Геоинформатика - Омский государственный педагогический

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный педагогический университет»
(ФГБОУ ВПО «ОмГПУ»)
«Утверждаю»
Проректор по научной работе
__________________ И.П. Геращенко
«24» марта 2015 г.
ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА
«Геоинформатика»
НАПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКИ АСПИРАНТОВ
05.06.01 Науки о земле
(код, шифр, наименование направления подготовки)
Геоинформатика
(направленность, профиль)
Составитель: д.ф.-м.н., профессор
кафедры физики и МОФ
П.П. Бобров
Программа рекомендована кафедрой физики и
Протокол № 7 от 7 марта 2014 г.
Зав. кафедрой ______________ / С. А. Суровикина
(подпись) (расшифровка подписи)
Омск, 2014
I. Пояснительная записка
1.1. Общие положения
Специальность «Геоинформатика» направлена на подготовку научных и научнопедагогических кадров, а также высококвалифицированных специалистов практиков,
занимающихся исследованием общих свойств геоинформации, закономерностей и методов
ее получения, фиксации, накопления, обработки и использования, а также развитие теории,
методологии и технологий создания геоинформационных систем с целью сбора,
систематизации, хранения, анализа, преобразования, отображения и распространения
пространственно-координированных данных.
Основу
настоящей
программы
составили
ключевые
положения
следующих
дисциплин: "основы геоинформатики", глобальная экология; теория вероятности; основы
молекулярной
физики
и
термодинамики;
основы
теории
сигналов
и
цепей;
Электромагнитные волны; дистанционное зондирование; "компьютерное моделирование";
"вычислительный эксперимент"; тематическая обработка и анализ геопространственных
данных на основе информационных систем и технологий".
1.2.
Форма проведения вступительного экзамена, критерии выставления
оценок.
Экзамен проводится в устной форме. Билет содержит три вопроса из разных разделов
настоящей программы. Оценивается ответ на каждый вопрос. Общая оценка выводится как
среднее из оценок по отдельным вопросам. Критерии оценивания следующие.
«Отлично» - теоретическое содержание вопроса изложено полностью, без пробелов,
необходимые практические компетенции сформированы; ответ на экзамене построен
грамотно, в логической последовательности, содержание основных понятий раскрыто
полностью, с пониманием и верно даны ответы на дополнительные вопросы.
«Хорошо» - теоретическое содержание вопроса освоено полностью, необходимые
практические компетенции, в основном, сформированы, при ответах на вопросы и
выполнении заданий допущены незначительные ошибки.
«Удовлетворительно» - теоретическое содержание вопроса освоено частично, но
пробелы не носят существенного характера, необходимые практические компетенции, в
основном, сформированы, при ответах на вопросы и выполнении заданий в них имеется
большое количество ошибок.
«Неудовлетворительно» - теоретическое содержание вопроса освоено частично,
необходимые практические компетенции не сформированы, большинство предусмотренных
программой обучения учебных заданий не выполнено, дополнительная самостоятельная
работа над материалом курса не приведет к какому-либо значимому повышению качества
выполнения учебных заданий.
1.3.
Основные компетенции, проверка освоения которых
осуществляется в ходе вступительного экзамена.
 способность формировать ресурсно-информационные базы для решения
профессиональных задач (ОК-4);
 способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и
использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе, в новых
областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-5);
 -способность проектировать формы и методы контроля качества образования, а также
различные виды контрольно-измерительных материалов, в том числе, на основе
информационных технологий и на основе применения зарубежного опыта (ПК-15);
 готовность к использованию современных информационно-коммуникационных
технологий и СМИ для решения культурно-просветительских задач (ПК-20);
 умеет решать задачи исследовательского характера в области радиофизики и
дистанционного зондирования (СК-1).
 готовность использовать методы моделирования явлений, процессов, свойств
материалов, характеристик систем (СК-2);
 владеет методами моделирования явлений, процессов, свойств сред и материалов,
характеристик систем (СК-2).
 владеет современными методами получения, обработки, систематизации и анализа
информации (СК-4)
 умеет представлять результаты собственных исследований в виде обзоров, отчетов,
докладов и статей (СК-5).
 готовность применять современные методы получения, обработки, систематизации и
анализа информации (СК-6);
II. Основное содержание (по разделам, темам)
2.1. Основы геоинформатики
Цели и задачи геоинформатики. Междисциплинарность задач исследования
географических объектов, сбора, хранения, обработки и упорядочивания географической
информации. Описательная география и математико-географическое моделирование.
Основные проблемы методологии космического землеведения.
2.2. Глобальная экология.
Планета Земля - общая характеристика. Глобальные процессы в биосфере. Круговорот
вещества. Энергообмен. Мировой океан и связанные с ним проблемы. Энергообмен в
системе океан - атмосфера. Поверхностные воды суши. Литосфера и полезные
ископаемые.
2.3. Основные понятия теории вероятностей.
Случайные события. Случайные величины. Вероятность. Плотность вероятности.
Среднее значение дискретной случайной величины. Среднее значение непрерывно
меняющейся величины. Дисперсия. Функция распределения.
2.4. Основы молекулярной физики и термодинамики.
Макроскопическое и микроскопическое состояния системы. Постулат
равновероятности и эргодическая гипотеза. Вероятность макросостояния. Флуктуации.
Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Броуновское движение. Энтропия
идеального газа. Первое и второе начала термодинамики. Агрегатные состояния.
Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Структура
жидкостей. Симметрия твердых тел. Явления переноса. Элементы термодинамики
необратимых процессов.
2.5. Основы теории сигналов и цепей
Радиотехнические сигналы. Классификация радиотехнических сигналов.
Динамическое представление сигналов. Спектральные представления сигналов.
Колебания. Колебательные системы и уравнения их движения. Вынужденные
колебания. Связанные колебания. Автоколебания.
2.6. Электромагнитные волны
Электромагнитные волны в линиях. Телеграфные уравнения. Волновое уравнение.
Волновое сопротивление. Отражение волн в линиях. Стоячие волны. Распространение
электромагнитных волн в волноводах. Дисперсия. Фазовая и групповая скорости.
Основы электродинамики и оптики. Уравнения Максвелла для монохроматического
поля. Плоские однородные электромагнитные волны. Волны в идеальном диэлектрике и
поглощающих средах. Отражение и преломление волн на границе раздела двух сред.
Формулы Френеля. Интерференция монохроматических волн. Распространение волн в
слоистой среде. Теория диэлектрических пленок. Явления дифракции. Излучение
электромагнитных волн. Диполь Герца.Тепловое излучение. Приближение РелеяДжинса. Радиационная, яркостная и цветовая температуры. Понятие о теории переноса
излучения.
2.7. Дистанционное зондирование природных объектов.
Радиолокационные и радиометрические методы дистанционного зондирования.
Радиометры, радиолокаторы и скатеррометры. Модели СВЧ излучения земных
покровов. Рассеяние электромагнитных волн на природных поверхностях. Оптические
методы дистанционного зондирования. Основные принципы спектрофотометрии.
Возможности и перспективы спутниковых методов для решения задач космического
землеведения.
III. Вопросы и экзаменационные задания
1. Цели и задачи геоинформатики. Междисциплинарность задач исследования
географических объектов, сбора, хранения, обработки и упорядочивания географической
информации.
2. Описательная география и математико-географическое моделирование. Основные
проблемы методологии космического землеведения.
3. Глобальная экология. Планета Земля - общая характеристика.
4. Глобальные процессы в биосфере. Круговорот вещества. Энергообмен. Мировой
океан и связанные с ним проблемы. Энергообмен в системе океан - атмосфера.
5. Поверхностные воды суши. Литосфера и полезные ископаемые.
6. Основные понятия теории вероятностей. Случайные события. Случайные величины.
Вероятность. Плотность вероятности.
7. Среднее значение дискретной случайной величины. Среднее значение непрерывно
меняющейся величины. Дисперсия. Функция распределения.
8. Основы молекулярной физики и термодинамики. Макроскопическое и
микроскопическое состояния системы. Постулат равновероятности и эргодическая
гипотеза. Вероятность макросостояния. Флуктуации.
9. Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Броуновское движение.
10. Энтропия идеального газа. Первое и второе начала термодинамики. Агрегатные
состояния. Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.
11. Структура жидкостей. Симметрия твердых тел. Явления переноса. Элементы
термодинамики необратимых процессов.
12. Радиотехнические сигналы. Классификация радиотехнических сигналов.
Динамическое представление сигналов. Спектральные представления сигналов.
13. Колебания. Колебательные системы и уравнения их движения. Вынужденные
колебания. Связанные колебания. Автоколебания.
14. Электромагнитные волны в линиях. Телеграфные уравнения. Волновое уравнение.
Волновое сопротивление. Отражение волн в линиях. Стоячие волны.
15. Распространение электромагнитных волн в волноводах. Дисперсия. Фазовая и
групповая скорости.
16. Основы электродинамики и оптики. Уравнения Максвелла для монохроматического
поля. Плоские однородные электромагнитные волны.
17. Волны в идеальном диэлектрике и поглощающих средах. Отражение и преломление
волн на границе раздела двух сред. Формулы Френеля.
18. Интерференция монохроматических волн. Распространение волн в слоистой среде.
Теория диэлектрических пленок. Явления дифракции.
19. Излучение электромагнитных волн. Диполь Герца.
20. Тепловое излучение. Приближение Релея-Джинса. Радиационная, яркостная и
цветовая температуры. Понятие о теории переноса излучения.
21. Дистанционное зондирование природных объектов. Радиолокационные и
радиометрические методы дистанционного зондирования. Радиометры, радиолокаторы и
скатеррометры.
22. Модели СВЧ излучения земных покровов. Рассеяние электромагнитных волн на
природных поверхностях.
23. Оптические методы дистанционного зондирования. Основные принципы
спектрофотометрии.
24. Возможности и перспективы спутниковых методов для решения задач космического
землеведения.
IV. Список литературы для подготовки
А. Основная литература:
1. Журкин, И. Г. Геоинформационные системы [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов /
И. Г. Журкин, С. В. Шайтура ; ред. И. Г. Журкин. - М. : КУДИЦ-ПРЕСС, 2009. - 272
2. Чандра, А.М. Дистанционное зондирование и географические информационные
системы [Текст]: научное издание / А.М Чандра, С.К.Гош. - М.: Техносфера, 2008. 312 с.
3. Рис, У. Г. Основы дистанционного зондирования [Текст]: научное издание / У. Г. Рис;
пер. с англ.: М. Б. Кауфмана, А. А. Кузьмичевой. - 2-е изд. - М.: Техносфера, 2006. 335 с.
4. Беспроводные коммуникации [Текст]: научное издание / А. Голдсмит ; пер. с англ.: Н.
Л. Бирюкова, Н. Р. Триски ; ред. В. А. Березовский. - М.: Техносфера, 2011. - 903 с. : ил.
5. Дубнищев, Ю. Н. Колебания и волны [Текст]: учеб. пособие / Ю. Н. Дубнищев. - 2-е
изд., испр. и доп. - Новосибирск : Сибирское университетское издательство, 2004. 323 с.: ил. - (Университетская серия). - Библиогр.: с.320.
6. Общая физика : руководство по лабораторному практикуму: учеб. пособие для студ.
вузов / под ред.: И. Б. Крынецкого, Б. А. Струкова. - М. : ИНФРА-М, 2008. - 598 с.
7. Савельев, И. В. Курс общей физики : учеб. пособие для студ. вузов: в 4 т. / И. В.
Савельев ; ред. В. И. Савельев. - М. : КноРус, 2009. Т. 2 : Электричество и магнетизм.
Волны. Оптика . - 570 с.
8. Application of Geographic Information Systems Edited by Bhuiyan Monwar Alam, ISBN
978-953-51-0824-5, Hard cover, 372 pages, Publisher: InTech, Published: October 31,
2012. DOI: 10.5772/1944 URL:http://www.intechopen.com/books/application-ofgeographic-information-systems
9. Earth Observation Edited by Rustam B. Rustamov and Saida E. Salahova, ISBN 978-953307-973-8, Hard cover, 254 pages, Publisher: InTech, Published: January 27, 2012. DOI:
10.5772/1116 URL: http://www.intechopen.com/books/earth-observation
Б. Дополнительная литература
1.
Трифонова, Т. А. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в
экологических исследованиях [] : учеб. пособие для студ. вузов / Т. А. Трифонова, Н.
В. Мищенко, А. Н. Краснощеков. - М. : Академ. проект, 2005. - 349 с.
2.
Бобров, П. П. Компьютерное моделирование и анализ данных с помощью MS
EXCEL [Текст]: / П. П. Бобров ; Омск. гос. пед. ун-т. - Омск : ОмГПУ, 2009. - 93 с.
3.
Перспективные космические проекты с СВЧ-радиометрическими системами Lдиапазона/ Н.А. Арманд, Ю.Г. Тищенко, В.П. Саворский и др. //Исследование Земли
из космоса. 2010. № 1. C. 20-26.
4.
Опыт эксплуатации малого КА ДЗЗ “Монитор-Э” и перспективы создания его
улучшенного аналога КА “Монитор-2” / Е. В. Михайлов, О. В.Михеев, А. Е
Положенцев и др. // Исследование Земли из космоса. 2011. № 5. C. 89-96
5.
Бобров П.П., Кривальцевич С.В., Ященко А.С. Радиояркостные характеристики
почв, загрязненных нефтепродуктами// Исследование Земли из космоса. 2008. № 5.
С.73-83.
6.
Репина И.А., Тихонов В.В., Алексеева Т.А., и др. Электродинамическая модель
излучения арктического ледяного покрова для решения задач спутниковой
микроволновой радиометрии// Исследование Земли из космоса. 2012. № 5. С.29.
7.
Корниенко С.Г.Методика оценки льдистости мерзлых грунтов по данным
дистанционного зондирования в видимом и инфракрасном диапазоне// Исследование
Земли из космоса. 2012. № 5. С.75.
8.
Чухланцев А.А., Шутко А.М. Особенности определения влажности почвы СВЧрадиометрическим методом в лесных районах // Исследование Земли из космоса.
2012. № 2. С.3.
9.
Марчуков В.С., Стыценко Е.А Дешифрирование растительного покрова с
использованием спектрально-временных признаков. // Исследование Земли из
космоса. 2012. № 1. С.77.
10. Беляева Т.А., Бобров П.П., Кондратьева О.В., Репин А.В Диэлектрические свойства
капиллярно-менисковой почвенной влаги. // Исследование Земли из космоса. 2011. №
3. С.55.
11. Митник Л.М., Митник М.Л.Алгоритм восстановления скорости приводного ветра по
измерениям микроволнового радиометра AMSR-E со спутника AQUA// Исследование
Земли из космоса. 2011. № 6. С.34.
12. Мордвинцев И.Н., Платонов Н.Г., Алпацкий И.В. Многолетняя динамика ледового
покрова Арктики по спутниковым микроволновым данным// Исследование Земли из
космоса. 2010. № 1. С.40.
В. Интернет-ресурсы
http://www.intechopen.com/books/show/title/geoscience-and-remote-sensing-newachievements
http://www.intechopen.com/articles/show/title/microwave-remote-sensing-of-soil-moisture-insemi-arid-environment
http://ieeexplore.ieee.org/xpl
http://www.geospatial.msstate.edu/education/education.htm
http://gis.esri.com/esripress/display/index.cfm
http://nasa.utep.edu/paces/Bookmarks.html
http://www.intergraph.com/gis/education/
http://www.terraseer.com/
http://www.clarklabs.org/
http://www.geomicro.com/index.htm
http://grass.itc.it/
http://www.avenza.com/main.html
http://www.pixoneer.com/main/main.html
http://www.davidrumsey.com/gis/
http://www.earthetc.com/
http://www.geoclip.net/ru/
http://www.hazardmaps.gov/atlas.php
http://nrdmapmaker.unl.edu/
http://www.softmaptech.com/
http://mapping.usgs.gov/