М2.В.ОД.4 Теория случайных процессов в гидрологии

Аннотация рабочей программы дисциплины
М2.В.ОД.4 Теория случайных процессов
в гидрологии
Направление подготовки 021600.68 – Гидрометеорология, гидрология
код
название направления
профиль
1. Цели и задачи дисциплины
Цель – Сформировать основы знаний различных случайных природных процессов;
научить выявлять закономерности путем правильной обработки
экспериментального
материала, анализировать полученные материалы, наглядно представлять результаты с
помощью графических редакторов.
•
•
•
•
•
Задачи - понять суть реализации случайных явлений и процессов;
уметь правильно обрабатывать статистически эмпирический материал с точки зрения
выявления закономерностей;
уметь моделировать простейшие экологические задачи;
уметь интерпретировать полученные результаты и представлять их для наглядности
в графическом редакторе;
знать различные подходы к моделированию и уметь оценивать положительные и
отрицательные возможности различных моделей.
2. Место дисциплины в учебном плане и общая трудоёмкость
Дисциплина «Теория случайных процессов в экологии и природопользовании»
относится к профессиональному циклу М2 ООП как дисциплина по выбору по направлению
подготовки «Гидрометеорология». Освоение программы требует от студентов интегральных
знаний, а потому дисциплину возможно изучать только на основе полученных знаний по
программе бакалавриата. Теоретической основой образовательной программы «Теория
случайных процессов в гидрологии» являются фундаментальные знания дисциплин:
Математического и естественнонаучного цикла – физика, математика, информатика,
химия; биология; ГИС в экологии и природопользовании; химия окружающей среды;
геофизика;
профессионального цикла – общая экология; учение об атмосфере, учение о гидросфере,
учение о биосфере, основы природопользования, устойчивость развития, оценка
воздействия на окружающую среду, математическое моделирование в задачах охраны
окружающей среды и др.
Продолжительность курса составляет4 зачетные единицы.
3. Формируемы компетенции
ПК-1
ПК-4
ПК-12
ПК-13
ПК-14
4. Знания, умения и навыки, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать: существующие подходы к выявлению закономерностей в массовых случайных явлениях
и процессах, связанных между собою в пространстве и времени;
уметь: уметь анализировать полученные закономерности и представлять результаты наглядно
в виде графических материалов;
владеть: теоретическими основами смежных дисциплин: математика, физика, механика
жидкости и газа, а также навыками различных вычислительных методов, компьютерной
техникой, пакетами прикладных программ.
5. Содержание дисциплины
Раздел 1. Законы распределения и числовые характеристики случайных величин.
Системы случайных величин. Законы распределения функций случайных аргументов.
Раздел 2. Случайные процессы и их характеристики. Законы распределения случайного
процесса. Система случайных процессов, корреляционные функции связи. Стационарные
случайные процессы. Эргодичность. Структурные функции. Производная и интеграл от
случайного процесса.
Раздел 3. Случайное поле. Однородное и изотропное случайное поле. Векторное случайное
поле. Статистическая структура полей: загрязнения атмосферы, загрязнения гидросферы,
загрязнения подстилающей поверхности, температуры среды, характеристик
подвижности среды.
Раздел 4. Определение характеристик случайных функций по экспериментальным
данным. Осреднение по множеству реализаций. Влияние ошибок измерения на
статистические характеристики корреляционного анализа. Оценка характеристик
эргодических случайных функций.
Раздел 5. Спектральный анализ стационарных случайных процессов и однородных полей
Стационарные процессы с дискретным спектром. Стационарные процессы с
непрерывным спектром. Взаимный спектральный анализ. Спектральный анализ
однородных случайных полей. Выявление скрытой периодичности.
Раздел 6. Марковские случайные процессы. Марковские случайные процессы без
последействия. Марковские случайные процессы с дискретным и непрерывным
временем.
Раздел 7. Экстраполяция, интерполяция и сглаживание случайных функций. Метод
полиномиальной интерполяции. Метод оптимальной интерполяции. Четырехмерный
численный анализ. Метод контроля исходной информации.
6. Виды учебной работы
Лекции, Практические занятия (ПЗ), КСР, Самостоятельная работа
7. Технические и программные средства обучения. Интернет и Интернет-ресурсы:
Интернет-источники: lake.baikal.ru, www//isu6/library/index.htm, электронная библиотека в
компьютерных классах по паролю студента, электронная библиотека на кафедре.
Оборудование – два компьютерных класса на 25 посадочных мест.
Материалы – программы обработки массивов данных: Stadia, Statgraf, Excel, Surfer,
программа «Эколог», авторские программы.
8. Формы текущего контроля успеваемости студентов
Самостоятельные работы, рефераты, оценки по разделам программы, зачет
Защита рефератов по заданиям для самостоятельной работы студентов (время - по
индивидуальному графику самостоятельной работы студента, в соответствии с
утвержденными графиками для магистратуры ИГУ; условия – краткость и емкость;
система оценок – пятибалльная на 2012-2013 гг.).
1. Оценки за сообщения на семинарах (время – в конце каждого семинара; условия – учет
мнения участников семинара; система оценок – пятибалльная на 2012-2013 гг.).
2. Зачет при условии полного выполнения программы учебной дисциплины (система
оценок – зачет/незачет на 2012-2013 гг.).
9. Виды и формы промежуточной аттестации: Промежуточная аттестация – экзамен.
10.Разработчик аннотации:
Зав. кафедрой гидрологии и охраны водных ресурсов,
д-р техн. наук, профессор
Аргучинцева Алла Вячеславовна