МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Декан ФФ _________________О.Н. Чайковская «_____»__________________ 2015 г. Рабочая программа дисциплины СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ГЕОПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ Направление подготовки 09.04.02 — Информационные системы и технологии Наименование магистерской программы Информационные системы и технологии в геодезии и картографии Квалификация (степень) выпускника Магистр Форма обучения Очная Томск — 2015 1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины (модуля) «Современные методы обработки геопространственных данных» (СМОГД) является формирование у студентов современных представлений о состоянии исследований в области методов обработки геопространственных данных. Задачами курса являются: изучение основных методов обработки съемочных геопространственных данных; изучение основных способов построения непрерывных полей данных и работы с ними. Для изучения курса СМОГД необходимо знание информационных технологий. 2. Место дисциплины в структуре ООП магистерской программы Дисциплина относится к вариативной части (по выбору) магистерской программы. К моменту изучения курса «СМОГД» студенты должны изучить курс общей геодезии, курсы математических дисциплин, включая математический анализ, вероятность и статистику, курсы информатики, включая вычислительную математику. В качестве входных знаний студенты должны владеть основными понятиями и методами обработки геодезических данных. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен владеть компетенциями: а) общекультурными (ОК): – способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК- 2); – cпособность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ОК-7). б) профессиональными (ПК): – умение осуществлять постановку и проведение экспериментов по заданной методике и анализ результатов (ПК-11); – способность проводить анализ результатов проведения экспериментов, осуществлять выбор оптимальных решений, подготавливать и составлять обзоры, отчеты и научные публикации (ПК-12); в) специальными (СК): – способность разрабатывать и применять в геодезии и картографии новые методы и технологии на основе спутниковых технологий (СК-3); – способность использовать совместно современные ГИС и ГЛОНАСС\GPS – технологий при решении инженерно-геодезических задач (СК-4); – способность применять методы компьютерного моделирования при решении исследовательских задач космической геодезии и геодинамики (СК-10). 1 2. Основные сведения о данных геодезических съемок. 3 2 3. Обработка данных линейных измерений в плоском случае. 3 3 4. Обработка данных угловых измерений в плоском случае. 3 4 5. Совместная обработка данных угловых и линейных измерений в плоском случае. 3 5 6. Обработка данных линейных измерений с учетом кривизны Земли. 3 6 7. Обработка данных угловых измерений с учетом кривизны Земли. 3 7 8. Совместная обработка данных угловых и линейных измерений с учетом кривизны Земли. 3 8 Индивид. самост. раб. 3 Сам. работа с препод. Системы координат, применяемые в геодезии, алгоритмы их преобразования Семинары 1. Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) Лекции Неделя семестра Раздел дисциплины Семестр № п/п Формы текущего контроля (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам 4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зачётные единицы, 108 часов. Модуль 1. Обработка геодезических данных. 2 2 2 2 2 2 2 2 4 Устный опрос 4 Дискуссия 4 Консультация-диалог 4 Консультация-диалог 6 Контрольная работа 4 Консультация-диалог 4 Консультация-диалог 6 Контрольная работа 4 Устный опрос 6 Контрольная работа 4 Обсуждение Модуль 2. Работа с растровыми данными. 9. Методы создания растра по регулярной сети точек. 3 9 10. Методы создания растра по нерегулярной сети точек. 3 10 11. Методы анализа растров, растровая алгебра 3 11 2 2 2 12. 13. 14. 15. 16. 17. Модуль 3. Обработка космических снимков местности. С Привязка снимка к какой-либо 3 заданной системе координат 3 Аффинные преобразования снимка. 3 Полиномиальные преобразования снимка. Подгонка снимка методом ре- 3 зинового листа. 3 Выделение на привязанном снимке слоев и их цифрование. 12 2 13 14 2 2 15 16 2 2 4 Устный опрос 4 Устный опрос 4 Устный опрос 6 Контрольная работа 6 Контрольная работа Аттестация 2 Всего часов 20 Зачет 14 74 108 5. Образовательные технологии В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки «Информационные системы и технологии» реализуется компетентностный подход, который предусматривает широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения лекций в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. Ряд лекций курса «Современные методы обработки геопространственных данных» сопровождается мультимедийной презентацией, которая предоставляется студентам в свободное пользование. Также используются различные интерактивные подходы к обучению, такие как общая дискуссия, творческие задания, обучающие игры. 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Методические рекомендации студентам по самостоятельной работе. Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по курсу СМОГД 1. Определение координат точек методом геодезических засечек. 2. Способы построения карт горизонталей, уклонов, направлений скатов и отмывки рельефа. 3. Способы автоматического цифрования снимков местности. ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ Контрольная работа № 1. Применение метода наименьших квадратов для совместной обработки измерений различных типов Контрольная работа № 2. Отличие обработки геодезических измерений в случае учета кривизны Земли от обработки в плоском случае Контрольная работа № 3 Методы интерполирования растра: обратных взвешенных расстояний и кригинга. Контрольная работа № 4 Методы преобразования снимка местности: аффинные, полиномиальные и резинового листа. Контрольная работа № 5 Цифрование снимка местности. Перечень вопросов, выносимых на экзамен. Перечень выносимых на экзамен вопросов к модулю № 1. 1. Понятие референц-эллипсида, виды географических и прямоугольных координат, применяемые в геодезии. 2. Преобразование географических координат в прямоугольные и наоборот. 3. Преобразование географических координат к другому референц-эллипсоиду. 4. Виды угловых измерений, их точность. 5. Виды линейных измерений, их точность. 6. Понятие метода наименьших квадратов, его применение для обработки неравноточных измерений 7. Обработка линейных измерений различных типов методом наименьших квадратов. 8. Обработка угловых измерений различных типов методом наименьших квадратов. 9. Совместная обработка угловых и линейных измерений методом наименьших квадратов. 10. Особенности обработки измерений с учетом кривизны Земли. Перечень выносимых на экзамен вопросов к модулю № 2 1. 2. 3. 4. Интерполирование растра методом обратных взвешенных расстояний. Интерполирование растра методом кригинга. Способы зонирования растра по какому-либо признаку. Математические действия с растрами, их применение для выделения на карте оптимальных зон. Перечень выносимых на экзамен вопросов к модулю № 3 1. Понятие привязки снимка и контрольных точек. 2. Привязка снимка с помощью аффинных преобразований. 3. 4. 5. 6. Привязка снимка с помощью полиномиальных преобразований. Привязка снимка методом резинового листа. Преимущества и недостатки различных методов привязки снимков. Способы цифрования привязанного снимка. Глоссарий • кригинг – метод интерполяции растровых поверхностей, учитывающий взаимную корреляцию значений в соседних ячейках. В большинстве случаев является более точным по сравнению с методом обратных взвешенных расстояний. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Основная литература. 1. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий. Новосибирск: СГГА, 2004. – 260 с. 2. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии. М.: Недра, 1979. – 297 с. 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Все виды материально-информационной базы Научной библиотеки ТГУ. Мультимедийное оборудование физического факультета ТГУ. Сеть Интернет. Специализированные программные пакеты. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии. Автор: доцент Батурин Алексей Павлович Рецензент: профессор Черницов Александр Михайлович Программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии физического факультета Томского государственного университета от «____» ___________ 2015 года, протокол № ________