Конспект лекций

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины

Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий, выполнения обучающимся индивидуальных заданий, проектов, исследований.

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)	Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
1	2
Умения:
- применять полученные знания при решении практических задач; - осуществлять обработку пространственной информации; - выполнять картирование и анализ данных в среде ГИС.	Семинарские и лекционные занятия
Знания:
- основные функции ГИС; - способы хранения и обработки пространственных данных, концепция слоев, электронные карты и растры, средства задания типа картографических проекций; - средства обработки данных, пространственные запросы, пространственный анализ, средства редактирования карт, концепция баз данных, хранение графических объектов и атрибутивной информации, принципы функционирования внутренних и внешних СУБД - создание ГИС-приложений, средства интеграции COM и OLE, средства разработки ГИС-приложений, использование внешних сред разработки приложений; - отечественные и зарубежные ГИС на современном российском рынке	контрольная работа, внеаудиторная самостоятельная работа, лекционные занятия

Содержание курса учебной дисциплины «компьютерное сопровождение профессиональной деятельности» нацелено на выполнение основных требований государственного образовательного стандарта специальности 3001 Прикладная геодезия (базовый уровень среднего профессионального образования).

Раздел 1. Общие сведения о географических информационных системах. Основные компоненты ГИС.

Тема 1. Понятие о геоинформационных системах.

Считается, что географические или пространственные данные составляют более половины объема всей циркулирующей информации, используемой организациями, занимающимися разными видами деятельности, в которых необходим учет пространственного размещения объектов. ГИС ориентирована на обеспечение возможности принятия оптимальных управленческих решений на основе анализа пространственных данных. Ключевыми словами в определении ГИС являются - анализ пространственных данных или пространственный анализ. ГИС может ответить на следующие вопросы: Что находится в заданной области? Где находится область, удовлетворяющая заданному набору условий?

Современные ГИС расширили использование карт за счет хранения графических данных в виде отдельных тематических слоев, а качественных и количественных характеристик составляющих их объектов в виде баз данных. Такая организация данных при наличии гибких механизмов управления ими, обеспечивает принципиально новые аналитические возможности.

Тема 2. Обобщенные функции ГИС-систем.

Обобщенные функции ГИС-систем:

1. Ввод и редактирование данных;

2. Поддержка моделей пространственных данных;

3. Хранение информации;

4. Преобразование систем координат и трансформация картографических проекций;

5. Растрово-векторные операции;

6. Измерительные операции;

7. Полигональные операции;

8. Операции пространственного анализа;

9. Различные виды пространственного моделирования;

10. Цифровое моделирование рельефа и анализ поверхностей;

11. Вывод результатов в разных формах.

Тема 3. Классификация ГИС. Источники данных и их типы.

ГИС могут классифицироваться по следующим признакам:

- По функциональным возможностям;

- По принципам их построения;

- По пространственному (территориальному) охвату;

- По проблемно-тематической ориентации;

- По способу организации географических данных;

Тема 4. Аппаратные (технические) средства. Программное обеспечение. Информационное обеспечение.

− картографические материалы;

− данные дистанционного зондирования (ДДЗ);

− результаты полевых обследований территорий;

− статистические данные;

− литературные данные.

Раздел 2. Структуры и модели данных. Технологии ввода данных.

Тема 1. Отображение объектов реального мира в ГИС. Структуры данных

Пространственные данные – сведения, которые характеризуют местоположение объектов в пространстве относительно друг друга и их геометрию. Точечные объекты. Линейные объекты. Области (полигоны). Поверхность. Тело.

Векторная структура. Растровая структура данных.

Тема 2. Модели данных. Форматы данных.

Модели пространственных данных – логические правила для формализованного цифрового описания пространственных объектов.

ГИС поддерживаются основные форматы хранения растровых данных (TIFF, JPEG, GIF, BMP, WMF, PCX). Все системы поддерживают обмен пространственной информацией (экспорт и импорт) со многими ГИС и САПР через основные обменные форматы: SHP, E00, GEN (ESRI), VEC (IDRISI), MIF (MapInfo Corp.), DWG, DXF (Autodesk), WMF (Microsoft), DGN (Bentley), поддерживают российские обменные форматы – F1M (Роскартография), SXF (Военно-топографическая служба).

Тема 3. Базы данных и управление ими.

База данных (БД) – совокупность данных организованных по определенным правилам, устанавливающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными. Создание БД и обращение к ней (по запросам) осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД). Логическая структура элементов базы данных определяется выбранной моделью БД.

Раздел 3. Технологии ввода данных. Анализ пространственных данных.

Тема 1. Способы ввода данных, преобразование исходных данных

Процесс оцифровывания растрового изображения на экране компьютера называют векторизацией. Существует три способа векторизации: ручной, интерактивный и автоматический. При ручной векторизации оператор обводит мышью на изображении каждый объект, при интерактивной − часть операций производится автоматически.

Тема 2. Ввод данных дистанционного зондирования.

Отсканированные исходные карты. В ГИС используют не первичные материалы ДЗ, получаемые во время съемки, а производные, формируемые в результате их обработки.

Тема 3. Основные функции пространственного анализа данных. Анализ пространственного распределения объектов.

Выбор объектов по запросу. Обобщение данных. Геометрические функции. Оверлейные операции (топологическое наложение слоев). Построение буферных зон. Сетевой анализ. Анализ пространственного распределения объектов. Распределение линий. Анализ распределения полигонов.

Раздел 4. Моделирование поверхностей и технология построения цифровых моделей

Тема 1. Поверхность и цифровая модель. Источники данных для формирования ЦМР

Основой для представления данных о земной поверхности являются цифровые модели рельефа. ЦМР – средство цифрового представления рельефа земной поверхности.

Тема 2. Требования к точности выполнения процессов.

TIN (Triangulated Irregular Network). GRID – модель, представляет собой регулярную матрицу значений высот, полученную при интерполяции исходных данных. TGRID (triangulated grid).

Тема 3. Использование ЦМР

1) Преобразование исходных карт в растровые изображения.

2) Монтаж растровых фрагментов.

3) Векторизация растрового изображения.

4) Формирование ЦМР.

5) Визуализация результатов.

Раздел 5. Методы и средства визуализации. Этапы и правила проектирования ГИС

Тема 1. Электронные карты и атласы

Электронная карта (ЭК) – картографическое изображение, визуализированное на мониторе, на основе цифровых карт или баз данных ГИС.

Электронный атлас (ЭА) – система визуализации в форме электронных карт, электронное картографическое произведение, функционально подобное электронной карте. Поддерживаются программным обеспечением типа картографических браузеров, обеспечивающих покадровый просмотр растровых изображений карт, картографических визуализаторов, систем настольного картографирования. Помимо картографического изображения и легенд электронные атласы обычно включают обширные текстовые комментарии, табличные данные, а мультимедийные электронные атласы – анимацию, видеоряды и звуковое сопровождение.

Таблицы и графики, включающие различные характеристики объектов (атрибуты) или их соотношения, могут использоваться как самостоятельные или дополнительные к другим средствам визуализации.

Анимации применяют для показа динамических процессов, т.е. последовательный показ рисованных статичных изображений (кадров), в результате чего создается иллюзия непрерывной смены изображений.

Тема 2. Картографические способы отображения результатов анализа данных.

Способ размерных символов (значков) – анализируемые характеристики объектов отображаются специальными символами, размер которых передает количественную информацию, а форма и цвет качественную ин-формацию.

Способ качественного или (количественного фона) – в этом случае группируются данные с близкими значениями и созданным группам присваиваются определенные цвета, типы символов или линий.

Точечный способ – изобразительным средством является множество точек одинакового размера, каждая из которых имеет определенное значение количественного показателя.

Столбчатые и круговые локализованные диаграммы – позволяют отобразить соотношение нескольких характеристик, при этом диаграммы имеют географическую привязку (например, в точке размещения поста наблюдений показывают соотношение загрязняющих веществ).

Способ изолиний – один из широко распространенных способов отображения различных показателей.

Тема 3. Трехмерная визуализация

(3D-поверхность) – средство цифрового объемного представления поверхностей в виде проволочных диаграмм, при этом используются различные типы проекции, при этом изображение можно поворачивать и наклонять, используя простой графический интерфейс.

Для отображения рельефа по данным ЦМР могут быть сформированы растровые изображения.

Растровая поверхность (изображение) − формируется по Grid-модели, при этом каждому пикселу присваивается значение, пропорциональное высоте соответствующей ячейки сетки.

Теневой рельеф (аналитическая отмывка рельефа) − растровое отображение ЦМР, при формировании которого кроме высоты каждого участка сетки Grid-модели, учитывается освещенность склонов.

Реализованы возможности совмещения 3D-поверхностей с другими тематическими слоями. Для достижения реалистичности отображения объектов местности 3D-поверхности совмещаются с картографическими или ортоизображениями.

Виртуальная модель местности (ВММ) − модель местности, содержащая информацию о рельефе земной поверхности, ее спектральных яркостях и объектах, расположенных на данной территории, предназначена для интерактивной визуализации. ВММ позволяет обеспечить эффект присутствия на местности, может быть отображена в виде трехмерной статической сцены (3D-вид) или в режиме имитации полета над местностью, когда наблюдатель находится в точке с заданными координатами.

Раздел 6. Программные средства ГИС

Характеризуя свойства полнофункциональных ГИС можно отметить их общие черты. Все системы работают на платформе Windows. Только некоторые из них имеют версии, работающие под управлением других операционных систем («Горизонт» - MS DOS, Unix, Linux, MC BC, Free BSD, Solaris, ИНТРОС; ПАРК – MS DOS; Arc GIS Arc Info-Solaris, Digital Unix, AIX и др.; ArcView GIS – Unix).

Тема 1. Краткий обзор программных средств, используемых в России

ГеоГраф (разработка Центра информационных исследований Института географии РАН, Россия).

Панорама (Россия) Построение и обработка цифровых и электронных карт, ведение картографической и атрибутивной баз данных.

Тема 2. Программные средства на иностранных рынках

ArcGIS ArcInfo, ArcGIS ArcView, MapInfo Professional. ER Mapper (разработка ER Mapper) Обработка, ERDAS IMAGINE (разработка Leica).

Дата добавления: 2015-06-04