Математическая картография

ПРОГРАММА
вступительного экзамена на основную образовательную программу
послевузовского профессионального образования (аспирантура)
ГЕОИНФОРМАТИКА
по научной специальности
25.00.35 - Геоинформатика
Санкт-Петербург
2013
1
Программа вступительного экзамена по географии в аспирантуру естественногеографических кафедр по специальности 25.00.35 - Геоинформатика
Геодезическая основа карт
Основные геодезические работы. Структура государственной геодезической сети
(ФАГС, ВГС, ДГС, АГС). Краткий анализ состояния геодезических сетей за рубежом.
Главнейшие положения о построении плановых, высотных геодезических сетей.
Классификация геодезических сетей. Сети местного значения и сети съемочного
обоснования, плановые и высотные, методы их построения. Развитие геодезических сетей
на акваториях.
Триангуляция. Полигонометрия. Трилатерация. Угловые и линейные измерения.
Геодезическое (тригонометрическое) нивелирование.
Геометрическое нивелирование. Нивелирные сети, их классификация и
назначение. Закрепление нивелирных сетей. Производство нивелирования. Общие
сведения о других видах нивелирования: барометрическом, автоматическом,
гидростатическом. Балтийская система высот.
Определение положения пунктов методами космической геодезии. Система
координат. Основные виды измерений: доплеровские, фазовые, кодовые. Спутниковое
нивелирование. Интерферометрия со сверхдлинной базой.
Глобальные космические навигационные системы ГЛОНАСС и GPS.
Подсистема космического сегмента, подсистема наземного комплекса контроля и
управления, и аппаратура сегмента пользователей. Абсолютный, относительный и
дифференциальный методы использования.
Уравнивание геодезических сетей.
Способы математической обработки и
уравнивания геодезических сетей.
Сфероидическая геодезия. Геометрия земного эллипсоида. Задачи
сфероидической геодезии. Основные параметры земного эллипсоида и соотношения
между ними. Системы координат, применение их и связь между ними. Главные радиусы
кривизны в данной точке эллипсоида. Средний радиус кривизны. Нормальные сечения.
Расхождения взаимных нормальных сечений. Геодезическая линия. Вычисление длин дуг
меридианов и параллелей. Вычисление длин сторон и площади съемочной трапеции.
Решение сфероидического треугольника по теореме Лежандра и способу аддитаментов.
Решение главных геодезических задач. Общие сведения о методах решения
главных геодезических задач. Ряды для приращений широты, долготы и азимута. Решение
прямой геодезической задачи методом Рунге-Кутта-Ингланда. Решение обратной
геодезической задачи по формулам со средними аргументами (способ Гаусса).
Система плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера.
Общие
сведения о системе координат Гаусса-Крюгера. Деление поверхности земного эллипсоида
на зоны. Сущность задач, возникающих при переходе с поверхности эллипсоида на
плоскость проекции. Формулы для выражения сближения меридианов на плоскости и
масштаба проекции в функции геодезических координат. Редукции расстояний и
направлений на плоскости проекции Гаусса-Крюгера. Рабочие формулы и геодезические
таблицы для вычисления в системе координат Гаусса-Крюгера. Преобразование
прямоугольных координат пунктов из одной координатной зоны в другую. Понятие о
некоторых других проекциях в системах плоских координат.
Теоретическая геодезия
Уклонение отвесных линий.
Гравиметрический, астрономо-геодезический и
астрономо-гравиметрический методы определения уклонений отвесных линий.
2
Высоты.
Основные понятия. Понятие об астрономо-геодезическом и
астрономо-гравиметрическом
нивелировании.
Геопотенциальные
величины,
динамические, ортометрические и нормальные высоты. Аномалии высот.
Редукционная задача.
Редуцирование на поверхность референц-эллипсоида
измеренных горизонтальных направлений, базисов и наклонных дальностей.
Гравиметрические методы в геодезии. Понятие о гравитационном поле Земли.
Нормальная Земля, ускорение силы тяжести. Теория потенциала. Модель
гравитационного поля. Фундаментальные геодезические постоянные. Опорные
гравиметрические сети и съемки.
Уравнивание астрономо-геодезической сети. Совместное
уравнивание
космической, астрономо-геодезической и доплеровской сетей.
Исследования движений земной коры на глобальном, региональном и
локальном уровнях.
Рекомендуемая литература:
1. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в
геодезии Т. 1. / ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия».– М.:
ФГУП «Картгеоцентр», 2005. - 334 с.
2. Антонович, К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в
геодезии. Т. 2. / ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». – М.:
ФГУП «Картгеоцентр», 2005. – 360 с.
3. Генике А.А., Побединский Г.Г. Глобальная спутниковая система определения
местоположения GPS и ее применение в геодезии. – М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999.
4. Герасимов А.П. Уравнивание государственной геодезической сети. -М.:
Картгеоцентр-Геоиздат. 1996. - 216 с.
5. Герасимов А.П., Назаров В.Г. Местные системы координат. – М: ООО «Издательство
«Проспект», 2010. – 64 с.
6. Закатов П.С. Высшая геодезия. - М.: Недра, 1997.
7. Курошев Г.Д., Смирнов Л.Е. Геодезия и топография. 3-е изд. - М.: Изд центр
«Академия», 2009.
8. Курошев Г.Д. Геодезия и география: Учебник. – СПб.: Изд - во С.- Петербург. унта, 1999. – 372 с.
9. Курошев Г.Д. Космическая геодезия и глобальные системы позиционирования.
Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГУ. 2011. - 184 с.
10. Куштин И. Ф. Геодезия. Учебно-практическое пособие. – М.: ПРИОР, 2001. – 448 с.
11. Маркузе Ю.И., Бойко Е.Г., Голубев В.В. Геодезия. Вычисление и уравнивание
геодезических сетей. Справ. пособие. - М:. Картгеоцентр-Геодезиздат, 1994. – 431 с.
12. Машимов М.М. Методы обработки астрономо-геодезических измерений. - М. Издво ВИА, 1990.
13. Машимов М.М. Высшая геодезия. Методы изучения фигуры Земли и создания
общеземной системы геодезических координат. - М.: Изд-во ВИА, 1991.
14. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии. М.: Недра, 1979. - 296 с.
15. Огородова Л.В., Шимбирев Б.Б., Юзефович А.П. Гравиметрия. - М.: Недра, 1978.
16. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия. - М.: Недра, 1987.
20. Хаимов З.С. Основы высшей геодезии. - М.: Недра, 1984.
21. Яковлев Н.В. Высшая геодезия. - М.: Недра, 1989.
22. Яковлев Н.В. и др. Практикум по высшей геодезии. - М.: Недра, 1982.
Математическая картография
Картографические проекции и сетки. Картографические проекции и сетки:
нормальная, поперечная, косая. Центральная точка, центральная линия проекции.
3
Способы определения картографических проекций. Общий порядок расчета и построения
сеток картографических проекций.
Общая теория искажений. Масштабы: главный и частный — длин, площадей,
искажение длин, площадей. Изображение в проекции бесконечно малого круга, эллипс
искажений, главные направления. Элементы эллипса искажений.
Искажения заданного направления и углов в данной точке, наиболее искажаемые
направления. Увеличение длин по заданному направлению в данной точке. Увеличение
площадей в данной точке.
Классификации проекций. Классификация проекций по характеру искажений:
равноугольные проекции, условия соблюдения равноугольности. Равновеликие проекции,
условия равновеликости; произвольные проекции и среди них — равнопромежуточные и
ортодромические.
Классификация проекций по виду нормальной сетки.
Формы применения проекций:
сплошные,
многополосные, многогранные,
составные, надорванные.
Цилиндрические проекции. Общая теория цилиндрических проекций. Проекции на
касательный и секущий цилиндры. Поперечные и косые цилиндрические проекции.
Применение цилиндрических проекций.
Равноугольная цилиндрическая проекция /Меркатора/. Основное свойство проекции
Меркатора и ее применение в навигации. Равновеликая цилиндрическая проекция шара.
Равнопромежуточная цилиндрическая проекция. Перспективные
цилиндрические
проекции.
Конические проекции и соответствующие им азимутальные.
Общая теория конических проекций. Применение конических проекций и их
приспособление для изображения полос между заданными параллелями: выбор так
называемых параллелей "касания" и "сечения".
Перспективные проекции. Общая теория перспективных проекций, вид нормальной сетки, выражение для увеличений масштабов по главным направлениям.
Стереографическая проекция. Внешние перспективные проекции. Ортографическая
проекция. Центральная (гномоническая) проекция.
Другие применяемые проекции. Псевдоцилиндрические равновеликие и
произвольные проекции. Псевдоконическая равновеликая проекция Бонна. Простая
поликоническая проекция. Проекция международной карты Мира в масштабе 1:1
000 000.
Рекомендуемая литература:
1. Бугаевский Л.М. Математическая картография. Учебник для вузов по
специальности «Картография». – М.: Златоуст, 1998. – 400 с.
2. Вахромеева Л.А., Бугаевский Л.М., Казакова З.Л. Математическая картография.
Учебник для вузов по специальности «Картография».- М.: Недра, 1986. -286 с.
3. Гинзбург Г.А., Салманова Т. Д. Атлас для выбора картографических проекций.
Труды ЦНИИГАиК. Вып. 110. М., 1957.– 239 с.
4. Граур А.В. Математическая картография. Учебное пособие для вузов.- Л.: Изд-во
ЛГУ, 1956.
5. Каврайский В.В. Избранные труды. Том II. Вып. 2. - УН ГС ВМФ, 1959. – 856 с.
6. Каврайский В.В. Избранные труды. Том II. Вып. 3. - УН ГС ВМФ, 1959. – 350 с.
7. Ледовская Л.С. Дополнение к атласу для выбора картографических проекций.
Труды ЦНИИГАиК. Вып. 110. 1957. – М.: ОНТИ ЦНИИГАиК, 1975. – 108 с.
8. Павлов А.А. Практическое пособие по математической картографии. – Л.: Изд-во
ЛГУ, 1974. - 172 с.
9. Серапинас Б.Б. Математическая картография. Учебник для вузов. – М.: Издательский
центр «Академия», 2005. – 336 с.
4
10. Серапинас Б.Б. Основы теории картографических проекций. Учебное пособие. –
М.: Изд-во МГУ, 1988. – 142 с.
История картографии
Зарубежная картография
Основные астрономо-географические представления в древнем Вавилоне и древнем
Египте. Древнейшие картографические памятники. Космологические представления у
древних греков в доалександрийский период. Развитие астрономо-геодезических наук в
александрийский период. Греческая картография послеалександийского периода. Римская
картография. Картография в период средневековья в Европе. Арабская картография
Арабские морские карты.
Европейская картография ХII— XVI в. Развитие морской картографии в Италии и
Португалии. Распространение и переиздание «Географического руководства» Птоломея.
Развитие картографии в Германии. Возрождение топографические съемок: многолистные
карты Баварии и Саксонии.
Нидерландская картография (антверпенская школа).
Создание мировых и специальных атласов. Состояние съемочных и картографических
работ в Англии: карты графств Н. Секстона.
Европейская картография XVII в. Нидерландская картография.
Французская
картографическая школа. Развитие морской картографии в Англии.
Европейская картография ХVIII
в.
Французские
градусные измерения.
Мелкомасштабные карты.
Крупномасштабное
картографирование Становление
сравнительно-гипсометрического подхода к изучению форм рельефа как основы для
количественной характеристики рельефа на картах. Основные достижение в области
математической картографии.
Русская картография
Русская картография XVI-XVII вв. Географические и космологические
(мироведческие) взгляды в русском государстве в ХV-ХVII вв. Основные особенности
первых русских чертежей. Картографическая деятельность Разрядного, Посольского,
Сибирского приказов. Работы С.У. Ремезова.
Русская картография ХVIII в. Гидрографические работы при Петре I. Зарождение
картографо-геодезического образования в России. Возникновение картографического
издания. Первая русская инструментальная съемка и ее картографические результаты.
Работы И.К.Кирилова.
Географический департамент
Академии Наук. Атлас 1745 г. Астрономические
экспедиции 70-х гг. Генеральные карты России 1776 и 1786 гг. Генеральное межевание.
Картографические работы Географического департамента Кабинета Сената.
Русская картография XIX в.: Морская картография. Астрономические работы.
Деятельность Ф.И. Шуберта. Хронометрические экспедиции. Геодезические и съемочные
работы Военно-топографического Депо и Корпуса военных топографов. Развитие
триангуляционных работ и крупномасштабных мензульных съемок.
Топографические карты России ХIХ г. Работы Географического общества и других
гражданских организаций по картографированию территории России. Становление
тематического картографирования. Картографирование Санкт-Петербурга.
Рекомендуемая литература:
1. Багров Л. История картографии. – М., 2004.
2. Багров Л. История русской картографии. – М., 2005.
3. Браун Л.А. География географических карт. - М., 2006.
4. Постников А.В. Развитие картографии и вопросы использования старых карт. М., Наука, 1985. - 212 с.
5. Салищев К.А.
Основы картоведения.
История Картографии
и
картографические источники. - М., 1962.
5
6. Кусов В.С. Московское государство XIV-начало XVIII в. Сводный каталог
русских географических чертежей. - М., 2007.
7. Кусов В.С. Памятники отечественной картографии. – М., 2003.
8. Гнучева В.Ф. Географическим департамент Академии наук ХУШ в.- М.-Л.,
1946. - 446 с.
9. Бондарский М.С. Античная география. - М., 1953. - 374 с.
10. Глушков В.В. История военной картографии в России. – М., 2007.
11. Нейгебауер О. Точные науки в древности. - М., 1968. - 224 с.
12. Новлянская М.Г. Иван Кириллович Кириллов. - М.-Л., 1964. - 42 с.
Проектирование и составление географических карт
Общая теория картографии
Предмет и метод картографии. Этимология терминов «карта» и «картография».
Эволюция предмета и метода картографии. Роль понятий «модель» и «система» в
современных представлениях о предмете и методе картографии. Теоретические
концепции в картографии. Деление картографии на составляющие дисциплины. Связь
картографии с другими науками.
Географическая карта и другие виды геоизображений. Понятие «карта».
Основные свойства карты как пространственно-временной модели. Структурные
элементы карты. Прочие геоизображения: атласы, глобусы, рельефные карты, блокдиаграммы, карты звездного неба, фотокарты, космокарты, анаморфозы, менталоиды,
цифровые карты, электронные карты, картографические анимации. Геоиконика как
научная дисциплина, разрабатывающая общую теорию геоизображений.
Язык карты как специфическая образно-знаковая система. Понятие
«картографический знак». Изобразительные средства в картографии. Требования,
предъявляемые к картографическим знакам. Создание знаков высокой информативности.
Способы картографического изображения объектов, явлений и процессов.
Способ значков. Способы линейных знаков. Способ ареалов. Способ качественного фона.
Способ количественного фона. Способ локализованной диаграммы. Способ изолиний.
Способ картодиаграммы. Способ картограммы. Точечный способ. Способ знаков
движения. Возможности и методики перехода от одного способа к другому. Приемы
передачи динамики явлений. Приемы и способы локализации объектов и явлений.
Разработка количественных шкал: масштабность абсолютная и условная; шкалы
непрерывные и ступенчатые. Обоснование и выбор шкал.
Надписи на картах как элементы картографического языка. Правила
размещения надписей. Топонимика и картография. Виды транскрипции географических
названий: официальная форма, фонетическая форма, транслитерация, переводная форма,
традиционная форма и ее разновидности. Указатели географических названий.
Структура картографического языка. Семантический, синтаксический,
сигматический и прагматический аспекты картографического языка. ПЯК-1, ПЯК-2, ПЯИ.
План выражения и план содержания карты и их связи (правила Э. Списса).
Картографическая генерализация. Сущность генерализации. Факторы и
направления генерализации. Географические принципы генерализации. Виды
генерализации: отбор и обобщение, отбор цензовый и нормативный, обобщение
качественных характеристик, количественных показателей, обобщение линейных
очертаний, замена отдельных знаков их собирательными обозначениями. Влияние
размеров картографических значков на генерализацию. Генерализация явлений,
локализованных по пунктам, локализованных на линиях, локализованных на площадях,
сплошного распространения, рассеянного простирания. О генерализации показателей
6
динамики и связи. Отбор надписей. Влияние генерализации на выбор способов
изображения. Математическое обоснование генерализации.
Картографические легенды. Определение, требования к легендам карт. Типы
легенд. Системное конструирование легенд.
Классификация географических карт. Классификация карт по содержанию, по
степени обобщения, по масштабам, по назначению, по территории, по достоверности.
Типы географических карт: инвентаризационные, оценочные, рекомендательные,
прогнозные.
Общая технологическая схема создания картографических изображений и
произведений.
Принципиальная схема создания картографических произведений:
проектирование, составление, подготовка к изданию и издание. Источники для создания
карт и атласов:
астрономо-геодезические данные, материалы наземных съёмок,
обследований и дистанционного зондирования, статистические источники, графические и
картографические материалы, результаты лабораторных анализов, теоретические и
эмпирические закономерности, литературные источники, архивные материалы и др..
Анализ и оценка источников.
Проектирование карт. Разработка программы картографического произведения.
Сбор, систематизация и предварительная обработка картографических материалов.
Разработка содержания: выбор элементов содержания и способов картографического
изображения, обоснование норм генерализации, разработка количественных шкал и
качественных классификаций, выбор конкретного картографического языка.
Картографический эксперимент.
Составление картографического изображения. Обработка исходных материалов.
Последовательность составительских работ: авторский
эскиз,
авторский макет,
авторский оригинал.
Основы подготовки карт к изданию. Издание карт.
Использование
картографических
изображений
в
географических
исследованиях. Картографический метод исследований и его место в системе «создание –
использование карт». Система приёмов картографического метода исследований:
описания, графические и графоаналитические приёмы (в том числе картометрия,
морфометрия), приёмы математико-статистического анализа и математического
моделирования.
Современные тенденции развития картографии. Картографическая изученность
мира и России. Общегеографическое, тематическое, комплексное картографирование в
современной России. Системный подход и географические принципы географического
картографирования. Современные крупные картографические произведения, проекты,
ГИС.
Картографическая библиография. Научная информатика в картографии.
Библиографические издания по картографической литературе. Реферативные издания.
Основные картохранилища России и органы картографической информации. Базы данных
и их использование. Инфраструктура пространственных данных.
Основные факторы общего оформления и дизайна картографических
произведений. Внутреннее и внешнее содержание картографического произведения как
единое целое. Принципы и специфика оформления в зависимости от характера
произведения: отдельная карта, серия карт, атлас, путеводитель, буклет; их тематики и
назначения; характера использования: камеральный (настольные, стенные карты) или
полевой (в маршруте); уровня подготовки потребителей. Специфика общего оформления
для тематических и общегеографических карт. Разработка оформления для карт с четко
выраженным целевым назначением (учебных, культурно-просветительских, военных,
туристических и т. п.)
Композиция элементов оформления картографического произведения. Правила,
приемы и средства композиции: тон, размер, форма, ритм, пластика, цвет, контраст и т.д.
7
Цельность композиции, подчинение второстепенно главному, связь всех элементов
между собой. Модульные сетки и верстка всех элементов картографического
произведения.
Приемы оформления и дизайна, обеспечивающие единство и целостность
картографических произведений. Внутреннее единство и единый стиль оформления,
как взаимосвязанный и согласованный выбор изобразительных средств, всех элементов
картографического произведения.
Элементы оформления и приемы композиции различных картографических
произведений (карты, серий карт, атласа, путеводителя, буклета). Приемы общего
оформления (внутреннего и внешнего): проектирование формата, выбор переплета,
художественная композиция обложки, суперобложки, форзаца, титульных листов самого
произведения и его разделов.
Художественное оформление карт и атласов. Цвет как одно из изобразительных
средств и его значение в цветовом оформлении картографических произведений.
Цветовая гармония в шрифтовом и фоновом оформлении карт. Конструирование
художественных шрифта и рамок. Закономерности выбора пропорций, гармоничности
построения букв. Принцип «Золотого сечения».
Перспективы развития картографического дизайна и его связь с увеличением
потребности карт в научной, производственной, управленческой и культурной сферах
деятельности общества. Особенности проектирования знаковых систем с применением
логико-семиотических принципов, психофизических особенностей зрительного
восприятия, как отдельных знаков, так и картографического изображения в целом.
Взаимосвязь и взаимообогащение картографического и компьютерного дизайна.
Общегеографическое картографирование
Назначение, область применения и общие требования к общегеографическим
картам (крупно-, средне- и мелкомасштабные карты).
Цель, содержание и особенности редактирования общегеографических карт.
Редакционные указания и редакционный план. Редактирование в процессе составления и
подготовки карт к изданию.
Изображение и генерализация элементов содержания общегеографических
карт. Геодезические и астрономические пункты и ориетиры. Гидрография. Населенные
пункты. Дорожная сеть. Рельеф. Изображение рельефа горизонталями. Растительный
покров и грунты. Границы.
Топографические карты. Назначение и содержание карт 1:10000; 1:25000; 1:50000;
1:100000. Требования к точности. Общие вопросы технологии создания. Особенности
генерализации для различных элементов содержания и типов местности. Редакционные
указания.
Обзорно-топографические карты. Назначение и содержание карт масштабов
1:200000; 1:300000; 1:500000. Математическая основа, особенности составления и
редактирования.
Обзорные карты.
Назначение, типы, особенности классификации. Методы
проектирования обзорных карт. Разработка программы. Выбор проекции и компоновки.
Карты масштаба 1:1000 000. Варианты карты, ее назначение. Редакционные планы.
Особенности генерализации различных элементов содержания.
Международная карта мира в масштабе 1:1000 000 и 1:2500000.
Тематическое картографирование
Общие вопросы теории и практики тематического картографирования.
Тематическое картографирование, его задачи и значение. Практическое, теоретикопознавательное и информационное значение тематического картографирования. Место
тематических карт и иных тематических произведений на современном картографическом
рынке. Особенности организации труда при тематическом картографировании. Ведомства
и организации, занимающиеся тематическим картографированием.
8
Классификация тематических картографических произведений:
по
содержанию, назначению, степени обобщения, полноте и детальности, форме и иным
основаниям. Области применения различных тематических картпроизведений и влияние
практических запросов на их содержание.
Методологические основы тематического картографирования. Системный
подход как основа современного тематического картографирования. Географические
принципы, методы и приемы тематического картографирования. Приемы переноса и
интерпретации исходной географической информации. Способы локализации точечных,
линейных, площадных объектов. Логико-графическая локализация объектов по связям и
отношениям. Специфика генерализации при тематическом картографировании. Основные
направления сочетания способов и средств изображения. Эскиз, макет, оригинал
(авторский, составительский, издательский) тематической карты. Геоинформационный
характер современного тематического картографирования.
Общая технологическая схема создания тематических карт. Проектирование
(редакционно-подготовительные работы). Собственно составление карт. Подготовка карт
к изданию. Издание. Цель, задачи и итоги каждого этапа. Технологическая специфика
создания тематических карт. Исследовательский и творческий характер создания
тематических карт и произведений. Соотношение общего и уникального в технологии
создания тематических карт. Редакционная работа и ее виды. Корректура и ее виды.
Источники для тематического картографирования. Виды источников исходной
информации для создания тематических карт. Сбор, систематизация, обработка и оценка и
информации. Полевой (экспедиционный) и камеральный методы сбора данных. Создание
карт или схем обеспеченности исходными данными.
Логическая схема разработки содержания и легенды тематической карты.
Составительские работы при тематическом картографировании. Подготовка
общегеографической основы (в бумажном, электронном виде). Нанесение тематического
содержания на общегеографическую основу последовательно по элементам (послойно).
Нанесение подписей название географических объектов. Приемы составления в
зависимости от технологического и программно-технического оснащения.
Основные направления тематического картографирования
Природно-географическое картографирование.
Общие задачи и состояние
картографирования природы:
крупномасштабное отраслевое картографирование,
государственные тематические карты, международное сотрудничество в создании карт
природы. Классификация природно-географических карт по содержанию, назначению,
степень обобщения, основные элементы тематического содержания,
Природно-географические карты. Геологические карты. Карты рельефа. Карты
вод. Климатические карты. Карты почв. Карты растительности. Карты животного мира.
Ландшафтные карты. Природно-географические атласы. Социально-экономическое
картографирование.
Социально-экономическое картографирование. Общие задача и состояние
социально-экономического
картографирования.
Классификация
социальноэкономических карт по содержанию, основные элементы тематического содержания,
специфические источники,
методические приемы составления,
генерализации и
согласования, центры картографирования, крупные и значимые произведения.
Социально-экономические карты. Карты населения. Карты промышленности.
Сельскохозяйственное картографирование. Карты транспорта. Общеэкономические
карты. Политические карты.
Полисистемное картографирование.
1.
Рекомендуемая литература:
Берлянт А.М. Картография. – М.: УДК, 2010. – 323 с.
9
2.
Берлянт А.М. Теория геоизображений. – М.: ГЕОС, 2006. – 261 с.
3.
Берлянт А.М., Востокова А.В., Кравцова В.И. и др Картоведение / Под. ред..
А.М. Берлянта. – М.: Аспект Пресс, 2003. – 477 с.
4. Берлянт А.М., Мусин О.Р., Собчук Т.А. Картографическая генерализация и теория
фракталов. - М.: Изд-во МГУ, 1998.
5.
Верещака Т.В. Топографические карты. Научные основы содержания. - М.:
МАИК; «Наука/Интерпериодика», 2002. - 319 с.
6. Волков Н. Курс макетирования и верстки. - СПб.: Питер, 2002. - 576 с.
7. Востокова А.В., Кошель С.М., Ушакова Л.А. Оформление карт. Компьютерный
дизайн. – М.: Аспект Пресс, 2002. – 288 с.
8. Географическое картографирование: карты природы Учеб. пособие. / Отв. ред.
Е.А. Божилина. - М.: Изд. КДУ, 2010. - 316 с.
9. Евтеев О.А. Проектирование и составление социально-экономических карт:
Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 1999. – 224 с.
10. Заруцкая И.П., Красильникова Н.В. Проектирование и составление карт. Карты
природы. - М. Изд-во МГУ, 1989. – 206 с.
11. Заруцкая И.П.,
Сваткова Т.Г. Проектирование и составление карт.
Общегеографические карты. - М.: Изд-во МГУ, 1982. – 208 с.
12. Каменский А.В. Вопросы цветоведения в применении к оформлению карт. - Киев,
1986.
13. Картографическая изученность России (топографические и тематические карты)
/Под редакцией А.А. Лютого, Н.Н. Комедчикова. - М.: ИГРАН, 1999.
14. Комплексные региональные атласы. - М.: Изд-во МГУ, 1976.
15. Кочуров Б.И., Шишкина Д.Ю., Антипова А.В., Костовска С.К. Геоэкологическое
картографирование. - М.: Academia. 2009. - 192 с.
16. Левицкий И.Ю.
Научные основы комплексного сельскохозяйственного
картографирования. – М.: Недра, 1975. – 204 с.
17. Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. - М.: КДУ, 2008. - 424 с.
18. Лютый А.А. Язык карты: сущность, система, функции. – М.: ГЕОС, 2002. – 327 с.
19. Озерова Г.Н. Проектирование полигосударственных социально-экономических
систем (учебное пособие). - СПб.: Изд-во СПбГУ, 1996.
20. Озерова Г.Н. Проектирование тематических карт. – СПб.: СПбГУ, 1993. - 21 с.
21. Прохорова Е.А. Географическое картографирование: социально-экономические
карты. - М.: Изд-во МГУ, 2009. - 235 с.
22. Прохорова Е.А. Социально-экономические карты. - М.: Изд. КДУ, 2010. - 390 с.
23. Салищев К.А. Картоведение. 3-е изд. - М.: Изд-во МГУ, 1990. - 400 с.
24. Сваткова Т.Г. Атласная картография. - М.: Аспект Пресс, 2002. – 203 с.
25. Сваткова Т.Г., Алексеенко Н.А. Географическое картографирование:
общегеографические карты. - М.: Изд. МГУ, 2008. - 149 с.
26. Смирнов Л.Е. Экология и картография: Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во СПбГУ,
1997. - 152 с.
27. Сокольникова Н.М. Основы композиции. – Обнинск: Титул, 1996.
28. Стурман В. И. Экологическое картографирование Учебное пособие. - М.: Аспект
Пресс, 2003. - 251 с.
Аэрокосмические методы
Физические основы дистанционных методов. Диапазоны электромагнитного
спектра, используемые в дистанционном зондировании (ДЗ) и их внутреннее
подразделение. Отраженное и собственное излучение земной поверхности. Пассивные и
активные методы ДЗ. Влияние атмосферы на проходящее излучение: рассеяние,
1
0
поглощение, отражение излучения. Прозрачность атмосферы. Основные полосы
поглощения.
Оптические свойства объектов в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.
Интегральная и спектральная яркость. Влияние освещённости на яркостные
характеристики. Относительные характеристики яркости. Спектральные кривые.
Яркостные контрасты. Распределение излучения в пространстве.
Оптические свойства объектов в дальнем инфракрасном диапазоне. Абсолютно
чёрное тело как идеальный излучатель, его спектральная кривая. Яркость объектов в
тепловом диапазоне, коэффициент излучения. Серые и селективные излучатели.
Смещение максимума излучения у аномально нагретых тел.
Электромагнитное излучение в радиодиапазоне. Пассивный и активный метод
работы в радиодиапазоне. Особенности излучения в радиодиапазоне: проникающая
способность, чувствительность к шероховатости поверхности.
Тепловое излучение в микроволновом диапазоне. Яркость объектов, коэффициент
излучения. Принцип многочастотной радиометрии.
Отражённое излучение в СВЧ-диапазоне. Коэффициент и диаграмма обратного
рассеяния. Поляризация зондирующего и отраженного сигнала.
Спектральная отражательная способность элементов ландшафта. Спектральная
яркость горных пород и почв. Изменение спектральной яркости в зависимости от
химического состава, влажности, гранулометрического состава. Спектральная яркость
растительных покровов. Основные максимумы и минимумы отражения. Изменения
спектральной яркости в зависимости от возраста и вегетационной стадии, условий
произрастания. Спектральная яркость водных поверхностей. Взаимодействие солнечного
излучения и водной толщи. Изменение спектральной яркости в зависимости от глубины
водоёма, наличия минеральных взвесей, фитопланктона. Спектральная яркость облачных
и снежных покровов. Изменение спектральной яркости в зависимости от содержания воды
в жидком состоянии.
Виды съёмок. Фотографические съёмки: черно-белая, цветная, спектрозональная,
многозональная. Оптико-электронные съёмки: в видимом диапазоне, тепловая,
гиперспектральная, лазерная (лидарная). Съёмки в радиодиапазоне: радиотепловая,
радиолокационная.
Материалы дистанционного зондирования. Аналоговые и цифровые снимки.
Классификация аэро- и космических снимков по спектральному диапазону и
технологии получения,, по масштабу и пространственному разрешению, по
территориальному охвату.
Основные системы дистанционного зондирования. Орбиты летательных
аппаратов, их характеристики. Геостационарные, метеорологические, ресурсные,
картографические спутники. Российские ресурсно-картографические системы: Ресурс-Ф,
Ресурс-О, Океан-О, Ресурс-ДК. Зарубежные системы: Landsat, SPOT, Guick, Bird, Ikonos.
Дешифрирование снимков.
Признаки дешифрирования. Прямые признаки:
геометрические, яркостные, структурные. Косвенные признаки неизобразившихя
объектов, свойств объектов, динамических процессов. Технологическая схема
дешифрирования. Камеральное, полевое, аэровизуальное дешифрирование, их сочетание.
Создание эталонов дешифрирования.
Цифровая обработка изображений.
Яркостные преобразования снимков:
радиометрическая коррекция, усиление контрастов, квантование, фильтрация.
Производные индексные изображения. Вегетационные индексы, индексы для
дешифрирования состава горных пород. Синтезирование, построение изображений по
методу главных компонент. Автоматизация дешифрирования.
Спектральное пространство. Двумерное пространство спектральных признаков.
Эллипс рассеяния. Параметрические и непараметрические способы классификации.
Контролируемая классификация. Создание обучающих выборок.
1
1
Способ параллелепипеда, минимального расстояния, максимального правдоподобия.
Классификация без обучения: способ быстрого выделения кластеров, способ
ISODATA. Выбор способов классификации. Достоверность классификации.
Рекомендуемая литература:
1. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы
географических исследований. - М., 2011.
2. Шовенгердт Роберт А. Дистанционное зондирование. Методы и модели обработки
изображений. - М., 2010.
Фотограмметрия
Теория одиночного фотоснимкам и стререопары
Фотоснимок – центральная проекция. Общие сведения о фотоснимках. Элементы
центральной проекции. Свойства центральной проекции. Инварианты перспективы и
перспективное соответствие. Геометрические свойства фотоснимка.
Ориентирование фотоснимка и определение положения точек местности по
фотоснимкам. Координаты точек местности. Системы координат фотоснимка. Элементы
ориентирования фотоснимка. Зависимости между координатами точки местности и её
изображения на фотоснимке. Обратная фотограмметрическая засечка. Элементы
стереоскопической пары фотоснимков. Координаты и параллаксы одноименных точек
стереопары. Зависимость между координатами точки местности и координатами её
изображений на стереопаре фотоснимков.
Построение и внешнее ориентирование модели местности по стереопаре
фотоснимков. Условие пересечения одноимённых проектирующих лучей. Взаимное
ориентирование фотоснимков. Элементы взаимного ориентирования (ЭВзО). Уравнения
взаимного ориентирования и определение ЭВзО. Построение модели местности по
элементам
взаимного ориентирования. Элементы внешнего (геодезического)
ориентирования модели. Уравнения внешнего ориентирования модели. Определение ЭВО
модели. Двойная обратная фотограмметрическая засечка.
Трансформирование фотоснимков и создание фотопланов. Способы
трансформирования фотоснимков. Фотомеханическое трансформирование фотоснимков.
Трансформирование фотоснимков на одну плоскость по опорным точкам. Цифровое
трансформирование. Создание фотоплана. Цифровой фотоплан. Комбинированный метод
аэрофототопографической съёмки.
Методы и средства фотограмметрической обработки фотоснимков
Измерение координат точек фотоснимков и модели местности. Методы и
способы измерений. Точность визирования. Роль оптических систем. Принципиальная
схема стереокомпаратора. Стереокомпараторы. Содержание основных процессов
преобразования фотоснимков в цифровую форму. Преобразование фотоснимков в
цифровую форму. Фотограмметрические сканеры. Технология измерения фотоснимков.
Цифровой стереокомпаратор и измерение цифровых снимков.
Фототриангуляция и универсальные фотограмметрические приборы.
Сущность, назначение и классификация пространственной фототриангуляции.
Аналитическая маршрутная и блочная фототриангуляция. Особенности внешнего
ориентирования фотограмметрической сети большой
протяжённости. Аналоговые
универсальные фотограмметрические приборы (УФП). Идея и принципиальные основы
аналитических УФП. Аналитические УФП. Средства цифровой обработки снимков.
Автоматизация и цифровые методы фотограмметрической обработки снимков.
Стереотопографический метод создания топографических карт. Сущность
автоматизации фотограмметрической обработки. Реализация основных направлений
1
2
автоматизации фотограмметрической обработки. Цифровое ортотрансформирование.
Общая технология СТМ АФТС. Требования к аэрофотосъёмке. Особенности полевых
работ. Камеральные работы. Технологические схемы камеральных работ.
Наземная съемка. Лазерное сканирование
Наземная съемка. Краткая историческая справка о развитии наземной
фотограмметрии. Координаты точки объекта и её изображений на снимке. Элементы
ориентирования наземных фотоснимков. Основные случаи наземной стереоскопической
съемки. Формулы прямой фотограмметрической засечки. Определение геодезических
координат Полевые работы. Фототеодолиты. Камеральные работы. Особенности решения
нетопографических задач.
Лазерное сканирование. Общие сведения о лазерном сканировании. Наземное
лазерное сканирование. Воздушное лазерное сканирование. Данные лазерного
сканирования.Область применения лазерного сканирования.
Рекомендуемая литература:
1. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых карт и
планов (издание официальное). ГКИНП (ГНТА)–02-036-02. - М.: ЦНИИГАиК , 2002.
2. Лобанов А. Н. Аналитическая фототриангуляция. - М.: Недра, 1989.
3. Лобанов А. Н. Фотограмметрия. - М., 1984.
4. Лобанов А. Н., И. Г. Журкин. Автоматизация фотограмметрических процессов. –
М.: Недра, 1980.
5. Руководство по аэрофотосъёмке в картографических целях. - М.: РИО, 1989.
6. Хpущ Р. М. Аэрокосмические методы: Учеб. пособие. Часть 1. – СПб.: Изд-во
С.-Петерб. ун-та, 2009. – 160 с.
7. Хpущ Р. М. Аэрокосмические методы: Учеб. пособие. Часть 2.– СПб.: Изд-во С.Петерб. ун-та, 2009. – 184 с.
8. Хрущ Р. М., Волков Д.А, Волков В.Я., Глухов Б.Ф. Фотограмметрия. - М.:
Военное издательство, 1989.
9. Хрущ Р.М. Сканирование фотоснимков. Учеб. пособие. - СПб.: Изд-во С.Петерб. ун-та, 2007. - 108 с.
Географические информационные системы
Теория информатики. Определение информатики. Базовые понятия: информация,
данные, знания. Алгоритмы и языки программирования. Теоретические и практические
вопросы передачи, получения и хранения информации. Информационные системы.
Информационные сети.
Теория геоинформатики. Место геоинформатики в системе наук. Геоинформатика
как наука, технология, производственная деятельность. История геоинформатики.
Определения, особенности и задачи геоинформатики. Основные теоретические концепции
в геоинформатике: научно-познавательный и инженерно-технологический подходы;
объект, предмет и метод исследования геоинформатики. Взаимосвязи геоинформатики,
картографии и дистанционного зондирования. Пространственная, временная,
непространственная геоинформация. Пространственные отношения. Концептуальные
модели пространственной информации: объектно-ориентированная; географического
поля; сетевая. Растровая и векторная дискретизация. Понятие пространственного объекта.
Географическая информация и информационное моделирование геопространства.
Геоизображения.
Теория баз данных (БД). Структура БД, системы управления базами данных
(СУБД) и форматы данных. Способы представления пространственных данных в
цифровой форме; преобразования форматов данных. Представление географической
информации в базах данных ГИС.
1
3
Построение модели пространственных данных; позиционная и семантическая
информация. Понятия объекта и слоя в БД. Тематические слои. Понятие качества данных
и контроль ошибок: точность данных и типы ошибок, позиционная точность, точность
атрибутов, логическая непротиворечивость, полнота, происхождение. Метаданные.
Хранение и обновление данных в БД. Оценка надежности и особенности интеграции
разнотипных данных. Организация защиты информации. Стандарты данных. Язык
запросов SQL.
Теория ГИС. Общее представление о ГИС: история развития, место среди других
информационных систем, ГИС и системы автоматизированного картографирования, ГИС и
системы автоматизированного черчения, концепция, функции. Объектно-ориентированные
ГИС. Географическое обоснование ГИС.
Структура ГИС. Характеристика технических средств ГИС (устройства вводавывода и обработки данных). Технологии цифрования и визуализации графической
информации. Графические стандарты.
Информационное обеспечение ГИС. Типы источников данных. Карты как основа
ГИС.
Назначение и характеристика программного обеспечения ГИС. Основные
стандартные ГИС-пакеты: структура и особенности функционирования. Требования к
информационному, техническому и программному обеспечению ГИС.
Элементы ГИС-технологий. Особенности использования растровых и векторных
данных. Способы хранения и преобразования векторных данных (вычисление длин,
площадей, определение взаимоположения точек, линий и полигонов). Представление
топологии (связи в сетях и между полигонами). Хранение и преобразования растровых
данных (кодирование, порядок сканирования и декодирование; иерархические структуры
данных, дерево квадрантов). Использование и методы обработки аэро- и космических
снимков в ГИС. Назначение и использование данных систем спутникового
позиционирования.
Системы координат в ГИС, их реализация и использование. Методы преобразования
систем координат при известных и неопределенных проекциях. Операции оверлея и
буферизации. Анализ атрибутивной информации и построение запросов.
Создание и применение ГИС. Научные, технические, технологические и прикладные
аспекты проектирования, создания и использования ГИС. Классификация ГИС по
масштабам исследований и сферам приложения. Проектирование и создание проблемноориентированных ГИС. Оптимизация выбора используемой модели данных.
Географическая информационная система как информационная модель территории.
Интерфейс пользователя в ГИС. Использование телекоммуникационных сетей.
Системы спутникового позиционирования и ГИС; ГИС-инфраструктура, ГИСцентры.
Геоинформационное картографирование. Понятие о геоинформационном
картографировании. Цифровые, электронные и компьютерные карты и ГИС-технологии
их создания. Способы автоматизированной генерализации линий. Фракталы. Методы
математико-картографического
моделирования.
Геоинформационные
технологии
создания тематических карт на основе аэро- и космических снимков.
Географический анализ и пространственное моделирование. Географическая
привязка данных и геокодирование. Методы тематического согласования слоев
информации в ГИС. Семантическая и геометрическая генерализация информации.
Выделение объектов по пространственным критериям. Построение буферных зон.
Сетевой анализ.
Пространственное моделирование и пространственная интерполяция: задачи
пространственного моделирования; подготовка исходных данных для создания модели;
методы интерполяции по дискретно расположенным точкам; TIN-модели, методы
интерполяции по ареалам. Блок моделирования ГИС: операции с цифровой моделью
1
4
рельефа, создание производных слоев, построение математико-картографических моделей
в ГИС, использование мультимедийных средств.
Экспертные подсистемы. ГИС как средство принятия решений: структура
подсистемы принятия решений в ГИС и технологии ее функционирования.
Рекомендуемая литература:
1. Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов в 2 кн. / Е.Г.Капралов, А.В. Кошкарев,
В.С. Тикунов и др. ; Под ред. В.С. Тикунова. - М.: Издательский центр «Академия», 2010.
- 480 с
2. Гончаров А.Ю. ACCESS 2003. Самоучитель с примерами. - М.: КУДИЦ-ОБРАЗ,
2004. - 272 с.
3. ГОСТ Р 52571-2006 «Географические информационные системы. Совместимость
пространственных данных. Общие требования». - М.: ИПК Изд-во стандартов. 2006.
4. ГОСТ Р 53339-2009 «Данные пространственные базовые. Общие требования». [сайт] Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. URL:
http://protect.gost.ru
5. ДеМерс М.Н. Географические информационные системы. Основы. / Пер. с англ. М.: Дата+, 1999. - 490 с.
6. Зейлер М. Моделирование нашего мира. Руководство ESRI по проектированию
базы геоданных. - М.: Дата+, 1999. - 254 c.
7. Кошкарев А. В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения. Учебносправочное пособие / Российская академия наук. Институт Географии. - М.: ИГЕМ РАН,
2000. - 76 с.
8. Лурье И. К. Косиков А. Г. Теория и практика цифровой обработки изображений. М.: Изд-во Научный мир, 2003. - 168 с.+8 с. цв.
9. Лурье И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и
цифровой обработки космических снимков: учебник. - М.: КДУ, 2008. - 424 с.
10. Михеева В.Д., Харитонова И.А. Microsoft Access 2002. Наиболее полное
руководство. - СПб: БХВ-Петербург, 2003. - 1040с.
11. Проектирование баз данных. СУБД Microsoft Access: Учебное пособие для вузов
/ Н. Н. Гринченко, Е. В. Гусев, Н. П. Макаров. А. Н. Пылькин, Н. И. Цуканова. - М.:
Горячая линия-Телеком, 2004. - 240с.: ил.
12. Райордан Р. Основы реляционных баз данных / Пер. с англ. - М.: Издательскоторговый дом «Русская Редакция», 2001. - 384 с.: ил.
13. Сборник задач и упражнений по геоинформатике: Учеб. Пособие для студ.
высш. учеб. заведений / В.С. Тикунов, Е.Г. Капралов, А.В. Заварзин и др.; Под ред. В.С.
Тикунова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 560 с.
14. Скворцов А.В., Поспелов П.И., Котов А.А. Геоинформатика в дорожной
отрасли. - М.: МАДИ (ГТУ), 2005. – 250 с.
15. Тикунов В. С. Моделирование в картографии. - М.: Изд-во МГУ, 1997. - 405 с.
16.
Томлинсон Р. Думая о ГИС. Планирование географических
информационных систем: руководство для менеджеров / Пер. с англ. - М.: Дата+, 2004. 325 с.
17. Фиайли К. SQL (Серия «Quick Start») / Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2003. - 456
с.: ил.
1
5
18. Хернандес М.Д., Вьескас Д.Л. SQL запросы для простых смертных. - М.: Лори,
2003. - 472 с.
19. Шекхар Шаши, Чаула Санжей. Основы пространственных баз данных. - М.:
КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004. - 330 c.
Рекомендуемые дополнительные информационные источники
ко всем разделам программы:
Периодические издания:
Геодезия и картография
Реферативный журнал. Геодезия и аэросъемка
Реферативный журнал. География
Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка
Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия Геология. География
Известия Русского географического общества
Геопрофи
Исследование Земли из космоса
Photogrametry
Photogrammetric Engineering and Remote Sensing
International Archives of Photogrametry and Remote Sensing
Законы Российской Федерации:
«О геодезии и картографии»
«О наименованиях географических объектов»
Картографические издания:
Национальный атлас России в четырёх томах. – М.: Роскартография. – 2004-2009.
Справочные издания:
Геодезия. Картография. Геоинформатика. Кадастры (в двух томах). – М.:
Геодезиздат, 2008.
Справочник геодезиста (в двух томах). – М.: Недра, 1975.
Справочник по картографии. – М.: Недра, 1988.
Ресурсы Интернет:
www.rosreestr.ru
www.racurs.ru
Программа подготовлена ______________________________________________________
(должность, Ф.И.О., подпись)
1
6