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-4-2020
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 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра природопользования и геоэкологии

Протокол от 11.03.2020 г. № 247
Срок действия программы: 2015-2019 уч. г.

Заведующий кафедрой
Антюфеева Т.В. канд. геогр. наук, доцент


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра природопользования и геоэкологии

Протокол от 11.03.2020 г. № 247
Заведующий кафедрой Антюфеева Т.В. канд. геогр. наук, доцент


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
Э4 Курс в Moodle "Геоинформационное картографирование в экологии и ПП" portal.edu.asu.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
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)
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.

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.