авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Крейдер, Оксана Александровна Информационная среда использования ГИС­технологий в образовании ...»

-- [ Страница 3 ] --

Администраторы среды обеспечивают организационную поддержку взаимодействия пользователей в среде, управлепие доступом и ведение баз данных пользователей, определяют набор информационного обеспечения и способы его получения нользователями. Администраторы-технологи информационной среды обеснечивают технологическую поддержку процесса реализации формальных операций для решения предметных задач.

Категория «Гость» имеет доступ к главной странице информационной среды и может ознакомиться с основными ноложениями и возможностями обу чения на основе использования ГИС-технологий.

Пользователи категории «Обучающиеся» разделены на три грунны по этапам обучения: «Школьник», «Студент», «Специалист». Пользователь каждой группы определяется характеристиками (класс, курс, группа, направление ис следований и др.);

имеет доступ к теоретическим учебным материалам (лекции, методические пособия и т.п.);

обеспечивается практическими заданиями в виде предметных задач, соответствующих учебной программе;

выполняет контроль ные требования (экзамены, тесты, контрольные, курсовые и т.п.). Обучающимся необходимо освоить теоретический курс дисциплины и выполнить практические задания с минимальными ощибками и в установленное программой время.

Обучающие обеспечивают методическую поддержку образовательпого процесса, участвуют в подготовке программ и курсов учебных дисциплин для различных направлений, которые должны содержать следующие блоки: инст руктивный блок (учебные планы и методические материалы, практические зада ния);

информационный блок (курсы лекций, учебная, научная литература, ссыл ки на библиотеки);

коммуникативный блок (образовательные центры, научные семинары и конференции);

контрольный блок (контрольные вопросы и тесты, студенческие работы).

На рис.3.7. представлена схема взаимодействия обучающегося и модулей информационной среды.

Методический мо дуль Обучающийся Обучающий Справочно Персонализаци ерсонализация информационный модуль Подготовка и размещение теоре^ Доступ к теоретическим тических и учебно-методическ1( учебно-методическим мате риалам материалов Т Ртуп К коллекции пред Подготовка практических задани^ -гияиий метных задач вопросов, тестов и т.п.

Т Функциональный 1олучение задания Реализация процесса обу^;

модуль Т чения Т •шолнение задания ГИС модуль Т Контроль за выполнением за и защита результа Н И и успеваемостью в целол И та Аналитический модуль Анализ, оценка и интерпре _ ция результатов Интернет Рис.3.7. Схема взаимодействия обучающегося и модулей информаци онной среды.

Для подготовки и переподготовки специалистов таких направлепий как экология, геофизика, менеджмепт, прикладная информатика, информационные системы, а также для школьного образования разработаны программы следую щих учебных курсов: «Информационные системы и технологии», «ГИС в эколо гии», «ГИС в природопользовании», «ГИС в муниципальном управлении», «Ос новы ГИС технологий для школьников». Набор заданий для указанных курсов подбирается с учетом уровня сложности и направления подготовки специали стов. Обучаюшнй контролирует ход выполнения заданий, обеснечивает обу чающегося учебными пособиями, рекомендациями, оценивает и анализирует по лученные результаты, проверяет контрольные задания.

Критерий качества освоения учебного материала обучающимся на основе информационной среды использования ГИС сводится к качеству решения задачи предметной области. Исходя из характеризующих признаков обучающегося (не должен делать ошибок и решать задачу за минимальное время) критерий качест ва освоения учебного материала К^^^ определяется двумя составляющими: пра вильностью и временем выполнения задания.

PV, где Р е (l;

5) - оценка за правильность выполне \ реш. ticnpawi.) нака ния задания, Г„^,д,^, - время выполнения задания по программе, V^^^^ — время вы полнения задания обучаюшимся, ^ ^ n aj ^ ^ pe "• время исправления ошибок, ^„аказ € (1;

N) - коэффициент наказания, который определяется обучаюшим в за висимости от времени отставания по программе, чем больше отставание, тем больше коэффициент наказания, который может понизить качество освоения учебного материала.

Таким образом, формируются выводы по третье главе.

Разработанные во второй главе научно-методические положения позволи ли сформулировать требования к построению ИС использования ГИС в подго товке специалистов.

В диссертации разработана структура нользовательского интерфейса, ко торый состоит из административного и функционального блоков. Администра тивный блок реализован на основе Web-технологий, Предлагаемая структура интерфейса является универсальной и может быть адаптирована для любого об разовательного учреждения.

Построение информационной среды использования ГИС в образовании предоставляет новые возможности организации учебного процесса и позволяет расширение возможностей традиционных форм обучения.

Глава 4. Примеры использования результатов исследований диссер тационной работы 4.1. Программы учебных курсов для подготовки снениалистов раз личных направлений Для обеспечения образовательного процесса в информационной среде использования ГИС-технологий в подготовке специалистов различных направлений автором были разработаны программы учебных курсов, которые используются для обучения школьников старших классов, студентов снециальностей экологии, геофизики, информационных систем, а также специалистов в области экологии, природопользования, муниципального унравления в рамках курсов повышепия квалификации дополпительпого образования.

Программа учебного курса «Основы ГИС для школьников»

составлена для школьников 10-11 классов и внедрена в качестве элективного курса. Для обучения школьников необходимо использовать самые передовые технологии. Наиболее мощным инструментом но своим возможностям анализа и графического представлепия картографической информации являются геоинформационные системы (ГИС), Внедрение ГИС-технологий в школьное образование позволит существенно улучщить знания щкольников. Умения работать с ГИС необходимы в самых различных областях планирования и управления на районном, городском, региональном и федеральном уровнях, ГИС-технологий нозволяют проводить сбор, хранение, анализ и картирование любых данных об объектах и явлениях на основе их пространственного положепия. Эта современная компьютерная технология обеспечивает интеграцию баз данных и операций над ними, таких как их запрос и статистический анализ, с мощными средствами представления данных, результатов запросов, выборок и апалитических расчетов в наглядной легко читаемой картографической форме. Предметом исследования в ГИС могут являться как объекты и явления окружающего нас мира, так и данные, получепные в результате паблюдений и измерений в разных научных областях.

Такие данные являются также составной частью учебных курсов и практических занятий в школах и высших учебных заведениях.

Программа изучения ГИС-технологий составлена таким образом, что по могает сформировать у школьников новый взгляд па мир, обеснечивающий его комплексное восприятие и лучшее понимание взаимосвязей между его состав ляющими. И, что тоже немаловажно, специалисты в этой области востребованы обществом и имеют прекраспые перспективы получепия интересной, достаточно престижной и хорошо оплачиваемой работы.

Запятия курса строятся в форме лекций;

повторепие материала проходит в виде практических работ. Умения работать с нрограммными продуктами приоб ретаются во время лабораторно-практических работ, индивидуальных консуль таций. Контроль за работой учащихся вынолняется при проверке практических работ.

Знания, умения, навыки школьников при изучепии ГИС-техпологий:

• знать осповпые определения: ГИС, электронная карта, база данных, масштаб, векторная и растровая модель данных;

• уметь классифицировать ГИС по назначению, масштабу территори альному охвату;

• знать основные форматы данных;

• уметь включать, выключать и производить настройку технических средств;

• уметь работать с готовыми ГИС-проектами;

• уметь создавать слои и объекты электронной карты (ЭК);

• уметь работать со слоями, изменять масштаб;

• уметь создавать твердые копии электронных карт;

• знать основные определения: банк данных, база данных, СУБД и др.;

• уметь объединять БД с ЭК;

• иметь понятия об организации запросов в БД.

• уметь формировать ГИС-проект и решать прикладные задачи.

В рамках курса разработаны предметные задачи для изучения на их основе других дисциплип, нанример, географии, истории и экологии, которые используют возможпости ГИС-технологий для повышения качества визуализации учебных материалов и усвоения учебной программы.

Учебный курс «Информационные системы и технологии (ИСТ)»

нредназначен для студентов очного и заочного обучения нанравлению системный анализ и унравление и реализован в виде электронного курса, который внедрен в систему дистанционного обучения. Целью курса «ИСТ»

является освоение студентами системного нодхода к нроектированию, созданию нрименению комныотерных информационных технологий.

Программа учебного курса «Информационные системы и технологии (ИСТ)» содержит следующие разделы.

№ Наименование разделов учебного курса «Информационные системы и технологии»

1 Информационные технологии Общее понятие информации, свойства информации и законы ее нреоб разования, информационные системы и технологии, критерий эффек тивности информационных технологий, методы информационного мо делирования, когнитивный анализ и моделирование сложных ситуаций 2 Методология и технология формулирования предметных задач Формализация, постановка задач принятия оптимального решения, принятие решений в условиях неонределенности, принятие решеннй в условиях риска, учет неопределенных факторов, заданных законом рас пределения, учет неонределенных пассивных условий, учет активных условий № Наименование разделов учебного курса «Информационные системы и технологии»

3 Системный подход к созданию автоматизированных систем Основные понятия системного анализа, автоматизированные системы, жизненный цикл автоматизированных систем, характеристики процес сов жизненного цикла, проектирование, процесс проектирования авто матизированных систем, сложившаяся практика проектирования АС, проектирование информационных систем 4 Компьютерные системы принятия решений Поддержка принятия решений, задачи компьютерных систем поддерж ки принятия решений, этапы нринятия решений на компьютере 5 Экспертные снстемы Структура экспертных систем, методика построения, методы поиска решений в экспертных системах, человеко-машинные системы, систе мы искусственного интеллекта, исторический обзор развития искусст венного интеллекта, основные понятия и определения 6 Геоинформационные технологии Наука Геоинформатика, история развития и перспективы ГИС, опреде ление ГИС, составные части ГИС, сферы применения ГИС, принципы функционирования ГИС технологий, векторная и растровая модели, за дачи, которые решает ГИС, функциональные возможности ГИС Курс «ИСТ» содержит практикум, включающий следующие разделы ко дирование информации (текста, графической информации, звуков, чисел);

сис темы счисления;

защита информации;

базы данных;

структурный подход к про ектированию информационных систем (SADT, DFD, ERD, STD);

моделирование данных;

диаграммы «сущность-связь» (ERD);

ГИС технологии (ArcView, Maplnfo, ГИС ИНТЕГРО);

экспертные системы (Expert Light).

Курсы «ГИС в экологии», «ГИС в ириродопользоваиии», «Информа ционно-аиалитические системы поддержки ирииятия решений» были разра ботаны по договору № 2 от 18Л0.2002г и предпазначены для разных категорий государственных служащих, дифференцированных по уровням принятия реше ний. Учебные программы ориентированны на следующие категории государст венных служащих: а) руководители высшего звена;

б) руководители среднего звена;

в) ведущие специалисты. Предлагаются следующие сроки проведения обучения:

А) Руководители высшего звена системы МПР Всего Прак Наименование раздела курса Теория часов тика 18 ГИС в природопользовании 30 20 28 18 12 ГИС в экологии 30 20 28 18 12 Информационно-аналитические системы поддержки принятия управленческих реше- 30 20 ний 28 Б) Руководители среднего звена системы МПР Наименование раздела курса Всего Теорня Прак часов тика ГИС в природопользовании 42 126 63 180 90 84 ГИС в экологии 126 180 системы 84 Информационно-аналитические поддержки принятия управленческих реше- 126 ний 180 В) Ведущие специалисты Практи Всего Теория Наименование раздела курса часов ка ГИС в природопользовании 180 90 270 360 90 ГИС в экологии 90 360 90 Информационно-аналитические систе- 90 мы поддержки принятия управленческих ре- 90 щений Учебный курс «ГИС в природопользовании». Внедрение компьютерных технологий в практику решения природопользовательских задач позволяет су щественно повысить эффективность исследований. Цель данного курса заклю чается в изучении способов и методов решения нриродопользовательских задач при помоши географических информационных систем (ГИС). Обучающиеся по знакомятся с методикой постагювки задач на основе системного подхода;

техно логией решения задач экологии, с использованием методов поддержки принятия управленческих решений, интегрированного анализа разноуровневой экологиче ской и геологической информации, методов распознавания;

познакомятся с раз личными типами ГИС и областями их применения для задач природопользова ния, экологии и охраны окружающей среды. Для практического закрепления по лученных знаний обучающимся предлагается разработать и организовать собст венный геоинформационный проект, в процессе реализации которого, обучаю щиеся научатся вводить, хранить, модифицировать и обрабатывать на основе интегрированного анализа разноуровневую гео- и эко-информацию, для решения задач мониторинга различных природпых объектов, прогнозно-поисковых задач, задач количественной оценки природных ресурсов и др., применяя для этого со временные возможности ГИС. Данный курс заложит базу для дальнейшего изу чения и нрименения постоянно развивающихся возможностей ГИС в различных задачах природопользования, экологии и охране окружающей среды.

Программа курса «ГИС в природопользовании» содержит следующие раз делы:

Наименование раздела учебного курса «ГИС в природопользовапии»

1 ВВЕДЕНИЕ В ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Определения ГИС, признаки ГИС. История развития информационных систем в науках о Земле. Сферы применения ГИС.

2 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ, КАРТЫ И КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ 2.1 Пространственный анализ: основа современной географии Совершенствование пространственного сознания. Пространственные эле менты. Шкалы измерений. Пространственные координаты. Пространствен ные раснределения. Сбор географических данных. Популяции и схемы от бора. Обобщение результатов выборок.

2.2 Карта как модель географических данных: язык пространственного мыш ления Карта как модель: представление реальности. Изменение парадигмы в кар тографии. Масштаб карты. Другие характеристики карт. Картографические проекции. Системы координат для картографии. Картографический про цесс. Картографические символы. Условгюсть карт и базы даппых ГИС.

Особенности некоторых видов карт (Почвенные карты. Зоологические кар ты. Изображения дистанционного зондирования. Карты растительности.

Временные ряды карт).

2.3 Картографические и геоинформационные структуры данных Идея представления пространственных данных. Основные структуры ком пьютерных файлов (Неупорядочеппые файлы. Последовательно упорядо ченные файлы. Индексированные файлы). Структуры баз данных для унравления данными (Иерархическая структура данных. Сетевые структу ры. Реляционные базы данных). Графическое представление объектов и их атрибутов. Многослойные модели данных ГИС (Растровые модели. Мето ды сжатия растровых данных. Векторные модели данных. Сжатие вектор ных данных. Векторная модель для представления поверхностей. Гибрид ные и интегрированные системы).

Наименование раздела учебного курса «ГИС в природопользовании»

№ 3 ВВОД, ХРАНЕНИЕ И РЕДАКТИРОВАНИЕ 3.1 Ввод даппых в ГИС Нодсистема ввода (Устройства ввода. Растр, вектор или то и другое. Нре образования координат. Подготовка карты и процесс оцифровки). Что вво дить. Как много вводить. Методы ввода векторных данных. Методы ввода растровых данных. Дистанционное зондирование как особый случай ввода растровых данных. Внешние базы данных.

4 АНАЛИЗ ДАННЫХ ГИС 4.1 Элементарный пространственный анализ Введение в пространственный анализ. Нервая задача исследования: наблю дение (Как ГИС находят объекты. Для чего нам нужно находить и опреде лять местоположепия объектов). Определение объектов на основе их атри бутов (Определение точечных объектов на основе их атрибутов. Определе ние линейных объектов на основе их атрибутов. Определение площадных объектов на основе их атрибутов). Геометрические объекты высокого уровня (Точечные объекты высокого уровня. Линейные объекты высокого уровня. Площадные объекты высокого уровня).

4.2 Измерения Измерение длины линейных объектов. Измерение полигонов (Линейные меры полигонов. Определение периметра. Вычисление площадей полиго нальных объектов). Меры формы (Измерение извилистости. Меры формы полигонов). Измерение расстояний (Простое расстояние. Функциональное расстояние).

4.3 Классификация Принцины классификации. Простейшая переклассификация. Окрестпости.

Фильтры. Окрестности. Переклассификация поверхностей (Уклон. Экспо зиция склопов (аспект). Профиль поверхности. Взаимная видимость). Бу феры.

4.4 Статистические поверхности Что такое поверхность? (Изображение поверхностей на картах). Выборка статистических поверхностей. Цифровые модели рельефа. Растровые по верхности. Интерполяция (Линейная интерполяция. Другие методы интер поляции). Применение интерполяции. Проблемы интерполяции. Нарезка статистических поверхностей. Объемы, ограничиваемые поверхпостями.

Другие виды анализа поверхностей. Дискретные поверхности (Карты нлот ности точек. Карты хороплет. Дасиметрическое картографирование).

4.5 Пространственные распределения Пространственные распределения. Распределепия точек (Анализ квадратов.

Апализ ближайшего соседа). Полигопы Тиссена. Распределепия полигонов (Статистик соедипепий. Другие меры распределений полигонов). Распре делепия линий (Плотность линий. Ближайшие соседи и пересечепия ли НИИ). Направленность линейных и площадных объектов. Связность линей ных объектов. Модель гравитации. Маршрутизация и аллокация. Недос тающее звено: почему нужно использовать другие покрытия.

4.6 Наложение нокрытий Картографическое наложение. «Точка в полигоне» и «линия в полигоне».

Наложение полигонов. Компьютеризация процесса наложения (Растровые наложения «точка в полигоне» и «линия в нолигоне». Растровое наложение полигонов). Наложение в векторных системах. Тины наложений (Наложе ние САПР. Топологическое векторное наложение. Замечание об ошибках при наложении. Дасиметрическое картографирование). Несколько послед них замечаний о наложении.

4.7 Картографическое моделирование Картографическая модель. Модели в географии. Типы картографических моделей. Индуктивное и дедуктивное моделирование. Составление блок схем моделей (Нроработка модели. Разрешение конфликтов. Нримеры кар тографических моделей). Проверка работоспособности модели. Верифика ция модели.

5 ВЫВОД В ГИС 5.1 Вывод результатов анализа Вывод: отображение результатов анализа. Картографический вывод (Про цесс дизайна. Роль символов в дизайне. Принципы графического дизайна).

Внешние факторы картографического дизайна. Нетрадиционный картогра фический вывод. Некартографический вывод (Интерактивный вывод. Таб лицы и графики).

6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИС 6.1 Проектирование ГИС Что такое проектирование ГИС? Необходимость проектирования ГИС.

Внешние и внутренние вопросы проектирования ГИС. Разработка про граммного обеспечения (Принципы проектировапия систем. Линейная мо дель разработки системы. Мифический человеко-месяц. Некоторые общие характерис-тики систем). Организационное окружение ГИС. Связь между системой и внешним миром. Структурированная модель проектирования (Техническое проектирование. Концептуальное проектирование. Психоло гические проблемы внедрения ГИС. Вопросы стоимости и отдачи. Модели требований к данным и к приложениям). Формализованная методология нроектирования ГИС (Спиральная модель: Быстрое создание прототипов).

Информационные продукты ГИС (Как информационные продукты влияют на ГИС. Организация частных представлений. Ошибки проектирования).

Объединение представлений. Проектирование БД: Обшие соображения (Изучаемая область. Масштаб, разрешение и уровень детальности. Класси фикация. Система координат и проекция. Выбор программного обеспече ния). Проверка и утверждение Программа учебного курса «Информационно-аналитические системы поддержки принятия решепий» содержит следующие разделы:

Наименование разделов курса «Информационно-аналитические системы поддержки принятия решений»

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТР1Я РЕШЕНИЙ LI Анализ работ, связанных с нроектированием системы поддержки приня тия решений на основе метода анализа иерархий.

1.2 Классификация и сравнительная характеристика систем поддержки при нятия решений.

1.3 Общая характеристика и особенности проблемной области, связанной с поддержкой принятия решений.

Наименование разделов курса «Информационно-аналитические системы N поддержки принятия решений»

1.4 Общая характеристика и особенности применяемых методов, инструмен тальных средств и технологий нри нроектировании и реализации сложных программных систем (Объектная модель. Динамическая модель. Функ циональная модель).

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ 2.1 Формализация структур данных системы поддержки принятия решений.

2.2 Формализация архитектуры системы.

2.3 Формализация процесса работы пользователя в системе.

2.4 Формализация пользовательского интерфейса системы поддержки приня тия решений.

2.5 Проектирование возможностей групповой работы в системе.

2.6 Проектирование возможностей системы по работе с внешними данными.

2.7 Проектирование технологии принятия решений в системе.

3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАКЕТА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ 3.1 Инструментальные средства поддержки разработки.

3.2 Архитектура, состав и структура программных средств.

3.3 Описапие программной реализации макета системы ноддержки принятия решений на основе МАИ. (Вход в систему. Построение иерархии. Задание предпочтений. Задание матрицы парных сравнений. Задание абсолютных весов объектов. Расчет иерархии. Средства отображения и анализа резуль татов расчета. Объединение суждений. Работа с внешними данными. Ути лита «Редактор таблиц». Разграничение доступа к проектам. Ипформация 0 проекте. Описание проекта. Работа с файлами проекта. Миграция проек тов. Печать отчетов. Обшие настройки системы).

3.4 Решение задач в СППР Эксперт 4. (Постановка задачи. Декомнозиция.

Предварительный расчет. Обработка данных. Изменение рейтинга студен тов после учета рекомендаций).

3.5 Технические характеристики системы.

Программа учебного курса «ГИС в экологии» содержит следующие разделы:

Наименование разделов курса «ГИС в экологии»

Экоинформатика и геоинформатика.

Основные задачи

. Этаны информационной технологии нолучения и об работки геоданных. Введение в Геоинформационные системы. Онреде ления ГИС, признаки ГИС. История развития информационных систем в науках о Земле. Сферы применения ГИС.

2 Классификации ГИС: (по сферам применения, пространствепному охва ту, компонентным уровням применения, основному назначению и ос новному назначению).

Ввод картографической информации в компьютер. Составляющие кар тографической информации: метрические и тематические данные. Осо бенности ввода картографической информации. Матричные и векторные способы ввода информации в компьютер. Устройства ввода картографи ческой информации: сканер, дигитайзер. Метод регулярных сетей. Рас тровый метод. Сжатие информации. Код Фримена. Достоинства и недос татки матричных способов ввода картографической информации.

3 Хранение тематических данных.

Разработка классификаторов и кодирование. Стандартизация данных в ГИС. Базы данных - основные понятия. Реляционные, иерархические и сетевые БД. Организация геоэкологических БД и систем компьютерного картографирования. Логическая и физическая организация данных.

4 Определение мопиторинга.

Основные цели, задачи, функции и структура ЕГСЭМ. Принципы разра ботки системы мониторинга. Информационные технологии поддержки системы мониторинга.

5 Государственный мониторинг водных объектов России.

Основные цели, задачи и функции МВО. Сбор и обработка информации МВО. Состояние водных объектов России, Московской области.

№ Наименование разделов курса «ГИС в экологии»

7 Компьютерная техпология постановки и решения экологических задач.

Этап анализа полученной информации. Моделирование экологических ситуаций. Исторический обзор ИС моделирования (система «Гея» и др.).

8 Понятие экологической системы.

Теория самоорганизации систем. Системный анализ: определение, ос новные этапы. Особенности использования ГИС-технологии в экомоде лировапии.

9 Основные характеристики имитационных моделей. Виды систем.

Существующие шкалы измерений. Статистические методы моделирова ния и анализа.

10 Алгоритмы решения задачи районирования.

Использование различных алгоритмов при решении задач, связанных с распознаванием образов.

11 Экспертные системы и их использовапие при решении гео- и эко-задач.

Структура ЭС. База знаний и машина логического вывода. Принцины работы ЭС. Методы нечеткой логики. Теорема Байеса. Примеры ЭС и иге.

12 Обзор существующего рынка ГИС.

Тенденции развития, распространения и использования ГИС.

Помимо теоретических материалов в учебных курсах представлены вопросы для самопроверки, тесты на знание материала, практические задачи.

Программы курсов построены таким образом, что позволяют изучить за короткие сроки основы ГИС технологий и научиться эффективно использовать возможности этих технологий для решения предметных задач.

Учебный курс «ГИС в муницинальном управлении» был разработан в рамках переподготовки и повышения квалификации в области современных ин формационных технологий работников муниципальной сферы. Цель учебного курса «ГИС в муниципальном управлении» - дать специалистам в области управления, комплекс современных знаний, умений и навыков, необходимых для профессиональной деятельности по созданию и нрименению геоинформаци онных систем в муниципальном управлении.

Программа курса «ГИС в муниципальном управлении» содержит сле дующие разделы:

Наименование разделов учебного курса «ГИС в муниципальном управ № лении»

1 Понятие, предмет и метод курса. Научная принадлежность курса. Ак туальность курса. Содержание и система курса: цель и основные зада чи. Методы изучения курса.

2 Системный анализ ГИС Геоинформационные системы. Составные части ГИС. Разработка и внедрение ГИС. История развития ГИС. Построение схемы обобщен ной ГИС. Системы автоматизированного проектирования. Автомати зированные справочно-информационные системы. Применение экс пертных систем в ГИС.

3 Общие принципы построения моделей дапных в ГИС Основные понятия моделей данных. Классификационные задачи. Ас пекты рассмотрения моделей данных. Базовые модели данных, исполь зуемые в ГИС. Инфологическая модель. Иерархическая модель. Квад ратомическое дерево. Реляционная модель. Модель «сущность-связь».

Сетевые модели.

4 Особенности организации данных в ГИС Определение положения точек на поверхности Земли. Координатные данные. Основные тины координатных моделей. Взаимосвязи между координатными моделями. Системы управления базами данных. Ком данных. Векторные и растровые модели. Оверлейные структуры.

Трехмерные модели.

ГИС как средство принятия решений Утилиты работы с полями баз данных, геометрические и арифметиче ские утилиты. Сетевой анализ. Выделение объектов по пространствен ным критериям. Зонирование. Создание моделей поверхностей. Анализ растровых изображений. Анализ космоснимков.

Практические занятия являются аудиторными, проводятся либо в виде се минаров, либо по заранее известным темам. Они предназначены для закрепления и более глубокого изучения определенных аспектов лекционного материала на практике.

Каждый разработанный учебный курс содержит теоретический раздел, контрольные вопросы самопроверки, набор практических заданий и коллекцию предметных задач, примеры которых будут приведены ниже.

4.2. Использование технологии декомпозиции в задаче создания элек трониого атласа условий освоения минеральпо-сырьевой России В разделе рассматривается задача «Создание электронного атласа условий ос воения минерально-сырьевой (МСБ) России, выполненная в лаборатории Гео информатики ВНИИ Геосистем, на примере которой иллюстрируется техноло гия декомпозиции.

На этапе разработки онтологии задачи был определен понятийный аппарат:

минерально-сырьевая база, экологические условия освоения МСБ, районирование территории, благоприятные экологические условия, геоэкологические показатели, месторождение полезпых ископаемых и др.

Категории онтологии включают процессы, ресурсы, продукты, механизмы и управление. Процессы включают районирование территории, анализ состояния МСБ, оценка экологических условия и определение степени их благоприятности, создание комплекта электронных карт. Ресурсы определены показателями состояния окружающей среды РФ, сгруппированные в тематические блоки Результатом задачи является аналитические карты основных показателей, характеризующих освоепие МСБ РФ. Механизмы задачи включают методы распознавания, в частности районирование территории по выделенным факторам, расчет аналитических карт. Управление обеспечивает циклический процесс выполнения задачи от этапа анализа, формулирования цели и решения.

Формулировка предметной задачи определяет цель задачи как создание ком плекта электронных карт для оценки условий освоения и развития (МСБ) Рос сии. Исходными данными являются группы показателей состояния окружающей среды: сведения о основных тинах нолезных ископаемых, добываемых на терри тории РФ и их площадпом распространении;

сведения о лавино-, селеопасности и сейсмоактивности, потенциал самоочищения ландшафтов;

сведения о обеспе ченности данной территории водными ресурсами;

показатели, характеризующие ценность и природную значимость территории;

факторы, отражающие негатив ные последствия антропогенного воздействия на окружающую среду. Модель задачи представляет собой создание информационного обеспечения, ориентиро ванного на решение природоохранных задач на федеральном уровне на основе комплекта электронных карт экологических условий России для освоения мине рально-сырьевой базы. Результатом должен стать комнлект аналитических элек тронных карт основных геоэкологических показателей, характеризующих нри родные условия и изменения окружающей среды, обусловленные производст венной деятельностью человека, социально-экономических показателей разви тия регионов, уникальных и особо ценных природных ресурсах. Критерий оценки результат определен следующими положениями: сформированная ин формационная база и методические разработки в области анализа геоэкологиче ских факторов и районирования территории должны обеснечивать возможность создания информационной системы анализа основных экологических показате лей для оценки условий освоения МСБ.

y f Япх^м*. * r Ы IP*""' 1,. "^^•-tT Рис.4.1. Карта экологических условий освоения МСБ России.

После этапа формализации предметной задачи были получены следующие формализованные задачи: проведение районирования по степени благоприятности экологических условий освоения МСБ РФ, построение аналитических карт оценки состояния окружающей среды, формирование атласа электронных карт, отражающих условия освоения МСБ.

На этапе определения последовательности формальных онераций была получена следующая схема (рис.4.2.).

Формализованные задачи Формальные операции Анализ исходных данных Ввод и коррекция данных Районирование террито рии России по степени Приведение к картофафической проекции благоприятности экологи Создание базы данных ческих условий освоения МСБ Привязка базы данных Формирование характеристик Построение аналитиче Анализ характеристик ских карт оценки состоя ния окружающей среды Формирование ТОС Построение тематических карт Разделение объектов Формирование атласа электронных карт, отра- Формирование ГИС проекта жающих условия освое Создание гипертекстового справочника ния МСБ РФ Анализ выходных данных Рис.4.2.

А н а л о г и ч н о п р и в е д е н н о м у п р и м е р ^ M«-'vwmnjj.iM"" ^д^ywмmv-^..u^л ^ы^"-* р а з работапы практические задания, которые используются при подготовке студен тов различных направлений и применяются в качестве практикума курсов по вышения квалификации для донолнительного образования. Формулировки предметных задач приведены ниже.

Задача «Создание системы мониториига экологического состояния окружающей среды северо-восточного иобережья США» используется в подготовке студептов 1, 3-го курсов обучения направления экологии в дисцип линах «Информатика», «ГИС»;

в качестве практикума курсов повышения ква лификации «ГИС в экологии», «ГИС в природопользовании».

Географический анализ экологической информации позволяет изучать процессы, происходящие в окружающей среде, путем проведепия различных ло гических операций над векторными и атрибутивными данными (пространствен ного и табличного анализа). Для отображения результатов нространственного анализа обычно иснользуются карты, а для отображения результатов табличного анализа - отчеты.

Географические информационные системы предоставляют мощные сред ства для анализа экологической информации. Однако сами но себе они не поро ждают новых знаний о состоянии окружающей среды - они только инструмент для естествоиспытателя. В тоже время, особенно в последние годы, быстро раз виваются информационные технологии, ориентированные на формирование знаний о состоянии окружающей среды. Модули, основанные на таких техноло гиях развиваются и в рамках наиболее мощных географических информацион ных систем, но значительно чаще они формируются в экснертные системы, ори ентированные на прогнозирование состояния окружающей среды, на оценку риска хозяйственной деятельности и на нодцержку принятия рещений, обеспе чивающих устойчивое развитие.

Цель задачи «Создание системы мониторинга экологического состояния окружающей среды северо-восточного нобережья США» - создать систему мо ниторинга экологического состояния окружающей среды северо-восточного по бережья США на примере острова Long Island, На этапе изучения априорной информации выполнен анализ американских проектов, посвященных анализу состояния окружающей среды исследуемого региона. Он позволил:

• получить общегеографическую, геологическую и геоморфологиче скую характеристику исследуемого региона • получить представление о норядке нроведения нодобных проектов и их презентации • узнать в каких направлениях экологические исследования проходят в настоящее время.

Вся информация, иснользуемая в этом проекте, находится в свободном доступе на сайтах экологических и геологических организаций США (USGS, ЕРА, NYSGIS и др.). Коллеги из ESD BNL (Environmental Science Department of Brookhaven National Laboratory) предоставили спутниковые изображения на ис следуемую территорию. Массив необходимых исходных данных включает: раз личные тематические карты, аэрофото- и космоснимки в нескольких зонах спек тра, за несколько лет, базы данных, содержащие результаты исследований каче ства компонентов ОС, проводимых разлпчнымп природоохранными организа циями в течении нескольких лет.

Проводилась предварительная обработка исходных цифровых материалов:

• перевод цифровых материалов в требуемые форматы представления данных, • приведение карт и снимков к единой картографической проекции, • коррекция яркостных искажений снимков, • увязка картографических материалов разных лет и разных источни ков, • привязка баз данных к картам.

Модель природной среды исследуемого региона будет включать основные компоненты природной среды, их взаимосвязи, а также факторы, воздействую щие на их состояние. На основе модели выделены основные (наиболее важные) направления мониторинга:

• Мониторинг состояния береговой зоны, оценка возможного ущерба и определение компенсирующих мероприятий;

• Оценка состояния природных ландщафтов и оценка их устойчивости к антропогенному воздействию;

• Мониторинг состояния водных ресурсов, контроль за источниками и миграцией загрязнений.

Вся исходная информация и результаты расчетов объединены в цифровом проекте, созданном в среде ArcView GIS, ESRI Inc. Проект позволяет корректно и наглядно представить большой объем разнородной информации, предоставля ет удобпый аппарат манипуляции картографической и атрибутивной информа цией для ознакомления с результатами работ и дает возможность использования структурированной электронной информации в качестве базы для дальнейших исследований.

Задача «Создание системы поддержки принятия решеппй в мупици пальпом управлении на оспове пптеграции ГИС и трехмерного моделиро вания» используется для подготовки студентов 3-го курса нанравлений САУ и ПИ в дисциплине «ИСТ»;

для курсов новыщения квалификации в области ин формационных технологий «ГИС в муницинальном управлении».

Основные цели создания системы муииципального унравления:

• Отработка механизмов создания и внедрения современных информационных технологий унравления для решения задач развития го рода, на примере наукограда РФ Дубна.

• Информационное обеспечение принятия унравленческих ре шений по устойчивому развитию города, используя ГИС технологии, по зволяюш;

ие строить как 2-х мерные, так и 3-х мерные модели города.

• Повышение эффективности принятия управленческих реше ний.

Основные задачи создания системы муниципальпого управлепия:

• Создание цифровой картографической основы города;

• Построение 3-х мерной визуализации различных объектов города на выбранном участке;

• Интеграция картографических и атрибутивных данных в единый комплекс;

• Унификация данных обшего пользования и обеспечение дос тупа широких слоев обшественности к социально значимой и открытой информации.

Одной из перснективных возможностей использования ГИС технологий для решения задач муниципального управлепия является создание 3-х мерных моделей местности и различных объектов.

Потребность в реалистичном отображении окружающего мира увеличива ет значимость трехмерного (3D) моделирования. 3D модели облегчают планиро вание, контроль и принятие решений во многих отраслях. Трехмерная фотореа листичная визуализация территорий методами компьютерной графики и созда ние муниципальных трехмерных ГИС способны изменить технологию и практи ку управления городом, городского планирования окружаюшей среды, разработ ки и ведения нроектов.

Фотореалистичная визуализация городской территории требует больших усилий по сбору исходной информации, геометрическому и радиометрическому моделированию отдельных объектов и итоговой модели (сцены) и сильно зави сит от полноты и точности данных, представляющих ландшафт. Подходяшей отправной точкой могут служить базовые данные, составляющие основу ГИС:

цифровые модели рельефа (ЦМР), электронные карты. Однако, 3D модели воз вышаюшихся над поверхностью земли объектов, таких как здания, деревья, ог раждения, опоры ЛЭП и т.д., тем более с отображением их текстуры, еше не дос тупны в сушествующих ГИС-системах. Поэтому при создании фотореалистич ной сцены необходимо раздельно формировать модели поверхности городской территории и трехмерных объектов, на ней расположенных.

В рамках рассматриваемой задачи на выбранном участке города Дубна была построена трехмерная модель (рис. 4.3).

Трехмерная модель города, или сцена, состоит из модели местности (зем ной поверхности) и моделей наземных объектов, как правило, созданных чело веком. При создании моделей необходимо решить две важнейшие задачи: конст руирование геометрии и текстурирование модели.

Рис.4.3. Фрагмент электронной карты г.Дубна (слева) и трехмерная мо дель этого фрагмента (справа).

Возможности системы 3-х мерной визуализации части г. Дубны включа ют:

Возможность виртуального передвижения по местности: отображение ста тических и анимированных 3-х мерных объектов, выбор и манипулирование:

перемещение, вращение вокруг своей оси, масштабирование, просмотр плани ровки зданий, интерьера, панорамного вида, просмотр информации по объектам, запись изображения в графический файл.

Двумерные пространственные ГИС-данные, нолученные путем вектори зации крупномасштабных топографических планов и карт, примепялись в ос новном для определения проекционных размеров создаваемых трехмерных объ ектов и их местоположения в итоговой модели города. Кроме этого, векторные тематические слои электронных карт были задействованы нри моделировании различных коммуникаций для отображения их совместно с трехмерными моде лями основных зданий.

Задача «Изучение отображения рельефа на космических снимках» ис пользуется для подготовки студентов 1-го курса всех направлений в дисцинлине «Информатика»;

студентов 3-го курса направления САУ в дисциплине «ИСТ».

В рамках данной задачи обучающиеся выполняют следующие задания:

определяют различные формы рельефа на космических снимках, сравнивают различие изображения рельефа на коемоснимках и географических электронных картах.

Рис. 4.4. Кавказские горы (слева), Остров Крит (справа).

4.3. Примеры из коллекции предметных задач для обучения школь ников Для обучения щкольников необходимо использовать самые передовые технологии. Наиболее мощным по своим возможностям анализа и графического нредставления картографической информации инструментом являются геоин формационные системы (ГИС). Внедрение ГИС-технологий в щкольное образо вание позволит существенно улучшить знания школьников. Умение работать с ГИС необходимы в самых различных областях нланирования и управления на районном, городском, региональном и федеральном уровнях. Концепция приме нения ГИС технологий для повышения уровня фундаментальной подготовки студентов предусматривает:


1) ознакомление с существующим программным обеспечением по ГИС и электронной картографии, 2) освоение учебных ГИС (с разделением и обработкой слоев ГИС) и ста тистического математического аппарата, 3) применение ГИС в практических исследовательских заданиях.

Применение ГИС в преподавании школьного курса географии предпола гает некоторую модификацию в структуре информационных потоков, идущих от учителя к ученику и обратно. Школьный курс географии построен так, чтобы дать учащемуся наиболее щирокое нредставление о структуре и устройстве ок ружающего мира;

то представление, которое даёт география (аналогичная задача стоит и у естественных наук). География - наука информационная. Другими словами, особенность географии такова, что для качественного использования метода интернретации фактов необходима их чёткая многоуровневая классифи кация.

Какими бы строгими не были бы критерии общеобразовательных стандар тов, нельзя надеяться, что среднестатистический щкольник способен вызубрить материал более чем неразумного объёма. А факты эти действительно нужны, чтобы ученик мог самостоятельно анализировать, находить взаимосвязи, выяв лять аналогии и уметь объяснять причины различий. Последнее суждение осо бенно верно для экономической географии. Грубо говоря, чтобы объяснить при чины расцвета или, паоборот, упадка в той или иной отрасли индустрии какой либо страны, необходимо владеть данными о географическом ноложении этой страны, о её природных ископаемых, об этнических характеристиках её населе ния и т.п. Реально всеми этими знаниями может владеть лищь студент узкоспе циализированнрго ВУЗа, но никак не любой щкольник.

И чтобы щкольный курс географии (да и не только щкольный) не превра тился в бессмысленную зубрёжку отдельных фактов (нричём далеко не всех тех, наличие которых у ученика в сознании снособгю образовать осмысленную, ло гически увязанную систему), необходимо использовать геоинформационные системы, т.е. специализированные «коллекторы» географической информации (чаще всего с обратной связью). Простейщей геоинформационной системой яв ляется географический атлас. Простейщей не по объёму информацию - он дол жен быть максимальным - а по структуре и относительным трудностям работы с ним.

Геоинформационную систему можно считать высокотехнологичным эк вивалентом карт. Карты используются в соверщенно различных нанравлениях.

ГИС предоставляет возможность извлечь разные информационные слои из кар ты (дороги, поселения, растительность) и использовать то, что нужно. Это даёт нам большую гибкость, нрозводя на бумаге именно ту карту, которая нужна по требителю. Однако ГИС идёт дальше: носкольку данные хранятся па компьюте ре, анализ и моделирования становятся возможпыми. Например, можно указать два объекта на карте, попросить компьютер описать оба из них иснользуя до полнительную базу данных (намного больше, чем то, что мы видим на обычной карте) и затем попросить вычислить наилучший маршрут между объектами. В последнем определении больше конкретики, но не стоит забывать, что ГИС - это не только интерактивная карта.

Применение геоинформационпых технологий в преподавании школьного курса географии, зависит не только от качества геоинформационных систем, но и от постановки высокоэффективного ГИС-образовапия. Недостаточно коорди пироваппая, а порою просто невнятная, организационная работа на государст венном уровне, отсутствие единой системы производства, обповления, распро странения и использовапия цифровых геопрострапственных данных - эти про блемы являются не менее важными. Ио совершенно очевидно, что и эти пробле мы могут успешно решаться только профессиональными кадрами, владеющими современными геоинформационными знаниями и навыками. Другими словами, учитель должен быть не нросто географом академического плана, а географом, способпым интегрировать имеющиеся технологии (не только геоипформацион ные) с географическим материалом.

Для подготовки школьников 10-11 классов по экологии используются за дача «Экология города», которая заключается в оценке экологической обстанов ки города (загрязнения воздуха, воды и почвы) и задача «Изучение отображения смены времен года по космическим снимкам» для определения сезонных изме нений в природе, которая в данном разделе рассматривается более подробно.

За последние годы в практике школьного образования все чаще стали ис пользоваться оригипальпые подходы к обучению, появились новые учебные дисциплины. Но как бы велики не были знания, без понимания общей картины, не подкрепленные личным опытом, они могут завести в тупик или стать причи ной ошибочных суждений. Сейчас жизненно важпо найти такие способы обуче ния, такие подходы, которые помогли бы формировать способность мыслить грамотно, смело и неординарно. Именно новый стиль мышления необходим в наше время. Новое мышление - единственное страховое свидетельство, способ но ное обеспечить общее безопасное будущее. Сегодня образование становится од ним из основных средств обеспечения личной, групповой и общечеловеческой безопасности.

Наилучщий результат образования должно дать сочетание теории с прак тикой. Вовлечение щкольников в учебно-исследовательскую работу может по зволить выйти на иной уровень понимания проблемы, увидеть привычные явле ния с позиции экологически грамотного человека.

Использование космической информации - принципиальное новое на правление в образовании. Работа с новейщими средствами получения информа ции о состоянии Земли позволяет не только расширить кругозор учащихся, вы строить непривычные межпредметные связи, но и показать уровень современной техники и технологии и возможности работы с данными, которые актуальны именно сегодня. Кроме того, такие занятия могут иметь и профориентационный характер, поскольку круг специалистов, использующих в своей работе данные со спутников, постоянно расширяется.

Для подготовки школьников 10-11 классов по экологии используются за дача «Экология города», которая заключается в оценке экологической обста новки города (загрязнения воздуха, воды и почвы). На основе электронной карты города, школьники формируют фактографическую информацию об источниках загрязнения окружающей среды. Создают базу данных, на основе которой стро ят тематические карты, позволяющие провести анализ загрязнения отдельных районов.

Рис.4.5. Экологическая обстановка территории города Дубна.

Результатом решения данной задачи является формирование ГИС проектв в накете ГИС ИНТЕГРО, который включает тематические карты, справочную информацию об источниках и показателях загрязнения районов города. Обсуж даются вонросы о выработке рекомендаций по улучшению сложившейся обста новки.

Задача «Изучение отображения смены времен года по космическим енимкам». Цель работы: изучить отображение смены времен года на космиче ских снимках. Задачи работы:

• закрепить знания о смене времен года, • сопоставить отображение территории на космических снимках в разные времена года, • научить определять время года по космическому снимку.

В качестве исходных данных представлены следующие материалы и на глядные пособия: космические снимки одной территории, вынолненные в раз ные времена года, карты поясов освещеньюсти, климатические карты, карты хо да зимних и летних, темнератур в различных регионах мира, схема смены вре мен года, учебник, дополнительная литература.

7 класс 8 класс 9 класс 10 класс Предмет 11 класс География Пояса ос- Распределе вещенно- ние солнеч сти и теп- ного тепла и ловые поя- света по по са верхности земного ша ра Экология Сезонные Влияние изменения в природных природе и условий на нриспособ- жизнь че ленность к ловека ним орга низмов Астрономия Смена времен го да и тенло вые пояса Земли Времена года - весна, лето, осень, зима - существуют благодаря наклону оси Земли к плоскости орбиты на 66,5°. При обращении Земли вокруг Солнца земная ось неремещается параллельпо самой себе, поэтому бывают освещены то северная, то южная полярпые области Земли. Началом астрономической весны и осени считаются дни соответствующих равноденствий (весеннее - 21 марта, осеннее - 23 сентября), началом лета и зимы - дни соответствующих солнце стояний (летнее — 22 июня, зимнее - 22 декабря).

Сезонные изменения в природе хорошо виды на изображениях Земли из космоса. При анализе информации на космическом снимке важно учитывать время года, в которое она была выполнена. Так, например, зимой можно перепу тать отображения облачности и снежного покрова.


Некоторые объекты и процессы наиболее ярко виды в определенное время года. Например, реки и речные системы хорошо определяются на весенних снимках, когда они еще покрыты льдом. На зимних и весенних снимках можно проследить динамику изменения снежного и ледового покровов.

Рис.4.6. Изображение снежного покрова (слева) и прихода весны (справа) на космических снимках.

Для контроля знаний сформулированы вопросы и задания, задания и ун ражнения для учащихся. С номощью географической карты нужно определить, какая территория отображена на космическом снимке. Проанализировать сним ки, сделанные в разные сезоны, но следующим признакам: наличие снежного покрова на земле;

наличие ледового покрова на реках;

состояние растительного покрова.

Результаты оформляются в виде таблицы по характеристикам территории по космическим снимкам, сделанным в разные сезоны № снимка Наличие снеж- Наличие ледо- Состояние рас- Время года ного покрова на вого покрова на тительного по крова реках земле Для изучения географии в 6-9 классах иснользуются задача «Льды Миро вого океана», которая нредназначена для изучения динамики ледового покрова морей и океанов но космическим снимкам.

Предмет 6 класс 7 класс 9 класс География Оледенение горное и Льды Северный мор покровное ской путь Северный Ледови тый океан Цель работы: изучить динамику ледового покрова морей и океанов по космическим снимкам. Задачи работы: закренить понятия о ледовом покрове Мирового океана и о его динамике.

Пользуясь географическими картами, школьникам нужно определить, ка кая территория отобразилась на космическом снимке. Изучить снимки террито рии, сделанные в разное время и расноложите их в хронологическом порядке.

Рис. 4.7. Ледовая обстановка в Финском заливе Балтийского моря Результаты оформляются в виде таблицы.

Онисание изменения площади акватории, занятой морскими № снимка льдами (увеличилась она или уменьщилась;

значительно или незначительно) Для прохождения элективного курса «Основы ГИС для щкольников» ис нользуются задача «Школьный двор», которая заключается в ознакомлении щкольников с возможностями построения нространственных объектов.

Задача «Лучшая школа» заключается в проведении анализа местоноло жения школ города и выбора самой онтимальной относительно следующих кри териев:

• Близость к жилым домам;

• Удобное расположение остановок;

• Наличие зеленой зоны;

• Состояние пришкольного участка;

• Наличие опасных объектов (например, проезжей части, крупного пред приятия и т.п.).

Изучается электронная карта города Дубна, содержащая слои: граница города;

автодороги, железные дороги;

здания, строения;

реки, озера, пруды и т.д.;

зеле ные насаждения. Затем на карту наносятся новые слои: школы, автобусные оста новки:, нредприятия и др. Далее проводится анализ месторасположения каждой школы на основе попадания в круг радиусом 500 м. предприятий, опасных объ ектов, автодорог.

Рис. 4.8. Анализ местоположения школ.

Далее определяется интенсивность движения, наличие автобусных остановок, зеленой зоны, объекты, которые могут представлять опасность. Таким образом, выбирается школа, которая расположена более удачпо, чем все остальные.

Задача «Поиск погибшего корабля», нредназначенная для ознакомления школьников с пакетом ArcView. Задача носит игровой характер, в ней заданы условия для поиска корабля, который потерпел крушение где-то на планете Зем ля. В качестве исходных данных представлены снимки дневной стороны и ин формация о природе планеты, электронная карта мира, а также некоторые сооб щения: место крушения находится на суше;

в день крушения над местом была значительная облачность, и шли незначительные осадки;

высота окружающей местности не превышает 1000 м;

рядом нет больших озер, однако, есть неболь шая река ниже по течению которой расположен город, название которого начи нается на «Порт» («Port»), но полное название неизвестно. Средняя температура в январе около 25 градусов, возможно, чуть больше, возможно, чуть меньше.

Данные показывают, что в момент крушения температура была между 20 и градусами Цельсия. На снимке, который пришел сразу после исчезновения ко рабля, местность была лесистой. Рядом расположен маленький, но заметный разлом, находящийся чуть в отдалении от сети разломов. Землетрясения и вул каны не являются местной проблемой. Нохоже, что рядом проходит граница между двумя государствами. Возможно, что из-за этого мы не могли обнаружить наш корабль. Страны находятся на разном уровне экономического развития, или как минимум обладают разной производительностью. Необходимо определить широту и долготу места крушения.

p Jtaaantfiiila.

i f, •• •Л, "i' 'l... L-3...- ).--L...

Рис. 4.9. Исходные данные для задачи поиска затонувшего корабля.

Потерянный корабль находится на пересечепии реки Мадейра и границы между Бразилией и Боливией выше по течению от города Porto Velho в коорди натах 9.8 южной широты и 65.1 западной долготы.

Использование ГИС позволяет повысить эффективность обучения и тра диционным предметам - ввести в них новое содержание и новые средства. ГИС технологии дают возможность представить мир во всем его многообразии про следить его структурную и функциональную организацию.

Таким образом, внедрение ГИС технологий в среднюю школу должно обернуться для образования России новым шагом в развитии и позволит много кратно и довольно быстро увеличить число потенциальных пользователей и зна чительно расширит области применения ГИС.

Основные выводы по четвертой главе сформулированы таким образом.

Разработанные учебные курсы и программы практических занятий используются для обучения школьников старших классов, студентов специальностей экологии, геофизики, информационных систем, а также специалистов в области экологии, природопользования, муниципального управления в рамках курсов повышения квалификации дополнительного образования.

Технология сведения предметных задач к последовательности формальных операций реализована на конкретных примерах и используется для подготовки студентов различных направлений, переподготовке и курсов повышения квалификации.

Использование коллекция предметных задач в подготовке специалистов в области экологии, геофизики, муниципального управления, информационных систем и технологий обуславливает изменение, развитие нознавательно практического опыта.

Заключение Таким образом, в результате проведенных исследований была разработана конценция информационной среды использования ГИС-технологий в подготовке специалистов различных направлений.

Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующему:

1. Разработаны научно-методические основы для создания информационной среды иснользования ГИС-технологий в подготовке специалистов различных направлений на основе коллекции предметных задач.

2. Разработаны программы практических занятий и лабораторных работ для учебных курсов: «Информатика», «Информационные системы и технологии», «ГИС», целью которых является приобретение студентами навыков применения ГИС-технологий для решения различных предметпых задач.

3. Разработаны программы учебных курсов «ГИС в экологии», «ГИС в природопользовании» и «Информационно-аналитические системы поддержки нринятия решений» для повышения квалификации специалистов в области экологии, природопользования, охраны окружающей среды и управления.

4. Разработан учебный курс «Основы ГИС для школьников» для ознакомления школьников с возможностями ГИС-технологий и использовапием их при изучении различных школьных дисциплин (география, экология, информатика).

5. Разработана схема ностановки и решения предметных задач на основе дополнения традиционной схемы прогнозно-поисковых исследовапий этапами разработки онтологии нредметной области;

анализа, оценки и интерпретации полученных результатов.

6. Разработана технология декомпозиции предметных задач, позволяющая сведение их к иерархической последовательности формальных операций и обеспечивающая синтез новых задач различного уровня сложности.

7. Разработан алгоритм организации образов, позволяющий дополнять и улучщать исходный материал на основе моделирования экстремальных объектов в решении задач методами распознавания.

8. Разработана конценция построения информационной среды использования ГИС-технологий в подготовке специалистов различных направлений на основе коллекции предметных задач.

9. Разработан и частично реализован пользовательский иптерфейс информационной среды использования ГИС-технологий в образовании для университета «Дубна».

Литература 1. Arc View GIS (User's Guide). ESRI, Inc. Redland, CA USA, 2000.

2. Аниськин В. Н. Информационные технологии в экологическом образова нии. - г. Самара, Самарский государственный недагогический универси тет (СамГПУ), 2003.

3. Антонов А., Кудрявцев Ф., Шаров Л. Программные средства ГИС под MS Windows//rHC-O6o3peHHe, 1996.

4. Берлянт A.M. Государственный образовательный стандарт по геоинфор мационным системам и проблемы деятельности Комитета ГИС Образование ГИС-Ассоциации//Информационный бюллетень ГИС Ассоциации, 1997 № 1(8). С. 48 - 49.

5. Берлянт A.M., Тикунов B.C. Геоинформационные системы. — М.: Картге оцентр-Геодезиздат, 1994.

6. Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы: Учебное пособие для вузов. - М.: Златоуст, 2000. С.222.

7. Вербицкий А.А. Активное обучение в высшей школе: контекстный под ход.-М., 1991. С.207.

8. Геоинформатика/Толковый словарь основных терминов. - М.: ГИС ассоциация.

9. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования но специальности 071900 «Информационные системы (но областям применения)». — М., 2000 г.

10. Гохман В. Познание мира через ГИС. ArcReview, 2002 N2 2 (21).

11. Де Мерс М. Н. Географические информационные системы. Основы. - М.:

Дата+, 1999. С. 490.

12. Добрынин В.П., Мазный Г.Л., Черемисина Е.Н. Конценция опережающе го применения информационных систем в учебном процессе/Шаучный семинар «Компьютерные технологии в образовании» на IV съезде Рос сийского союза ректоров высших учебных заведений. — М.: МГУ, 1996.

С. 10-11.

13.Ивапников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.П., Цветков В.Я. Геоинформа тика. - М.: МАКС Пресс, 2001. С.349.

14. Иванов Д.А. ГИС и компьютерное моделнрование на геологическом фа культете Воронежского государственного университета// Информацион ный бюллетень ГИС-Ассоциации, 1999 № 1(18).

15.Карник А.П. Геоинформационное образование в Сибирской государст венной геодезической академии. Перснективы и возможности разви тия//Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, 2000 №3 (25). С.47.

16. Ковальчук А.К., Шайтура СВ., Богомолов А.Ю. Создание ГИС-нроектов для средних школ: Учебное нособие но курсу Геоинформатика. - М.: Ра дио и связь, 1999.

17. Колесов.А. Двуединые интересы геоинформатики и образова ния//Компьютерная неделя. М., 1998 №15(139).

18. Коновалова Н.В., Канралов Е.Г. Введение в ГИС: Учебное пособие. - М.:

Библион, 1997. С. 160.

19. КостенкоБ П.П. Экологическое воспитание школьников. Барнаул, 1990.

С. 160.

20. Котова И.Б., Шиянов Е.И. Развитие личности в обучении. - М., 1999.

С.288.

21.Кошкарев А.В., Тикунов B.C. Геоинформатика. — М.: Картгеоцентр Геодезиздат, 1993.

22.Крейдер О.А. ГИС в муниципальном унравлении//Тезисы доклада II Ме ждународной Конференции Молодых Ученых. - Ялта-Гурзуф, 2004.

С. 18-19.

23. Крейдер О.А. Геоинформационное моделирование в экологическом обра зовании//Тезисы доклада Четвертой Всероссийской научной конференции «Физические проблемы экологии (экологическая физика)». - Москва, 2004. С.45.

24. Крейдер О.А. ГИС в экологическом моделировании//Тезисы доклада Все российской научной конференции «Современные аспекты экологии и экологического образования». - Казань, 2005. С.23-24.

25. Крейдер О.А. ГИС в экологическом образовании//Тезисы доклада Меж дународной конференции «Математика, комньютеры, образование». Дубна, 2006. Режим доступа: [www.mce.biophys.msu.ru].

26. Крейдер О.А. ГИС как инструмент экологического образова ния//Геоинформатика. - Москва, 2004 №4. С.37-43.

27. Крейдер О.А. Информационная среда обучения ГИС технологи ям//Геоинформатика. - Москва, 2005 №4. С. 37-40.

28. Крейдер О.А. Современное состояние и нерснективы применения ГИС технологий в экологическом образовании//Системный анализ и информа ционные технологии: Сборник статей. Вынуск 1. — Дубна: Международ ный университет природы, общества и человека «Дубна», 2004. С.74-80.

29. Крейдер О.А., Потемкина СВ. Методические аспекты преподавания ГИС в дистанционном образовании// Информационные технологии в пауке, образовании, телекоммуникациях, бизнесе/Материалы Международной конференции. - Гурзуф, 2004. С. 8-11.

30. Кузнецов О.Л., Никитин А.А., Геоинформатика. М.: Недра, 1992. С.302.

31. Кузнецов О.Л., Черемисина Е.Н. Геоинформатика, геоинформация, гео информационные технологии в нриродонользовании//Геоинформатика, 2003 Яо2. С.3-10.

32. Лурье И.К. Обучающие ГИС для наук о Земле//Информационный бюлле тень ГИС-Ассоциации. - 1998 № 1(13). С. 86-89.

33. Любимова А.В. Компьютерная технология комплексной оценки геоэколо гического состояния территории//Геоинформатика, 2002 N23. С. 27-31.

34. Максудова Л.Г., Цветков В.Я. От информации к информационным ресур сам // Геодезия и аэросъемка, 2000 JVbl. С. 146-151.

35.Мамедов Н.М. Экологическая культура и образование//Экологическое образование: концепции и методические подходы. — М., 1996. С. 10-23.

36. Носков М. Д., Жиганов А.Н., Истомина Н.Ю. Использовапие геоинфор мационно-моделирующих систем в экологическом образова нии//Информационные технологии в образовании. Северск: Северский государственный технологический институт, 2003.

37. Писецкий В.Б. Концепция геоинформационного образования в геолого геофизической отрасли//Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, 1998№2(14). С. 85-86.

38. Поляков А.А. Концепция, информационное обеспечение индустрии обра зования программы «Научное, научно-методическое, материально техническое и информационное обеспечение системы образования». - М.

1999.

39. Программа учебного курса «Геоинформационные системы». - Пущино:

Пущинский госуниверситет, 1998.

40. Прогулова Т.Б. Геоинформационные технологии в управлении и обуче нии. М.: Научно-методический сборник тезисов докладов VII Междуна родной выставки-конференции "Информационные технологии в образо вании", 1998. С.50.

41. Рабочая программа по дисциплине «Геоинформационные системы в му ниципальном управлении». - Таганрог: ТГРУ, 1998.

42. Тагирова СБ. ГИС-компоненты теоретических курсов и самостоятельных работ по географическим специальностям/ТНовые информационные тех нологии в университетском образовании. Новосибирск: НИИ МИОО НГУ, 1998. С. 55-56.

43. Тагирова СБ. Иснользование ГИС-моделирования и ГИС-технологий в экологическом образовании. Режим доступа:

[http://wAvw.cctpu.edu.ru/confl.

44. Талызина Н.Ф. Методика составления обучающих программ. - М., 1980.

С 46.

45.Хасаншина Н.З. Геоинформационные технологии как средство интегра ции знаний по информатике и географии. Режим доступа:

[http://www.cctpu.edu.ru/conf7sec2/tez25.htnil].

46. Цветков В.Я. Геоипформационные системы и технологии. - М.: Финансы и статистика, 1998. С.288.

47. Цветков В.Я. Особенности развития информационных стандартов в об ласти новых информационных технологий// Информационные техноло гии, 1998 №8. С 2-7.

48. Черемисина Е.Н., Мазный Г. Л. Конценция и методика обучения инфор матике и информационным технологиям в университете «Дубна». Элек тронный вестник ИТО, 2003.

49. Черемисина Е.Н., Прогулова Т.Б.Геоинформационные технологии в обра зовании//Геоинформатика, 2002 N^4. С. 51-53.

50. Черемисина Е.Н., Чесалов Л.Е. Ситуационный центр МПР России: под держка принятия управлепческих решений в природопользовании. 2004, №3.С. 14-17.

51.ЧеремисипаЕ.Н., Крейдер О.А., Потемкина С.В, О единой информацион но-ресурсной среде системы профессионального образования Московской области/Юбразование Подмосковья, 2005 jsr»4. С.35-38.

52. Чесалов Л.Е. Единая информационная среда интеграции информацион ных ресурсов при решении задач природопользования//Геоинформатика, 2003, №2. С.11-14.

53.Чоговадзе Г.Г. Инфорнация:информация, общество, человек. - М.: 0 0 Дата+,2003. С.121-135.

54.Чукмаров И.А. Государственный образовательный стандарт среднего профессионального образования//Информационный бюллетень ГИС Ассоциации, 2000.№3(25).



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.