1

2

1. Цель освоения дисциплины

Дисциплина «Геоинформационные технологии» формирует у обучающихся студентов-бакалавов (очной формы обучения) знания и практические

навыки в создании и ведении геоинформационных систем (ГИС), а также вырабатывает компетенции, которые дают возможность профессионально участвовать в производственно-технологической, проектной и организационноуправленческой деятельности кадастровых и муниципальных служб и организаций.

Цель изучения дисциплины «Геоинформационные технологии» – формирование у бакалавров:

– материалистического мировоззрения, поскольку предметом изучения являются материальные объекты и явления;

– понимания основ геоинформатики и методов представления, обработки и анализа геоинформации в современных ГИС;

– первичных навыков геоинформационного моделирования процессов, явлений, объектов геопространства и их проявлений;

– умения систематизировать геоинформацию для решения конкретных практических задач;

– практических навыков работы с наиболее современными и наиболее совершенными базами данных ГИС, хранящими и анализирующими одновременно графическую и атрибутивную информацию.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Изучение дисциплины «Геоинформационные технологии» основывается на знаниях, полученных студентами при изучении следующих дисциплин:

«Информатика», «Информационные технологии», «Компьютерная графика», «Инженерная графика», «Математика», «Картография».

Основные входные знания, умения и навыки, необходимые для изучения дисциплины «Геоинформационные технологии»:

– умение выполнять обработку данных в интерактивной компьютерной среде Windows с использованием прикладных программ и отдельных моделей;

– умение выполнять математическую обработку данных в декартовой прямоугольной системе координат;

– умение выполнять простейшую обработку картографических данных традиционных карт, представленных на твердой основе;

– навыки пространственного мышления (видения) в выделении пространственного объекта (предмета) и его свойств, характеристик и параметров, необходимых для решения поставленной прикладной задачи.

3. Компетенции обучающихся студентов-бакалавров, формируемые в результате освоения дисциплины Освоение дисциплины «Геоинформационные технологии» направлено на формирование у студентов-бакалавров следующих компетенций (в скобках поясняется их содержание, курсивом выделены фрагменты, имеющие непосредственное отношение к целям и задачам дисциплины «Геоинформационные технологии»):

общекультурных – – ОК-1 (владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию, систематизации информации, постановке цели и выбору путей её достижения);

– ОК-5 (умением использовать в своей деятельности нормативные правовые документы);

– ОК-10 (способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования);

– ОК-12 (владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информацией);

в производственно-технологической деятельности – – ПК-12 (способностью использовать знания географических и земельноинформационных систем (ГИС и ЗИС), способов подготовки и поддержания графической, кадастровой и другой информации на современном уровне).

В результате приобретения компетенции ОК-1 бакалавры должны – знать используемые в ГИС-технологии методы систематизации и классификации геоданных;

– уметь анализировать геоданные и соотносить их с параметрами решаемой практической задачи;

– владеть компьютерными способами обработки разнообразных данных, используемых в ГИС.

В результате приобретения компетенции ОК-5 бакалавры должны – знать содержание основных стандартов и нормативных документов, имеющих отношение к геоинформационной деятельности и, в частности, к созданию и ведению ГИС;

– уметь использовать нормативно-правовые документы в своей профессиональной деятельности и соотносить требования нормативов и стандартов с параметрами решаемых с помощью ГИС практических задач;

– владеть методами геоинформационной обработки кадастровых данных.

В результате приобретения компетенции ОК-10 бакалавры должны – знать этапы создания ГИС-проектов;

– уметь использовать методы математического анализа и моделирования для создания геоинформационных моделей геоообъектов, геоявлений и их проявлений;

– владеть базовыми функциональными средствами ГИС программных оболочек MapInfo, ArcView, ArcGIS и других.

В результате приобретения компетенции ОК-12 бакалавры должны – знать, как вносить геоданные в ГИС, как их перерабатывать, преобразуя к цифровому представлению с учетом требований метода геоинформационного моделирования;

– уметь использовать методы архивации геоданных для обеспечения их сохранности в течение длительного времени;

– владеть базовыми программными средствами преобразования геоинформационных данных и геоинформационных моделей от одной программной платформы к другой.

В результате приобретения компетенции ПК-12 бакалавры должны – знать основы и принципы геоинформационного моделирования;

– уметь использовать методы геоинформационного моделирования для создания и поддержки графических данных и цифровых моделей;

– владеть способами построения, редактирования геоинформационных моделей и геоданных в составе ГИС.

3.1. Матрица соотнесения тем/разделов учебной дисциплины и формируемых в них компетенций Разделы дисцип- Число часов ОК-1 ОК-5 ОК-10 ОК-12 ПК- лины + +++++++ 1 13,1 + + + + 2 24,9 + + 3 11,6 + + + 4 13,2 + 5 22,4 + + + 6 9, Общая трудоемкость дисциплины – 4 ЗЕ (144 часа), в том числе: аудиторная работа – 1,56 ЗЕ (56 часов = 14 часов лекций + 42 часа лабораторных работ), самостоятельная работа – 1,44 ЗЕ (52 часа), экзамен – 1 ЗЕ (36 часов).

Организация информации в Основы геоинформатики. Гепространство как объект исследований. Понятие географического объекта. Классификации объектов и цифровые классификаторы.

Векторизация растровых изображений и ГИС-проекты.

Понятие ГИС-проекта. Структура зация растровых картографических изображений. Режимы векторизации. Операции редактирования векторных объектов.

Организация атрибутивной информации в ГИС. Тематические базы данных. SQL-запросы.

Картографирование в ГИС и преобразования координат.

Основы картографирования. Системы координат и картографические проекции. Аффинные и проективные преобразования координат объектов векторных слоев ГИС. Триангуляция Делоне.

Моделирование и анализ данных в ГИС.

Виды классификаций ГИС. АппаТо же ратное и программное обеспечение ГИС. Растровые и векторные ГИС. Функциональные возможности и пользовательские интерфейсы различных ГИС-оболочек и приложений. Моделирование пространственных объектов на основе их топологических отношений. Линейное моделирование с помощью сетей. Сеточное моделирование с помощью растров.

Моделирование поверхностей.

Тематическое картографирование в среде ГИС.

Построение тематических слоев векторных ГИС.

Обработка данных дистанционного зондирования в ГИС Обзор ДДЗ на рынке пространственных данных. Метаданные ГИС и системы ДЗЗ. Использование ДДЗ в ГИС для обновления карт и планов и для анализа геоданных.

Регистрация космоснимка и аэроснимка в ГИС.

Неде- Разделы ля се- дисцив часах местра плины Привязка растрового изображения к пользовательской системе координат и к картографической проекции.

Регистрация и перерегистрация растрового изображения в MapInfo Professional. Обработка базовых Топологические геоинформационные модели векторных карт территории.

Изучение векторного редактора MapInfo Professional.

Создание, редактирование и конвертирование векторных ГИС-проектов в САПР. Импорт данных из САПР и других информационных источников геоданных.

Обработка геоданных муниципальной ГИС на примере геоданных г.Кемерово Конвертирование ГИС-данных в кадастровые системы.

Пространственный ГИС-анализ в среде MapInfo.

Утилиты MapInfo Professional и программирование в Тематические карты MapInfo Professional.

Актуализация ГИС-моделей по космоснимкам.

Актуализация ГИС-моделей по аэроснимкам.

4.3. Самостоятельная работа студентов (1,44 ЗЕ) Целью самостоятельной работы студентов является углубленное изучение ими дисциплины «Геоинформационные технологии», закрепление полученных знаний, а также формирование культуры умственного труда и самостоятельности в поиске и приобретении новых знаний.

Неделя Вид самостоятельной работы Источник литературы РГР № 2. Актуализация сетевой модели автомобильных до- Учебно-методическая 4.5. Распределение трудоемкости изучения дисциплины по видам очной учебной аудиторной и самостоятельной работы студента Используемые в преподавании дисциплины «Геоинформационные технологии» образовательные технологии:

– практические занятия по разработанным преподавателем дисциплины учебно-методическим интерактивным заданиям – интерактивная форма обучения (24 ч);

– информационные сообщения (доклады) отдельных студентов на заданную реферативную тему;

– написание студентами реферативных работ по заданной теме (тема по выбору).

Интерактивные формы обучения составляют в целом 24 ч = 47 % от общего количества аудиторных часов.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Оценочные средства для текущего контроля успеваемости:

– проверка выполнения заданий самостоятельной работы;

– защита реферативной работы;

– проверка правильности и результата выполнения лабораторных работ.

Оценочные средства промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины: вопросы и практические задания, предлагаемые на экзамене.

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов:

– разработанные преподавателем инструкции по выполнению каждого практического задания лабораторной работы (выдаются всем обучающимся в виде твердой или электронной копии);

– методические указания по ряду тем и приведенные в них практические задания, предваряемые обзорным изложением изучаемого материала (выдаются всем обучающимся в виде твердой или электронной копии);

– учебные издания и методические указания, опубликованные преподавателем дисциплины (выдаются всем обучающимся в виде твердой или электронной копии);

– учебные издания, опубликованные в открытой печати авторитетными специалистами изучаемой предметной области (приобретаются студентами самостоятельно);

– учебные издания и методические указания, входящие в состав электронных ресурсов информационного портала КузГТУ им. Т.Ф.Горбачева.

Для текущего контроля знаний бакалавров используются контрольные вопросы на каждом лабораторном занятии во время и после выполнения практических типовых заданий.

Например, по теме «Организация информации. Модели данных ГИС»

предлагаются среди прочих следующие контрольные вопросы:

1. Понятие геопространства.

2. Свойства геопространства 3. Что такое «геоинформатика»? Как она связана с информатикой?

4. Дайте определение ГИС.

5. Как называется область знаний, которая «занимается» ГИС?

6. Что такое геоданные?

7. Дайте определение понятия «геоинформация»

8. Что моделируют данные ГИС?

9. В чем различие понятий «данные» и «геоданные»?

10. Какие информационные системы являются предшественниками ГИС?

11. В чем заключается метод геоинформационного моделирования?

12. Дайте определение понятия «карта ГИС».

13. От чего зависит время экранного обновления карты ГИС при ее масштабировании?

14. Масштаб изображения - что это? Какие типы масштабов Вы знаете?

15. Какую модель данных называют «растровой»?

Примеры практических заданий, предлагаемые в лабораторных работах – векторизовать горизонтали рельефа заданного участка территории Кемеровской области по топографической растровой основе базового масштаба 1 : 100 000;

– на встроенном в ГИС языке программирования MapBasic написать программу, которая в системе координат «план/схема, м” строит сетку с шагом 10 м по X и по Y. Ячейки сетки – прямоугольники (стиль объектов: прозрачные с границей синего цвета).

Вопросы к экзамену по дисциплине «Геоинформационные технологии»

1. Понятие геопространства. Свойства геопространства.

2. Понятия геоинформации и геообъекта. Свойства геообъектов.

3. Геоинформатика как наука, производство и технология.

4. Геоинформационные системы (ГИС). Классификации ГИС.

5. Состав и функции ГИС.

6. Программное обеспечение ГИС.

7. Источники данных ГИС.

8. Организация геоинформации в ГИС.

9. Модели данных ГИС.

10. Растровая модель геоданных.

11. Векторная модель геоданных.

12. Классификаторы векторных объектов.

13. Системы координат, используемые в ГИС.

14. Картографические проекции, используемые в ГИС.

15. Привязка растрового изображения к пользовательской системе координат или к картографической проекции.

16. Понятие ГИС-проекта. Слоевая структура ГИС.

17. Создание, редактирование и конвертирование векторных ГИС-проектов с использованием программных сред MapInfo и ArcView.

18. Векторные карты в геоинформационных средах на примере MapInfo.

19. Операции, выполняемые с векторными объектами в MapInfo.

20. Кадастровые планы населенных пунктов в ГИС.

21. Векторизация растровых изображений карт и планов.

22. Атрибутивная информация ГИС.

23. Ввод, обработка и хранение пространственной информации в MapInfo.

24. Обработка геоданных в ГИС с помощью SQL-запросов.

25. Тематические данные и тематические карты ГИС.

26. Функции обработки геоданных ГИС (на примере MapInfo).

27. Функции анализа геоданных ГИС (на примере MapInfo и GeoMedia)..

28. Картографирование с использованием ГИС.

29. Преобразования координат в ГИС.

30. Особенности программирования в геоинформационных средах.

31. Программирование в геоинформационных средах MapInfo и GeoMedia.

32. Операции и операторы ввода и вывода геоданных в MapInfo и GeoMedia.

33. Операции и операторы обработки и анализа геоданных в MapInfo и GeoMedia.

34. Модульная структура приложений ГИС.

35. Автоматизация процессов представления, обработки и анализа геоданных в ГИС.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 1. Игнатов, Ю. М. Географические и земельно-информационные системы [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов очной формы специальности 120303 «Городской кадастр» / ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», Каф. маркшейд. дела, кадастра и геодезии. - Кемерово, 2012. - 190 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90712&type=utchposob:common 2. Кирильцева, Н. А. Цифровое картографирование и пространственный анализ [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов специальностей 120303 «Городской кадастр» и 130402 «Маркшейдерское дело» / Н. А. Кирильцева, Ю. М. Игнатов; ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», Каф. маркшейд. дела, кадастра и геодезии. - Кемерово, 2012. - 135 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90739&type=utchposob:common 3. Горбунова, В. А. Инженерная геодезия: учеб. пособие [Электронный ресурс] для студентов направления подготовки бакалавров 270800 Строительство, профиль Автомобильные дороги / В. А. Горбунова. – Кемерово: КузГТУ, 2012. – 193 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90599&type=utchposob:common 4. Лурье, И. К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности 020501 "Картография" направления 020500 "География и картография" / Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова, Геогр. фак. – М. : КДУ, 2010. - 424 с.

http://www.setbook.ru/books/330853.html 5. Сборник задач и упражнений по геоинформатике : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по эколог. специальностям / Е. Г. Капралов [и др.]; под ред. В. С. Тикунова. - М. : Академия, 2009. - 512 с.

6. Карпик, А. П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий [текст]: монография / А. П. Карпик. – Новосибирск: СГГА, 2004. – 260 с.

http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t= 7. Игнатов, Ю. М. Сканирование твёрдых картографических материалов [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы для студентов специальностей 120303 «Городской кадастр» / Ю. М. Игнатов, Н.

А. Кирильцева; ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», Каф. маркшейд. дела, кадастра и геодезии. – Кемерово. – 2012.

Электронный ресурс http://library.kuzstu.ru/meto.php?n= 8. Решение задачи зонирования территории функциональными средствами ГИС: метод. указания / Н. А. Кирильцева, Ю. М. Игнатов; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2012. – 34 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n= 9. Атрибутивные данные ГИС и SQL-запросы: метод. указания / Н. А.

Кирильцева, Ю. М. Игнатов; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2012. – 59 с.

20 экз. на кафедре 10. Кирильцева, Н. А., Игнатов, Ю. М. Изучение основ ГИС-технологии:

метод. указания к самостоят. работе [Электронный ресурс]: для студентов специальностей 120303.62 «Городской кадастр» профиль 120703.62 «Городской Кадастр» / Н. А. Кирильцева, Ю. М. Игнатов. – Электрон. дан. – Кемерово:

ФГБОУ ВПО КузГТУ им. Т. Ф. Горбачева, 2013. – 1 электрон. опт. диск (CDROM); Зв.; цв.; 12 см. – Систем. требования: Pentium III; ОЗУ 64 Мб; Windows 2000; (CD-ROM-дисковод); мышь. – Загл. с экрана.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n= 11. ГОСТ Р 52438-2005. Географические информационные системы. Термины и определения.

12. ГОСТ 28441-99 Картография цифровая. Термины и определения.

13. ГОСТ Р 52155-2003. Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования.

14. ГОСТ Р 51605-2000. Карты цифровые топографические. Общие требования.

15. ГОСТ 51608-2000. Карты цифровые топографические. Требования к качеству.

16. ГОСТ Р 52571-2006 Географические информационные системы. Совместимость пространственных данных. Общие требования.

17. ГОСТ Р 52572-2006. Географические информационные системы. Координатная основа. Общие требования.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Компьютерные классы: 1419, 1409, 1405.