10

Федеральное агентство по образованию РФ

____________________________________________________________________________

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С.М.Кирова»

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной и международной деятельности ______________________А.С.Алексеев «________»______________200__ г.

СОГЛАСОВАНО: Декан лесохозяйственного факультета ______________________А.А.Селиванов «________»______________200__ г.

У Ч Е Б Н А Я П Р О Г Р А М М А

дисциплины: ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЛЕСНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Обязательная. ОПД.В1

Для подготовки:

инженера по направлению 230200 «Информационные системы»

специальность 230201 «Информационные системы и технологии»

Кафедра: Лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем

Курс 4

Семестр 7, 8

Всего часов - 102 курсовой проект (работа) седьмой семестр

В том числе аудиторных - 62 экзамен восьмой семестр

из них: зачет седьмой семестр

лекции - 30

практические - нет

лабораторные - 32

Самостоятельная работа - 40

Учебная программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования инженера по направлению 230200 «Информационные системы», специальности 230201 «Информационные системы и технологии».

СОСТАВИТЕЛЬ: к.с.-х.н., доц. кафедры лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем Черниховский Д.М. - 2007 г.

Учебная программа обсуждена на заседании кафедры лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем.

Протокол №..........от ".........".....................2007 г.

Заведующий кафедрой.............................................. Алексеев А.С.

Учебная программа рассмотрена и одобрена учебно-методической комиссией лесохозяйственного факультета

Протокол №..........от ".........".....................2007 г.

Председатель комиссии.................................................. Алексеев А.С.

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе.

1.1. Цель преподавания дисциплины.

Цель курса – знакомство студентов с теоретическими и практическими сторонами использования географических информационных систем и технологий в лесной отрасли.

1.2. Задачи изучения дисциплины. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Студенты должны знать:

• специфику лесных экосистем, как объектов геоинформационного проектирования;

• современное состояние и перспективы использования геоинформационных технологий в лесной отрасли;

• структуру, содержание и технологии создания ГИС лесоустройства;

• алгоритмы обработки данных для решения задач управления лесами при ведении лесного хозяйства, лесоустройстве, оценке лесных ресурсов;

• возможности программного обеспечения для лесоустройства и лесного хозяйства.

Студенты должны уметь:

• выполнять основные операции по управлению геоинформационными базами данных (просмотр, ввод, обработка, поиск информации);

• решать типовые задачи по управления лесами с помощью средств информационных технологий;

• выполнять основные этапы по созданию электронных карт и атрибутивных баз данных лесного фонда;

• обращаться к геоинформационным базам данных с помощью выборок, запросов.

Студенты должны владеть навыками:

• работы со специализированными программными средствами для решения задач лесного хозяйства и лесоустройства,

• создания атрибутивных и картографических данных лесного фонда.

1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины.

Для изучения данной дисциплины студенты должны иметь достаточные знания по лесной таксации и лесоустройству, лесоведению, информатике, математической статистике, системным исследованиям и моделированию, географии, экологии, геодезии, информационным технологиям, географическим информационным системам.

2. Содержание дисциплины.

2.1. Дидактические единицы

Особенности лесных экосистем, как объектов геоинформационного проектирования. Исходные материалы для создания баз данных лесного фонда. Структура геоинформационных баз данных лесоустройства, основные технологические этапы и технологии создания. ГИС-технологии в лесоустроительном производстве и управлении лесным хозяйством. Проектирование использования лесов с применением ГИС-технологий. Обработка материалов лесного и лесосечного фонда. Программное обеспечение лесоустройства и лесного хозяйства. Перспективы использования ГИС-технологий в лесном секторе.

2.2. Наименование тем, их содержание и объем в часах лекционных занятий.

1. Информационные технологии в лесном хозяйстве РФ - 4 ч.

Нормативно-правовые основы информатизации лесного хозяйства РФ (согласно концепции устойчивого управления лесами РФ, концепции развития лесного хозяйства РФ на 2003-2010 г.г., концепции информатизации лесного хозяйства РФ). Предполагаемая последовательность информатизации лесного хозяйства.

Использование информационных технологий в лесном хозяйстве РФ. Применение информационных технологий на разных уровнях управления лесами. Проблемы информатизации лесного хозяйства.

2. Леса, как объекты геоинформационного проектирования – 2 ч.

Особенности лесов как географических объектов. Источники информации для создания баз данных лесного фонда. Лесные ландшафты – структура, компоненты, связи. Теоретические основы устойчивого управления лесами.

3. Управление атрибутивными данными лесного фонда – 4 часа.

Реляционные модели данных в СУБД – принципы организации информации, основные понятия, отличия реляционных моделей от электронных таблиц, преимущества и недостатки. Средства управления данными в реляционных СУБД – выборки, запросы. Реляционная алгебра и реляционное исчисление. Языки структурированных запросов (SQL) и запросов по-образцу (QBE). Использование средств СУБД в лесном хозяйстве и лесоустройстве.

4. Управление картографическими данными лесного фонда – 4 часа.

Использование ГИС-технологий для создания лесных карт. Лесные карты – виды, масштабы, назначение, содержание. Особенности изготовления лесных карт при разных видах лесоустройства. Цифровые картографические основы лесных карт. Исходные материалы для создания лесных карт. Основные этапы создания лесных карт с применением ГИС-технологий. Структура геоинформационных баз данных лесоустройства. Использование растровых и векторных данных при создании лесных карт.

Использование цифровых карт для управления лесами. Средства визуализации. Картометрические измерения.

5. Пространственный анализ геоинформационных данных лесного фонда – 2 час.

Тематическое картографирование. Пространственные запросы к векторным и растровым данным. Операции совмещения слоев. Моделирование рельефа ландшафтов.

6. ГИС-технологии в лесоустроительном производстве – 4 час.

Задачи ГИС лесоустройства. Программное обеспечение системы лесоустройства РФ. Технологии создания ГИС лесоустройства. Обработка материалов лесного фонда. Проектирование использования лесов.

7. ГИС-технологии в лесном хозяйстве – 4 час.

Задачи ГИС лесного хозяйства. Программное обеспечение. Обработка материалов лесосечного фонда. Внесение текущих изменений в базы данных.

8. ГИС и материалы дистанционного зондирования – 2 час.

Применение данных дистанционного зондирования при создании ГИС лесоустройства, оценке растительных ресурсов, мониторинге лесопользования. Автоматическое дешифрирование лесных ландшафтов.

9. Интеграция ГИС с другими технологиями и программами – 2 час.

Методы фотограмметрии при создании цифровых основ ГИС лесоустройства. Системы спутникового геопозиционирования. Использование ГИС-технологий при оценке ресурсов лесных экосистем, мониторинге и инвентаризации лесов. Моделирование рельефа ландшафтов. Использование средств компьютерной анимации и автоматизированного проектирования для отображения объектов садово-паркового хозяйства.

2.3. Лабораторные занятия, их наименование, краткое содержание и объем в часах.

ЛР-1. Специализированное программное обеспечение лесного хозяйства и лесоустройства – 4 часа.

Система “ЛУГИС”, интерфейс, структура, возможности. Назначение и состав картографических и атрибутивных блоков. Просмотр базы данных учебного лесничества.

Блок для обработки тематической информации лесоустройства (система обработки лесоустроительной информации WinPLP). Структура баз данных, нормативно-справочные таблицы. Просмотр лесоустроительной информации, получение документов лесного хозяйства и лесоустройства.

Блок для обработки картографической информации лесоустройства (ГИС WinGIS). Операции с электронными картами – управление слоями, создание видов, изменение атрибутов слоев на примере готовых электронных лесных карт. Операции создания и редактирования основных графических объектов (точек, линий, полигонов, текста, символов, растров).

ЛР-2. Управление атрибутивными данными лесного фонда – 4 часа.

Принципы хранения и кодирования лесоустроительной информации в базах данных. Ввод карточек таксации. Контроль атрибутивных баз данных. Создание выборок по кодированным значениям макетов (столбцов) с использованием логических операторов. Система реализации запросов.

ЛР-3. Управление картографическими данными лесного фонда – 4 часа.

Операции выбора объектов на слоях, изменения атрибутов слоев, слежения за объектами баз данных. Картометрические измерения. Возможности экспорта-импорта в другие форматы ГИС и САПР. Создание тематических карт и площадных диаграмм по преобладающим породам и группам возраста, проектируемым хозяйственным мероприятиям, эксплуатационному фонду. Составление запросов на создание тематических карт.

ЛР-4. Пространственный анализ геоинформационных данных лесного фонда – 2 часа.

Изучение возможностей пространственного анализа на учебных примерах. Операторы пространственных запросов в ГИС MapInfo. Пространственные операции и возможности модуля Spatial Analyst в ГИС ArcView.

ЛР-5. Программное обеспечение лесоустройства и лесного хозяйства РФ – 2 часа.

Обзор основных программных комплексов лесоустройства и лесного хозяйства РФ.

Программы для решения отдельных задач - обработки материалов лесосечного фонда, получения абрисов, материально-денежной оценки.

ЛР-6. Этапы создания ГИС лесоустройства – 6 часа.

Операции создания лесных карт средствами ГИС. Выбор масштаба, проекции, единиц измерения, создание растровой топографической основы (сеть опорных точек, трансформация растров топографических карт), оцифровка основных элементов ситуации, трансформация растровых изображений, оцифровка границ лесоустроительных выделов (по вариантам). Связывание картографических и атрибутивных баз данных по уникальным идентификаторам. Основы лесоустроительного проектирования.

ЛР-7. Внесение текущих изменений в базы данных лесоустройства – 6 часов.

Внесение текущих изменений в базы данных лесоустройства (связанных с изменением картографических объектов и, не связанных), обработка материалов лесосечного фонда, учет лесного фонда.

ЛР-8. Автоматизированное дешифрирование космических снимков – 2 часа.

Обработка цифровых космических изображений с помощью программы Multispec. Кластеризация лесных ландшафтов разными методами.

ЛР-9. Применение средств спутникового геопозиционирования при создании ГИС лесоустройства – 2 час.

Операции экспорта-импорта данных, полученных с помощью GPS в форматы ГИС. Преобразования систем координат. Использование координат опорных точек для уточнения положения границ, квартальных просек при создании лесных карт.

2.4. Самостоятельная работа включает в себя:

1. Подготовку к лекциям - 10 час. Форма контроля - опрос.

2. Подготовку к лабораторным занятиям - 6 час. Форма контроля - опрос.

3. Подготовку к промежуточному контролю знаний и зачету – 4 час

4. Выполнение курсовой работы – 20 час.

Всего: 40 час.

2.5. Распределение часов по темам и видам занятий

№ п/п	Наименование темы	Объем работы студента, час.					Формы кон­троля
		лекции	практ.	лаб.	сам. раб.	всего
	Информационные технологии в лесном хозяйстве РФ	4	-	2	2	8	тест
	Леса, как объекты геоинформационного проектирования	2	-	-	2	4	тест
	Управление атрибутивными данными лесного фонда	4	-	4	2	10	тест
	Управление картографическими данными лесного фонда	4	-	4	2	10	тест
	Пространственный анализ геоинформационных данных лесного фонда	2	-	2	2	10	тест
6.	Программное обеспечение лесоустройства и лесного хозяйства РФ	2	-	2	2	6	тест
	ГИС-технологии в лесоустроительном производстве	4	-	8	2	12	тест
	ГИС-технологии в лесном хозяйстве	4	-	6	2	10	тест
	ГИС и обработка данных дистанционного зондирования	2	-	2	2	6	тест
	Интеграция ГИС с другими технологиями и программами	2	-	2	2	6	тест
	Курсовой проект				20	20	защита
ИТОГО		30	-	32	40	102

2.6. Темы и трудоемкость курсовой работы:

Темы:

1. Проектирование хозяйственных мероприятий с помощью ГИС.

2. Внесение текущих изменений в базу данных лесоустройства.

Курсовой проект посвящен формированию геоинформационной базы данных части лесного фонда; проектированию ежегодных размеров использования лесов; внесению текущих изменений на хозяйственную деятельность в базы данных.

Общая часть составляется на основании литературных данных с обязательными ссылками на источники.

Специальная часть содержит конспективное описание действий по созданию баз данных. Указываются применяемые программные продукты, исходные материалы и форматы данных.

В заключении кратко указываются объемы выполненных работ и результаты проектирования.

Курсовой проект включает следующие разделы:

1. Общая часть – 4 часа.

• Программное обеспечение лесоустройства и лесного хозяйства РФ

• Возможности ГИС-технологий при управлении лесами

2. Специальная часть – 14 часов.

• Формирование базы данных изучаемой территории

• Определение характеристик лесного фонда территории

• Проектирование размеров использования лесов

• Внесение текущих изменений в базу данных

• Анализ лесохозяйственной деятельности за изучаемый период

3. Выводы – 2 часа.

При выполнении курсового проекта №1 учитывается пространственное положение выделов – их концентрация, удаленность от дорог. В выводах оценивается целесообразность проведения лесохозяйственных мероприятий в определенных выделах.

При выполнении курсового проекта по варианту №2 в базу данных вносятся изменения (после рубок главного и промежуточного пользования). В выводах, с помощью запросов оценивается степень освоения расчетной лесосеки