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

Геоинформационные системы в управлении природопользованием
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра природопользования и геоэкологии
Направление подготовки05.04.06. Экология и природопользование
ПрофильУправление природопользованием
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план05_04_06_УП_2-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 32
самостоятельная работа 76
Виды контроля по семестрам
экзамены: 2

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (2) Итого
Недель 16
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 4 4 4 4
Лабораторные 28 44 28 44
Сам. работа 76 60 76 60
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
Геоинформационные системы в управлении природопользованием

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 05.04.06 Экология и природопользование (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 23.09.2015г. №)

составлена на основании учебного плана:
05.04.06 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 25.05.2021 г. № 6
Срок действия программы: 2018-2020 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 25.05.2021 г. № 6
Заведующий кафедрой Антюфеева Т.В. канд. геогр. наук, доцент

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.

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
Фонд оценочных средств приводится в Приложениях
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств
Приложения

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 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=480499
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 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=140619
Л2.2 Зеливянская О.Е. Геоинформационные системы: лабораторный практикум Ставрополь : СКФУ, 2017 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=483064
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 http://gis-lab.info/
Э2 Геоинформационный портал ГИС-Ассоциации http://www.gisa.ru/
Э3 NextGIS: Открытые геотехнологии: http://nextgis.ru/
Э4 QGIS: Свободная географическая информационная система с открытым кодом: https://www.qgis.org/ru/site/
Э5 GeoFAQ: советы по ГИС, САПР, СУБД http://www.geofaq.ru
Э6 Лаборатория АгроГИС-технологий. Консультации по ГИС Калуга: http://npk-kaluga.ru/
Э7 Курс в Moodle "Геоинформационные системы в управлении природопользованием" https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=2398
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.