МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Географический факультет
УТВЕРЖДАЮ
___________________________
"__" __________________2010 г.
Рабочая программа дисциплины
АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Направление подготовки
022000 Экология и природопользование
Профиль
«Природопользование»
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Саратов,
2010 год
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Аэрокосмические методы исследования» являются – дать студентам теоретические знания об аэрокосмических
методах и навыках их практического применения. Необходимость преподавания аэрокосмических методов обусловлена тем, что в настоящее время эти
методы дают наиболее полную объективную и обширную информацию о
Земле. Самой существенной стороной аэрокосмических методов является
извлечение информации из материалов съемки. Этот процесс носит название
дешифрирование и заключается в распознавании и классификации изображенных на снимке объектов и их комплексов. Эти вопросы рассматриваются
в настоящем курсе. Рассматриваются различные методики дешифрирования,
различные конструкции приборов, вопросы автоматизации и технические
приемы.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Данная дисциплина входит в состав математического и естественнонаучного цикла, в его вариативную часть. Она логически и содержательнометодически связана с дисциплинами «Картография с основами топографии», «Геоинформатика», «Геоморфология», «Ландшафтоведение». Обучающиеся также должны обладать знаниями в области географии и физики.
Освоение данной дисциплины как предшествующей желательно для некоторых других дисциплин: «Моделирование географических систем», «Оценка
воздействия на окружающую среду».
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Аэрокосмические методы исследования»
ОК – 1. Владеть культурой мышления, способностью к обобщению,
анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения.
ОК – 6 (частично). Уметь работать с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач.
ОК – 7 (частично). Обладать базовыми знаниями, позволяющими освоить методики преподавания.
ПК – 1. Обладать базовыми знаниями в области фундаментальных разделов математики в объеме, необходимом для владения математическим аппаратом экологических наук, для обработки информации и анализа данных
по экологии и природопользованию.
ПК – 2. Обладать базовыми знаниями фундаментальных разделов химии и биологии в объеме, необходимом для освоения химических и биологических основ в экологии и природопользовании.
ПК – 3. Иметь профессионально профилированные знания и практические навыки в общей геологии, теоретической и практической географии,
2
почвоведения и обладать способностью их использовать в области экологии
и природопользования.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
 различные свойства снимков и методы производства съемок;
 методики дешифрирования;
 различные конструкции приборов.
Уметь:
 пользоваться приборами для дешифрирования;
 распознавать и классифицировать изображенные на снимке объекты.
Владеть:
 приемами фотограмметрических измерений и дешифрирования.
4. Структура и содержание дисциплины «Аэрокосмические методы
исследования»
2
3
4
5
4
1
5
2
4
2
2
4
3
2
4
4
2
4
5
2
6
7
Самостоятельная
работа
Лекции
3
4
Практические (лабораторные)
2
Лекция 1. Аэрокосмические
методы исследования природной среды
Лекция 2. Физические основы и природные условия получения снимков
Лекция 3. Геометрические
свойства и фотограмметрическая обработка снимков.
Изобразительные свойства
снимков
Лекция 4. Типы дешифрирования
Лекция 5. Геоинформационные системы
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу
студентов и трудоемкость (в часах)
Семинары
1
1
Раздел дисциплины
Семестр
№
п/п
Неделя семестра
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108
часов).
8
Формы текущего контроля
успеваемости
(по неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
9
4
2
2
4
оценка практической работы
4
устный
контроль по разделу
4
оценка практической работы
устный
контроль по разделу
4
3
Лекция 6. Фонд космических
снимков. Типы космических
снимков
Лекция 7. Материалы космических съемок
4
6
2
4
7
2
Лекция 8. Комплексное географическое дешифрирование и картографирование по
космическим снимкам
9
Лекция 9. Дешифрирование
пространственной и временной структуры географических объектов
10
Лекция 10. Общие вопросы
космического дешифрирования
11
Лекция 11. Комплексное геоэкологическое космическое
картографирование
12
Лекция 12. Основные направления применения аэрокосмических методов
13
Лекция 13. Анализ ландшафтных систем и их составляющих
14
Лекция 14. Важнейшие геоэкологические проблемы
изучаемые с помощью аэрокосмических методов
15
Лекция 15. Аэрокосмический
мониторинг окружающей
среды
Всего:
4
8
2
4
9
2
4
10
2
4
11
2
4
12
2
4
13
2
4
14
2
2
6
4
15
2
1
4
устный и письменный контроль
30
15
63
зачет
6
7
8
2
2
2
2
4
оценка практической работы
4
устный
контроль по разделу
оценка практической работы
4
4
устный
контроль по разделу
4
оценка практической работы
4
устный
контроль по разделу
оценка практической работы
5
4
устный
контроль по разделу
оценка практической работы
Лекция 1. Введение. Аэрокосмические методы исследования природной среды.
Способы получения достоверной информации о поверхности Земли.
Классификация снимков. Связь с другими дисциплинами. Основные
направления применения современных методов.
Лекция 2. Физические основы и природные условия получения
снимков.
Определение аэрокосмических методов. Физические основы и природные условия получения снимков. Регистрируемое излучение. Технические
свойства получения снимков.
4
Лекция 3. Геометрические свойства и фотограмметрическая обработка снимков. Изобразительные свойства дешифрированных снимков.
Геометрические свойства и фотограмметрическая обработка снимков.
Масштаб. Определение размеров по одиночному снимку. Трансформация
снимков. Оптическая плотность. Изобразительные свойства дешифрированных снимков. Разрешение снимка. Прямое и косвенное дешифрирование.
Признаки дешифрирования. Преобразование снимков: увеличение, квантование, цветокодирование, синтезирование.
Лекция 4. Типы дешифрирования.
Виды дешифрирования: визуальное, визуально-инструментальное, полевое, камеральное. Приборы для дешифрирования. Эталонирование. Сравнительный анализ геоэкологических ситуаций на территориях со сходными
природными и социально-экономическими условиями.
Лекция 5. Геоинформационные системы (ГИС).
Компьютерная обработка снимков. Структура ГИС. Применение дистанционной информации ГИС. Цифрование снимков. Цифровые модели.
Преобразования снимков. Современные системы автоматизированной обработки снимков.
Лекция 6. Фонд космических снимков. Типы космических снимков.
Типы космических снимков. Снимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне - фотографические, телевизионные, сканерные, фототелевизионные и др. Снимки в тепловом диапазоне, в радио диапазоне. Многозональная съёмка.
Лекция 7. Материалы космических съемок.
Материалы космических съёмок. Снимки с ресурсных, картографических и метеорологических спутников. Радиолокационные снимки.
Лекция 8. Комплексное географическое дешифрирование и картографирование по космическим снимкам.
Особенности тематического дешифрирования: ландшафтного, геоморфологического, растительности, сельского хозяйства, социальной инфраструктуры и т.д. Выбор материалов, особенности методики дешифрирования. Обновление и корректирование карт по аэрокосмическим снимкам.
Перспективы совершенствования методов создания и обновления карт,
5
расширения диапазона их информативного содержания на основе использования современных материалов.
Лекция 9. Дешифрирование пространственной и временной структуры географических объектов.
Дешифрирование пространственной структуры географических объектов. Характер и взаимосвязь пространственных структур изображения различных природных компонентов. Структура изображения изменений природной среды.
Лекция 10. Общие вопросы космического дешифрирования.
Общие вопросы космического картографирования. Использование
космической съёмки для топографического и общегеографического картографирования, обновления и дополнения карт. Тематическое картографирование с использованием космических снимков.
Лекция 11. Комплексное геоэкологическое космическое картографирование.
Комплексное геоэкологическое космическое картографирование. Специфика карт, составленных с использованием космических снимков: базовых, прикладных, природоохранных, оперативных. Системное картографирование на базе космической съёмки - основа комплексной геоэкологической оценки территории.
Лекция 12. Основные направления применения аэрокосмических
методов.
Основные направления применения аэрокосмических методов. Изучение географической оболочки в целом и отдельных геосфер Земли. Прослеживание географической зональности и высотной поясности.
Лекция 13. Анализ ландшафтных систем и их составляющих.
Анализ ландшафтных систем и их составляющих: геологического уровня,
рельефа, поверхностных вод, почвенного и растительного покрова, типов использования земель.
Лекция 14. Важнейшие геоэкологические проблемы изучаемые с
помощью аэрокосмических методов.
Важнейшие геоэкологические проблемы, изучаемые с помощью аэрокосмических методов: изменение химического состава атмосферы, деградация
6
природных экосистем, снижение плодородия почв, качества поверхностных
вод, загрязнение океана.
Региональные исследования облесения, опустынивания и их последствий. Выделение зон экологического бедствия, оценки состояния природной
среды в них.
Лекция 15. Аэрокосмический мониторинг окружающей среды.
Определение, цели, общая структура, классификация. Глобальный, региональный, локальный уровни мониторинга. Функции мониторинга. Картографический мониторинг. Мониторинг атмосферы, океана, поверхностных
вод суши, экосистем, ландшафтов, хозяйственного использования территории.
Перечень практических работ
1. Ознакомление с материалами воздушной и космической съёмок.
Просмотр снимков, полученных в разных частях спектра различными фотографирующими системами (кадровые, спектрозональные и многозональные снимки, цветные синтезированные снимки, тепловые и радарные снимки).
2. Ознакомление с приборами для дешифрирования снимков (лупы,
стереоскопы).
3. Камеральное дешифрирование снимков с использованием альбома
образцов отдешифрированных аэроснимков ЦНИИГАиК и учебного комплекта снимков.
4. Измерение по снимкам линейных и площадных объектов местности.
5. Геоморфологическое дешифрирование. Составление схемы речной долины, отработка легенды (долина р.Волги до затопления).
6. Составление схемы дешифрирования типов использования земель.
5. Образовательные технологии
При реализации учебной работы в форме лекций используются различные формы визуализации наглядного материала: мультимедийные презентации MS PowerPoint, учебные альбомы дешифрирования многозональных
аэрокосмических снимков, набор многозональных снимков и набор слайдов
чёрно-белых, цветных и спектрозональных снимков (из фондов кафедры
геоморфологии и геоэкологии СГУ).
Практические занятия проводятся с использованием зеркального стереоскопа, лупы.
7
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Виды самостоятельной работы:
1. Изучение дисциплины по литературными источникам: учебные пособия, учебно-методические издания, публикации в научных и научнопопулярных периодических изданиях.
2. Изучение снимков из фонда кафедры геоморфологии и геоэкологии, альбомов дешифрирования многозональных снимков. Изд-во Наука,
Москва, Академ-Ферлаг-Берлин, 3 тома.
3. Знакомство с коллекцией репродукций космоснимков. Набор учебных слайдов.
4. Подготовка к текущей аттестации и зачету.
Контрольные вопросы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины:
1. Цели и задачи аэрокосмических методов исследований окружающей
среды.
2. Сущность дистанционных методов исследований.
3. Виды излучений, их характеристики.
4. Понятие об аэросъемке.
5. Виды космических съемок.
6. Понятие об аэрометодах (4 группы).
7. Понятие о синтезировании многозональных снимков.
8. Дистанционное зондирование в инфракрасном диапазоне.
9. Сверхвысокочастотная радиометрическая съемка.
10.Активное радиолокационное зондирование.
11.Технические средства космической системы ИПРОС.
12.Типы космических снимков.
13.Природные условия съемки. Оптические свойства природных объектов.
14.Отражательные свойства природных объектов (альбедо, коэффициент яркости). 4 группы поверхностей.
15.Контраст ландшафта. Учет сезонных и многолетних изменений
ландшафта.
16.Метеорологические условия съемки. Сезонные условия съемки.
17.Геометрические свойства одиночного снимка. Масштаб снимка.
18.Масштабы аэрокосмических снимков. Вычисление масштабов.
19.Основные элементы снимка (показать на схеме).
20.Понятие о трансформировании снимков.
21.Искажение на снимках.
22.Фотосхема, фотоплан, фотокарта.
23.Стереоскопическая пара снимков. Понятие о параллаксе.
24.Ориентирование снимков. Стереофотограмметрические приборы.
8
25.Сущность дешифрирования и дешифрировочные признаки.
26.Виды дешифрирования.
27.Геоморфологическое дешифрирование.
28.Дешифрирование ледникового рельефа.
29.Дешифрирование типов и форм рельефа, обусловленных деятельностью подземных вод.
30.Дешифрирование эолового рельефа.
31.Дешифрирование вулканического рельефа.
32.Дешифрирование гидрографических объектов.
33.Изучение гидрологических объектов по космическим снимкам.
34.Изучение по снимкам почвенного покрова.
35.Изучение растительности по снимкам.
36.Почвенное и геоботаническое дешифрирование космических снимков.
37.Исторический очерк развития аэрометодов.
38.Этапы развития космической съемки.
39.Дешифрирование эрозионного рельефа.
40.Изучение океанов и морей по космическим снимкам.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические
методы географических исследований. - М.: Издательский центр «Академия»,
2004. -336 с.
2. Киенко Ю.П. Основы космического природоведения. - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1999.-284 с.
3. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И. Аэрокосмические исследования динамики географических явлений. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991.-205 с
б) дополнительная литература:
1. Брюханов А.В., Господинов Г.Б., Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические
методы в географических исследованиях. М.:МГУ,1982.
2. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. М.: Наука,
3. 1984.
4. Богомолов Л.А. Дешифрирование аэрокосмических исследованиях.
М.:Недра,1976
5. Книжников Ю.Ф. Аэрометоды в географических исследованиях. М.:
Географ, ф-та МГУ, 1972.
6. Виноградов В.В. Космические методы изучения природной среды.М.: Мысль, 1976.
7. Космические исследования земных ресурсов. Сб. АН СССР. НаукаМ.: 1976.
9
8. Кравцова В.П. Космическое картографирование. Изд-во МГУ. М.:
1977.
в) Интернет-ресурсы:
1. http://visibleearth.nasa.gov/ - Каталог космических снимков.
2. http://librarynew.gpntb.ru/cgi/irbis64r_simplesite/cgiirbis_64.exe - Государственная публичная научно-техническая библиотека России:
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Набор слайдов чёрно-белых, цветных и спектрозональных снимков.
2. Набор многозональных снимков.
3. Зеркальный стереоскоп, лупы.
4. Учебные альбомы дешифрирования многозональных аэрокосмических снимков. 3 тома. Изд-во Наука, Москва, Академ-Ферлаг-Берлин.
5. Геоэкологический атлас.
10
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 022000
Экология и природопользование и профилю Природопользование.
Автор:
В.К. Штырова доцент кафедры геоморфологии и геоэкологии географического факультета СГУ.
Программа одобрена на заседании кафедры геоморфологии и геоэкологии
от ___________ 2010 года, протокол № _________________.
Подписи:
Зав. кафедрой геоморфологии и геоэкологии
д. г. н., профессор
А.Н. Чумаченко
Декан географического факультета
д. г. н., профессор
А.Н. Чумаченко
11