Рабочая программа Ф ТПУ 7.1-21/01 учебной дисциплины

Рабочая программа
учебной дисциплины
Ф ТПУ 7.1-21/01
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИГНД
_________________ А.К. Мазуров
«____»_____________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
Лабораторные занятия
Всего аудиторных
занятий
Самостоятельная
(внеаудиторная) работа
Общая трудоемкость
Экзамен в
8 часов (ауд.)
30 часов (ауд.)
38 часов
20 часов
58 часов
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.
__________________ Ю.С. Ананьев
_________________А.К. Мазуров
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.
2
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;
3
Рассчитывать
и
анализировать
геоинформационной системе ArcView;
Создавать и вести геоинформационные
геоинформационной системе ArcView.
поверхности
проекты
в
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
4
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 программноаппаратных 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.
1.
2.
3.
4.
3. Содержание практического раздела дисциплины
Знакомство с векторизатором EasyTrace (6 часа).
Знакомство с СУБД MS ACCESS (4 часа).
Знакомство с ГИС пакетами (18 часов).
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,
дисциплины
текущий
и
итоговый
контроль
изучения
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
5. Равноугольная поперечно-цилиндрическая проекция ГауссаКрюгера.
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 Ю.С. Геоинформационные системы. Учеб. пособие. – Томск:
Изд-во ТПУ, 2003. – 70 с.
6
2. Ананьев Ю.С. Методические указания к выполнению лабораторных
работ «Векторизация топографических и геологических карт». ТПУ.
2008.- 28с.
3. Ананьев Ю.С. Методические 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 А.М. Геоиконика. – М.: изд. Фирма «Астрея», 1996. – 208 с.
5. ДеМерс М. Н. Географические информационные системы. Основы.
Пер. с англ. – М.: Дата+, 1999. – 490 с.
6. Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. – М.: Картгеоцентр–
Геоиздат, 1993. – 213 с.
7. Марков Н.Г. Базы данных: Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. –
108 с.
8. Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных. – СПб.:
КОРОНА принт, 2002.– 672 с.
9. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. – М.:
Финансы и статистика, 1998. – 288 с.
1.
2.
3.
4.
5.
Дополнительная литература
ArcView – руководство пользователя.
ArcInfo – руководство пользователя.
Erdas Imagine – руководство пользователя.
Трифонова Т. А., Мищенко Н. В., Краснощеков А. Н.
Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в
экологических исследованиях: учебное пособие для вузов / — М. :
Академический проект, 2005. — 349 с.
Ковин Р. В., Марков Н. Г. Геоинформационные системы : учебное
пособие; — Томск : Изд-во ТПУ, 2008. — 175 с.
7