Геоинформационные системы в геологии

А.В. Аплеталин

Геологический факультет, кафедра геохимии, комн. 718, тел. 939-49-30

 

Аннотация

 

В курсе излагаются общие теоретические основы геоинформатики, возможности применения геоинформационных технологий для решения широкого круга практических задач в геологии и геохимии, рассматриваются основные функциональные возможности существующих геоинформационных систем (ГИС).

Курс состоит из лекционной и практической частей. В теоретической части основное внимание уделяется изучению методов получения, организации, обработки и анализа пространственных данных. Рассматриваются принципы построения и организации баз данных, методы дистанционного получения информации об изучаемых объектах, излагаются общие сведения о системах координат и картографических проекциях. В практической части курса даются навыки работы с современными ГИС-системами, при построении рабочего проекта решаются задачи анализа данных, наиболее часто встречающиеся на практике.

Литература

Основная:

  • Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование. М., 1997.
  • Геоинформатика. в 2 кн. / под ред. В.С. Тикунова. 2-е изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2008, 384 с.
  • Геоинформатика: Учебн. Для студ вузов / Е.Г.Капралов, А.В.Кошкарев, В.С.Тикунов и др. ; под ред В.С.Тикунова Под. Ред. В.С. Тикунова. М.: Академия, 2005.
  • ДеМерс, Майкл Н. Географические информационные системы. Основы.: пер. с англ. – М.: Дата+, 1999. – 491 с.
  • Джеф Шанэр и Дженифер Райтсел. Редактирование в AcrMap. М.: "Дата+"
  • Зейлер М. Моделирование нашего мира. Руководство ESRI по проектированию базы геоданных.-ESRI, 1999.-254 с.
  • Книжников Ю. Ф., Кравцова В. И., Тутубалина О. В. Аэрокосмические методы географических исследований. М.: Academia, 2004.- 336 c.
  • Королев Ю.А. Общая геоинформатика. – М.: Дата+, 2001.
  • Коротаев М.В., Правикова Н.В. Применение геоинформационных систем в геологии: учебное пособие. – М.: КДУ, 2008, 172 с.
  • Кошкарев А.В., Тикунов В.С. Геоинформатика. Под ред. Д.В. Лисицкого. М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1993.
  • Лебедев С.В. Цифровая модель карты эколого-геологического содержания в ГИС ArcGis: Учебное пособие – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2008, 197 с.
  • Майкл Минами. AcrMap. Руководства пользователя. М.: "Дата+"
  • Руководство ESRI по ГИС анализу. Том 1: Географические закономерности и взаимодействия. Пер. с англ. ЗАО ДАТА+ – ESRI Press, 1999, 190 с.
  • Remote sensing and spectral geology. Reviews in economic geology. Volume 16. Society of Economic Geology, 2009

    • Дополнительная:

  • Воробьева Т.А, Марголина И.Л., Поливанов В.С.и др. Информационное обеспечение управления природопользованием и решения проблем экологической безопасности населения // Географические исследования в Московском университете. Том 3. Природные ресурсы, их охрана и использование. М.: Геос, 2004.
  • Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999.-204 с.
  • ГОСТ Р 51353-99. Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт. Состав и содержание. 1999.
  • Государственный стандарт Российской Федерации. «Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования» (ГОСТ 50828-95). – М.: ИПК, изд-во стандартов, 1996. – 3 с.
  • Жуков В.Т., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Компьютерное геоэкологическое картографирование. – М.: Научный мир, 1999. – 128 с.
  • Кошкарев А.В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения. М.: ИГ РАН, 2000.
  • Кравцова В.И. Генерализация аэрокосмического изображения: континуальные и дискретные снимки. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 255 с.
  • Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. Основы и методы дистанционного исследования в геологии. М.: Мир, 1988 -345 c.
  • Линник В.Г. Построение геоинформационных систем в физической географии. М.: Изд-во МГУ, 1990.
  • Лурье И.К. Основы геоинформатики и создания ГИС. М, 2002.
  • Филатов Н.Н. Геоинформационные системы. Применение ГИС при изучении окружающей среды. Петрозаводск: Изд-во КГПУ, 1997.
  • Цветков В. Я. Геоинформационные системы и технологии. - М.: Финансы и статистика, 1998. - 288 с.
  • Parkinson B.W. et al. A history of satellite Navigation. Navigation (USA), vol. 42, №1, pp.109-164, 1995.

    •  

    Перечень вопросов к итоговой аттестации по всему курсу

     

  • Геоинформатика и геоинформационные системы. Понятие географической информационной системы (ГИС). Состав и структура современных ГИС.
  • История развития ГИС. Основные этапы развития геоинформационных систем.
  • Организация данных в ГИС. Пространственные объекты – как объект моделирования в ГИС. Позиционные и семантические (аттрибутивные) характеристики пространственных объектов.
  • Основные типы пространственных данных. Сравнение векторных и растровых моделей представления пространственных данных.
  • Цифровые модели поверхностей. Модели GRID и TIN и их применение при исследовании природных объектов.
  • Описательные (инфологические) и структурно-определённые (иерархические, сетевые, реляционные, объектно-ориентированные) модели организации данных
  • Реляционная модель организации данных. Основные особенности, преимущества и недостатки.
  • Структура реляционной базы данных. Основные типы данных, используемые в современных СУБД.
  • Способы организации геоданных: модель САПР, модель покрытия, модель базы геоданных. Их основные особенности и сравнительная характеристика.
  • Структура модели покрытия ArcView («шейп-файл ArcView»).
  • Файловые и персональные базы геоданных ArcGis как примеры объектно-ориентированных моделей организации пространственных данных.
  • Картографические проекции. Географические и прямоугольные (плановые) системы координат.
  • Картографические проекции. Эллипсоид вращения (референс-элипсоид) – как модель отображения поверхности Земли. Основные референс-эллипсоиды, лежащие в основе наиболее распространённых картографических проекций.
  • Виды искажений в картографических проекциях. Классификация картографических проекций по виду искажений.
  • Классификация проекций по виду нормальной картографической сетки. Азимутальные, конические и цилиндрические проекции.
  • Проекции, применяемые при создании топографических карт. Сравнительные характеристики проекций UTM и Гаусса-Крюгера.
  • Масштаб карты. Понятие главного и частного масштабов.
  • Разграфка и номенклатура топографических карт.
  • Системы спутниковой навигации. Сравнительная характеристика систем GPS и ГЛОНАСС.
  • Ошибки определения координат спутниковыми навигаторами. Основные причины, влияющие на точность определения координат.
  • Методы преобразования систем координат. Преобразования между известными системами координат и произвольные преобразования на плоскости.
  • Данные дистанционного зонтирования Земли. Основные типы устройств получения снимков (фотографические, сканерные, радиолокационные).
  • Классификация  снимков по спектральному диапазону. Панхроматические, многозональные, гиперспектральные и радиолокационные системы.
  • Классификация снимков по типу разрешения. Пространственное, спектральное, радиометрическое и временное разрешение снимков.
  • Классификация снимков по обзорности. Глобальные, крупнорегиональные, региональные и локальные снимки.
  • Четыре класса природных объектов, выделяющиеся  по значению спектральной яркости в разных диапазонах.
  • Визуальное дешифрирование многозональных снимков. Композиции истинного, ложного и псевдоцвета Использование различных комбинаций зон для дешифрирования геологических объектов (на примере снимков Landsat TM, ETM+).
  • Построение моделей поверхностей по нерегулярным точечным наблюдениям. Виды интерполяторов: детерминистические и геостатистические, точные и сглаживающие. Построение поверхностей в ArcMap с использованием модуля Geostatistical Analyst.
  • Построение и использование TIN-поверхностей в ArcGis. Модуль ArcGis 3D Analyst, основные возможности.
  • Построение и анализ GRID-поверхностей в ArcGis. Модуль Spatial Analyst, основные возможности.
  • Отраслевые геологические геоинформационные проекты. Основные типы решаемых задач.