Геоинформационные системы в управлении природопользованием - Рабочая программа дисциплины - 05.04.06. Экология и природопользование - Направления подготовки

Закреплена за кафедрой	Кафедра природопользования и геоэкологии
Направление подготовки	05.04.06. Экология и природопользование
Профиль	Управление природопользованием
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	3 ЗЕТ
Учебный план	05_04_06_УП_1-2020

Курс (семестр)	1 (2)	Итого
Недель	16
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	4	4	4	4
Лабораторные	28	44	28	44
Сам. работа	76	60	76	60
Итого	108	108	108	108

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	организовать деятельность студентов по изучению методов создания ГИС и использования их для информационного обеспечения принятия решений в управлении природопользованием, получение практических навыков использования ГИС-технологий для решения конкретных задач в области природопользования и охраны окружающей среды.

1.1.

организовать деятельность студентов по изучению методов создания ГИС и использования их для информационного обеспечения принятия решений в управлении природопользованием, получение практических навыков использования ГИС-технологий для решения конкретных задач в области природопользования и охраны окружающей среды.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-2	способностью применять современные компьютерные технологии при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче географической информации и для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности
ПК-4	способностью использовать современные методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	основы геоинформационных технологий, применяемых для решения профессиональных задач в сфере управления природопользованием
3.2.	Уметь:
3.2.1.	подбирать и применять методы геоинформатики, разрабатывать алгоритмы для решения прикладных задач в сфере управления природопользованием
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	владения методами ГИС-анализа необходимыми для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1. Геонформационное обеспечение системы принятия решений в области природопользования
1.1.	Существующее информационное обеспечение системы принятия решений в области природопользования	Лекции	2	2	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.2.	Геоинформатика. Географические информационные системы. Геоинформационные технологии. Данные. Информация. Знания. Пространственные данные. Пространственные объекты.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.3.	Концептуальные модели представления географической информации в ГИС. Ввод данных в ГИС. Источники пространственных данных для ГИС. Устройства для преобразования аналоговой пространственной информации в цифровую форму. Программы-векторизаторы. Растровая и векторная модели пространственных данных. Тип геометрии и размерность вектоных данных. Пиксел и его пространственное разрешение. Грид.	Сам. работа	2	6	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.4.	Пространственная привязка и оцифровка топографической карты	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.5.	Хранение данных в ГИС. Функции системы управления базами данных (СУБД). Задачи и функции СУБД в ГИС. Основные модели баз данных. Базовые понятия реляционных баз данных. Язык реляционных баз данных SQL – функции и основные возможности.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.6.	Пространственная привязка и оцифровка почвенной карты. Заполнение атрибутивной базы данных	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.7.	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. Преобразование систем координат (проекций). Трансформирование векторных и растровых изображений.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.8.	Использование программы Google Earth для анализа и картографирования динамики географических объектов	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.9.	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	Сам. работа	2	6	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.10.	Геоинформационное картографирование статистических данных	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.11.	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	2	8	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.12.	Создение и анализ ЦМР ипроизводных от нее поверхностей методами триангуляции Делоне и растровой интерполяции Хатчинсона.	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.13.	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. Генерализация в интерактивном режиме.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.14.	Генерализация точечных, линейных и полигональных векторных объектов. Генерализация растров.	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.15.	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.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
1.16.	Рассчет геометрических характеристик пространственных объектов средствами ГИС.	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
Раздел 2. Использование ГИС в принятии управленческих решений
2.1.	Использование ГИС в принятии управленческих решений	Лекции	2	2	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.2.	Использование ГИС в принятии управленческих решений	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.3.	Геоинформационный анализ антропогенной трансформации ландшафтов территории административного района	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.4.	Базовые понятия и представления ГИСУП. Характеристика концепции ГИС в управлении природопользованием. Эволюционное развитие информационных методов исследования объектов, основанных на сочетании геоинформационных систем и управленческих информационных систем (АСУ).	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.5.	Аспекты и подходы к созданию ГИС УП. Основные аспекты создания элементов ГИСУП: инструментальный, технологический, технологический. Информационные технологии и их виды: инструментальные ГИС, ГИС-технологии, прикладные ГИС. Подходы к созданию ГИС управления природопользованием.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.6.	Составление аналитического обзора существующих примеров реализации ГИС для поддержки принятия управленческих решений в сфере природопользования.	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.7.	Специфические особенности природопользования как объекта информационного управления. Содержание основных понятий и определений, которые формируют представление об управлении природопользованием как информационном процессе. Особенности современного подхода к управлению. Основные этапы технологии управления, как информационного процесса. Типы ГИСУП по технологическим этапам (по С. Л. Широковой, 2003). Характеристику принципиальной структуры ГИСУП.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.8.	Разработка блок-схеы структуры ГИС в управлении природпользованием.	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.9.	Подходы к проектированию ГИСУП. Показатели, используемые в ГИСУП. Типы моделей в зависимости от характера оцениваемой информации. Отображение показателей качества окружающей среды. Подходы, используемые при анализе альтернативных стратегий управления.	Сам. работа	2	4	ОПК-2, ПК-4	Л1.1, Л2.1, Л2.2, Л1.2
2.10.	Проектирование ГИС для решения прикладных задач в сфере управления природопользованием	Лабораторные	2	4	ОПК-2, ПК-4	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 приводится в Приложениях

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	Геоинформационный портал ГИС-Ассоциации		www.gisa.ru
Э3	NextGIS: Открытые геотехнологии:		nextgis.ru
Э4	QGIS: Свободная географическая информационная система с открытым кодом:		www.qgis.org
Э5	GeoFAQ: советы по ГИС, САПР, СУБД		www.geofaq.ru
Э6	Лаборатория АгроГИС-технологий. Консультации по ГИС Калуга:		npk-kaluga.ru
Э7	Курс в Moodle "Геоинформационные системы в управлении природопользованием"		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. Справочная информационная система ArcGIS Resources online: http://resources.arcgis.com/ru/help/ 2. Онлайн-энциклопедия «Вики-GIS-Lab»: http://wiki.gis-lab.info/w/Категория:Опубликованные_статьи

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, знакомится 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 выполнению лабораторных практикумов
Лабораторные занятия – одна из форм учебного занятия, направленная на приобретение практических умений и навыков. Лабораторные занятия проводятся на компьютерах, что позволяет студентам привить практические навыки работы с различными ГИС-приложениями, получить опыт самостоятельной работы.
Каждая лабораторная работа содержит название темы, практическое задание, описание порядка выполнения работы. В зависимости от подготовленности учебной группы и отдельных студентов преподаватель вправе перераспределить учебные часы между лабораторными работами.
Справочный материал содержит сведения, необходимые студенту для выполнения лабораторной работы, а также может содержать пример выполнения задания. Задание выполняется студентом на компьютере и сохраняется в виде файла в папке, указанной преподавателем. Преподаватель проверяя результат задания, задает контрольные вопросы и просит выполнить отдельные операции, позволяющие выяснить степень самостоятельности выполнения и уровень овладения требуемыми умениями и навыками.

8.3. Методические указания обучающимся для организации самостоятельной работы
Основной формой самостоятельной работы обучающихся является изучение конспекта лекций, их дополнение рекомендованной литературой, активное участие в лабораторных работах.
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.