МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Геоинформационное картографирование в экологии и природопользовании

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра природопользования и геоэкологии
Направление подготовки05.03.06. Экология и природопользование
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план05_03_06_ЭиП-3-2019
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 46
самостоятельная работа 62
Виды контроля по семестрам
зачеты: 4

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (4) Итого
Недель 16,5
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 10 10 10 10
Практические 36 36 36 36
Сам. работа 62 62 62 62
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.г.н., доцент, Скрипко В.В.

Рецензент(ы):
к.г.н., доцент, Козырева Ю.В.

Рабочая программа дисциплины
Геоинформационное картографирование в экологии и природопользовании

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 11.08.2016г. №998)

составлена на основании учебного плана:
05.03.06 Экология и природопользование
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 9.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра природопользования и геоэкологии

Протокол от 11.06.2019 г. № 239
Срок действия программы: 2016-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
Барышников Г.Я., д.г.н., профессор


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании кафедры

Кафедра природопользования и геоэкологии

Протокол от 11.06.2019 г. № 239
Заведующий кафедрой Барышников Г.Я., д.г.н., профессор


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целями освоения учебной дисциплины «Геоинформационное картографирование в экологии и природопользовании» являются:
- овладение теоретическими представлениями и практическими навыками применения ГИС-технологий для создания и использования тематических и общегеографических компьютерных карт в экологии и природопользовании,
- предоставление студентам базы, необходимой для выполнения курсовой работы на 3 курсе в 6 семестре, а так же выпускной квалификационной работы на 4 курсе в 8 семестре.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 владением базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом для владения математическим аппаратом экологических наук, обработки информации и анализа данных по экологии и природопользованию
ПК-14 владением знаниями об основах землеведения, климатологии, гидрологии, ландшафтоведения, социально-экономической географии и картографии
ПК-16 владением знаниями в области общего ресурсоведения, регионального природопользования, картографии
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основы геоинформатики и геоинформационного картографирования в экологии и природопользовании; основы составления карт с помощью геоинофрмационных технологий в экологии и природопользовании; приемы тематического оформления и компоновки карт с помощью ГИС; технологии компьютерной обработки космических снимков.
3.2.Уметь:
3.2.1.применять методы геоинформатики и геоинформационного картографирования к решению профессиональных задач в сфере экологии и природопользования; составлять карты в сфере экологии и природопользовании с помощью геоинофрмационных технологий; осуществлять тематическое оформление и компоновку карт с помощью ГИС; создавать базы данных ГИС
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.методами геоинформационного картографирования для обработки, анализа и синтеза информации в экологии и природопользовании; методами и приемами составления карт в сфере экологии и природопользовании с помощью геоинофрмационных технологий; приемами тематического оформления и компоновки карт с помощью ГИС; технологиями компьютерной обработки космических снимков для создания темати-ческих карт и слоёв БД ГИС

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение.Основные положения и задачи геоинформационного картографирования
1.1. Определение, особенности и задачи геоинформационного картографирования. Основные этапы развития методов и средств автоматизации в картографии. Географические основы геоинформационного картографирования. Структура системы геоинформационного картографирования Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.2. Внеаудиторное чтение Сам. работа 4 10 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
Раздел 2. Представление и организация географической информации в базах данных ГИС
2.1. Типы и источники пространственных данных Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.2. Поиск пространственных данных в сети Интернет. Скачивание данных. Импорт в рабочие фрматы, подготовка к отображению и анализу. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.3. Поиск пространственных данных в сети Интернет. Скачивание данных. Импорт в рабочие фрматы, подготовка к отображению и анализу. Сам. работа 4 6 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.2, Л1.2
2.4. Проектирование географических баз данных. Требования к базе данных. Этапы проектирования базы данных Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.5. Проектирование и создание баз геоданных в среде ArcGIS. Создание наборов векторных и растровых данных. Геометрических сетей. Топология наборов пространственных данных. Сам. работа 4 6 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.6. Представление пространственных объектов в БД. Выбор модели пространственной информации. Особенности представления пространственных объектов в БД. Позиционная и семантическая составляющие данных Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.7. Системы управления базами данных в ГИС. Функции СУБД. Задачи и функции СУБД в ГИС. Базовые понятия реляционных баз данных. Язык реляционных баз данных SQL – функции и основные возможности. Объектно-ориентированные и реляционные структуры БД. СУБД в архитектуре «клиент-сервер» Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.8. Конструирование SQL запросов к базам геоданных. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.9. Конструирование SQL запросов к базам геоданных. Сам. работа 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.10. Организация и форматы данных Сам. работа 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.11. Качество данных и контроль ошибок. Типы ошибок в данных и их источники. Позиционная точность данных. Точность атрибутивных данных. Логическая непротиворечивость, полнота, происхождение. Особенности интеграции разнотипных данных. Лекции 4 2 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
Раздел 3. Методы геоинформационного картографирования
3.1. Преобразование систем координат (проекций). Трансформирование векторных и растровых изображений. Пространственные и атрибутивные запросы к БД Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.2. Проецирование вектоных и растровых данных в ArcGIS. Создание пространственного и атрибутивного запроса к базам геоданных в ArcGIS. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.3. Проецирование вектоных и растровых данных в ArcGIS. Создание пространственного и атрибутивного запроса к базам геоданных в ArcGIS. Сам. работа 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.4. Создание аналитических карт по данным атрибутивных таблиц БД. Классификация. Метод уникальных (отдельных) значений. Интервальные шкалы: метод естественных интервалов, метод равных классов (или квантилей), метод равных интервалов, метод стандартных отклонений. Метод плотности точек. Метод масштабируемых символов. Локализованная диаграмма. Цветовая шкала. Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.5. Исследование способов и методов картографирования в ArcGIS. Редактирование символов. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.6. Исследование способов и методов картографирования в ArcGIS. Редактирование символов. Сам. работа 4 2 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.7. Создание тематических карт на основе методов пространственного моделирования в ГИС. Математико-картографическое моделирование. Представление географических полей. Аппроксимация. Интерполяция на основе функции расстояний (по регулярной сетке) и триангуляция Делоне. Способы выбора точек для построения модели. Создание карт рельефа и произвольных карт на основе ЦМР. Построение изолинейных карт. Отображение рельефа шкалой послойной окраски. Построение карт светотеневой отмывки рельефа, углов наклона поверхности, экспозиции склона. Сам. работа 4 6 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.8. Изучение методов пространственного моделирования. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.9. Изучение методов пространственного моделирования. Сам. работа 4 2 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.10. Автоматизированная генерализация тематических карт. Семантическая (для атрибутивных данных) и геометрическая (для позиционных данных) генерализация. Методы классификации для семантической генерализации. Элементы генерализации линий: упрощение, сглаживание, перемещение, структурирование, слияние, локальная обработка. Использование теории фракталов. Генерализация в интерактивном режиме Сам. работа 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.11. Изучение инструментов и методов генерализации растровых и векторных данных в ArcGIS Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.12. Изучение инструментов и методов генерализации растровых и векторных данных в ArcGIS Сам. работа 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.13. Формализация процесса картографирования Формализация и алгоритмизация процесса картографирования. Картометрические функции. Измерение расстояний, площадей и периметров замкнутых контуров, и определение взаимного положения точечных, линейных и полигональных объектов (например, линий и полигонов). Определение положения центральной точки полигона и скелетизация. Построение системы картографических знаков и размещение надписей Лекции 4 1 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.14. Формализация и алгоритмизация процесса картографирования в ArcGIS. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
3.15. Формализация и алгоритмизация процесса картографирования в ArcGIS. Сам. работа 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
Раздел 4. Технологии вывода картографических изображений
4.1. Электронные и компьютерные карты. Графические стандарты. Спецификация цвета и цветовые палитры. Компоновка электронных и компьютерных карт Сам. работа 4 2 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
4.2. Изучение графических стандартов и цветовых палитр. Создание заказных цветов. Создание компановки карт. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
Раздел 5. Новые направления и технологии геоинформационного картографирования
5.1. Оперативное картографирование и картографические анимации. Картография и Интернет Сам. работа 4 2 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
5.2. Изучение открытых картографических сервисов в сети Интернет. Практические 4 4 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
5.3. Изучение открытых картографических сервисов в сети Интернет. Сам. работа 4 2 ОПК-1, ПК-14, ПК-16 Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Фонд оценочных средств приведен в Приложениях к рабочей программе дисциплины
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 К.В. Шошина, Р.А. Алешко Геоинформационные системы и дистанционное зондирование.Ч.1.: учебное пособие Архангельск : ИД САФУ, 2014 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=312310
Л1.2 О.И. Жуковский Геоинформационные системы: учебное пособие Томск: Эль Контент, 2014 biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Д.А. Ловцов; А.М. Черных Геоинформационные системы: учебное пособие Москва: Российская академия правосудия, 2012 biblioclub.ru
Л2.2 Зеливянская О.Е. Геоинформационные системы: лабораторный практикум Ставрополь : СКФУ, 2017 biblioclub.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 GIS-Lab: Геоинформационные системы и Дистанционное зондирование Земли – неформальное сообще-ство специалистов в области ГИС и ДЗЗ gis-lab.info
Э2 GeoFAQ: советы по ГИС, САПР, СУБД www.geofaq.ru
Э3 Лаборатория АгроГИС-технологий. Консультации по ГИС Калуга: npk-kaluga.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
1. Microsoft Windows7, №лицензии 60674416 (бессрочная)
2. Microsoft Office 2010 №лицензии 60674416 (бессрочная)
3. Corel DRAW Graphics Suite X5 Education License ML (61 - 300), серийный №LCCDGSX5MULAB (30 мест/лицензий).
4. MapInfo – лицензия для образовательных учреждений серийный №MINWRS1200026830
5. ENVI №лицензия 503626
6. Surfer 10 (номер лицензии ws-119118-pjdc);
7. ArcGIS 10.3.1 (автаризационный номер лицензии EFL613246244);
8. Google Earth Pro (свободно распространяемое ПО).
9. QGIS (свободно распространяемое ПО).
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
1. Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com);
2. Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/);
3. Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru)

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
406М лаборатория "Научно-образовательный центр геоинформационных технологий" - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 16 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска магнитно-маркерная – 1 шт.; компьютеры: ACPI x64-based PC, Intel (R) Core (TM) i5-3470, 3200 MHz, 3200 MHz – 15 ед.; интерактивная доска: Triumph MULTI TOUCH 78 – 1ед.
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

8.1 Методические указания обучающимся к лекциям
В ходе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспектирование лекций – сложный вид вузовской аудиторной работы, предполагающий интенсивную умственную деятельность студента.
В процессе конспектирования не следует записывать дословно всю лекцию. Целесообразно вначале понять основную мысль, излагаемую лектором, а затем записать ее. Желательно запись осуществлять, оставляя поля, на которых позднее, при самостоятельной работе с конспектом, можно сделать дополнительные записи, отметить непонятные места.
Конспект лекции лучше подразделять на пункты, соблюдая красную строку. Этому в большой степени будут способствовать вопросы плана лекции, предложенные преподавателям. Следует обращать внимание на акценты, выводы, которые делает лектор, отмечая наиболее важные моменты в лекционном материале замечаниями «важно», «хорошо запомнить» и т.п. Можно делать это и с помощью разноцветных маркеров или ручек, подчеркивая термины и определения.
Целесообразно разработать собственную систему сокращений, аббревиатур и символов общераспространенных слов и выражений. Специфичные термины и их сокращения преподавателем будут акцентированы преподавателем дополнительно.
Работа над конспектом лекции не заканчивается в лекционной аудитории, а продолжается студентом дома, при этом обучающийся повторно знакомится с содержанием лекционного материала, с рекомендованной литературой, делает себе пометки в тексте лекции, или дополняет конспект.
Работая над конспектом лекций, всегда необходимо использовать не только учебник, но и ту литературу, которую дополнительно рекомендовал лектор. Именно такая серьезная, кропотливая работа с лекционным материалом позволит глубоко овладеть теоретическим материалом.

8.2. Методические указания обучающимся при подготовке к семинарам, практическим занятиям
Планы семинарских занятий, их тематика, рекомендуемая литература, цель и задачи ее изучения сообщаются преподавателем на вводных занятиях или в методических указаниях по дисциплине.
Подготовка студентов к семинарскому занятию включает 2 этапа:
1) организационный;
2) закрепление и углубление теоретических знаний.
На первом этапе студент планирует свою самостоятельную работу, которая включает:
- уяснение задания на самостоятельную работу;
- подбор рекомендованной литературы;
- составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.
Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.
Второй этап включает непосредственную подготовку студента к занятию. Начинать надо с изучения рекомендованной литературы. Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал, а только его часть. Остальная его часть восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна. Особое внимание при этом необходимо обратить на содержание основных положений и выводов, объяснение явлений и фактов, уяснение практического приложения рассматриваемых теоретических вопросов. В процессе этой работы студент должен стремиться понять и запомнить основные положения рассматриваемого материала, примеры, поясняющие его, а также разобраться в иллюстративном материале.
Заканчивать подготовку следует составлением плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу). Это позволяет составить концентрированное, сжатое представление по изучаемым вопросам.
В процессе подготовки к занятиям рекомендуется взаимное обсуждение материала, во время которого закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.
При необходимости следует обращаться за консультацией к преподавателю. Идя на консультацию, необходимо хорошо продумать вопросы, которые требуют разъяснения.
На семинаре каждый его участник должен быть готовым к выступлению по всем поставленным в плане вопросам, проявлять максимальную активность при их рассмотрении. Выступление должно строиться свободно, убедительно и аргументировано. Преподаватель следит, чтобы выступление не сводилось к репродуктивному уровню (простому воспроизведению текста), не допускается и простое чтение конспекта. Необходимо, чтобы выступающий проявлял собственное отношение к тому, о чем он говорит, высказывал свое личное мнение, понимание, обосновывал его и мог сделать правильные выводы из сказанного. При этом студент может обращаться к записям конспекта и лекций, непосредственно к первоисточникам.
На семинаре студенты ведут конспект. Конспект – это систематизированное, логичное изложение материала источника. Различаются четыре типа конспектов:
• План-конспект – это развернутый детализированный план, в котором достаточно подробные записи приводятся по тем пунктам плана, которые нуждаются в пояснении.
• Текстуальный конспект – это воспроизведение наиболее важных положений и фактов источника.
• Свободный конспект – это четко и кратко сформулированные (изложенные) основные положения в результате глубокого осмысливания материала. В нем могут присутствовать выписки, цитаты, тезисы; часть материала может быть представлена планом.
• Тематический конспект – составляется на основе изучения ряда источников и дает более или менее исчерпывающий ответ по какой-то схеме (вопросу).
В заключение преподаватель, как руководитель семинара, подводит итоги семинара. Он может (выборочно) проверить конспекты студентов и, если потребуется, внести в них исправления и дополнения.

8.3. Методические указания обучающимся для организации самостоятельной работы
Основной формой самостоятельной работы обучающихся является изучение конспекта лекций, их дополнение рекомендованной литературой, активное участие на семинарах и подготовка докладов и презентаций по основным проблемам дисциплины.
Основой самостоятельной работы студентов является работа с рекомендованной литературой. Список основной и дополнительной литературы под дисциплине приведен в РПД.
Изучение дисциплины следует начинать с проработки РПД, особое внимание, уделяя целям и задачам, структуре и содержанию курса.
Правила самостоятельной работы с литературой
- Составить перечень книг, с которыми Вам следует познакомиться;
- Перечень книг должен быть систематизированным (что необходимо для обязательного прочтения, что пригодится для написания рефератов, а что может расширить Вашу общую культуру и т.д.).
- Не пытайтесь читать быстро, вынужденное скорочтение не только не способствует качеству чтения, но и не приносит чувства удовлетворения, которое мы получаем, размышляя о прочитанном.

8.4. Методические указания обучающимся для подготовки рефератов.
Подготовка рефератов направлена на развитие и закрепление у студентов навыков самостоятельного глубокого, творческого и всестороннего анализа научной, методической и другой литературы по актуальным проблемам дисциплины; на выработку навыков и умений грамотно и убедительно излагать материал, четко формулировать теоретические обобщения, выводы и практические рекомендации.
Рефераты должны отвечать высоким квалификационным требованиям в отношении научности содержания и оформления.
Темы рефератов, как правило, посвящены рассмотрению одной проблемы. Объем реферата может быть от 12 до 15 страниц машинописного текста, отпечатанного через 1,5 интервала, а на компьютере через 1 интервал (список литературы и приложения в объем не входят).
Текстовая часть работы состоит из введения, основной части и заключения.
Во введении студент кратко обосновывает актуальность избранной темы реферата, раскрывает конкретные цели и задачи, которые он собирается решить в ходе своего небольшого исследования.
В основной части подробно раскрывается содержание вопроса (вопросов) темы.
В заключении кратко должны быть сформулированы полученные результаты исследования и даны выводы. Кроме того, заключение может включать предложения автора, в том числе и по дальнейшему изучению заинтересовавшей его проблемы.
В список литературы (источников и литературы) студент включает только те документы, которые он использовал при написании реферата.
В приложении (приложения) к реферату могут выноситься таблицы, графики, схемы и другие вспомогательные материалы, на которые имеются ссылки в тексте реферата.