Geum.ru

Методологія викладання геоінформаційних систем І технологій при підготовці фахівців агрономіі. Н. П. Прокоп’юк – доцент, Кафедра геоінформаційних систем І технологій Національний аграрний університет, м. Київ

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
УДК 681.3:528.4


МЕТОДОЛОГІЯ ВИКЛАДАННЯ ГЕОІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ І ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ПІДГОТОВЦІ ФАХІВЦІВ АГРОНОМІІ.


Н.П. ПРОКОП’ЮК – доцент,

Кафедра геоінформаційних систем і технологій

Національний аграрний університет, м. Київ


Введення

Геоінформація — це просторово локалізована інформація щодо природних і соціально-економічних об'єктів, явищ і процесів Землі, в її найбільш загальних структурах, формах, зв'язках, закономірностях, одержаних географічними, геодезичними, геофізичними, дистанційними та іншими методами.

ГІС – технології по суті об’єднують в собі цифрову обробку зображень, машинну графіку з технологією баз даних, що дозволяє виконувати широкий спектр дій пов’язаних з отриманням, обробкою, зберіганням і аналізом інформації. Такі технології відрізняються високою гнучкістю і доступністю для різних спеціалістів. ГІС зберігає інформацію у вигляді набору тематичних шарів, які об’єднані на основі географічного положення. Такий підхід цінний при вирішенні різноманітних завдань: відслідковування територіальних і атрибутивних змін, детальне відображення реальних обставин і запланованих заходів, моделювання. Отже, підготовка фахівців, які володіють елементами ГІС-технологій, важливий крок до стійкого розвитку на основі науково - обґрунтованої стратегії [1].

Впровадження сучасних інтенсивних інформаційних технологій, від ефективності яких залежить точність врахування потреб рослин відповідно до грунтово – кліматичних умов, фаз розвитку, забур’яненості посівів, поширення хвороб і шкідників; отримання об’єктивної інформації в результаті синхронного використання космічних та наземних досліджень про стан рослин у кожний період їх розвитку – необхідні не тільки для управління продукційним процесом, а й під час прогнозування врожаю, вирішення численних проблем при його вирощуванні і збиранні, формуванні цін на вирощувану продукцію. Програмне забезпечення геоінформаційних систем дозволяє автоматизувати розрахунок собівартості продукції, витрат і прибутку підприємства на всю площу, кожного поля і на 1га при проведенні сільськогосподарських робіт (технологічних операціях) за визначений користувачем період, збирати статистичні дані про поля, роботи, співробітників і агрегати.

Сфера діяльності випускників агрономічного факультету передбачає наявність навичок роботи у здійсненні збору географічної інформації; визначенні точкових, лінійних об’єктів та об’єктів у вигляді полігонів на основі їх атрибутів; використанні ГІС для ведення моніторингу земель, прогнозуванні продуктивності сільськогосподарських культур, ефективності використання засобів хімізації; використанні методів інтерполяції; вмінні використовувати принципи класифікації; проведенні розрахунків нахилу, експозиції схилів, виділенні буферних зон; проведенні картографічного накладання шарів, картографічного моделювання; складанні блок-схем картографічних моделей. Тому методологія викладання геоінформаційних систем і технологій розрахована на достатньо глибоке вивчення основних видів роботи з просторовою інформацією.

Основна частина

Кафедрою ГІС і технологій Національного аграрного університету м. Київ для студентів факультету агрономія викладається дисципліна «Географічні інформаційні системи», метою якої є вивчення практичних застосувань геоінформаційних технологій в моніторингу земель.

Навчальний процес базується на викладенні лекційного матеріалу, практичної частини з використанням програмного пакету Idrisi 32 (Clark Lab, USA), завдань для самостійної роботи.

В основних питаннях лекційної частини курсу слухачі дізнаються про геоінформаційні системи взагалі: історію розвитку, визначення та призначення ГІС, основні складові ГІС, надання просторової основи для підтримки прийняття рішень, що пов'язані з ГІС технологіями. Конспективно характеризуються функціональні можливості ГІС: введення, конвертування, управління даними, їх запит, аналіз та візуалізація, засоби персональних настройок користувача, картометричні операції. Далі йде ознайомлення з основними принципами побудови баз геоданих, типами просторових атрибутів, робота з атрибутивними даними і таблицями даних в ГІС. Після висвітлення загальних питань, починається викладення матеріалу, що зумовлює передачу інформації за допомогою карти, де надається довідка про існуючі просторові моделі даних ГІС: векторні та растрові об'єкти, їх переваги, недоліки, поверхні ТІН [2,3].

Викладання лекційного курсу виконується за допомогою електронних презентацій на сучасній мультимедійній апаратурі.

Практична частина виконується за допомогою програмного забезпечення Idrisi 32, що являє собою потужний комплекс програмних засобів для створення та редагування географічних баз даних, для задач просторового аналізу, пошуку, представленню та управлінню даними [4].

Основні особливості Idrisi 32 складаються в наступному:

Потужна та гнучка модель даних :
  • Інтегроване управління табличними та географічними даними;
  • Векторна топологія (точка, лінія і полігон) та растрові моделі даних.

Інтеграція даних:
  • Інтеграція різноманітних форматів (наприклад, растрових та векторних зображень);
  • Підтримка стандартних форматів зображень та цифрове відображення;
  • Взаємодія з глобальними системами позиціювання (GPS);
  • Можливість обміну даними більш ніж в 30 стандартних форматах.

Автоматичне картування, створення звітів та аналіз:
  • Відображення стандартних карт та створення таблиць;
  • Тематичні карти, запити та види аналізу.

Інтеграція баз даних та забезпечення стандартами по всій організації:
  • Прямий доступ до баз даних в середовищі ГІС;
  • Підтримка багатьох стандартних промислових реляційних баз даних та мережових функцій;
  • Функції надійної безпеки баз даних;
  • Можливості управління бібліотекою карт.

Комплексний просторовий аналіз та можливості запиту:
  • Накладання точка-полігон, лінія-полігон, полігон-полігон, зв’язки сусідства та близькості;
  • Моделювання по регулярній сітці з застосуванням модулів Idrisi32.

Програма Idrisi32 забезпечує створення, редагування та збереження баз даних великого об’єму на платформі стандартних СУБД, можливість працювати на рівні прикладних об’єктів і топологічних зв’язків з певними об’єктами або територіями в їх реальному вигляді. Ефективність навчання підвищується за рахунок використання на практиці картографічних матеріалів реальних територій [5].

Наявність в Idrisi32 модулів картографічного моделювання забезпечує можливість просторового аналізу атрибутивних даних з подальшим створенням на основі географічно прив’язаної картограми тематичних шарів та проведення просторового аналізу, моделювання просторово-координованої інформації в моніторингу природних ресурсів.

Перші з завдань, що вирішують студенти в рамках курсу дисципліни «Геоінформаційні системи», є створення бази даних з вирощування сільськогосподарських культур (площі посіву і посадки, урожайність, валовий збір), поширення хвороб і шкідників в регіонах України на основі матеріалів зведених звітів, за уніфікованими показниками, також бази метаданих, семантичні, метричні дані по конкретних об’єктах і для оцінки агроландшафтів в регіональному і національному масштабах. Кожен студент отримує завдання з конкретними даними. База формується за обласними центрами з включенням періоду в часі, застосовується цифрове кодування.

Можливості пакету Idrisi32 дозволяють проводити розрахунки безпосередньо в базі даних. Отже студенти створюють нові поля бази, в які розраховують необхідні показники, використовуючи вже створені записи.

Внаслідок виконання цих завдань студенти отримують практичні навички створення баз даних та роботи з ними.

Другим етапом завдання є створення просторового зображення. Студенти отримують скановане зображення регіонів, відповідно до завдання, які оцифровують в пакеті Idrisi32 або в пакеті CartaLinx. Окремо виконується нумерація об’єктів, класифікація показників.

Внаслідок виконання завдання студенти одержують практичні навички цифрування картографічних зображень та формування просторових векторних зображень об’єктів.

На наступному етапі в пакеті Idrisi32 студенти створюють колекцію векторних шарів, зв’язуючи бази даних з відповідним просторовим зображенням. Внаслідок створення колекції формуються тематичні шари, які містять інформаційні дані в просторовому вигляді.

Таким чином розробляються просторові зображення даних, які є основою для подальшого аналізу, планування, моделювання сільськогосподарського виробництва під конкретні, місцеві природні умови, що в подальшому корегує їх застосування для отримання максимального прибутку.

Самостійна робота при вивченні дисципліни включає додаткове ознайомлення студентів з матеріалами міжнародних конференцій ESRI за відповідною тематикою, підготовка і доклад рефератів, електронних презентацій за темами, що дозволяють зробити широкий огляд впровадження ГІС технологій [6,7].

Висновки

Викладання дисципліни з питань геоінформаційного забезпечення в навчальному процесі факультету агрономія – відгук на високий вплив інформаційних технологій на все ширше коло актуальних питань.

Представлений курс побудовано за допомогою сучасних методичних прийомів і засобів, що сприяє його ефективному засвоєнню і зацікавленості, а також дозволяє формувати майбутніх висококваліфікованих фахівців.


ЛІТЕРАТУРА:

1. Кулінкович А.Є., Якимчук М.А. Геоінформатика: історія становлення, предмет, метод, задачі (сучасна точка зору). Стаття V. // Геоінформатика. – 2003. - № 1. – С. 5 -12.

2. Де Мерс, Майкл Н. Географические информационные системы. Основы.: Пер. с англ. – М.: Дата+, 1999.

3. Энди Митчелл. Руководство по ГИС анализу. Ч.1. Пространственные модели и взаимосвязи. – ESRI, ECOMM, Киев, 2000. – 180 с.

4. Michael Minami. ArcGIS 8. ArcMap. Руководство пользователя. ESRI, ECOMM, 2003. – 508 c.

5. Зеймер М. Моделирование нашего мира: Пособие ESRI по проектированию баз геоданных. – Калифорния, ESRI, ECOMM, 2003. – 254 c.

6. com/

7. .kiev.ua/