Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ТБ 

 

 

 

«   22   »       05       2018 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды     

 




Направление подготовки

20.04.01 Техносферная безопасность

Профиль подготовки

"Безопасность жизнедеятельности в техносфере"

Квалификация (степень)выпускника

магистр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

2

144 / 4  

10  

32  

16  

1  

0,25  

59,25  

84,75  

Зач. с оц.  

Итого

144 / 4  

10  

32  

16  

1  

0,25  

59,25  

84,75  

 

 

Муром, 2018 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: Цель изучения дисциплины: подготовка квалифицированного пользователя, который умеет создавать и использовать современные геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды.

Основные задачи дисциплины:

проведение геоинформационного картографирования, включая создание электронных карт и атласов и других картографических произведений;

проведение экспериментальных исследований по использованию ГИС для мониторинге окружающей среды;

эксплуатация и модернизация ГИС и их картографических подсистем;

владение вычислительной техникой, методами компьютерной графики и основными средствами визуализации геоизображений.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.ДВ.01.01))

Изучение курса основывается на дисциплине «Информационные технологии в сфере безопасности». Успешное освоение курса позволяет перейти к прохождению научно-исследовательской практики, изучению дисциплин Мониторинг безопасности, Экспертиза безопасности. Знания-умения-владения, полученные в рамках данной дисциплины, могут быть применены при подготовке выпускной квалификационной работы.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-5 способность моделировать, упрощать, адекватно представлять, сравнивать, использовать известные решения в новом приложении, качественно оценивать количественные результаты, их математически формулировать.

ПК-10 способность анализировать, оптимизировать и применять современные информационные технологии при решении научных задач.

ПК-11 способность идентифицировать процессы и разрабатывать их рабочие модели, интерпретировать математические модели в нематематическое содержание, определять допущения и границы применимости модели, математически описывать экспериментальные данные и определять их физическую сущность, делать качественные выводы из количественных данных, осуществлять машинное моделирование изучаемых процессов.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные сведения о геоинформационных системах (ОПК-5).

основные структуры данных, используемые в ГИС (ОПК-5).

общие сведения о применении геоинформационных технологий в мониторинге окружающей среды (ПК-10).

общие сведения о математических моделях, используемых в ГИС для отображения различных явлений, процессов и их динамики (ПК-11).

2) Уметь:

использовать геоинформационные системы для решения задач мониторинга окружающей среды (ПК-10).

создавать компьютерные карты различной тематической направленности (ОПК-5).

анализировать данные компьютерных карт, динамику явлений (ПК-11).

3) Владеть:

методами создания компьютерных карт (ОПК-5).

навыками работы в геоинформационных системах (ПК-10).

различными способами отображения информации, процессов и явлений на компьютерных картах (ПК-11).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Общие понятия ГИС.

2

2

6

20

тестирование

2

Данные в ГИС.

2

2

26

20

тестирование

3

Общие сведения по системе ARCGIS.

2

2

12

тестирование

4

Получение данных дистанционного зондирования.

2

2

20

тестирование

5

Картометрия.

2

2

16

12,75

тестирование

Всего за  семестр

144

10

32

16

84,75

1

0,25

Зач. с оц.

Итого   

144

10

32

16

84,75

1

0,25

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 2

Раздел 1. Общие понятия ГИС.

Лекция 1.

Общие понятия ГИС. Применение в экологии. Принципы и функции ГИС. Роль и место ГИС в природоохранных мероприятиях (2 часа).

Раздел 2. Данные в ГИС.

Лекция 2.

Данные в ГИС. Растровые данные. Векторные данные. Система координат. Проекции. Разграфка и номенклатура топографических карт (2 часа).

Раздел 3. Общие сведения по системе ARCGIS.

Лекция 3.

Общие сведения по системе ARCGIS. Подготовка и «привязка» растровых карт (2 часа).

Раздел 4. Получение данных дистанционного зондирования.

Лекция 4.

Получение данных дистанционного зондирования. Картирование данных по бумажным источникам (2 часа).

Раздел 5. Картометрия.

Лекция 5.

Картометрия. Пространственные запросы. Оформление карт (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 2

Раздел 1. Общие понятия ГИС.

Практическое занятие 1.

Установка ГИС QGIS (2 часа).

Практическое занятие 2.

Знакомство с ГИС QGIS (2 часа).

Практическое занятие 3.

Работа с проекциям (2 часа).

Раздел 2. Данные в ГИС.

Практическое занятие 4.

Привязка изображений в ГИС QGIS (2 часа).

Практическое занятие 5.

Работа с векторными данными (2 часа).

Практическое занятие 6.

Работа с атрибутами (2 часа).

Практическое занятие 7.

Отрисовка векторных слоев (2 часа).

Практическое занятие 8.

Работа с растровыми данными (2 часа).

Практическое занятие 9.

Базовые операции с растрами (2 часа).

Практическое занятие 10.

Дополнительные источники данных (2 часа).

Практическое занятие 11.

Создание карт в ГИС QGIS (2 часа).

Практическое занятие 12.

Модули в ГИС QGIS (2 часа).

Практическое занятие 13.

Работа с данными OGC (2 часа).

Практическое занятие 14.

QGIS Server (2 часа).

Практическое занятие 15.

Модуль привязки растров (2 часа).

Практическое занятие 16.

Модуль GPS (2 часа).

 

Методические указания для практических занятий приведены на Информационно-образовательном портале:

https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=3458&topic=2

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 2

Раздел 1. Картометрия.

Лабораторная 1.

Получение основных навыков по созданию и управлению проектами в среде ГИС ИНГЕО (4 часа).

Лабораторная 2.

Создание векторной карты в ГИС ИНГЕО (4 часа).

Лабораторная 3.

Текстовые данные на векторных картах в ГИС ИНГЕО (4 часа).

Лабораторная 4.

Получение основных навыков по проведению генерализации карт в среде ГИС ИНГЕО (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены на информационно-образовательном портале МИ ВлГУ

https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=3458&topic=3

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Экологический мониторинг.

2. Применение ГИС в мониторинге окружающей среды.

3. Структуры данных, используемые в ГИС.

4. Математические модели, используемые в ГИС для отображения различных явлений, процессов и их динамики.

5. ARCGIS.

6. Дистанционное зондирование Земли.

7. Обработка данных дистанционного зондирования.

8. Основные понятия картометрии.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г 6м.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

3

144 / 4  

4  

6  

16  

2  

0,5  

28,5  

111,75  

Зач. с оц.(3,75)  

Итого

144 / 4  

4  

6  

16  

2  

0,5  

28,5  

111,75  

3,75  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Общие понятия ГИС.

3

2

2

48

контрольная работа

2

Данные в ГИС.

3

2

4

16

63,75

контрольная работа

Всего за  семестр

144

4

6

16

+

111,75

2

0,5

Зач. с оц.(3,75)

Итого   

144

4

6

16

111,75

2

0,5

3,75

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 3

Раздел 1. Общие понятия ГИС.

Лекция 1.

Общие понятия ГИС. Применение в экологии. Принципы и функции ГИС. Роль и место ГИС в природоохранных мероприятиях (2 часа).

Раздел 2. Данные в ГИС.

Лекция 2.

Данные в ГИС. Растровые данные. Векторные данные. Система координат. Проекции. Разграфка и номенклатура топографических карт (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 3

Раздел 1. Общие понятия ГИС.

Практическое занятие 1.

Знакомство с ГИС QGIS (2 часа).

Раздел 2. Данные в ГИС.

Практическое занятие 2.

Привязка изображений в ГИС QGIS (2 часа).

Практическое занятие 3.

Работа с векторными данными (2 часа).

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 3

Раздел 1. Данные в ГИС.

Лабораторная 1.

Получение основных навыков по созданию и управлению проектами в среде ГИС ИНГЕО (4 часа).

Лабораторная 2.

Создание векторной карты в ГИС ИНГЕО (4 часа).

Лабораторная 3.

Текстовые данные на векторных картах в ГИС ИНГЕО (4 часа).

Лабораторная 4.

Получение основных навыков по проведению генерализации карт в среде ГИС ИНГЕО (4 часа).

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Экологический мониторинг.

2. Применение ГИС в мониторинге окружающей среды.

3. Структуры данных, используемые в ГИС.

4. Математические модели, используемые в ГИС для отображения различных явлений, процессов и их динамики.

5. ARCGIS.

6. Дистанционное зондирование Земли.

7. Обработка данных дистанционного зондирования.

8. Основные понятия картометрии.

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

1. Картографические проекции.

2. Координатные сетки.

3. Картографические знаки, их виды и функции.

4. Способ локализованных знаков. Способ линейных знаков. Способ изолиний.

5. Способ качественного фона. Способ количественного фона.

6. Способ ареалов. Способ локализованных диаграмм. Точечный способ.

7. Способ знаков движения. Картодиаграммы. Картограммы. Сеточно-площадной способ.

8. Высотные отметки, цифровые модели рельефа.

9. Изображение рельефа горизонталями. Изображение элементов рельефа, не выражающихся горизонталями.

10. Сущность и факторы генерализации.

11. Виды генерализации. Влияние картографических знаков на генерализацию.

12. Способы ввода графической информации в ГИС.

13. Технология цифрования при помощи дигитайзера.

14. ГИС как средство принятия решений.

15. Сетевой анализ. Выделение объектов в новый слой. Зонирование.

16. Создание моделей поверхностей. Анализ растровых изображений. Специализированный анализ.

17. Основные виды моделирования в ГИС. Методологические основы моделирования в ГИС.

18. Особенности моделирования в ГИС.

19. ГИС и чрезвычайные ситуации.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

Для реализации познавательной и творческой активности студента в учебном процессе используются современные образовательные технологии, дающие возможность повышать качество образования, более эффективно использовать учебное время и снижать долю репродуктивной деятельности студентов. В вузе представлен широкий спектр образовательных педагогических технологий, которые применяются в учебном процессе:

проблемное обучение - создание в учебной деятельности проблемных ситуаций и организация активной самостоятельной деятельности учащихся по их разрешению, в результате чего происходит творческое овладение знаниями, умениями, навыками, развиваются мыслительные способности;

разноуровневое обучение - у преподавателя появляется возможность помогать слабому, уделять внимание сильному, реализуется желание сильных студентов быстрее и глубже продвигаться в образовании. Сильные студенты утверждаются в своих способностях, слабые получают возможность испытывать учебный успех, повышается уровень мотивации ученья;

исследовательские методы в обучении - дают возможность студентам самостоятельно пополнять свои знания, глубоко вникать в изучаемую проблему и предполагать пути ее решения, что важно при формировании мировоззрения;

лекционно-семинарско-зачетная система - дает возможность сконцентрировать материал в блоки и преподносить его как единое целое, а контроль проводить по предварительной подготовке студентов;

информационно-коммуникационные технологии - изменение и неограниченное обогащение содержания образования, использование интегрированных курсов, доступ в интернет;

здоровьесберегающие технологии - использование данных технологий позволяют равномерно во время занятия распределять различные виды заданий, определять время подачи сложного учебного материала, выделять время на проведение самостоятельных работ, что дает положительные результаты в обучении.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Солнцев Л.А. Геоинформационные системы как эффективный инструмент поддержки экологических исследований. Электронное учебно‐методическое пособие. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 54 с. - http://window.edu.ru/resource/402/79402

2. Попов С.Ю. Геоинформационные системы и пространственный анализ данных в науках о лесе. - Санкт-Петербург: Интермедия, 2013 г. , 400 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=338167

3. Геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды: Практикум для студентов образовательной программы 20.04.01 Техносферная безопасность / сост. Шарапов Р.В. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (1,4 Мб). – Муром: МИ ВлГУ. - https://evrika.mivlgu.ru/index.php?mod=view_book&com=read_book&book_id=2898

4. Латышенко, К. П. Информационно-измерительные системы для экологического мониторинга [Электронный ресурс] : учебное пособие / К. П. Латышенко, А. А. Попов. — 2-е изд. — Электрон. текстовые данные. — Саратов : Вузовское образование, 2019. — 309 c. - http://www.iprbookshop.ru/79627.html

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Шарапов Р.В. Геоинформационные системы: Курс лекций – Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2007. – 133 с. - 75 экз.

2. Шарапов Р.В. Геоинформационные системы: Метод. указания к лабораторным работам – Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2007.– 44 с. - 75 экз.

3. Бескид П.П. Геоинформационные системы и технологии [Электронный ресурс]/ Бескид П.П., Куракина Н.И., Орлова Н.В.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2010.— 173 c. - http://www.iprbookshop.ru/17902

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Геоинформационный портал ГИС-Ассоциации http://www.gisa.ru

ЦИТфорум http://citforum.ru/

Программное обеспечение:

Лекционная аудитория

Пакет офисных приложений Libre Office v.5 (free software, MPL).

Лаборатория информатики и моделирования

Яндекс.карты (бесплатное ПО).

Google Earth (бесплатное ПО).

ГИС NextGIS (бесплатное ПО).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

window.edu.ru

ibooks.ru

evrika.mivlgu.ru

iprbookshop.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лекционная аудитория

DVD плеер POINER DV-310-Sdvd player, проектор NEC NP40.

Лаборатория информатики и моделирования

15 компьютеров Intel Core i3, проектор SANYO PDG - DSU 20.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Преподаватель выдает задачу, связанную с разработкой компьютерных карт. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – зачет с оценкой. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды»

по направлению подготовки 20.04.01 Техносферная безопасность

 

Рабочая программа дисциплины «Геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 20.04.01 Техносферная безопасность.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 144 час. (4 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет с оценкой .

Цель дисциплины: Цель изучения дисциплины: подготовка квалифицированного пользователя, который умеет создавать и использовать современные геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды.

Основные задачи дисциплины:

проведение геоинформационного картографирования, включая создание электронных карт и атласов и других картографических произведений;

проведение экспериментальных исследований по использованию ГИС для мониторинге окружающей среды;

эксплуатация и модернизация ГИС и их картографических подсистем;

владение вычислительной техникой, методами компьютерной графики и основными средствами визуализации геоизображений.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Геоинформационные технологии в мониторинге окружающей среды» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 20.04.01 Техносферная безопасность.

 

22.05.2018 г.