1

1. Цель освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Геоинформационные системы в строительстве» является формирование у обучающихся бакалавров:

– естественнонаучного (материалистического) мировоззрения;

– понимания современных тенденций развития научно-производственных

знаний, в частности – прикладных достижений информационных технологий;

– знания фундаментальных концепций и профессиональных разработок в

области геоинформационных технологий;

– умения осуществлять системный подход и системный анализ при решении прикладных задач с использованием геоинформационных моделей автомобильных дорог;

– первичных навыков геоинформационного моделирования процессов, явлений, объектов геопространства и их проявлений при проектировании и содержании автомобильных дорог;

Дисциплина «Геоинформационные системы в строительстве» формирует у бакалавров основы профессиональных геопространственных знаний и практические навыки их использования, а также вырабатывает компетенции, которые дают возможность осуществлять профессиональную деятельность.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Дисциплина «Геоинформационные системы в строительстве» относится к вариативной части математического и естественно-научного цикла и является не обязательной к изучению.

Изучение дисциплины «Геоинформационные системы в строительстве»

опирается на знания, умения и навыки, полученные студентами при изучении следующих дисциплин: «Информатика», «Физика», «Геология», «Геодезия» и «Математика».

Основные входные знания, умения и навыки, необходимые для изучения дисциплины «Геоинформационные системы в строительстве»:

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

– знание систем пространственных координат (геоцентрических, локальных, геодезических) и картографических проекций (цилиндрической, ГауссаКрюгера, конической), используемых в России в прикладных областях знаний;

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

– знание основ классической физики (основы оптики, теории электромагнитных волн, теории строения вещества);

– знание основ современных научных представлений о строении планеты Земля и верхней части земной коры;

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

– 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 системы в строительстве»

направлено на формирование у студентов-бакалавров следующих компетенций (в скобках поясняется их содержание):

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

общепрофессиональных – – ПК-2 (способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат);

– ПК-3 (владением основными законами геометрического формирования, построения и взаимного пересечения моделей плоскости и пространства, необходимыми для выполнения и чтения чертежей зданий, сооружений, конструкций, составления конструкторской документации и деталей);

– ПК-4 (способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны);

– ПК-5 (владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информацией);

в соответствии с видами деятельности – изыскательская и проектно-конструкторская:

– ПК-9 (знанием нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест);

– ПК-10 (владением методами проведения инженерных изысканий, технологией проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием стандартных прикладных расчетных и графических программных пакетов);

– экспериментально-исследовательская – ПК-18 (владением математическим моделированием на базе стандартных пакетов автоматизации проектирования и исследований, методами постановки и проведения экспериментов по заданным методикам).

В результате приобретения компетенции ОК-5 бакалавры должны – знать наименования и содержание основных стандартов и нормативных документов, имеющих отношение как к пространственной организации деятельности по содержанию автомобильных дорог, так и к 2D и 3D моделированию объектов, явлений и проявлений этой деятельности;

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

– владеть нормативными методиками расчета параметров пространственных моделей.

В результате приобретения компетенции ПК-2 бакалавры должны – знать основы геопространственного моделирования;

– уметь использовать методы геопространственного моделирования;

– владеть способами выделения геопространственных объектов из множества геопространственных данных.

В результате приобретения компетенции ПК-3 бакалавры должны – знать основы пространственной геометрии;

– уметь решать простейшие геометрические пространственные задачи (пересечение плоскости и точки, плоскости и прямой, плоскости и кривой, плоскости и плоскости, поверхности и прямой, поверхности и кривой, поверхности и плоскости, поверхности и поверхности);

– владеть базовыми функциями программных сред ГИС для выполнения чертежей и создания геоинформационных моделей геообъектов различного типа (точечных, протяженных и площадных).

В результате приобретения компетенции ПК-4 бакалавры должны – знать основы современной геоинформатики;

– уметь пользоваться геопорталами;

– владеть способами хранения геоинформационных данных.

В результате приобретения компетенции ПК-5 бакалавры должны – знать устройство и принципы работы персонального компьютера, – уметь выбирать наиболее передовое современное программное обеспечение и пользоваться им для решения практических задач;

– владеть отдельными базовыми элементами встроенных в пользовательские программные среды (в основном, ГИС и САПР) средств обработки данных.

В результате приобретения компетенции ПК-9 бакалавры должны – знать способы применения знаний нормативной базы инженерных изысканий в геоинформационном проектировании;

– уметь использовать принципы проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования в геоинформационных задачах;

– владеть навыками использования принципов планировки и застройки населенных мест в ГИС-проектах.

В результате приобретения компетенции ПК-10 бакалавры должны – знать способы применения методов инженерных изысканий в геоинформационном проектировании;

– уметь использовать навыки геоинформационного моделирования с выполнении инженерно-геодезических работ, выполняемых в соответствии с техническим заданием;

– владеть приемами обработки геоинформационных и инженерногеодезических данных с использованием ГИС-пакетов и прикладных ГИСмодулей.

В результате приобретения компетенции ПК-18 бакалавры должны – знать общепринятые классификации автомобильных дорог, связанных с ними геопространственных объектов и их цифровых моделей;

– уметь использовать данные пространственно-геометрического положения объектов в компьютерном моделировании;

– владеть основами методик получения и обработки наземных и спутниковых измерений геопространственных объектов.

3.1. Матрица соотнесения тем/разделов учебной дисциплины и формируемых в них компетенций (очная форма обучения) Разделы Коли- цип- часов лины Итого Раз- делы Общая трудоемкость дисциплины – 2 ЗЕ (72 часа), в том числе (ОФ/ЗФ):

аудиторная работа – 0,94ЗЕ / 0,28ЗЕ (34/10 часов), самостоятельная работа – 1,06ЗЕ / 1,72ЗЕ (38/62 часа).

Сокращения: КВ – контрольные вопросы, КЗ – контрольные задания, Р – реферат туре пространственных данных Геоинформационное автомобильных дорог Использование ГИС на стадии предвариКЗ вания автомобильной Использование ГИС ния автомобильной транспортных переКЗ тельстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог местра для ОФ Геоинформационные модели данных. Векторные операции и операции обработки атрибутивной информации. ОФ: [12, с. 14-16];

Геоинформационное моделирование и цифровое картографирование. Тематические слои цифровых карт и планов. Погрешности картографических данных [12, с. 16-22].

Практическое использование утилит и отдельных элементов встроенных в геоинформационную среду средств программирования дорог. Оценка погрешностей. Создание ГИСотчета [12, с. 25-27].

Построение сетевой линейной геоинформационной модели автомобильных дорог заданной территории. ОФ: [12, с. 27-29]; ЗФ:

и пространственный анализ данных по автомобильным дорогам (SQL-запросы). ОФ: [12, Пространственный анализ данных по автомобильным дорогам (тематический картографический и статистический анализ). ОФ:

РазТрудодел № цип- ли лины ДЗ № 1 «Привязка картографического растрового изображения 1 1-2 к пользовательской системе координат» [12, с. 30-34] (кон- 0, ДЗ № 2 «Векторизация участков региональной сети автомобильных дорог и проезжей части улиц» [12, с. 34] (контроль – 0, ДЗ № 3 «Актуализация векторной модели автомобильной дороги по мозаике космических снимков Google» [12, с. 0, ДЗ № 4 «Изучение функциональных возможностей ПО VStreets2» [12, с. 37] (контроль – КЗ на 13 неделе).

ДЗ № 5 «Написание реферата» (тема – по выбору) [12, РазТрудодел № цип- ли лины ДЗ № 1 «Привязка картографического растрового изображения к пользовательской системе координат» [13, с. 17-21] ДЗ № 2 «Векторизация участков региональной сети автомобильных дорог и проезжей части улиц» [13, с. 21] ДЗ № 3 «Актуализация векторной модели автомобильной дороги по мозаике космических снимков Google» [13, с. 21-23] ДЗ № 5 «Изучение функциональных возможностей ПО 1-5 14-17 ДЗ № 6 «Написание реферата» (тема – по выбору) [13, с. 24] 0, 4.5. Распределение трудоемкости изучения дисциплины по видам очной учебной аудиторной и самостоятельной работы студента ОФ Примечание:

– текущий контроль формируемых у студентов знаний, умений и навыков заключается в проверке выполнения лабораторных работ (ОФ) и домашних заданий (ОФ и ЗФ);

– лабораторные занятия студентов ЗФ проводятся и контролируются во время очередной сессии;

– домашние задания, выделенные жирным шрифтом, должны быть выполнены студентами в полном объеме к моменту текущего контроля знаний.

Используемые в преподавании дисциплины «Геоинформационные системы в строительстве» образовательные технологии:

– обучающие видеофрагменты;

– компьютерные демонстрации авторских программ обработки пространственных данных в геоинформационной среде MapInfo Professional (сетевая 2D модель автомобильных дорог и решение задач логистики, построение профилей и разрезов на основе цифровой модели рельефа, 3D модели геологических пород и др.) – интерактивная форма обучения (16 ч);

– лабораторные занятия по разработанным преподавателем дисциплины учебно-методическим интерактивным заданиям – интерактивная форма обучения (4 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 20 ч = 28% от общего количества часов в соответствии с требованиями ФГОС.

Лабораторные занятия по дисциплине «Геоинформационные системы в строительстве» проходят в компьютерных классах, поэтому все занятия без исключения являются интерактивной формой обучения. Самостоятельная работа студентов также вся без исключения осуществляется в интерактивном режиме на компьютерах, следовательно, она также является интерактивной формой обучения. Следовательно, интерактивные формы обучения составляют в целом 72 ч, что составляет 100 % для очной формы и заочной формы обучения и находится в соответствии с требованиями ФГОС.

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 (ОФ и ЗФ):

– КВ – контрольные вопросы для текущего контроля знаний студентов ОФ;

– КЗ – контрольные задания для студентов очной формы обучения, выполняемые на компьютерах в интерактивной среде ГИС или САПР;

– защита реферативной работы, по возможности сопровождаемая выступлением студента;

– проверка правильности и результата выполнения практического задания, выполняемого на лабораторном занятии.

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

Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов:

– разработанные преподавателем инструкции по выполнению каждого практического задания (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.

Примеры контрольных вопросов (ОФ, ТК на 5 неделе) 1. Чем ГИС отличаются от других информационных систем?

2. Из каких компонентов состоит инфраструктура пространственных данных (ИПД) ?

3. В чем заключаются особенности российской инфраструктуры пространственных данных (РИПД)?

4. Что такое ГИС-ассоциация? Какую роль она выполняет в развитии РИПД?

5. Значение Интернет в развитии ИПД и РИПД.

6. Что такое «геопортал»?

7. Что такое «интерактивная карта»?

1. GPS-карты автомобильных дорог регионов.

2. Форматы GPS-карт автомобильных дорог.

3. Постановка участка автомобильной дороги на кадастровый учет.

Примеры практических заданий, предлагаемых на зачете 1. Используя геоинформационную 2D-модель, выбрать участки автомобильных дорог, которые попадают в заданную окрестность местоположения проектируемой автомобильной дороги с заданными пространственными характеристиками.

2. В геоинформационной среде MapInfo автоматизировано создать тематический слой плотности населения кварталов г. Кемерово, используя метод градуированных символов.

3. Пользуясь функциями программной среды MapInfo, выбрать из векторного слоя «Дороги» те участки дорог, которые имеют одинаковую ширину проезжей части (значение задается), и посчитать для них суммарную площадь проезжей части.

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 ГИСпроектов.

18. Векторные карты ГИС.

19. Операции, выполняемые в ГИС с векторными объектами.

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 ГИС.

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

25. Тематические данные и тематические карты ГИС.

26. Функции обработки геоданных ГИС.

27. Функции анализа геоданных ГИС.

28. Картографирование с использованием ГИС.

29. Преобразования координат в ГИС.

30. Особенности программирования в геоинформационных средах.

31. Программирование в геоинформационной среде MapInfo.

32. Операции и операторы ввода и вывода геоданных ГИС MapInfo.

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

34. Модульная структура приложений ГИС.

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

36. Сетевые модели в ГИС.

37. Использование ГИС на предварительной стадии проектирования автомобильных дорог.

38. Использование ГИС на предварительной стадии проектирования автомобильных дорог.

39. Использование ГИС в процессе эксплуатации автомобильных дорог.

40. Использование ГИС в планировании инфраструктуры муниципальной территории.

41. ГИС в проектировании сети автомобильных дорог региона.

42. ГИС в проектировании транспортной инфраструктуры города.

43. Транспортные задачи.

44. Геоинформационное моделирование исходных данных для решения транспортных задач.

45. Оптимизация перевозок инертных материалов в процессе ремонта и реконструкции автомобильных дорог.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 1. Кирильцева,Н.А. Создание и обновление векторных моделей ГИС и кадастровых систем на основе данных GPS-измерений [Электронный ресурс] :

учебное пособие для студентов специальностей 120303 «Городской кадастр» и 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» / 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. - 64 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90756&type=utchposob:common 2. 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 3. Перфилов,В.Ф. Геодезия : учебник для архитектур.-строит. вузов / В.

Ф. Перфилов, Р. Н. Скогорева, Н. В. Усова. - М. : Высшая школа, 2008. - 350 с.

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.

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. Игнатов, Ю. М. Литомониторинг [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов специальности 130402 «Маркшейдерское дело» и «Автомобильные дороги и аэродромы» /, Ю. М. Игнатов, Н. А. Кирильцева, Р.

Г. Клейменов; ФГБОУ ВПО «Кузбасс. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», Каф. Маркшед. дела, кадастра и геодезии. – Кемерово, 2012. – 64 с.

http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90752&type=utchposob:common 7. Кошкарев,А.В. Геоинформатика : / А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов; под ред. В. Д. Лисицкого. - М. : Картгеоцентр-Геодезиздат, 1993. - 213 с.

8. Берлянт,А.М. Картография : учебник для вузов. - М. : Аспект-Пресс, 2002. - 336 с.

9. Справочная энциклопедия дорожника Т. 6 Геоинформационные системы в дорожном хозяйстве : / А. В. Скворцов [и др.]; Федерал. дорож. агентство (Росавтодор). - М. : Информавтодор, 2006. - 372 с.

10. Решение задачи зонирования территории функциональными средствами ГИС: метод. указания / Н. А. Кирильцева, Ю. М. Игнатов; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2012. – 34 с.

11. Атрибутивные данные ГИС и SQL-запросы: метод. указания / Н. А.

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

12. ГИС в строительстве: метод. указания для к выполн. лабор. и самост.

работ для бакалавров направл. 270800.62 «Строительство» проф. 270815. «Автомобильные дороги и аэродромы» очной формы обучения / Н. А. Кирильцева; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2013. – 41 с.

13. Геоинформационные системы в строительстве: метод. указания для к выполн. лабор. и самост. работ для бакалавров направл. 270800.62 «Строительство» проф. 270815.62 «Автомобильные дороги и аэродромы» заочной формы обучения / Н. А. Кирильцева; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2013. – 28 с.

14. ГОСТ Р 52438-2005. Географические информационные системы. Термины и определения.

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

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

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

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

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

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

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