Программа дисциплины «Геоинформатика»

Автор: проф. И.К. Лурье

Цели освоения дисциплины – фундаментальная подготовка бакалавров для научноисследовательской и проектно-производственной деятельности; выработка у студентов

профессиональных навыков в области геоинформатики на основе современных

компьютерных и информационных технологий.

Задачи дисциплины - овладение методами и технологиями проектирования и

использования баз пространственных данных, пространственного анализа и моделирования геосистем, создания и использования географических информационных систем (ГИС);

овладение теоретическими представлениями и практическими навыками применения геоинформационных методов и технологий, баз данных и знаний для выполнения исследований в области наук о Земле.

Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина общепрофессионального блока базовой части ООП бакалавриата (модуль «Геоинформатика и геоинформационное картографирование») читается в 5-ом семестре 3его курса. Ее изучение дает фундаментальные знания в области современной геоинформатики как науки, технологии и производственной деятельности. Для освоения материала разделов дисциплины необходимы знания информатики и компьютерных технологий, географии и картографии, полученные в курсах «Информатика с основами геоинформатики», «Картоведение», «Математическая картография», «Геодезические основы карт», а также в курсах «Высшая математика и программирование», «Дешифрирование аэрокосмических снимков». Изучение дисциплины необходимо для освоения последующих дисциплин: «Геоинформационное картографирование», «Базы пространственных данных», «Математико-картографическое моделирование» и ряда разделов модуля «Географическое картографирование», для выполнения производственной практики и написания выпускной работы.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать теоретические положения геоинформатики как науки и технологии; теорию баз пространственных данных; модели, форматы данных, ввод пространственных данных и организацию запросов в ГИС; интерфейс ГИС-пакетов.

уметь создавать географические базы и банки данных, проблемно-ориентированные ГИС.

владеть методами и технологиями обработки пространственной географической, в том числе, аэрокосмической информации; ГИС-технологиями пространственного анализа и моделирования геосистем, проектирования ГИС и баз геоданных.

Содержание Раздел 1. Теоретические основы геоинформатики.

Тема 1. Место геоинформатики в системе наук.

Общие положения. Основные теоретические концепции в геоинформатике: научнопознавательный и инженерно-технологический подходы к геоинформатике как научной дисциплине; объект, предмет и метод исследования геоинформатики.

Тема 2. Интеграция геоинформатики, картографии и дистанционного зондирования.

Географическое обоснование ГИС. ГИС и карты, задачи геоинформационного картографирования. Типы геоизображений. Требования к информационному, техническому и программному обеспечению ГИС. ГИС-инфраструктура, ГИС-центры.

Раздел 2. Географическая информация и информационное моделирование геопространства.

Тема 3. Пространственная, временная, непространственная геоинформация.

Понятия: данные, информация, знания. Концептуальные особенности моделей пространственной информации (объектно-ориентированная, географического поля, сетевая;

растровая и векторная дискретизация). Понятие пространственного объекта.

Пространственные отношения. Типы и источники пространственных данных.

Тема 4. Способы представления пространственных данных в цифровой форме Организация и форматы данных. Базы географических данных. Требования к базе данных. Стандарты. Понятие качества данных: точность данных и типы ошибок, позиционная точность, точность атрибутов, логическая непротиворечивость, полнота, происхождение. Инфраструктура пространственных данных и ее базовые компоненты.

Метаданные.

Раздел 3. Базовые ГИС-технологии географических исследований.

Тема 5. Особенности использования растровых и векторных данных для представления географических объектов Преимущества и недостатки векторных и растровых моделей данных. Способы хранения и преобразования векторных данных (вычисление длин, площадей, определение взаимоположения точек, линий и полигонов). Представление топологии в БД. Хранение и преобразования растровых данных (кодирование, порядок сканирования и декодирование;

иерархические структуры данных).

Тема 6. Базовые ГИС-технологии и их применение Типы операций оверлея и буферизации, особенности их применения для пространственного анализа. Анализ атрибутивной информации и построение запросов.

Формирование новых объектов по пространственным запросам. Использование и методы обработки аэро- и космических снимков в ГИС. Функциональные возможности ГИСпакетов.

Раздел 4. Методы географического анализа и пространственного моделирования и их применение Тема 7. Исследование взаимосвязей пространственных объектов Способы геокодирования и тематического согласования информации в ГИС. Методы интеграции признаков для исследования взаимосвязей и классификации объектов классификации, многомерный статистический анализ).

(многопараметрические Исследование взаимосвязей по пространственным критериям, с использованием наложения слоев и построения буферных зон. Сетевой анализ.

Тема 8. Пространственное моделирование и пространственная интерполяция Задачи пространственного моделирования; подготовка исходных данных для создания модели; методы интерполяции по дискретно расположенным точкам; методы интерполяции по ареалам. Статистический анализ пространственных данных.

Тема 9. Применение пространственных моделей для исследования геосистем.

Построение статистических поверхностей. Определение местоположения и оптимального размещения объектов. Моделирование пространственных распределений.

Моделирование динамики.

Тема 10. Методы обеспечения поддержки принятия пространственных решений.

Разработка ГИС-проектов.

Понятие систем поддержки принятия решений (СППР). Экспертные подсистемы, структура подсистемы принятия решений в ГИС и технологии ее функционирования.

Процедуры многокритериальных и многоцелевых оценок. Понятие нечетких множеств, их использование в ГИС. Понятие ГИС-проекта и технологии проектирования.

Рекомендуемая литература Основная:

Берлянт А.М. Теория геоизображений. М.: ГЕОС, 2006. 262 с.

Геоинформатика: (в 2 кн.) / Под ред. В.С. Тикунова. М.: Издательский центр «Академия», 2010. Кн. 1– 400 с., Кн. 2 – 432 с.

Картоведение /под ред. А.М. Берлянта. М.: Аспект-Пресс, 2003, 477 с Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы географических исследований. М.: Изд. Центр Академия, 2011. 416 с.

Лурье И.К. Основы геоинформатики и создание ГИС. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Под ред. А.М. Берлянта. М.: Изд-во ООО ИНЕКС-92, 2002, 140 с.

Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник. М.: КДУ, 2008, 2010. 424 с.

Дополнительная:

Берлянт А.М. Геоиконика. М., "Астрея", 1996, 208 с.

Взаимодействие картографии и геоинформатики. /Под ред. А.М. Берлянта и О.Р.

Мусина. М.: Научный Мир, 2000. 192 с.

География, общество, окружающая среда. Том VII «Картография, геоинформатика, аэрокосмическое зондирование». / Под ред. А.М. Берлянта, Ю.Ф. Книжникова. М.:

Изд. Дом «Городец», 2004. 24 с. +32 с. цв Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов/Под ред. А.М. Берлянта, А.В.

Кошкарева. М.: ГИС Ассоциация, 1999. 204 с.

ГОСТ Р 52571—2006 «Географические информационные системы. Совместимость пространственных данных. Общие требования». М.: ИПК Изд-во стандартов. ГОСТ Р 53339-2009 «Данные пространственные базовые. Общие требования». [сайт] / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. URL:

http://protect.gost.ru Дейт К. Введение в системы баз данных, 6-е-издание. – СПб.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 848с.

ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы. Пер. с англ. М.:

Дата+, 1999. 490 с.

Кошкарев А.В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения. Учебносправочное пособие. /Российская академия наук. Институт Географии. М.: ИГЕМ РАН.

Лурье И.К. Косиков А.Г. Теория и практика цифровой обработки изображений М.:

Изд-во Научный мир, 2003, 168 с.

Серапинас Б.Б. Основы спутникового позиционирования. М.: Географический факультет МГУ, 2012. 256 с.

Серапинас Б.Б. Геодезические основы карт. М., Изд. МГУ, 2001, 132 с.

Сербенюк С.Н. Картография и геоинформатика - их взаимодействие /Под ред. В.А.

Садовничего. -М.: Изд-во Моск. ун-та,1990. 159 с.

Хромых В.В., Хромых О.В. Цифровые модели рельефа. -2009.

Шекхар Шаши, Чаула Санжей. Основы пространственных баз данных. М.: КУДИЦОБРАЗ. 2004.-330 c.

Burrough P. A. and McDonnell R. A. Principles of Geographical Information Systems.

Oxford University Press, 1998. 333 p.

Jones C. Geographical Information Systems and Computer Cartography. Longman Limited, Plewe B. GIS Online: Information Retrieval, Mapping, and the Internet. Geoinformation International, Cambridge, UK, 1997. 311 p.

Zadeh L. A. Fuzzy sets / Information and Control, №8. 1965. Р. 338- Интернет-ресурсы:

http://www.gisa.ru http://gis-lab.info http://www.geospatialworld.net http://www.directionsmag.com http://www.gislounge.com