Гис в экологии и природопользовании by VyatGGU

Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 022000.62 Экология и природопользование, утвержденным приказом Министерства образования РФ от 22.12.2009, регистрационный №795

Учебно-методический комплекс разработан Адамович Т. А., к. геогр. н., доцентом кафедры химии ВятГГУ.

Рецензент – Л. В. Кондакова, доктор биологических наук, доцент кафедры экологии химического факультета ВятГГУ.

Учебно-методический комплекс утвержден на заседании кафедры экологии ВятГГУ ____ ______ 2013, протокол №___.

Рабочая программа учебной дисциплины «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» 1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 1.1. Цели и задачи освоения учебной дисциплины «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» Цель учебной дисциплины. Дисциплина носит практическую направленность. Целью является подготовка экологов к практическому использованию вычислительной техники для решения конкретных экологических задач, требующих картографического обеспечения, на основе глубокой теоретической и практической подготовки. Задачи дисциплины:  Сформировать понятия геоинформационные системы, картография, электронные карты, экологическое картографирование.  Сформировать умение пользоваться электронными картографическими документами для получения информации об экологическом состоянии территорий;  Сформировать умение создавать электронные (цифровые) географические карты разнообразного тематического содержания, в том числе экологического;  Способствовать формированию навыков использования технических средств спутниковой радионавигации и глобальных телекоммуникационных сетей для создания электронной картографической продукции;  Сформировать умение применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства.  Способствовать формированию культуры умственного труда и экологической культуры личности каждого студента.

1.2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Учебная дисциплина «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла Б.2.10. «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» – дисциплина прикладного характера, позволяющая студентам освоить приѐмы и методы создания электронных (цифровых) географических карт разнообразного тематического содержания, в том числе экологического. В рамках дисциплины студентам даются знания, направленные на практическое освоение геоинформационных систем в практической 3

природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. Преподавание дисциплины «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» опирается на знания студентов из курсов высшей математики, информатики, географии, экологии. Дисциплина «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» включает следующие основные блоки содержания учебного материала основные понятия и концепции геоинформационных систем и технологий, теоретические основы электронного картографирования, практическая работа с коммерческими геоинформационными пакетами, использование ГИС для экологического картографирования Требования к знаниям, умениям, навыкам студента, необходимым для изучения дисциплины «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» Знать: - основные понятия и термины ГИС; - теоретические основы геоинформационных систем; - области применения ГИС, в том числе, в экологических исследованиях. Уметь: - создавать семантические базы данных и использовать их при тематическом картографировании; - создавать самостоятельные пользовательские проекты на основе ГИС; - работать с учебной литературой, самостоятельно выделяя суть материала. Владеть: основными способами организации и использования пространственных данных; - иметь представление об использовании ГИС-технологий в решении прикладных задач экологии; - навыками использования модулей ArcGIS 9 по обработке пространственных данных. 1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования: 1. ОК-1: владеет культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения. 4

1) знать: основы истории и философии науки; 2) уметь: самостоятельно находить информацию, обобщать, анализировать еѐ; 3) владеть: культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения. 2. ОК-6: имеет базовые знания в области информатики и современных геоинформационных технологий, владеет навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИС-технологиями; умеет работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач. 1) знать: программные средства и работу в компьютерных сетях; 2) уметь: создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач; 3) владеть: навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, ГИС-технологиями. 3. ОК-13: владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией. 1) знать методы, способы и средстваы получения, хранения, переработки информации; 2) уметь: работать с компьютером как средством управления информацией; 3) владеть: основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации. 4. ОК-20: настойчив в достижении цели с учетом моральных и правовых норм и обязанностей. 1) владеть: навыками достижения цели с учетом моральных и правовых норм и обязанностей. 5. ОК-21: умеет работать в коллективе, готов к сотрудничеству с коллегами, способен к разрешению конфликтов и социальной адаптации. 1) знать: правила работы в коллективе; 2) уметь: работать в коллективе, сотрудничать с коллегами; 3) владеть: способностями к разрешению конфликтов и социальной адаптации. 6. ПК-19: умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций. 1) знать: современные методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований; 2) уметь: применять современные методы обработки и интерпретации экологической информации; 5

3) владеть: современными методами обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований. 7. ПК-30: использует электронные картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий. 1) знать: классификацию картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий; 2) уметь: использовать электронные картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий; 3) владеть: навыками применения электронных картографических документов в экологических исследованиях. 8. ПК-31: применяет геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. 1) знать: области применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. 2. КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ Преподавание курса «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» необходимо производить с ориентацией студентов на практическую деятельность. В ходе лекционных занятий освещаются ключевые моменты курса, содержащие общие понятия и определения геоинформационных систем, картографии, вопросы экологического картографирования и математического моделирования природных процессов, области применения геоинформационных технологий, в том числе, в экологических исследованиях. В ходе изучения дисциплины подробно рассматриваются области применения геоинформационных систем, а также методы дистанционного зондирования Земли. Основными формами проведения занятий являются лекции и практические занятия. Лекции направлены на раскрытие основного содержания курса. С целью повышения эффективности понимания и 6

усвоения материала студентами рекомендуется использование мультимедийных технологий (презентации, демонстрационные слайды и т.д.). Лабораторные занятия посвящены практическому освоению областей применения геоинформационных систем, работе в наиболее популярных в сфере ГИС программных продуктах. Для осуществления текущего контроля рекомендуется использование тестов, которые могут быть составлены как по одной теме, так и по нескольким темам дисциплины. Контроль теоретически сложных вопросов следует производить в форме опроса, чтобы вычленить аспекты, не усвоенные студентами. Активизировать самостоятельную работу студентов следует, предлагая подборку учебников и научной литературы для подготовки к семинарам и творческим заданиям. Одним из направлений практической деятельности студентов является, в частности, пополнение базы учебных пособий: изготовление схем, таблиц, каталога электронных сайтов и т.д. Творческие задания, выполняемые студентами, должны быть нацелены на обогащение знаний, пополнение их новейшими научными данными. В ходе выполнения творческих заданий студенты должны обучаться поиску необходимой информации, ранжированию еѐ по значимости, тезисному оформлению полученных знаний. Такие задания могут стать основой выполнения курсовых и выпускных квалификационных работ. Сведения о рекомендуемых к использованию преподавателем образовательных технологий и материально-техническом обеспечении учебной дисциплины «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании»: № п/п 1

Образовательная технология, рекомендуемая к использованию в преподавании учебной дисциплины Лекция-беседа

Проблемная лекция

Информационная лекция

4 5

Лабораторная работа Анализ проблемных ситуаций

Рекомендуемые средства обучения Интерактивная доска, мульмедиапроектор Интерактивная доска, мульмедиапроектор Интерактивная доска, мульмедиапроектор Раздаточный материал Интерактивная доска, раздаточный материал

Сведения о занятиях, проводимых в интерактивных формах № п/п 1

Показатель Занятия, проводимые в интерактивных формах

Общий объем (по РУП) в часах/ в процентах очная 28/31%

заочная 7

3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ» 3.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов № п/п 1 2 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 3 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 4

Виды учебной работы* Трудоемкость (по ФГОС ВПО) Аудиторные занятия, всего в том числе: Лекции Лабораторные работы Практические занятия Семинарские занятия Коллоквиумы Прочие виды аудиторных занятий Самостоятельная работа студентов всего в том числе: Контрольная работа Курсовая работа Научно- исследовательская работа Практика Прочие виды самостоятельной работы Вид(ы) промежуточного аттестации

Общий объем (по РУП) в часах очная 180 90 30 60 90 Зачет, экзамен

заочная -

Тема 3.2. Программный пакет ArcGIS Раздел 4. Использование ГИС для экологического картографирования Тема 4.1. Методы создания тематических карт Тема 4.2. Картографирование экологических проблем Раздел 5. Основные понятия дистанционного зондирования Земли Тема 5.1. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) Тема 5.2. Основы дешифрирования аэрокосмоснимков Итого:

ПК- 30

2 +

Σ общее количес тво компете нций

+ +

ПК-19

ОК-21

ОК-20

ОК-13

ПК-31

Раздел 1. Основные понятия и концепции геоинформационных технологий Тема 1.1. Назначение ГИС. Основные сферы применения ГИС Тема 1.2. Основные компоненты ГИС Раздел 2. Теоретические основы электронного картографирования Тема 2.1. Основные понятия геодезии Тема 2.2 Географические и топографические карт Раздел 3. Практическая работа с коммерческими геоинформационными пакетами Тема 3.1. Программный пакет MapInfo

ОК-6

Разделы / темы учебной дисциплины

Колво часов

ОК-1

3.2. Матрица соотнесения разделов / тем учебной дисциплины и формируемых в них профессиональных и общекультурных компетенций

3 +

4 +

3.3. Содержание разделов / тем учебной дисциплины «Геоинформационные системы в экологии иприродопользовании» Раздел 1. Основные понятия и концепции геоинформационных систем 9

Тема 1.1. Назначение ГИС. Основные сферы применения ГИС Понятия "геоинформационные системы". Различные определения ГИС. Применение геоинформационных технологий в геодезии, картографии, государственном и муниципальном управлении, при проектировании и строительстве, в научных исследованиях, информационном обслуживании. Использование ГИС в задачах охраны окружающей среды. Тема 1.2. Основные компоненты ГИС Цифровые карты. Виды цифровых карт. Понятие цифровой географической карты. Растровые и векторные карты. Преимущества и недостатки различных видов цифровых карт. Типы пространственных объектов. Базы данных. Атрибутивные таблицы. Семантические атрибуты объектов векторной цифровой карты. Атрибутивные таблицы. Реляционные базы данных в составе ГИС. Базы геоданных. Раздел 2. Теоретические основы электронного картографирования Тема 2.1. Основные понятия геодезии Геоид. Модели земного эллипсоида. Эллипсоиды Красовского и GRS100. Размеры и форма Земли. Географические координаты. Международные и национальные системы координат. Датум WGS-84. Датум Пулково-1942. Прямоугольные координаты. Картографические проекции. Виды проекций. Равновеликие и равноугольные проекции. Конические и цилиндрические проекции. Проекция Гаусса. Проекция Гаусса-Крюгера. Тема 2.2. Географические и топографические карты Понятие географической карты. Карта как модель местности. Математическая основа карты. Географическое содержание карты. Оформление карты. Виды географических карт. Общегеографические и топографические карты. Географическое содержание общегеографических карт. Условные знаки общегеографических карт. Раздел 3. Практическая работа с коммерческими геоинформационными пакетами Тема 3.1. Программный пакет MapInfo Типы файлов MapInfo. Рабочий набор. Слои. Открытие, добавление, удаление и закрытие слоя. Сохранение рабочего набора. Основные приемы работы с ГИС MapInfo. Инструментальные панели. Панели "Операции" и "Пенал". Выбор объектов. Перемещение карты. Поиск слоя. Получение атрибутивной информации. Получение географической информации. Изменение масштаба и проекции карты. Инструменты изменения масштаба. Виды проекций. Географические и прямоугольные координаты. Смена проекции карты. Управление слоями. Просмотр атрибутивной таблицы слоя. Редактирование атрибутивных данных. Открытие окна списка. Атрибутивная таблица. 10

Редактирование карты. Стили оформления векторных объектов. Стили точечных, линейных, полигональных и текстовых объектов. Изменение формы объекта. Перемещение, удаление и добавление узлов. Создание цифровой карты. Растровые карты. Координатная привязка растровых изображений. Сканирование бумажных карт. Аэро- и космические снимки. Опорные точки растра. Привязка. Создание тематических карт. Способы тематического картографирования. Настройка тематической карты. Легенда. Создание и оформление отчета. Под готовка отчета к печати. Тема 3.2. Программный пакет ArcGIS. Сходство и различие ГИС MapInfo и ArcGIS. Шейп-файлы. Отличие шейп-файла ArcGIS от векторного слоя MapInfo. Компоненты ArcGIS: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox. Модульная структура ArcGIS. Задачи, решаемые различными модулями. Картографические функции ArcMap. Операции с файлами в ArcCatalog. Инструменты ArcToolbox. Слои. Оформление и сохранение слоѐв. Способы тематического оформления слоев. Получение атрибутивной информации. Способы интерактивной выборки. Растровые карты. Привязка растра. Способы отображения растра. Создание шейп-файла. Основные классы пространственных объектов – точка, линия, полигон. Редактирование векторного слоя. Скетч. Инструменты скетча. Включение режима редактирования. Компоновка. Подготовка компоновки к печати. Раздел 4. Использование ГИС для экологического картографирования Тема 4.1. Методы создания тематических карт Метод значков. Метод картограмм. Понятие картограммы. Задачи, для которых эффективно применение метода картограмм. Метод изолиний. Методы интерполяции. Варианты оформления карты изолиний. Метод локализованных диаграмм. Структурированные значки. Тема 4.2. Картографирование экологических проблем Загрязнение атмосферы. Способы картографирования атмосферных проблем. Исходные данные для картографирования источников загрязнения атмосферы. Способы картографирования водных проблем. Картографирование источников загрязнения. Оценка и картографирование уровней загрязнения природных вод. Биоиндикационные оценки качества воды и их использование для картографирования водных проблем. Загрязнение почв и снегового покрова. Индексы загрязнения. Картографирование загрязнения почв и снегового покрова. Применение данных дистанционного зондирования для оценки и картографирования загрязнения снегового покрова. Ботанические карты. Разновидности ботанических карт. Лесотаксационные карты. Карты растительных ресурсов, редких и 11

исчезающих видов растений. Зоологические карты. Картографирование данных зоологических исследований. Способы создания зоологических карт. Экологические карты для инженерно-экологических изысканий и ОВОС. Картографическое обеспечение проектирования промышленных объектов. Содержание экологических карт, представляемых на экологическую экспертизу. Раздел 5. Основные понятия дистанционного зондирования Земли Тема 5.1. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) Понятие ДЗЗ. Области применения данных ДЗ. История развития методов ДЗЗ. Тема 5.2. Основы дешифрирования аэрокосмоснимков Понятие дешифрирования. Алгоритм обработки аэрокосмоснимков. Основы дешифрирования. Основы работы в ПК ENVI 4.5. 3.4. Тематический план учебной дисциплины а) аудиторные занятия: Разделы / темы учебной дисциплины

Часов Вид учебной работы

Раздел 1. Основные понятия и концепции геоинформационных технологий Тема 1.1. Назначение ГИС. Лекция Основные сферы применения ГИС

очная

заочная

Лекция

Тема 2.1. Основные Лекция понятия геодезии

Тема 2.2 Географические Лабораторное и топографические карты занятие

Тема 1.2. Основные компоненты ГИС

Технология обучения

Форма текущего контроля

Информацио Посещение нная лекция занятия, опрос (входной контроль) Проблемная Посещение лекция занятия, опрос

Раздел 2. Теоретические основы электронного картографирования

Раздел 3. Практическая работа с коммерческими геоинформационными пакетами Тема 3.1. Программный 1)Лабораторное

Проблемная лекция

Посещение занятия, опрос Выполнение Отчет по задания по лабораторн инструкции ой работе

1)Выполнен

Ответы 12

на

пакет MapInfo

занятие 2)Рубежный контроль

Тема 3.2. Программный Лабораторное пакет ArcGIS занятие

ие задания по инструкции 2)Письменна я контрольная работа Выполнение задания по инструкции

Тема 5.1. Дистанционное Лекция зондирование Земли (ДЗЗ)

Проблемная лекция

Тема 5.2. Основы Лекция дешифрирования аэрокосмоснимков ИТОГО

Проблемная лекция

Раздел 4. Использование ГИС для экологического картографирования Тема 4.1. Методы создания Лабораторное тематических карт занятие Тема 4.2. 1)Лабораторное Картографирование занятие экологических проблем 2)Итоговый контроль

вопросы контрольно й работы. Отчет по лабораторн ой работе. Защита лабораторн ого практикума

Выполнение Защита задания по лабораторн инструкции ого практикума 1)Выполнен Ответы на ие задания вопросы по контрольно инструкции й работы. 2)Письменна Отчет по я лабораторн контрольная ой работе работа

Раздел 5. Основные понятия дистанционного зондирования Земли Посещение занятия, опрос Посещение занятия, опрос

б) самостоятельная аудиторная работа Разделы / темы учебной дисциплины

Вид учебной работы (форма самостоятельной работы)

Раздел 1. Основные понятия и концепции геоинформационных технологий Тема 1.1. Назначение ГИС. 1) Ответ на Основные сферы применения поставленные ГИС вопросы 2) Формулирование

Результат

1) владеет культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, 13

выводов по итогам постановке цели и выбору лекции путей ее достижения (ОК1). 2) умеет работать в коллективе, готов к сотрудничеству с коллегами, способен к разрешению конфликтов и социальной адаптации (ОК-21). 3)применяет геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства (ПК-31). Тема 1.2 Основные компоненты 1) Ответ на 1) владеет основными ГИС поставленные методами, способами и вопросы средствами получения, 2) Формулирование хранения, переработки выводов по итогам информации, иметь лекции навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-13); 2) настойчив в достижении цели с учетом моральных и правовых норм и обязанностей (ОК-20); 3) умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций (ПК-19). Раздел 2. Теоретические основы электронного картографирования Тема 2.1. Основные понятия 1) Ответ на 1) владеет культурой геодезии поставленные мышления, способностью 14

вопросы; 2) Формулирование выводов по итогам лекции

Тема 2.2 Географические и 1)Лабораторная топографические карты работа; 2)Защита лабораторного практикума.

Раздел 3. Практическая работа с коммерческими геоинформационными пакетами Тема 3.1. Программный пакет 1) Лабораторная MapInfo работа; 2)Защита лабораторного

к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК1); 2) имеет базовые знания в области информатики и современных геоинформационных технологий, владеет навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИСтехнологиями; умеет работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК-6). 1) владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-13); 2) настойчив в достижении цели с учетом моральных и правовых норм и обязанностей (ОК-20); 3) использует электронные картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий (ПК-30).

1) имеет базовые знания в области информатики и современных геоинформационных 15

практикума.

технологий, владеет навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИСтехнологиями; умеет работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК-6); 2) умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций (ПК-19); 3) применяет геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства (ПК-31). Тема 3.2. Программный пакет 1) Лабораторная 1) имеет базовые знания в ArcGIS работа; области информатики и 2)Защита современных лабораторного геоинформационных практикума. технологий, владеет навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИСтехнологиями; умеет работать с информацией из различных источников 16

для решения профессиональных и социальных задач (ОК-6); 2) умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций (ПК-19); 3) применяет геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства (ПК-31). Раздел 4. Использование ГИС для экологического картографирования Тема 4.1. Методы создания 1) Лабораторная тематических карт работа; 2)Защита лабораторного практикума.

1) владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-13); 2) умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций (ПК-19); 3) использует электронные картографические документы для получения 17

информации об экологическом состоянии территорий (ПК-30). Тема 4.2. Картографирование 1) Лабораторная 1 владеет основными экологических проблем работа; методами, способами и 2)Защита средствами получения, лабораторного хранения, переработки практикума. информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-13); 2) умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций (ПК-19); 3) применяет геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства (ПК-31). Раздел 5. Основные понятия дистанционного зондирования Земли Тема 5.1. Дистанционное 1) Ответ на 1) владеет культурой зондирование Земли (ДЗЗ) поставленные мышления, вопросы; способностью к 2) Формулирование обобщению, анализу, выводов по итогам восприятию лекции

информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); 2) имеет базовые знания в области информатики и современных геоинформационных

Тема 5.2. дешифрирования аэрокосмоснимков

технологий, владеет навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИСтехнологиями; умеет работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК6); 3) умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальных данных и подготовки научных публикаций (ПК-19); 4) использует электронные картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий (ПК-30). Основы 1) Ответ на 1) имеет базовые знания поставленные в области информатики вопросы; и современных 2) Формулирование геоинформационных выводов по итогам технологий, владеет лекции навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы 19

данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИСтехнологиями; умеет работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК6); 2) настойчив в достижении цели с учетом моральных и правовых норм и обязанностей (ОК-20); 3) умеет работать в коллективе, готов к сотрудничеству с коллегами, способен к разрешению конфликтов и социальной адаптации (ОК-21); 4) применяет геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства (ПК-31).

в) занятия в интерактивных формах № п/п 1. 2. 3. 4.

Разделы / темы учебной дисциплины

Общий объем (по РУП) в часах ОФО

Тема 2.2. Географические и топографические карты Тема 4.1. Методы создания тематических карт Тема 4.2. Картографирование экологических проблем Тема 5.1. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)

6 4 6 6 20

Тема 5.2. Основы аэрокосмоснимков ИТОГО:

дешифрирования

6 28 часов (5 занятий)

г) самостоятельная внеаудиторная работа Разделы / темы учебной дисциплины

Вид учебной работы (форма самостоятельной работы)

Раздел 1. Основные понятия и концепции геоинформационных технологий Тема 1.1. Назначение ГИС. Повторение основных Основные сферы применения понятий географии и картографии ГИС

Тема 1.2 Основные компоненты Повторение ГИС ГИС

основ

Часов ОФО

Результат

1) знать: области применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. 1) знать: современные методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных 21

исследований; 2) уметь: применять современные методы обработки и интерпретации экологической информации; 3) владеть: современными методами обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований. Раздел 2. Теоретические основы электронного картографирования Тема 2.1. Основные понятия 1) Повторение геодезии материала лекции (подготовка к опросу); 2)изучение рекомендуемой литературы

Тема 2.2 Географические и Повторение топографические карты пройденного материала

1) знать: программные средства и работу в компьютерных сетях; 2) уметь: создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач; 3) владеть: навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, ГИСтехнологиями. 1) знать: классификацию картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий; 2) уметь: использовать электронные картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий; 3) владеть: навыками применения электронных картографических документов в экологических исследованиях.

Раздел 3. Практическая работа с коммерческими геоинформационными 22

пакетами Тема 3.1. Программный пакет 1)Повторение MapInfo пройденного материала (подготовка к опросу); 2)изучение рекомендуемой литературы

Тема 3.2. Программный пакет Повторение ArcGIS пройденного материала

знать: области применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. 1) знать: области применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов 23

промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. Раздел 4. Использование ГИС для экологического картографирования Тема 4.1. Методы создания Повторение тематических карт пройденного материала

Тема 4.2. Картографирование Повторение экологических проблем пройденного материала

1) знать: современные методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований; 2) уметь: применять современные методы обработки и интерпретации экологической информации; 3) владеть: современными методами обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований. 1) знать: области применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и 24

эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. Раздел 5. Основные понятия дистанционного зондирования Земли Тема 5.1. Дистанционное Повторение зондирование Земли (ДЗЗ) пройденного материала

Тема 5.2. дешифрирования аэрокосмоснимков

Основы Повторение пройденного материала

1) знать: области применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. 1) знать: области применения геоинформационных 25

технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 2) уметь: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; 3) владеть: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. ИТОГО:

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ Раздел 1. Основные понятия и концепции геоинформационных технологий Тема 1.1. Назначение ГИС. Основные сферы применения ГИС Аудиторные занятия Лекция 1. «Понятие ГИС. Сферы применения ГИС» План лекции: 1. Цель, задачи, основные понятия геоинформационных систем и технологий. 2. Различные определения ГИС. 3. Применение геоинформационных технологий в геодезии, картографии, государственном и муниципальном управлении. 4. Использование ГИС в задачах охраны окружающей среды. Задание по аудиторной самостоятельной работе: • Различные определения понятия ГИС. • Применение геоинформационных технологий в геодезии, картографии, государственном и муниципальном управлении при 26

проектировании и строительстве, информационном обслуживании. Литература: 1.1, 1.2.

научных

исследованиях,

Тема 1.2. Основные компоненты ГИС Лекция 2. «Основные компоненты геоинформационных систем» План лекции: 1. Цифровые карты. Виды цифровых карт. 2. Растровые и векторные карты. 3. Базы данных. 4. Реляционные базы данных в составе ГИС. Базы геоданных. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Преимущества и недостатки различных видов цифровых карт. 2. Типы пространственных объектов. 3. Атрибутивные таблицы. Семантические атрибуты объектов векторной цифровой карты. Литература: 1.2, 2.1, 2.2. Самостоятельная аудиторная работа по разделу 1 № п/п

Вид самостоятельной работы

Общая (единое задание для каждого студента группы)

Групповая

Индивидуальная

Форма самостоятельной работы Работа на лекции: работа с текстом лекции, конспектирование Работа в малых группах по решению проблемы Разбор конкретных ситуаций

Форма отчѐтности Конспект лекции Контрольные вопросы по изученной теме Групповое проблемы

решение

Письменный анализ ситуации

Групповая самостоятельная работа по темам 1.1, 1.2 проводится в интерактивной форме на лекции. Студенты обсуждают и решают проблемные ситуации, которые преподаватель ставит на лекции. Самостоятельная внеаудиторная работа по разделу 1 № п/п 1

Вид самостоятельной работы

Форма Срок сдачи Форма самостоятельной отчѐтности работы Общая (единое задание для Работа с текстом, Через неделю Конспект каждого студента группы) конспектирование после лекции лекции

Групповая

Творческое К следующей применение лабораторной усвоенных знаний работе

Индивидуальная

Изучение

К следующей

Устное собеседование на лабораторной работе Выполнение 27

материала, подготовка к практическому занятию

лабораторной работе

лабораторной работы

Формы текущего контроля по разделу 1: проверка конспекта лекции, контрольные вопросы по изученной теме, анализ ситуации, защита лабораторных практикумов. Раздел 2. Теоретические основы электронного картографирования Тема 2.1. Основные понятия геодезии Лекция 3. «Основные понятия геодезии» План лекции: 1. Понятие геоида. 2. Эллипсоиды Красовского и GRS-100. 3. Понятие размеров и формы Земли. 4. Географические координаты. 5. Международные и национальные системы координат. Датум WGS84. Датум Пулково-1942. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Картографические проекции. 2. Виды проекций. Равновеликие и равноугольные проекции. 3. Конические и цилиндрические проекции. 4. Проекция Гаусса-Крюгера. Литература: 1.2, 2.2, 2.3. Тема 2.2. Географические и топографические карты Лабораторная работа № 1. «Общегеографические и топографические карты» План лекции: 1. Понятие географической карты. Карта как модель местности. Математическая основа карты. Географическое содержание карты. Оформление карты. Виды географических карт. 2. Общегеографические и топографические карты. Условные знаки общегеографических карт. Топографические карты. 3. Масштабы топографических карт. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Основные отличия топографических карт от общегеографических. 2. Географическое содержание топографических карт 3. Оформление карты. Литература: 1.2, 2.2, 2.5. Самостоятельная аудиторная работа по разделу 2 № п/п 1

Вид самостоятельной работы Общая (единое задание для каждого студента группы)

Форма Форма отчѐтности самостоятельной работы Работа на Опрос лабораторных Защита занятиях: работа по лабораторного 28

Групповая

Индивидуальная

методическим рекомендациям, участие в дискуссии, решении проблем Работа в малых группах по решению проблемных ситуаций, взаимоконтроль Разбор конкретных ситуаций, отработка экспериментальных умений и навыков, самоконтроль

практикума Верный ответ Групповое решение проблем, сверка полученных результатов

Защита лабораторного практикума

1. Групповая самостоятельная работа по теме 2.2 проводится в интерактивной форме на лабораторном занятии. При проведении занятия используется метод группового решения проблемных ситуаций. Преподаватель предоставляет студентам перечень проблемных ситуаций по изученным темам (в форме небольшого рассказа, мини-презентации, схемы), которые они должны разобрать: выявить недостатки и преимущества, объяснить тот или иной процесс или явление и тому подобное. При этом преподаватель следит за дискуссией студентов и поправляет, если студенты не правы. Таким образом, происходит повторение и осмысление изученного материала. В конце занятия студенты пишут небольшую проверочную работу. Представляют преподавателю электронную тематическую карту. Самостоятельная внеаудиторная работа по разделу 2 № п/п 1

Вид самостоятельной работы

Форма самостоятельной работы Общая (единое задание для Подготовка к каждого студента лабораторным группы) работам, выполнение заданий и упражнений Групповая Творческое применение усвоенных знаний.

Индивидуальная

Изучение материала, вынесенного на самостоятельную проработку

Срок сдачи

Форма отчѐтности

В течение недели до лабораторной работы

Проверка тетрадей с выполненными заданиями. Сдача отчета

К следующей лабораторной работе. К текущей лабораторной работе К следующей лабораторной работе.

Устное собеседование на лабораторной работе. Проверка тетрадей с выполненными заданиями.

Формы текущего контроля по разделу 2: самоконтроль, взаимоконтроль, опрос, защита лабораторных практикумов.

Раздел 3. Практическая работа с коммерческими геоинформационными пакетами Тема 3.1. Программный пакет MapInfo Лабораторная работа 2. «Работа в ПК MapInfo» План лабораторного занятия: 1. Загрузка готовой цифровой карты. Типы файлов MapInfo. Рабочий набор. Способы загрузки рабочего набора. Слои. Открытие, добавление, удаление и закрытие слоя. Сохранение рабочего набора. 2. Основные приемы работы с ГИС MapInfo. Инструментальные панели. Панели "Операции" и "Пенал". Выбор объектов. Перемещение карты. Поиск слоя. Получение атрибутивной информации. Получение географической информации. 3. Изменение масштаба и проекции карты. Инструменты изменения масштаба. Увеличение и уменьшение масштаба вдвое. Произвольное увеличение и уменьшение масштаба. Отображение масштаба. Виды проекций. Географические и прямоугольные координаты. Смена проекции карты. Преобразование координат "на лету". 4. Управление слоями. Надписывание объектов карты. Инструмент "Управление слоями". Вход в панель управления слоями через главное меню. Признаки видимости, редактируемости и выбираемости слоя. Масштабный эффект отображения слоя. Включение и отключение масштабного эффекта. Автоматическое надписывание объектов. Управление параметрами надписывания. Позиционирование меток. Задание стиля надписей. Масштабный эффект отображения надписей. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Запуск MapInfo. Панель быстрой загрузки. Открытие рабочего набора. Цифровые карты мира, России, Москвы, Кировской области, г. Кирова. 2. Слои цифровой карты. Управление слоями. Способы открытия панели управления слоями. Включение/выключение видимости слоя. Изменение порядка слоѐв. Удаление и добавление слоя. Закрытие рабочего набора. 3. Открытие слоя цифровой карты. Различные режимы открытия слоя. Компоновка рабочего набора. Сохранение рабочего набора. Надписывание объектов карты. Форматирование надписей. Литература: 1.2, 2.2, 2.4 Лабораторная работа № 3. «Работа в ПК MapInfo» План лабораторной работы: 1. Просмотр атрибутивной таблицы слоя. Редактирование атрибутивных данных. Открытие окна списка. Атрибутивная таблица. Поля атрибутивной таблицы и их типы. Редактирование атрибутивных данных через окно списка и окно карты. Сохранение слоя после редактирования. Восстановление слоя. 2.Интерактивная выборка. Выборка и поиск объектов по атрибутам. Выбор объектов по карте и по списку. Выбор нескольких объектов одновременно. Запросы. Формулировка запроса при помощи ассистента. Отображение выборки на карте и в списке. Поиск выбранных объектов. 30

3. Редактирование карты. Стили оформления векторных объектов. Стили точечных, линейных, полигональных и текстовых объектов. Признак редактируемости слоя. Включение и выключение режима редактирования. Смена графического стиля полигональных, линейных, точечных и текстовых объектов. Изменение формы объекта. Перемещение, удаление и добавление узлов. Прямое задание координат точечных и линейных объектов. Сохранение и восстановление слоя. 4. Создание цифровой карты. Определение атрибутивной структуры, проекции и режимов отображения. Атрибутивная структура. Поля, их имена и типы. Добавление, удаление и переименование полей. Выбор проекции. Включение и отключение масштабного эффекта. Сохранение слоя. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Редактирование семантических атрибутов. Способы редактирования через таблицу атрибутов (список) и окно информации (карта). 2. Включение режима редактирования графики. Выбор объекта для редактирования. 3. Графические стили объектов. Стили точечных, линейных, полигональных и текстовых объектов. Инструменты и диалоговые панели выбора стиля. 4. Редактирование графического оформления административной карты России. Литература: 1.2, 2.1, 2.3. Лабораторная работа № 4. Работа в ПК MapInfo План лабораторной работы: 1. Растровые карты. Координатная привязка растровых изображений. Точность привязки. Графические файлы, используемые для создания растровых карт. Сканирование бумажных карт. Аэро- и космические снимки. Опорные точки растра. Привязка. Контроль точности привязки. 2. Векторизация растровой карты. Понятие векторизации (оцифровки). Способы повышения точности оцифровки. 3. Создание тематических карт. Способы тематического картографирования. Средства MapInfo для создания тематических карт. Способы значков, картограмм, локализованных диаграмм, точечный. 4. Настройка тематической карты. Легенда. Установка масштабов и стилей при тематическом картографировании. Оформление легенды. 5. Создание и оформление отчета. Подготовка отчета к печати. Дополнительные элементы оформления отчета. Экспорт отчета в графический файл. Задания по аудиторной самостоятельной работе: 1. Редактирование семантических атрибутов. Способы редактирования через таблицу атрибутов (список) и окно информации (карта) .. 2.Включение режима редактирования графики. Выбор объекта для редактирования.

3.Графические стили объектов. Стили точечных, линейных, полигональных и текстовых объектов. Инструменты и диалоговые панели выбора стиля. Литература: 1.1, 1.2, 2.1. Тема 3.2. Программный пакет ArcGIS. Лабораторная работа № 5. «Работа в ПК ArcGIS» План лабораторной работы: 1. Принципы построения векторных карт, общие для обеих систем. Различия в терминологии. Шейп-файлы. Отличие шейп-файла ArcGIS от векторного слоя MapInfo. 2. Компоненты ArcGIS: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox. Модульная структура ArcGIS. Задачи, решаемые различными модулями. Картографические функции ArcMap. Операции с файлами в ArcCatalog. Инструменты ArcToolbox. 3. Окно ArcMap. Таблица содержания и фрейм данных. Настройка стиля оформления слоев в таблице содержания. Свойства фрейма данных. Выбор проекции. Настройка режимов отображения. 4. Слои. Оформление и сохранение слоѐв. Задания по самостоятельной аудиторной работе: 1. Сходство и различие ГИС MapInfo и ArcGIS. 2. Способы тематического оформления слоев. Настройка отображения растрового слоя. Растяжка и классификация. Установка степени прозрачности. Сохранение настроек в файле слоя. Литература: 1.2, 2.2. Лабораторная работа № 6. Работа в ПК ArcGIS План практического занятия: 1. Получение атрибутивной информации. Идентификация объектов. Способы получения атрибутивной информации. Вывод таблицы атрибутов. Инструмент идентификации объектов. 2. Способы интерактивной выборки. Выборка по расположению и по атрибутам. Статистика выборки. 3. Отображение выборки на карте и в таблице. 4. Растровые карты. Привязка растра. Сходство и различие процедуры привязки в MapInfo и ArcGIS. Трансформация растра. Построение пирамидных слоев. 5. Способы отображения растра. Растяжка и классификация. Установка яркости и контраста отображения растра. Различные варианты растяжки цветового диапазона. Классификация пикселов растра по цвету. Установка количества классов. Задания по самостоятельной аудиторной работе: 1. Тематическое оформление слоя. Раскраска объектов слоя по атрибутам. Варианты раскраски. Использование дополнительных модулей для построения тематических карт. 2. Интерполяция. Построение изолиний. 32

3. Создание шейп-файла. Классы пространственных объектов. Использование ArcCatalog для создания нового шейп-файла. Основные классы пространственных объектов – точка, линия, полигон. Литература: 1.1, 1.2, 2.1. Лабораторная работа № 7. Работа в ПК ArcGIS. Оцифровка растра. План лабораторного занятия: 1. Ручная и полуавтоматическая векторизация. Создание шейп-файлов на растровой основе. 2. Редактирование векторного слоя. Скетч. Инструменты скетча. Включение режима редактирования. Выбор задачи редактирования. Выбор редактируемого слоя. Перемещение и поворот объекта. Изменение формы объекта. Создание нового объекта. Сохранение шейп-файла. 3. Надписывание объектов. Стили надписей. Включение и выключение режима надписывания. Опции надписывания. Автоматическое и ручное размещение надписей. Конвертирование надписей в аннотации. Задания по самостоятельной аудиторной работе: 1. База геоданных как альтернативный способ хранения информации в ГИС. Реляционные отношения между таблицами базы геоданных. Конвертирование шейп-файла в класс пространственных объектов. 2. База геоданных. Реляционная модель данных. Связанные таблицы. 5. Компоновка. Подготовка компоновки к печати. Дополнительные элементы оформления карты. Два режима отображения карты – режим данных и режим компоновки. Литература: 1.1, 1.2, 2.1. Самостоятельная аудиторная работа по разделу 3 № п/п

Вид самостоятельной работы

Общая (единое задание для каждого студента группы)

Групповая

Индивидуальная

Форма самостоятельной работы Работа на лабораторных занятиях: работа по методическим рекомендациям, участие в дискуссии, решении проблем Работа в малых группах по решению проблем, п Выполостроение тематической карты, привязка растрового изображения, выполнение задания по инструкции, работа с картами, космическими

Форма отчѐтности Опрос

Групповое решение проблем, сверка полученных результатов

Построение тематической карты. Отчѐт по лабораторной работе. Защита творческих работ

снимками, отработка экспериментальных умений и навыков, самоконтроль

1. Групповая самостоятельная работа по теме 3.1 проводится в интерактивной форме на лабораторном занятии. Группа разбивается на 3 минигрупппы. Каждая группа получает карточки с описанием методов анализа и вопросами, и затем в течение 20 минут работают группами. Затем каждая группа представляет свои ответы на вопросы (другие группы тоже могут задавать вопросы, отвечать на вопросы отвечающих). В конце занятия подводится итог в форме совместного обсуждения. 2. Групповая самостоятельная работа по данной теме 3.2 проводится в интерактивной форме на практическом занятии. Задание для докладчика: подготовить краткий доклад по теме реферата (3-5 минут), разработать электронную презентацию, быть готовым к вопросам. Задание для слушателей: в группе (2 человека) анализировать проблемные ситуации, звучащие в докладе, конспектировать основные тезисы доклада. Формы текущего контроля по разделу 3: самоконтроль, участие в коллоквиуме, отчѐт по лабораторной работе, защита творческих работ, защита рефератов. Примерная тематика рефератов: 1. Использование геоинформационных технологий при создании подсистемы мониторинга водохозяйственных систем и сооружений. 2. Геоинформационное обеспечение принятия управленческих решений (на примере ПГУ). 3. Применение интегральных показателей для оценки влияния антропогенных факторов на территорию. 4. Специализированные учебные ГИС. 5. Применение математико-картографического моделирования при решении гидрологических задач 6. Геоинформационное моделирование процессов осушки крупных водохранилищ 7. Оценка эколого-экономического ущерба окружающей природной среде при авариях на нефтепроводах 8. Применение исследованиях.

статистических

методов

пространственных

Примерная тематика контрольных работ: 1. Сферы применения геоинформационных технологий. 2. Способы экологического картографирования. Раздел 4. Использование ГИС для картографирования Тема 4.1. Методы создания тематических карт

экологического

Лабораторная работа № 8. Методы создания тематических карт План лабораторной работы: 1. Метод значков. Отображение локализованных данных точечными объектами. Выбор значков для тематического картографирования в MapInfo и ArcGIS. Связь размера значка с численными данными. 2. Метод картограмм. Понятие картограммы. Задачи, для которых эффективно применение метода картограмм. Выразительные средства тоновой заливки. "Принцип светофора". Недостатки метода. 3. Метод изолиний. Непрерывные поля данных. Интерполяция выборочных данных. Методы интерполяции. Построение расчетной сетки (грида). Грид как разновидность растра. Отображение грида изолиниями. Варианты оформления карты изолиний. 4. Метод локализованных диаграмм. Структурированные значки. Отображение внутренней структуры точечных данных локализованными диаграммами. Выразительные средства локализованных диаграмм. Задания по самостоятельной аудиторной работе: 1. Виды тематических карт в MapInfo. Исходные данные для тематического картографирования. 2. Способ значков. Настройка вида и легенды карты. 3. Способ картограмм. Построение карты лесистости районов Кировской области. Настройка цветовой гаммы и легенды картограммы. 4. Точечный способ. Построение карты плотности населения. Комбинирование точечного способа со способом картограмм. 5. Интерполяция пространственных данных. Построение карты плотности радиационного фона. Литература: 1.1, 1.2, 2.1. Тема 4.2. Картографирование экологических проблем. Лабораторная работа № 9. «Методы создания тематических карт» План лабораторной работы: 1. Загрязнение атмосферы. Источники загрязнения, потенциал загрязнения, модели рассеивания. 2. Способы картографирования атмосферных проблем. Понятие загрязняющего вещества. Классы опасности ЗВ. Классификация источников загрязнения атмосферы. Исходные данные для картографирования источников загрязнения атмосферы. 3. Потенциал загрязнения атмосферы. Связь ПЗА с географическими и климатическими параметрами. 4. Уровни загрязнения. Предельно допустимые концентрации. Модели рассеивания ЗВ. Документ ОНД-86 и его применение для целей экологического нормирования. Задания для самостоятельной аудиторной работы: 1. Загрязнение и самоочищение водных объектов. Индекс загрязнения воды. 35

2. Источники загрязнения водных объектов. Процессы самоочищения. Картографирование источников загрязнения. Оценка и картографирование уровней загрязнения природных вод. Индекс загрязнения воды. 3. Биоиндикационные оценки качества воды и их использование для картографирования водных проблем. 4. Методы исследования и оценки экологического состояния водной среды. 5.Загрязнение почв и снегового покрова. Индексы загрязнения почв. 6. Природные и техногенные источники загрязнения почв и снегового покрова. Предельно допустимые концентрации. Индекс загрязнения почв. 7. Почвенный мониторинг. 8. Применение данных дистанционного зондирования для оценки и картографирования загрязнения снегового покрова. Литература: 1.2, 2.1, 2.2. Самостоятельная аудиторная работа по разделу 4 № п/п

Вид самостоятельной работы

Общая (единое задание для каждого студента группы)

Групповая

Индивидуальная

Форма самостоятельной работы Работа на лабораторных занятиях: работа по методическим рекомендациям, участие в дискуссии, решении проблем Работа в малых группах по решению проблем Выполостроение тематической карты, привязка растрового изображения, выполнение задания по инструкции, работа с картами, космическими снимками, отработка экспериментальных умений и навыков, самоконтроль

Форма отчѐтности Опрос

Групповое решение проблем, сверка полученных результатов

Построение тематической карты. Отчѐт по лабораторной работе.

1. Групповая самостоятельная работа по теме 4.1 проводится в интерактивной форме на лабораторном занятии. Группа разбивается на 3 минигрупппы. Каждая группа получает карточки с описанием методов анализа и вопросами, и затем в течение 20 минут работают группами. Затем каждая группа представляет свои ответы на вопросы (другие группы тоже могут задавать вопросы, отвечать на вопросы отвечающих). В конце занятия подводится итог в форме совместного обсуждения. 36

2. Групповая самостоятельная работа по данной теме 4.2 проводится в интерактивной форме на практическом занятии. Формы текущего контроля по разделу 4: самоконтроль, участие в коллоквиуме, отчѐт по лабораторной работе. Раздел 5. Основные понятия дистанционного зондирования Земли Тема 5.1. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) Лекция «Понятие дистанционного зондирования Земли» План лекции: 1. Понятие ДЗЗ. 2. Области применения данных ДЗ. 3. История развития методов дистанционного зондирования. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Привести примеры сфер применения данных дистанцилнного зондирования Земли. 2. Привести схему дистанционного зондирования Земли. 3. Назвать параметры космической съемки. 4. Перечислить виды искусственных спутников Земли. Дать их характеристику. Литература: 1.1, 1.2. Тема 5.2. Основы дешифрирования аэрокосмоснимков Лекция «Дешифрирование. Основы дешифрирования космических снимков» План лекции: 1. Понятие дешифрирования. 2. Алгоритм обработки аэрокосмоснимков. 3. Основы дешифрирования. 4. Основы работы в ПК ENVI 4.5. Задание по аудиторной самостоятельной работе: 1. Дать определение понятие дешифрирования. 2. Перечислить основные способы дешифрирования космических снимков. Дать их характеристику. Литература: 1.1, 1.2. Самостоятельная аудиторная работа по разделу 5 № п/п

Вид самостоятельной работы

Общая (единое задание для каждого студента группы)

Групповая

Индивидуальная

Форма отчѐтности Конспект лекции Контрольные вопросы по изученной теме Групповое проблемы

решение

Письменный анализ ситуации

Групповая самостоятельная работа по темам 5.1, 5.2 проводится в интерактивной форме на лекции. Студенты обсуждают и решают проблемные ситуации, которые преподаватель ставит на лекции. Самостоятельная внеаудиторная работа по разделу 5 № п/п 1

Вид самостоятельной работы

Групповая

Индивидуальная

Творческое применение усвоенных знаний Изучение материала

К следующей лекции К следующей лекции

Устное собеседование на лекции Конспект лекции

Формы текущего контроля по разделу 5: проверка конспекта лекции, контрольные вопросы по изученной теме, анализ ситуации. 5. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература 1.1. Чандра, А. М., Гош, С. К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. – Москва: Техносфера, 2008. 312 с. 1.2. Лурье, И. К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков. – Москва: КДУ, 2010. 424 с. Дополнительная литература 2.1. Капралов, Е.Г. Геоинформатика: Учеб. Для студ. вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов и др.; Под ред. Тикунова. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. 480 с. 2.2. ДеМерс, Майкл, Н. Географические Информационные Системы. Основы.: Пер. с англ. - М: Дата+, 1999. 289 с. 2.3. Коновалова, Н.В., Капралов, Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. — Петрозаводск: Изд. Петрозаводского университета, 1995. 148 с. 2.4. Тикунов, В.С. Моделирование в картографии. М.: Изд. Московского университета, 1997. 404 с. 6. СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ СТУДЕНТАМИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» И ФОРМЫ ТЕКУЩЕЙ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ И ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ 38

6.1. Шкала баллов по учебной дисциплине В соответствии с Положением о бально-рейтинговой системе оценки знаний студентов ВятГГУ по учебной дисциплине предусмотрены следующие виды контроля качества знаний студентов: - текущая аттестация; - межсессионная аттестация; - промежуточная аттестация. Шкала баллов по учебной дисциплине для 1 и 2 семестров № п/п

Показатели

Норма баллов

Виды текущей аттестации до и после межсессионной аттестации 1 2 3 4 5

Конспект лекции Посещение аудиторных занятий Активность на занятии Опрос Защита лабораторного практикума

10 5 5 10 10

Виды межсессионной аттестации Межсессионная аттестация (контрольное мероприятие) по теме 3 1) Письменная контрольная работа

Межсессионная аттестация (контрольное мероприятие) по теме 3 1) Написание и защита реферата

Виды работ и заданий на зачете, экзамене 1 2

Устный ответ на вопросы билета Устный ответ на дополнительные (уточняющие) вопросы по теме Всего баллов за зачет, экзамен Всего баллов

15 5 20 100

6.2. Фонды оценочных средств для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации Сводные данные по оценке компетенций № п/п

Результат (освоенные компетенции)

Основные показатели оценки результата

Виды контроля*

Владеет культурой мышления, способностью к

знает: основы истории и философии науки; умеет:

т, в

Формы и методы контроля** Защита лабораторного практикума; анализ

Номер раздела / темы (для текущего контроля) 1.1 2.1 5.1

обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1).

Имеет базовые знания в области информатики и современных геоинформационн ых технологий, владеет навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, умением создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, владеет ГИСтехнологиями; умеет работать с информацией из различных источников для решения профессиональны х и социальных задач (ОК-6). Владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с

самостоятельно находить информацию, обобщать, анализировать еѐ; владеет: культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения. знает: программные в, м, т, п. средства и работу в компьютерных сетях; умеет: создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета, работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач; владеет: навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, ГИСтехнологиями.

проблемных ситуаций по теме доклада практикума;

Защита лабораторного практикума; доклад на 5 минут; анализ проблемных ситуаций по теме доклада практикума; зачет

1.2 2.1 3.1 3.2 5.1 5.2

знает методы, в, м, т способы и средстваы получения, хранения, переработки информации; умеет: работать с компьютером как средством управления информацией;

1.2 2.2 4.1 4.2

зачет

компьютером как владеет: основными средством методами, способами управления и средствами информацией получения, хранения, (ОК-13). переработки информации. в, т, м Настойчив в достижении цели с учетом моральных и правовых норм и владеет: навыками достижения цели с обязанностей учетом моральных и (ОК-20). правовых норм и обязанностей. Умеет работать в коллективе, готов к сотрудничеству с коллегами, способен к разрешению конфликтов и социальной адаптации (ОК21). Умеет использовать программное обеспечение компьютеров для планирования экологических исследований, анализа экспериментальн ых данных и подготовки научных публикаций (ПК19).

Использует электронные

знает: правила в, т работы в коллективе; умеет: работать в коллективе, сотрудничать с коллегами; владеет: способностями к разрешению конфликтов и социальной адаптации. знает: современные в, т методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований; умеет: применять современные методы обработки и интерпретации экологической информации; владеет: современными методами обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований. в, т, м, п знает: классификацию

Ответ на 2.2 поставленные 5.2 вопросы; формулировани е выводов по итогам лекции, анализ проблемных ситуаций зачет ответ на 1.1 поставленные 5.2 вопросы; зачет

Ответ на поставленные вопросы; формулировани е выводов по итогам лекции,

1.2 3.1 3.2 4.1 4.2 5.1

защита лабораторного практикума анализ проблемных ситуаций зачет

Ответ на 2.2 4.1 поставленные 5.1

картографически е документы для получения информации об экологическом состоянии территорий (ПК30).

Применяет геоинформацион ные технологии в практической природоохранно й деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленност и, сельского и коммунального хозяйства (ПК31).

картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий; умеет: использовать электронные картографические документы для получения информации об экологическом состоянии территорий; владеет: навыками применения электронных картографических документов в экологических исследованиях. знает: области в, т, м, п применения геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства; умеет: применять геоинформационные технологии в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства;

вопросы; формулировани е выводов по итогам лекции, защита лабораторного практикума доклад на 5 минут; анализ проблемных ситуаций по теме доклада выступающего; зачет

Ответ на поставленные вопросы; формулировани е выводов по итогам лекции, зачет

1.1 3.1 3.2 4.2 5.2

владеет: навыками использования геоинформационных технологий в практической природоохранной деятельности при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов промышленности, сельского и коммунального хозяйства. * в – входной контроль; т – текущая аттестация; м – межсессионная аттестация; п – промежуточная аттестация.

6.2.1. Входной контроль знаний студентов Проводится в форме письменной контрольной работы, включающей базовые вопросы, необходимые для усвоения материала по дисциплине «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании». 6.2.2. Текущая аттестация Примерные задания для проведения текущей аттестации представлены в разделе 4 УМК. 6.2.3. Межсессионная аттестация Межсессионная аттестация проводится после изучения тем предложенных разделов. Для каждого раздела предусмотрен особый вид межсессионной аттестации: письменная контрольная работа, написание и защита реферата. Примерные задания для проведения текущей аттестации представлены в разделе 4 УМК. 6.2.4. Материалы для проведения промежуточной аттестации Промежуточная аттестация проводится в форме зачета. Примерный перечень вопросов к зачету: 1. Понятие геоинформационной системы. Предмет и задачи ГИС. Связь ГИС со смежными дисциплинами. 2. Сферы применения ГИС 3. Базовые компоненты ГИС 4. База данных ГИС 5. Применение ГИС в экологии и природопользовании 6. Основы дешифрирования. Дистанционные методы изучения окружающей среды

Типы ГИС. Различие между растровым и векторным представлением геоданных. 8. Географические координаты. Основные параметры земного эллипсоида. 9. Разграфка и номенклатура топографических карт. 10. Картографические проекции. Проекция Гаусса-Крюгера. 11. Условные обозначения топографических карт. 12. Задачи экологического картографирования. 13. Виды тематических карт природоохранного назначения. 14. Картографирование атмосферных проблем. 15. Картографирование загрязнения и самоочищения вод суши. 16. Источники данных для экологического картографирования. 17. Классификация карт по масштабу и содержанию. 18. Инструментальные средства ГИС. 19. Модели данных в ГИС. 20. Геоинформационная система MapInfo. Общая характеристика, функции, назначение. 21. Геоинформационная система ArcGIS. Общая характеристика, функции, назначение. 22. Понятие дистанционного зондирования Земли. 23. Области применения данных дистанционного зондирования Зесли. 24. Спутники. Виды спутников. 25. Дешифрирование. Способы дешифрирования космических снимков. 7.

Примерный перечень вопросов к экзамену: 1. Понятие ГИС. Классификация географических информационных систем 2. Схема геоинформационной системы. Базовые компоненты ГИС 3. Основные этапы развития ГИС 4. Организации, проекты и исследователи, сыгравшие ключевую роль в развитии ГИС 5. Виды ГИС: Вид Базы Геоданных, Вид Геовизуализации, Вид Геообработки 6. Понятие ГИС. Вод данных в ГИС 7. Типы данных в ГИС 8. Задачи ГИС. Функции ГИС 9. Выходные данные ГИС. Типы карт 10. База данных ГИС. Понятие. Три способа хранения данных в БД 11.База данных ГИС. Сетевые базы данных. Достоинства и недостатки 12. База данных ГИС. Реляционные базы данных. Достоинства и недостатки 13. База данных ГИС. Объектно-ориентированные базы данных. Достоинства и недостатки 44

14. База данных ГИС. Иерархические базы данных. Достоинства и недостатки 15. Система управления базами данных. Их функции. Схема СУБД 16. Использование ГИС для экологического картографирования. Метод значков 17. Использование ГИС для экологического картографирования. Метод локализованных диаграмм, линейных знаков 18. Использование ГИС для экологического картографирования. Метод картограммы, значков 19. Использование ГИС для экологического картографирования. Метод ареалов, знаков движения 20. Использование ГИС для экологического картографирования. Метод значков, изолиний 21. Экологическое картографирование. Типы экологических карт 22. Типология ГИС. Классификация ГИС по функциональным возможностям 23. Классификация ГИС по типам представления географической информации (растровые, векторные модели, их преимущества) 24. Векторные модели данных. Типы объектов пространственных данных в векторных ГИС 25. Использование ГИС для экологического картографирования. 26. Базовые типы пространственных объектов в ГИС 27. Картографическая проекция. Виды картографических проекций (равноугольные, равновеликие, произвольные) 28. Картографическая проекция. Конические, азимутальные, цилиндрические, поликонические проекции 29. Понятие карты. Элементы карты 30. Понятие карты. Тематические карты. Карты природы 31. Определение понятия «Дистанционное зондирование». Типы космической съемки: мультиспектральная, панхроматическая, гиперспектральная. Дайте их характеристики 32. Области применения данных дистанционного зондирования 33. Дешифрирование. Классификация изображения. Неконтролируемая классификация. Ее виды. Краткая характеристика 34. Дешифрирование. Классификация изображения. Контролируемая классификация. Ее виды. Краткая характеристика 35. Основы дешифрирования. Направления применения аэроснимков и космоснимков в современной науке 36. Спектральная отражательная способность объектов заемной поверхности 37. Характеристика ресурсных спутников. 38. Дешифровочные признаки. Прямые и косвенные дешифровочные признаки 39. Коррекция космоснимка. Виды коррекции. 40. Технология дешифрирования 45

41. Полевое дешифрирование. Его виды, их характеристика. 42. Камеральное дешифрирование, его виды, их характеристика. 43. Характеристика метеорологических спутников. 44. Характеристика биоспутников, разведывательных астрономических спутников.

Примерный перечень практических заданий: 1. Научится использовать модуль Spatial Analyst для создания GRIDтемы. Провести пространственный анализ полученных результатов. 2. Растровое представление данных, позволяющее оценить степень загрязнения тяжелыми металлами почвенного покрова. 3. Пространственные операции в ГИС. 4. Работа в ПК ArcGIS. 5. Оцифровка растра. 6. Методы создания тематических карт. 7. Работа в ПК MapInfo. 6.3. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения итоговой аттестации Содержание учебной дисциплины «Геоинформационные системы в экологии и природопользовании» входит в перечень вопросов государственного экзамена, проводимого в соответствии с «Положением об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений Российской Федерации», утвержденным приказом Минобразования РФ от 25.03.2003 № 1155, и программы государственной аттестации выпускников направления подготовки бакалавра по направлению 022000.62 Экология и природопользование, приказом Министерства образования РФ от 29.03.2010 г., регистрационный №243, утвержденной на заседании ученого совета химического факультета.