Шаблон рабочей программы дисциплины (модуля) Приложение 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Сибирская государственная геодезическая академия »
Кафедра инженерной геодезии и информационных систем
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по Учебной работе
В.А. Ащеулов
"_____"__________________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Информационные технологии в геодезии и
дистанционном зондировании
Направление подготовки
120100 Геодезия и дистанционное зондирование
Профиль подготовки
Геодезия
Квалификация (степень) выпускника
Магистр
Форма обучения
Очная
Новосибирск, 2011
1
1. Цели и задачи освоения дисциплины.
Целями освоения дисциплины «Информационные технологии в геодезии и дистанционном зондировании» являются:
 подготовка квалифицированных специалистов, способных выполнять решения
геодезических задач на основе новейших программно-технических комплексов и геоинформационных систем и технологий;
 формирование целостной системы знаний в области геодезической науки и
практики, отражающей современный уровень информатизации геодезического производства;
 изучение новых методов измерений и обработки геопространственных данных
на основе современной измерительной и электронно - вычислительной техники;
 исследование методов цифрового моделирования и геоинформационного картографирования местности по материалам наземных съемок и данных дистанционного зондирования;
 анализ методов математической обработки и оценки пространственных данных
с применением информационных систем и технологий.
Дисциплина «Информационные технологии в геодезии и дистанционном зондировании» ставит целью также развитие у студентов логического мышления, формирования
научного мировоззрения и склонности к творческому подходу при решении поставленных
задач.
К задачам дисциплины относятся:
научно-исследовательская и научно-педагогическая деятельность:
 изучение новых возможностей для автоматизации и информатизации топографо-геодезических работ;
 научно-техническое обоснование методов для сбора и первичной обработки информации;
 исследование алгоритмов математической обработки результатов геодезических
измерений;
 анализ возможностей новых методов и средств для картографирования и цифрового моделирования территорий;
 цифровое моделирование объектов местности по материалам наземных съемок и
данным дистанционного зондирования;
 организация и проведение экспериментальных расчетов по проектированию и
анализу точности геодезических построений;
 математическая обработка, обобщение, анализ и оформление получаемых результатов;
 исследование математического аппарата, положенного в основу алгоритмов и
компьютерных программ для обработки топографо-геодезической информации;
 применение критериев оценки точности плановых и высотных геодезических
сетей.
производственно-технологическая деятельность:
 получение геопространственных данных для информационного обеспечения
строительства инженерных сооружений;
 создание классификатора топографических объектов для формирования и представления картографических материалов;
 использование технологии полевого кодирования топографических объектов для
автоматизации процесса камеральной обработки геопространственных данных;
2
 применение новых программных продуктов и компьютерных технологий для
обработки геопространственных данных;
 применение результатов измерений и глобального спутникового позиционирования для совместной обработки пространственных данных;
 формирование у магистранта представления о современных методах создания
геопространственных баз данных, применяемых в геодезической и топографогеодезической практике.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Информационные технологии в геодезии и дистанционном зондировании» (М.2) относится к циклу специальных дисциплин «Профессиональный цикл. Базовая
часть».
Связь с предшествующими дисциплинами.
Курс предполагает наличие у магистранта знаний по современным отечественным
и зарубежным методам и средствам сбора и первичной обработки пространственных данных.
Необходимо чтобы студенты владели основами технологии программирования, компьютерной геометрии и графики, информатики, математической статистики, владели навыками работы с электронно-вычислительной техникой и знаниями в области информационных технологий в объеме программы высшего профессионального образования квалификации «бакалавры».
Связь с последующими дисциплинами.
Знания и навыки, полученные магистрантами при изучении данного курса, могут быть
использованы при подготовке и написании выпускной квалификационной работы, а также
при изучении дисциплины «Автоматизированные системы сбора и обработки результатов
дистанционного зондирования», «Математическая обработка и анализ результатов геодезических измерений» и др.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
Освоение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций.
Общекультурных компетенций:
ОК-1 способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень;
ОК-2 способность к самостоятельному обучению новым методам исследования,
к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности;
ОК-5 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.
Общепрофессиональных компетенций:
ОПК-2 способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы)
Научно-исследовательская и научно-педагогическая деятельность:
ПК-3 способность к организации и проведению экспериментов, обработке,
обобщению, анализу и оформлению достигнутых результатов;
3
ПК-4 способность к проведению научно-технической экспертизы технических
проектов, изобретений, научных работ, а также новых методов топографогеодезических работ и работ, связанных с дистанционным зондированием территорий.
Производственно-технологическая деятельность:
ПК-8 способность к обработке, синтезу геодезической и аэрокосмической информации для целей картографирования, научно-исследовательских и производственных работ;
ПК-11 готовность к созданию баз и банков данных цифровой топографогеодезической и тематической информации.
Организационно-управленческая деятельность:
ПК-15 способность к разработкам методов и проведения технического контроля,
управления качеством топографо-геодезической, аэрокосмической и фотограмметрической продукции.
Проектно-изыскательская деятельность:
ПК-16 готовность к составлению проектов производства топографогеодезических работ и работ, связанных с дистанционным зондированием территорий при инженерных изысканиях.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен достичь определенный
уровень.
Знать:
 теоретические основы и базовые понятия современных информационных технологий для сбора и обработки геопространственных данных;
 технологии наземных топографических съемок с применением электронных
средств измерений;
 методы интерактивного проектирования плановых и высотных инженерногеодезических построений;
 критерии оценки точности геодезических построений;
 новейшие системы, приборы и методы автоматизированного сбора, обработки,
накопления и передачи топографо-геодезической информации;
 автоматизированные топографические съемочные системы крупномасштабного
картографирования;
 технологические процессы автоматизированной математической обработки топографо-геодезической информации;
 геоинформационные системы и технологии создания цифровых топографических
карт и планов;
 методы создания цифровых моделей местности и их использования для решения
инженерно-геодезических задач;
 технические и программные средства создания цифровой картографической продукции;
 алгоритмическое и прикладное программное обеспечение для обработки пространственных данных;
 современные проблемы использования информационных технологий и перехода
на цифровую форму представления пространственных данных.
Уметь:
4
 осуществлять информационное и геодезическое обеспечение строительства инженерных сооружений;
 работать с комплексом программно-технических средств, обеспечивающих сбор и
обработку топографо-геодезической информации;
 применять современные электронные тахеометры, цифровые нивелиры и накопители информации для производства наземных крупномасштабных съемок;
 использовать программно-технические комплексы и интерфейсы для передачи
данных с электронных тахеометров и регистраторов информации в ЭВМ;
 выполнять математическую обработку результатов измерений на основе программных и технических средств вычислений;
 работать с базами геопространственных данных;
 создавать пространственные цифровые модели местности, цифровые карты и
планы с применением геоинформационных систем и технологий;
 решать инженерно-геодезические задачи на основе цифровых, электронных карт
и планов.
Владеть:
 научными методами в организации разработок и исследования в области информационных технологий и дистанционного зондирования;
 методикой проектирования геодезических построений и анализа качества получаемых результатов;
 цифровыми технологиями моделирования местности, накопления, хранения и передачи пространственных данных потребителям информации.
Кроме того, обучающийся должен иметь представление:
 о цифровом описании и классификации топографических объектов местности;
 о преобразователях аналоговой информации в цифровую;
 о цифровом моделировании местности и создании 3D проектов;
 об особенностях интерпретации и отображения метрической и семантической
информации.
 о базах и банках данных для хранения геоданных;
 о системах автоматизированного проектирования для формирования цифровой
картографической продукции, экспорта и импорта данных в другие системы.
4. Структура дисциплины Информационные технологии в геодезии и дистанционном зондировании
Общая трудоемкость дисциплины составляет две зачетных единицы (72 часа).
Трудоемкость дисциплины 2
Форма обучения
ЗЕ
Очная
Курс/ Семестр
1/1
Всего
72
Лекции, ч
17
Лабораторные занятия, ч
17
Практические занятия, ч
5
Самостоятельная работа, ч
38
Курсовая работа, семестр
-
Форма промежуточной аттестации
Зачет
5. Матрица соотнесения тем/разделов учебной дисциплины и формируемых в них
профессиональных и общекультурных компетенций
Компетенции
Темы, разделы дисциплины
Кол-во
часов
Раздел 1. Информационные системы
12
1
2
3
4
ОК-1
ОК-2
ОК-5
8
ОК-1
ОК-2
ОК-5
18
ОК-2
ОК-5
8
ОК-2
ОК-5
ОК-2
ОК-5
ПК-3
8
ОК-2
ОК-5
Тема 3. Цифровое моделирование
ситуации и рельефа местности.
Тема 4. Применение цифровых моделей местности для решения инженерных задач.
12
ОК-2
ОК-5
Итого
72
и технологии в геодезии и дистанционном зондировании
Тема 1. Основные предпосылки внедрения информационных технологий.
Тема 2. Автоматизированные системы
для сбора пространственных данных,
метрической и атрибутивной информации.
Раздел 2. Информационное обеспечение геодезических работ.
Тема 1. Интерактивное проектирование геодезических построений.
Тема 2. Классификатор топографической информации.
Раздел 3. Современные методы и
средства
обработки
геопространственных данных.
Тема 1. Автоматизированные системы
обработки пространственных данных.
Тема 2. Цифровые модели местности.
4
5
ОПК
-2
6
7
8
9
Σ
Общее
кол-во
компетенций
10
11
ПК-4
ПК-15
ПК-16
6
ПК-4
ПК-15
ПК-16
7
ПК-15
ПК-16
6
26
ПК-3
ПК-8
ПК-8
ПК-11
ПК-15
ПК-16
6
ПК-4
ПК-8
ПК-11
ПК-15
ПК-16
9
ПК-3
ПК-4
ПК-8
ПК-15
ПК-16
ПК-3
ПК-4
ПК-8
ПК-15
ПК-16
7
8
34
6
ОК-1
ПК-11
ПК-3
8
3
7
7
1
5
1
5
0
5
3
7
7
6. Содержание дисциплины
6.1. Лекционные занятия
Неделя
семестра
1, 3
1
Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание
Объем в часах
1. Информационные системы и технологии в геодезии и дистанционном зондировании.
1.1 Основные предпосылки внедрения информационных технологий.
Исторические аспекты развития информационных технологий в геодезии и дистанционном зондировании. Обзор
отечественного и зарубежного опыта информационного
обеспечения геодезических работ. Современные программно-технические комплексы для сбора и обработки топогра-
4
6
2.0
3
5,7
5
7
9,11, 13,
15,17
9
фо-геодезической информации.
1.2 Автоматизированные системы для сбора пространственных данных, метрической и атрибутивной информации.
Современные средства и методы измерения в геодезии.
Состав и структура автоматизированных систем, обеспечивающих сбор и накопление топографо-геодезической информации. Отечественные и зарубежные автоматизированные съемочные системы.
Приборы для сбора и обработки первичной информации
(спутниковые системы, электронные тахеометры, кодовые
теодолиты и цифровые нивелиры, регистраторы и накопители информации). Форматы данных электронных тахеометров.
2. Информационное обеспечение геодезических работ.
2.0
4
2.3 Интерактивное проектирование геодезических построений.
Цели и задачи проектирования плановых и высотных инженерно-геодезических построений. Интерактивное проектирование геодезических построений на основе цифровых
карт и планов. Критерии оценки точности плановых и высотных геодезических сетей. Ковариационная матрица.
Средний квадратический эллипс погрешностей. Назначение данного критерия.
Оценка точности плановых и высотных геодезических построений.
2.4 Классификатор топографической информации.
Задачи и принципы классификации топографических
объектов. Виды классификаторов. Способы создания и использования классификаторов топографической информации.
Полевое кодирование топографических объектов. Принципы и сущность полевого кодирования топографических
объектов. Цифровое и алфавитно - цифровое кодирование
результатов измерений. Кодовые выражения.
3. Современные методы и средства обработки геопространственных данных.
2.0
3.5 Автоматизированные системы обработки пространственных данных.
Основные принципы автоматизации методов обработки
топографо-геодезической информации. Современные программные средства для автоматизации математической обработки планового и высотного обоснования топографических съемок. Прикладные программы для уравнивания и
оценки точности результатов измерений.
Программный комплекс CREDO для обработки геоинформации и цифрового моделирования местности. Пользовательский интерфейс, инструментальные средства и функциональные возможности данного пакета программ. Алгоритмы для уравнивания и оценки точности результатов измерений.
2.0
7
2.0
9
11
13,15
17
Программы Credo_dat, Transform, Топоплан и др., их
назначение, технические характеристики и функциональные
возможности.
3.6 Цифровые модели местности.
Определение цифровой модели местности (ЦММ). Основные свойства ЦММ. Структура и состав ЦММ. Виды и
свойства топографических объектов. Слои ЦММ.
Принципиальная схема цифрового моделирования местности. Исходные данные для ЦММ.
Базы геопространственных данных. Системы управления
базами геопространственных данных. Состав и структура баз
геопространственных данных. Виды баз данных. Персональные и корпоративные базы данных. Проектирование логической структуры базы данных ЦММ реляционного типа. Информационные и операционные системы управления базами
данных топографо-геодезического назначения.
3.7 Цифровое моделирование ситуации и рельефа местности.
Цифровая модель ситуации (ЦМС). Метрическая информация. Синтаксическая (семантическая) информация. Модель точки. Модель контура. Модель топографического
объекта. Исходные данные для ЦМС.
Методы построения ЦМС по материалам наземных съемок, дистанционного зондирования и карт-материалам, ранее выполненных работ. Методы трехмерной визуализации
ЦМС.
Цифровая модель рельефа (ЦМР). Типы моделей по характеру распределения опорных точек. Обзор методов моделирования топографических поверхностей. Метод конечных
элементов. Метод дифференциальных сплайнов. Методы
построения изолиний. Сеточные методы. Сканирующие методы. Аналитические методы.
Способы представления цифровых моделей рельефа
местности.
3.8 Применение цифровых моделей местности для решения
инженерных задач.
Создание топографических планов по данным наземных
съемок и дистанционного зондирования. Подготовка данных для выноса и инженерных сооружений. Определение
объемов земляных работ и перемещаемых масс. Построение
разрезов, продольных и поперечных профилей по ЦММ.
2.0
3.0
2.0
6.2. Лабораторные занятия
Неделя
семестра
№
раздела
Наименование работы
2
1
1. Обработка графической (растровой) информации
2
4, 6, 8
2
2. Интерактивное проектирование и анализ точности
геодезических построений.
6
8
Объем в часах
10, 12,
14, 16
3. Цифровое моделирование местности
3
9
При выполнении лабораторных работ проводятся: подготовка
исходных данных и
объектов исследования, настройка рабочей среды и программного обеспечения, изучение
задания и методики работы, обработка данных и их анализ, сохранение и вывод окончательных результатов.
6.3. Практические (семинарские) занятия
Практические (семинарские) занятия – не предусмотрены.
6.4. Курсовое проектирование
Курсовое проектирование – не предусмотрено.
6.5. Самостоятельная работа студента
Раздел
дисциплины
№ недели
Раздел 1
1-2
Раздел 2
3-9
Раздел 3
10 -15
Трудоемкость, ч
(ЗЕ)
Вид СРС
Описание методики трансформирования растровых
изображений топографических планов.
Составление алгоритма для оценки точности плановых и высотных геодезических построений.
Создание и оформление цифровой модели ситуации.
Итого:
8 (0.22)
10 (0.28)
20 (0.55)
38 (1.05)
7. Распределение трудоемкости изучения дисциплин по видам учебной аудиторной и самостоятельной работы студента (Трудоемкость освоения дисциплины - Х ЗЕ)
Виды учебной работы
Недели семестра
аудиторная (0,5Х ЗЕ)
Лк
Посещ.
1
2
3
4
Текущий контроль
5
6
7
8
Текущий контроль
9
10
11
12
Текущий контроль
13.
14
15
16
17
Текущий контроль
Итого
Зачет
Лз
ТК
Посещ.
самостоятельная (0,5Х ЗЕ)
Пз
ТК
Посещ.
См
ТК
0.05
Посещ.
КП
ТК
Выполн.
Реф
Выполн.
Дз
Выполн.
0.07
0.07
0.07
0.07
0.06
0.05
0.06
0.05
0.07
0.07
0.07
0.07
0.06
0.05
0.06
0.05
0.07
0.07
0.07
0.07
0.06
0.05
0.06
0.05
0.07
0.07
0.07
0.06
0.06
0.06
0.06
0.47
0.48
1.05
9
Лзп
Выполн.
Считается, что студент освоил учебный курс, если набрал более 75 % от всей трудоемкости изучения дисциплины и может быть аттестован по данному предмету.
8. Образовательные технологии
Для проведения лекционных занятий предусмотрены презентационные материалы, видеофильмы и видеоролики.
Практические занятия выполняются в современных компьютерных классах, оборудованных современной микропроцессорной и электронно-вычислительной техникой,
оснащенной необходимыми программными продуктами.
9. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
Вопросы для итогового контроля.
1) Современные проблемы цифрового картографирования и перехода на цифровую форму представления топографических карт и планов.
2) Основные принципы автоматизации наземных методов сбора и обработки
графической (метрической) и неграфической (семантической) информации.
3) Современные геодезические приборы и методы измерений.
4) Цели и задачи проектирования плановых и высотных инженерногеодезических построений.
5) Интерактивное проектирование геодезических построений на основе цифровых карт и планов.
6) Критерии оценки точности плановых и высотных геодезических сетей. Ковариационная матрица.
7) Средний квадратический эллипс погрешностей. Назначение данного критерия.
8) Основные факторы, влияющие на точность инженерно-геодезических построений.
9) Оценка точности прямой угловой (однократной) засечки с учетом случайных
погрешностей измерений и погрешностей исходных данных.
10) Оценка точности нивелирных построений на основе ковариационной матрицы.
11) Современные методы и средства автоматизации математической обработки
инженерно-геодезических построений.
12) CREDO – технология. Назначение и основные характеристики системы
CREDO.
13) Программа Credo_dat, ее назначение, технические характеристики и функциональные возможности.
14) Программа Credo_Нивелир, ее назначение, технические характеристики и
функциональные возможности.
15) Программа Transform, ее назначение, технические характеристики и функциональные возможности.
16) Программа Credo_Топоплан, ее назначение, технические характеристики и
функциональные возможности.
10
17) Экспорт, импорт графических и атрибутивных данных. Виды файлов обменного формата.
18) Цифровые модели местности (ЦММ). Слои ЦММ. Виды объектов ЦММ.
19) Цифровые модели ситуации (ЦМС) и рельефа (ЦМР) местности.
20) Современные технологии создания ЦММ. Точность создания ЦММ.
21) Области применения ЦММ.
22) Задачи, решаемые на основе ЦММ. Определение объемов земляных масс.
23) Классификация топографических объектов. Классификаторы топографической информации.
24) ГИС – технологии создания электронных карт и планов. Инструментальные
средства ГИС.
25) Трехмерное представление и 3D – визуализация пространственных данных.
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
6.1
Рекомендуемая литература:
а) Основная
1 Информационные сети [Текст] : сб. описаний лаб. работ (утв.) / Т.М. Медведская, 2010. - 94 с.
2 Середович В. А. Геоинформационные системы (назначение, функции, классификация) [Текст] : монография / В. А. Середович, В. Н. Клюшниченко, Н. В. Тимофеева,
2008. - 192 с.
3 Чандра А. М. Дистанционное зондирование и географические информационные
системы [Текст] / А. М. Чандра, С. К. Гош; пер. с англ. А. В. Кирюшина, 2008. - 312 с.
4 Сетевые информационные технологии [Электронный ресурс] : учеб. пособие
по дисциплинам "Информатика", "Компьютерный дизайн", "Сетевые информационные
технологии", "Интернет - технологии" / В. В. Малинин ; СГГА. - Новосибирск : СГГА,
2002. - Режим доступа: http://lib.ssga.ru/. – загл. с экрана.
б) Дополнительная литература
1. Данилин, И.М. Лазерная локация земли и леса [Текст] / И.М Данилин, Е.М. Медведев, С.Р. Мельников // учеб. пособие – Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО
РАН, 2005. – 182 с.
2. Журкин И.Г. Геоинформационные системы [Текст]/ И.Г. Журкин,
С.В. Шайтуров. – М.: Кудиниц-Пресс, 2009. – 272 с.
3. Маркузе Ю.И., Голубев В.В. Теория математической обработки геодезических измерений. – М.: Академический Проект, 2010.
в) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Официальный сайт научно-технической библиотеки СГГА.- Режим доступа:
http://lib.ssga.ru/. – загл. с экрана.
2. Электронно-библиотечная система научно-издательского центра «ИНФРА-М». Режим доступа: http://znanium.com/.– загл. с экрана.
3. Электронно-библиотечная система издательства «Лань». -Режим доступа:
http://e.lanbook.com/.– загл. с экрана.
4. Научная электронная библиотека. -Режим доступа: http://elibrary.ru/.– загл. с
экрана.
ФГБОУ ВПО «СГГА» обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.
11
5. Геопрофи. Научно-технический журнал по геодезии, картографии и навигации.
Периодическое
издание. Электронный ресурс. Электронный доступ
http://www.geoprofi.ru/ .
6. Современные геодезические технологии. Периодическое издание. Электронный ресурс. Электронный доступ -http://www.prin.ru/ .
7. Автоматизированные технологии изысканий и проектирования. Периодическое
издание. Выходит ежеквартально с февраля 2001 года.
Электронный доступ http://www.credo-dialogue.com .
11. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Программное обеспечение Microsoft Offiсe, веб-обозреватель Internet Explorer, Credo_dat, Credo_Topoplan, Credo_Transform, Adobe Reader.
ИКТ-технологии, мультимедийные презентации;
Данные геодезических измерений, наземных съемок и дистанционного зондирования.
Рабочая программа составлена на основании Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и с учетом рекомендаций Примерной основной образовательной программы по направлению подготовки магистров 120100 «Геодезия и дистанционное зондирование», профиль «Геодезия».
Рабочую программу составил доцент, кандидат технических наук Кафедры инженерной геодезии и информационных систем А.Г. Неволин.
Рабочая программа обсуждена на заседании Кафедры инженерной геодезии и информационных систем, протокол № _____ « __ »
___2011 г.
Зав. Кафедрой инженерной геодезии и
информационных систем
____________
Программа одобрена Учебно-методическим
менеджмента
Протокол №
_ « __ »
____2011 г.
Председатель Учебно-методического
совета
советом
____________
12
В. А. Скрипников
института
Геодезии
С.В. Середович
и