготовки аспиранта по отрасли 25.00.00. - Науки о Земле, вносятся
следующие дополнения и изменения: