МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ
(МИИГАиК)
Геодезический факультет
Кафедра прикладной информатики
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРА
КАРТОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Учебно-методический комплекс по специальности 080800 – «Прикладная информатика в геодезии»Москва 2010г.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
Автор: Лыгин А.Н.
Ответственный редактор: И.В. Соловьёв д.т.н., проф.
Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации: Учеб.-метод.комплекс/ А.Н. Лыгин – М.:МИИГАиК, Учебно-методический комплекс (УМК) дисциплины предназначен для введения единых требований к учебно-методическому обеспечению всех дисциплин, входящих в учебные планы ООП ГОС ВПО Учебно-методический комплекс (УМК) дисциплины – совокупность учебно-методических материалов, способствующих эффективному освоению студентами учебного материала, входящего в рабочую программу учебной дисциплины (модуля учебной дисциплины) рабочего учебного плана для всех форм и специальностей (направлений) подготовки Основная цель создания УМК - предоставить студенту полный комплект учебно-методических материалов для самостоятельного изучения дисциплины.
При этом, помимо непосредственного обучения студентов, задачами преподавателя являются: оказание консультационных услуг, текущая и итоговая оценка знаний, мотивация к самостоятельной работе Учебно-методический комплекс утвержден на заседании кафедры прикладной информатики дата, протокол № © Московский государственный университет геодезии и картографии, «ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
Оглавление УМК Введение
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
1.1 Цели освоения дисциплины
1.2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО
1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.............. 1.4 Структура и содержание дисциплины
1.5 Учебно-методическое обеспечение
дисциплины
1.5.1 Обязательная литература
1.5.2 Дополнительная литература
1.6. Материально-техническое обеспечение
дисциплины
2. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
2.1 Вопросы к зачету пятого семестра геоинформационных технологий
2.2 Вопросы к экзамену шестого семестра геоинформационных технологий.
3. Глоссарий
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
Цели и задачи дисциплины. Курс преследует несколько целей: показать особенности геоинформационных технологий как одной из основных новых информационных технологий, с тем, чтобы студенты понимали тенденции развития современных геоинформационных технологий, видели их преимущества и недостатки, особенности работы в условиях конкретных технологий в их профессиональной деятельности; сориентировать студентов во множестве современных ГИС и связанных с ними технологий; осветить теоретические и организационно-методических вопросы построения и функционирования систем, основанных на концепции ГИС; показать возможности средств автоматизации картографирования и оцифровки; научить практической работе (оцифровка карт, географический и атрибутивный анализ и использование географических баз данных) в среде выбранных ГИС. Задачей изучения дисциплины является научить студентов квалифицированно использовать возможности геоинформационных систем.
Представленный УМК состоит из двух частей. Первая часть посвящена программе курса, где изложены цели и задачи предмета, требования к уровню усвоения и содержание дисциплины, тематический план, темы практических занятий и учебно-методическое обеспечение курса. Вторая часть содержит методические указания практических работ.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
1.1 Цели освоения дисциплины Курс преследует несколько целей:Показать особенности геоинформационных технологий как одной из основных новых информационных технологий, с тем, чтобы студенты понимали тенденции развития современных геоинформационных технологий, видели их преимущества и недостатки, особенности работы в условиях конкретных технологий в их профессиональной деятельности;
Сориентировать студентов во множестве современных ГИС и связанных с ними технологий;
Осветить теоретические и организационно-методических вопросы построения и функционирования систем, основанных на концепции ГИС;
Показать возможности средств автоматизации картографирования и оцифровки;
Научить практической работе (оцифровка карт, географический и атрибутивный анализ и использование географических баз данных) в среде выбранных ГИС.
Задачей изучения дисциплины является научить студентов квалифицированно использовать возможности геоинформационных систем.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
1.2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации, как раздел в перечне научных и учебных специализаций, включает в себя дисциплины, связанные с разработкой и использованием геобаз данных и геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информции являются дисциплиной специализации.
Для изучения дисциплины необходимы компетенции, сформированные в результате обучения в средней общеобразовательной школе.
«Спутниковые технологии в геодезии», «Современные методы преобразования и представления пространственных данных в геодезии», «Высшая геодезия», «Базы данных в профессиональной деятельности», «Фотограмметрия», «Проектирование информационных систем», «Операционные системы, среды и оболочки» в объеме ВУЗа. Данная учебная дисциплина необходима для изучения дисциплин: «Геоинформационные системы кадастра», «Общая картография», «Автоматизированные методы обработки геодезической информации», «Космическая геодезия». Параллельно должны изучаться дисциплины:
«Информационные технологии в геодезии» и «Основы земельного кадастра».
Она формирует общекультурные и практические компетенции, необходимые для прохождения учебной и производственной практик, освоения модулей профессионального цикла.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
Информационные Рис. 1. Схема взаимодействия дисциплины «Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации» с другими дисциплинами.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате изучения дисциплины «Базы данных» инженер должен уметь решать задачи, соответствующие его квалификации, указанной в п.1.2.
Государственного образовательного стандарта.
Информатик-геодезист должен:
1. Знать: знать основные технологии сбора данных и их обработки;
основные виды и характеристики моделей и уметь создавать их; иметь представление об особенностях данных, применяемых в геоинформатике и их структурах; иметь представление об информационном моделировании, как методе познания; иметь представление об инструментальных и программно-технологических средствах построения ГИС;
Уметь: уметь создавать цифровые модели и использовать их для геоинформатики; обобщать, анализировать, информацию, ставить перед собой цели и выбирать пути её достижения, владеть культурой мышления (ОК-1); работать с информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях (ОК-13); способен к профессиональной эксплуатации современного электронного оборудования (ПК-4); способен использовать и развивать методы научных исследований и инструментария в области проектирования и управления информационными системами в прикладных областях (ПК-5);
способен анализировать и оптимизировать прикладные и информационные процессы (ПК-13); способен проектировать архитектуру и сервисы информационных систем предприятий в прикладной области (ПК-16);
способен проектировать информационные процессы и системы с использованием инновационных инструментальных средств, адаптировать современные ИКТ к задачам прикладных ИС (ПК-17); способен формировать стратегию информатизации прикладных процессов и создания прикладных ИС в соответствии со стратегией развития предприятий (ПКВладеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-11);
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
1.4 Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет _9_ зачетных единиц, 326 часов 1. Основы технологий 3. Дистанционное спутникового позиционирования «ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
№ № раздела п/п дисциплины «ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
1.5 Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1.5.1 Обязательная литература 1. А.Д.Иванников, В.П.Кулагин, А.Н.Тихонов, В.Я.Цветков «Геоинформатика».- М.: Макс Пресс, 2001 г.
В.П. Савиных, В.Я.Цветков « Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования », - М.: Картгеоцентр Геодезиздат, С.И.Матвеев, В.А.Коучия, В.Я.Цветков ”Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте”- М.: УМК С.В.Шайтура “Технология создания и использования учебных информационных систем (на примере Mapinfo)”.Учебное пособие.
В.В. Поляков, В.Я. Цветков «Прикладная информатика» - М.: Макс 6. ArcGIS 9 ArcMap Руководство пользователя.
7. ArcGIS9 GettingStarted Руководство пользователя.
8. ArcGis 9 Spatial Analyst Руководство пользователя.
9. ArcGIS 9 Using ArcCatalog Руководство пользователя 1.5.2 Дополнительная литература 1. Сайт ГИС-Ассоциации, http://gisa.ru/ 2. Геоинформационные системы, http://www.dataplus.ru/ 3. Академия САПР и ГИС, http://www.cadacademy.ru/ 4. Нижегородские Географические Информационные Системы и технологии, http://www.gis.nnov.ru/ 5. Информационный сервер объединённого научного совета по проблемам геоинформатики, http://www.scgis.ru/ 6. Санкт-Петербургский Университет, факультет географии и геоэкологии, http://www.geo-spb.ru/index.html 7. Сайт компании “Навгеоком”, http://www.navgeocom.ru/ 1.6. Материально-техническое обеспечение дисциплины Учебный компьютерный класс, оснащенный компьютерами четвёртого поколения, оснащенные мощной видеокартой, с программами: ГИС «Марinfо «ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
9», «ArcGIS 9». Компьютеры в количестве, равном количеству студентов в группе.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
2. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 2.1 Вопросы к зачету седьмого семестра геоинформационных технологий 1. Что такое геоинформационные технологии?
2. Что такое ГИС? Её основные возможности.
3. Цифровая карта, цифровая модель местности (ЦММ), цифровая модель рельефа (ЦМР) 4. Географические и атрибутивные данные.
5. Аппаратная платформа ГИС. Способы ввода данных в ГИС.
6. Типы ГИС.
7. Типы объектов пространственных данных в ГИС.
8. Организация и обработка информации в ГИС (3 метода связи между атрибутивными и географическими данными).
9. Модели организации пространственных данных. Какая модель в MapInfo?
10. Ошибки оцифровки карт.
11. Анализ информации в ГИС.
12. Буферизация. Оверлейные операции (наложение).
13. Переклассификация.
14. Картометрические функции 15. Районирование 16. Сетевой анализ 17. Дистанционное зондирование.
18. Оптическое дистанционное зондирование 19. Радиозондирование 20. Глобальная система позиционирования 2.2 Вопросы к экзамену восьмого семестра геоинформационных технологий.
1. Что такое географическая информационная система? Нарисуйте ее схему.
2. Что такое цифровая карта (ЦММ)? Что такое цифровая модель рельефа и как она связана с ЦММ? Что такое электронная карта?
3. Базовые компоненты ГИС.
4. Географические и атрибутивные данные.
5. Аппаратная платформа ГИС.
7. Типы объектов пространственных данных в ГИС.
8. Ввод информации в ГИС. Что такое метаданные?
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
9. Организация и обработка информации в ГИС. Три метода связи между атрибутивными и географическими данными.
10. Ошибки оцифровки карт.
11. Виды пространственного анализа в ГИС. Виды непространственного 12. Что такое буферизация? К какому виду анализа она принадлежит?
13. Переклассификация? Переклассификационные условия.
14. Что такое картометрические функции?
15. Районирование.
16. Сетевой анализ.
17. Анализ видимости-невидимости, анализ близости.
18. Этапы дистанционного зондирования.
19. Активный и пассивный методы ДЗ.
20. Операции над слоями в ГИС.
21. Оптическое ДЗ. Радиолокационное ДЗ.
22. Принцип работы GPS. Из чего состоит система?
23. Какой метод измерений лежит в основе системы GPS?
24. Каково минимальное количество спутников необходимо для измерения трехмерных координат точки? Обоснование.
25. Основные источники ошибок при работе с GPS.
26. Методики измерений используются при работе с GPS.
27. Что позволяет делать ArcGIS?
28. Из каких программ состоит пакет ArcGIS и для чего нужна каждая?
29. Что такое фрейм данных в ArcGIS?
30. Какие три основных модели данных представлены в ArcGIS?
31. В каком виде ArcGIS хранит векторные данные?
32. Какими видами реализации представлена векторная модель в ArcGIS?
33. Как представлены растровые данные в ArcGIS?
34. Что такое топология? Почему важно ее соблюдать?
35. Что такое шейп-файл и чем он отличается от покрытия?
36. Что собой представляет база геоданных в ArcGIS? Какую модель данных она реализует?
37. Из чего состоит класс объектов?
38. Что представляют собой наборы классов объектов?
39. Что хранит слой в ArcGIS?
40. Что такое датум (datum)?
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
3. Глоссарий Анализ видимости/невидимости - операция обработки цифровых моделей рельефа, обеспечивающая оценку поверхности с точки зрения видимости или невидимости отдельных ее частей путем выделения зон и построения карт видимости/невидимости с некоторой точки обзора или множества точек, заданных их положением в пространстве.
Буферная зона - полигональный слой, образованный путем расчета и построения эквидистант или эквидистантных линий, равноудаленных относительно множества точечных, линейных или полигональных пространственных объектов.
Визуализация - в ГИС - проектирование и генерация изображений на устройствах отображения на основе исходных цифровых данных, а также правил и алгоритмов их преобразования.
Геоинформатика - наука, технология и производственная деятельность:
- по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем;
- по разработке геоинформационных технологий;
- по прикладным аспектам или приложениям ГИС для практических или геонаучных целей.
Географическая информационная система - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных).
ГИС предназначены для решения научных и прикладных задач инвентаризации, анализа, оценки, прогноза и управления окружающей средой и территориальной организацией общества.
Основу ГИС составляют автоматизированные картографические системы, а главными источниками информации служат различные геоизображения.
Геоинформационные технологии - технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать их функциональные возможности.
Геоинформационный анализ - анализ размещения, структуры, взаимосвязей объектов и явлений с использованием методов пространственного анализа и геомоделирования.
Геокодирование - метод и процесс позиционирования пространственных объектов относительно некоторой системы координат и их атрибутирования.
«ФГОС ВПО – Прикладная информатика, учебно-методический комплекс дисциплины ДС.Ф.04. – Геоинформационные технологии сбора картографо-геодезической информации»
Датум (datum) – это математическое представление формы земной поверхности; Набор параметров, определяющих систему координат, и набор контрольных точек, геометрические связи которых определены через измерение или вычисление. Одна из компонент определения системы координат - эллипсоид, используемый для аппроксимации формы Земли.
Эллипсоид задается радиусом и эксцентриситетом. Эти две константы используются в качестве входных параметров для уравнений, по которым вычисляют координаты проекции по координатам в десятичных градусах. Когда проекция создана, она связывается с эллипсоидом, заданным по умолчанию, чтобы эти константы были доступны. Т.о. датум это географическая СК из эллипсоида и его положения относительно центра Земли.
Информационная система - по законодательству РФ - организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.
Информационные системы предназначена для хранения, обработки, поиска, распространения, передачи и предоставления информации.
Картографическая база данных - совокупность взаимосвязанных картографических данных по определенной предметной области, представленная в цифровой форме при соблюдении общих правил описания, хранения и манипулирования данными. Картографическая база данных доступна многим пользователям, не зависит от характера прикладных программ и управляется системой управления базами данных (СУБД).
Оверлей - операция наложения друг на друга двух или более слоев, в результате которой образуется один производный слой, содержащий композицию пространственных объектов исходных слоев, топологию этой композиции и атрибуты, арифметически или логически производные от значений атрибутов исходных объектов.
Слой - совокупность однотипных пространственных объектов, относящихся к одной теме или классу объектов в пределах некоторой территории и в системе координат, общих для набора слоев.
Функциональные возможности ГИС - набор функций географических информационных систем и соответствующих программных средств:
- ввод данных в машинную среду путем импорта из существующих наборов цифровых данных или с помощью цифрования источников;
«