Геоинформационные системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

«Сибирский колледж транспорта и строительства»

Методическая разработка открытого занятия

дисциплина «Составление картографических материалов и ведение кадастров с применением аппаратно-программных средств и комплексов»

Геоинформационные системы

Автор - Арефьева Наталья Валентиновна

преподаватель специальных дисциплин,

первой квалификационной категории

г. Иркутск, 2014 г.

Аннотация

географический информация навигация

Методическая разработка занятия по дисциплине «Составление картографических материалов и ведение кадастров с применением аппаратно-программных средств и комплексов» предназначена для проведения занятия в группе студентов обучающихся по специальности 120703 Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности. В данной разработке раскрываются основные вопросы геоинформационных систем, их назначение, типы и практический пример создания простой ГИС. Структура занятия построена на мультимедийном сопровождении, содержащем актуализацию знаний, объяснение нового материала, выполнение практической части и закрепление нового материала. Данная разработка может быть интересна преподавателям информационных технологий, картографии, информационного обеспечения градостроительной деятельности.

Содержание

Введение

1. Основная часть

2. План открытого урока

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Тема занятия «Геоинформационные системы» предусмотрена Федеральным государственным стандартом среднего профессионального образования по дисциплине «Составление картографических материалов и ведение кадастров с применением аппаратно-программных средств и комплексов».

Данная тема входит в один из содержательных разделов дисциплины, который связан с приемами и методами обработки геодезической информации.

Темы, связанные с геоинформационными системами (ГИС) проходят через весь курс. В последующих темах студенты будут работать с ПО ArcGis, углубляя свои представления о ГИС, возможностях, развивая и совершенствуя собственные навыки работы на компьютере.

ГИС - это система, предназначенная для сбора, хранения, анализа пространственных данных и связанной с ними информации.

Владение ПО ArcGis для студентов данной специальности является средством формирования учебно-исследовательских умений, расширения своих знаний в других предметных областях. Педагогической целью является не только развитие навыков у студентов работать с картами в ПО ArcGis , но и навыков самостоятельной работы с литературой для дальнейшего самообразования.

1. Основная часть

Характеристика методической разработки

Цель методической разработки:

- представить один из возможных вариантов проведения занятия по теме «Геоинформационные системы»;

- познакомить с элементами педагогической технологии проблемно-поискового обучения.

На изучение данной темы отводится 2 часа в рамках раздела «Приемы и методы обработки геодезической информации».

Данная методическая разработка предназначена для преподавателей информационных технологий и картографии, работающих в учреждениях СПО.

Целевая аудитория

Методическая разработка урока может быть использована для студентов 2, 3 курсов СПО.

Студенты должны уметь:

строить картографические, условные знаки средствами векторной и растровой графики;

выбирать шрифты для карт;

осуществлять ввод, обработку, поиск и вывод необходимой информации;

уметь самостоятельно работать;

делать выводы.

Технические условия учебного кабинета

- проекционное оборудование,

- компьютеры - 9 шт.,

- подключение к Интернет,

Методическая разработка урока рассчитана на 90 мин.

1. План открытого урока

Специальность 120703 «Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности»

Дисциплина: ПМ.02 «Составление картографических материалов и ведение кадастров с применением аппаратно-программных средств и комплексов»

Преподаватель Арефьева Наталья Валентиновна

Группа: ИСОГД - 12-1 курс 3

Тема занятия: «Геоинформационные системы»

Тип занятия: изучение нового материала

Вид занятия: комбинированный

Форма занятия: групповая

Цели урока:

Образовательная - познакомить студентов с геоинформационными системами, с приемами поиска и средствами навигации геоинформационных систем, сформировать умения студентов работать с картами и фреймами данных в ГИС.

Развивающая - развивать познавательный интерес студентов, умения применять полученные знания на практике, прививать навыки исследовательской работы.

Воспитательная - повысить уровень информационной культуры, потребность в приобретении знаний.

Методы обучения: наглядный, вербальный, частично-поисковый.

Педагогическая технология: технология проблемно-поискового обучения.

Межпредметные связи: информатика, информационные технологии.

Ожидаемый результат:

В течение занятия у студентов формируются следующие компетентности:

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.

ОК 5.Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами.

ПК 2.2. Применять программные средства и комплексы при ведении кадастров.

ТСО, раздаточный материал, наглядные пособия:

компьютерный класс, проектор, презентация к занятию Геоинформационные системы.pps, подготовленная преподавателем, описание практической работы.

Программное обеспечение: операционная система Windows, программа Microsoft Power Point, ArcGis 10.0

Структура урока:

Организационный момент (5 мин)

Актуализация опорных знаний (8 мин)

Объяснение нового материала (35 мин)

Выполнение практической работы (25 мин)

Закрепление нового материала (10 мин)

Подведение итогов занятия (5 мин)

Домашнее занятие. (2 мин)

Технологическая карта урока

Этапы урока	Время (мин)	Деятельность преподавателя	Деятельность студентов	Ожидаемый результат
Организационный момент, мотивация.	5	Приветствие студентов, проверяет готовность группы к занятию	Организует рабочее место. Участие в формулировке цели урока.	Готовность к совместной деятельности
Актуализация опорных знаний	8	С помощью слайдов презентации задает проблемные вопросы	Отвечает на вопросы	Выявление знаний по теме; готовность студентов к активной познавательной деятельности
Объяснение нового материала	35	Объяснение нового материала, используя компьютерную презентацию	Принимают участие в объяснении нового материала. Систематизируют информацию	Активная учебная деятельность
Выполнение практической работы	25	Организация индивидуальной работы	Выполнение практической работы на ПК	Результативная работа в группах на экране
Закрепление нового материала	10	С помощью слайдов презентации задает вопросы	Слушают и отвечают на вопросы.	Выявление знаний по теме
Подведение итогов занятия	5	Подводит итоги. Организует беседу. Определяет студентов, наиболее активно работавших на занятии	Слушают	Достижение поставленной цели и оценка.
Домашнее задание	2	Комментирует домашнее задание	Записывают домашнее задание	Установка на выполнение домашнего задания

Структура урока:

Организационный момент.

Начало урока. Приветствие. Проверка присутствующих на занятии студентов. Объявление об особенностях проведения урока. Объявление темы урока. Настрой на продолжение формирования профессиональных компетенций.

Актуализация знаний.

Преподаватель задает проблемные вопросы по пройденной теме на прошлом занятии, используя компьютерную презентацию. Студенты отвечают (приложение 1).

На прошлом занятии студенты разделились на 4 группы. Каждая группа, используя поисковые системы, дома готовилась к ответам на следующие вопросы:

1 группа - «Что такое геоинформационные системы»;

2 группа - «Типы геоинформационных систем»;

3 группа - «Структура ГИС»;

4 группа - «Применение ГИС».

Ответы помогут преподавателю при объяснении новой темы, где по ходу преподаватель и будет обращаться к помощи студентам.

Объяснение нового материала

Мы с вами уже говорили о том, что одним из видов графических информационных моделей являются географические карты. Настоящее время невозможно представить без компьютера, который дал новую жизнь картам - карты стали цифровыми. Геоинформационное моделирование базируется на создании многослойных электронных карт, в которых опорный слой описывает географию определенной территории, а каждый из остальных - один из аспектов состояния этой территории. На географическую карту могут быть выведены различные слои объектов: города, дороги, аэропорты и др. Геоинформационное моделирование связано с Географическими Информационными Системами или ГИС.

Предоставим слово студентам группы, работавшей над вопросом «Что такое ГИС».

Студент 1:

Геоинформационная система - это система, предназначенная для сбора, хранения, анализа пространственных данных и связанной с ними информации.

Студент 2:

ГИС (географическая информационная система) - это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.

Студенты записывают в тетрадь определения.

Термин также используется в более узком смысле - ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также получать дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции.

Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира.

Предоставим слово студентам группы, работавшей над вопросом «Типы геоинформационных систем».

Студент:

Общие геоданные используются при создании и в работе различных типов геоинформационных систем:

профессиональных

открытых ГИС

встроенных ГИС

GPS

Интернет-ГИС

САПР-ГИС

настольных ГИС

Студенты записывают в тетрадь.

профессиональных (для государственных и отраслевых структур);

открытых ГИС, которые доступны на автоматизированных рабочих местах разных специалистов внутри региона и страны;

встроенных ГИС - системах, установленных на автомобилях, водном транспорте, подводных лодках, современном железнодорожном транспорте;

GPS (Geo Position System) - система навигации с помощью спутниковой информации.

Интернет-ГИС - в различных сетевых порталах, предоставляющих электронные карты;

САПР-ГИС - в системах автоматического проектирования в строительстве зданий и коммуникаций, ландшафтном дизайне;

настольных ГИС - тех системах, которые устанавливаются на рабочих и домашних компьютерах.

Из каких частей состоит ГИС, нам ответит следующая группа.

Студент:

Аппаратное обеспечение.

Программа.

Данные

Метод.

Пользователи.

Аппаратное обеспечение. Компьютер для работы с ГИС может быть от простейших ПК до мощнейших суперкомпьютеров. Компьютер является основой оборудования ГИС и получает данные через сканер или из баз данных. Наблюдать и анализировать данные ГИС позволит монитор. Принтеры и плоттеры - наиболее распространенные средства для выведения конечных результатов проделанной на компьютере работы с ГИС.

Программа. Программное обеспечение ГИС выполняет хранение, анализ и представление географической информации. Наиболее широко используемые программы ГИС-MapInfo, ARCInfo, AutoCADMap и другие.

Данные. Выбор данных зависит от задачи и возможностей получения информации. Данные могут быть использованы из различных источников - базы данных организаций, Интернет, коммерческие базы данных, космоснимки и т.д.

Пользователи. Люди, пользующиеся ГИС, условно могут быть разделены на следующие группы: операторы ГИС, чья работа заключается в размещении данных на карте, инженеров/пользователей ГИС, чья функция заключается в анализе и дальнейшей работе с этими данными и теми, кому на основании полученных результатов нужно принять решение. Кроме того, ГИС могут пользоваться широкие слои населения через готовые программные приложения или Интернет.

Метод. Существует много способов создания карт в ГИС и методов дальнейшей работы с ними. Наиболее продуктивной будет та ГИС, которая работает в соответствии с хорошо продуманным планом и операционными подходами, соответствующими задачам пользователя.

Возникает вопрос, как работает ГИС?

В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему. Например, сведения о пространственном положении, привязка к географическим координатам или ссылки на адрес и табличные данные. В ГИС используются картографический материал, имеющий привязку в заданной системе координат. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект и его характеристики. ГИС позволяет быстро производить пространственный анализ данных и на его основе принимать эффективные управленческие решения.

Например, если вы изучаете определенную территорию, то один слой карты может содержать данные о дорогах, второй - о водоемах, третий - о больницах и так далее. Вы можете просматривать каждый слой-карту по отдельности, а можете совмещать сразу несколько слоев, или выбирать отдельную информацию из различных слоев и создавать на основе выборки тематические карты.

Графическая информация в ГИС хранится в векторном формате. В векторной модели информация о точках, линиях и полилиниях (дома, дороги, реки, здания и т.п.) кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (Z, T), что позволяет манипулировать изображением. Исходная картинка вводится со сканера в растровом формате, а затем подвергается векторизации - установке формульных соотношений между линиями и точками.

Как вы думаете, в каких областях применяется ГИС? Пожалуйста, вашему вниманию ответ 4 группы:

Студент:

В настоящее время ГИС - это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности - будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи и др.

При работе с ГИС необходимо знать такие понятия как Атрибуты (Приложение 1)

Выполнение практической работы

Вторую часть занятия студенты работают практически за компьютерами с ПО ArcGis и создают небольшую ГИС-карту по предложенному описанию в задании, которое лежит на столе. Практическая работа (Приложение 2)

За основу взята карта Национального парка США, которая находится по адресу указанному в задании. Необходимо создать небольшую ГИС-карту, которая должна информировать гостей парка о местонахождениях площадок для кемпингов, их наименованиях и оборудованы ли они душем или нет.

После выполнения упражнения студенты будут уметь:

- работать с фреймами данных в ГИС

- добавлять слои

- отображать объекты, основываясь на атрибутивном поле

- надписывать объекты

После выполнения практической работы один из студентов демонстрирует всем результат практической работы на экране.

Закрепление нового материала

Преподаватель проверяет, как студенты усвоили новый материал, демонстрирует вопросы на слайде (Приложение 1)

Подводит итоги, отмечает активных студентов, выставляет оценки.

Домашнее задание

Используя поисковые системы Интернет, либо литературу в читальном зале приготовить небольшое сообщение по теме:

Мультимедийные средства картографирования.

Можно воспользоваться следующими источниками информации. (Приложение 1)

Заключение

Вопросы активизации студентов относятся к числу наиболее актуальных проблем при проведении урока.

Обучение - самый важный и надежный способ получения системного образования во время занятий. Будучи сложным и многогранным, специально организуемым процессом отражения в сознании студента реальной действительности, обучение есть не что иное, как специфический процесс познания, управляемый педагогом. Именно направляющая роль преподавателя обеспечивает полноценное усвоение студентами знаний, умений и навыков, развитие их умственных сил и творческих способностей.

В данной методической разработке выбрана технология проблемно-поискового обучения.

Использую её в образовательном процессе, сочетая как традиционное обучение, так и инновационные технологии. На занятиях наблюдаю за реакцией обучающихся, за их результатами. Исходя из этого, могу утверждать, что данная технология позволяет повышать активность студентов на занятии, ведь истина, добытая путем собственного напряжения усилий, имеет огромную познавательную ценность.

Отсюда делаю вывод, что успех в достижении целей урока в конечном итоге определяется отношением студентов к учению, их стремлению к познанию, осознанным и самостоятельным приобретением знаний, умений и навыков, их активностью.

Список литературы

1. Глебова Н. ГИС для управления городами и территориями // ArcReview, 2010. - № 3(38).

2. Дьяченко Н.В. Использование ГИС-технологий в решении задач управления. - http: // www. nocnit. ru/2st/materials/Diachenko. html.

3. Дьяченко Н.В. Опыт разработки информационно-аналитических систем поддержки принятия управленческих решений - http: // www. nocnit. ru/2st/materials/Diachenko. html.

4. Еремченко Е. Новый подход к созданию ГИС для небольших муниципальных образований // ArcReview, 2011. - № 2 (32).

5. Красовская О., Скатерщиков С., Тясто С., Хмелефа Д. ГИС в системе территориального планирования и управления территорией // ArcReview, 2009. - № 3 (38).

6. Самардак А.С. Геоинформационные системы: Учебное пособие. -- Владивосток: ТИДОТ ДВГУ, 2005.

7. Турлапов В.Е. Геоинформационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. -- Нижний Новгород: НФ ГУ-ВШЭ, 2007.

8. Томилин В.В., Нориевская Г.М. Использование ГИС в муниципальном управлении // Практика муниципального управления, 2007. - № 7.

9. http://kosmosnimki.ru.

10. http://www.scanex.ru.

11. http://ru.wikipedia.org/wiki/GIS.

12. http://www.transparentworld.ru/edu/atlas/.

13. Журкин И.Г., Шайтура С.В. Геоинформационные системы. -- М., «КУДИЦ-ПРЕСС», 2009.

14. Иконников В.Ф., Седун А.М., Токаревская Н.Г. Геоинформационные системы. -- Мн.: БГЭУ (в печати).

15. Крючков А.Н., Самодумкин С.А., Степанова М.Д., Гулякина Н.А. Под науч. ред. В.В. Голенкова Интеллектуальные технологии в геоинформационных системах: Учеб. пособие, с изм. -- Мн.: БГУИР, 2006.

16. Скатерщик С. ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями // ArcReview.

17. Щербинин Ю.Б. Нетрадиционные подходы к созданию геоинформационных систем управления муниципальными образованиями. - СНИБ "Эльбрус".

18. http://www.dataplus.ru/Industries/100_GIS/GIS.htm.

19. http://www.dataplus.ru/Industries/100_GIS/Why_GIS.htm.

20. http://nakarte.ru.

Приложение 1



Приложение 2

Практическая работа

Тема: Геоинформационные системы.

Цель работы:

- Приобрести практические навыки создания простых ГИС.

Произвести надписывание и отображение объектов на карте.

Получить практические навыки по работе с фреймами данных в ГИС.

Задание:

Cоздать небольшую ГИС-карту, которая должна информировать гостей парка о местонахождениях площадок для кемпингов, их наименованиях и оборудованы ли они душем или нет.

Ход работы.

Откройте приложение ArcMap - начать работу с новой пустой картой - ОК.

Откроется пустой документ карты. Вы используете его для создания собственной карты, но сначала сохраните документ карты с именем Парк.mxd.

(Файл-Сохранить как - перейдите в каталог \Student\DESK1\Exercise04 - в поле Имя файла введите Парк.mxd - Сохранить).

Документ карты содержит пустой фрейм данных, называемый Слои. В этом шаге вы переименуете его в название Кемпинги. (В таблице содержания щелкните ПКМ на фрейме данных - Свойства - закладка Общие - в поле Имя наберите Кемпинги.

Нажмите кнопку Добавить данные и перейдите в каталог \Student\DESK1\Database и дважды щелкните на Yellowstone_NP.gdb/ Удерживая на клавиатуре клавишу CTRL, щелкните на Campgrounds, Lakes, Park_polygon, Roads, Trails- щелкните Добавить.

Переименуйте слой Park_polygon в Границы парка. Аналогично переименуйте слой Campgrounds в Площадки для кемпинга, Roads в Дороги, Trails в Тропы и Lakes в Озера.

Удостоверьтесь, что порядок слоев в таблице содержания следующий: Площадки для кемпинга, Тропы, Дороги, Озера и Границы парка. Если порядок иной - реорганизуйте его, мышкой перетаскивая слои по одному на нужные места.

Щелкните на слое Площадки для кемпинга ПКМ и выберите Открыть таблицу атрибутов. Найдите поле Showers. В этом поле содержится информация о наличии душевой кабинки в данном кемпинге. Эту информацию вы можете использовать для отображения объектов на карте. Закройте таблицу атрибутов.

Щелкните ПКМ на слое Площадки для кемпинга - Свойства - выберите закладку Символы - в разделе Показать щелкните на Категории - выберите Уникальные значения - в поле значений из ниспадающего списка выберите Showers - щелкните Добавить все и снимите галочку напротив <все другие значения>. Символом для слоя Площадки для кемпинга пока является маленькая точка. Далее поменяйте его на символ, более подходящий для этих объектов.

Щелкните ПКМ на символе точки перед словом «no» и выберите Свойства всех символов. Откроется диалоговое окно Выбор символа - Другие символы - выберите из списка Forestry- найдите символ Campground - ОК.

Сегодня площадки для кемпингов с душем символизируются таким белым символом с синей заливкой, и черным без него. Далее вы измените символ для площадок для кемпинга без душа для их визуализации.

Щелкните ПКМ на символе площадки для кемпинга, следующим за словом «no» - выберите Свойства выбранных символов. В диалоговом окне Выбор символа, щелкните на стрелке рядом с Цветом, затем щелкните на черном цвете. - ОК.

К слою Площадки для кемпинга будет применено новое отображение. Теперь Вы сможете сказать, какие площадки для кемпингов оборудованы душем, а какие нет.

Далее Вы надпишите Площадки для кемпинга их именами. В панели Надписи щелкните на Менеджере надписей - отметьте галочкой Площадки для кемпинга для включения надписей этого слоя. (Текст надписи берется из атрибутивной таблицы слоя - в данном случае из поля Name. Впанели Текстовый символ в правой части диалогового окна щелкните на кнопке Полужирный.

Теперь каждая площадка для кемпинга на карте подписана надписью, содержащей ее название, написанное полужирным черным шрифтом.

Размещено на Allbest.ru

...