Применение геоинформационных систем при геологических исследованиях
 
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ
по теме курса

ГИС форум геологического факультета

ESRI производитель ГИС ArcInfo, ArcView

Data+ дистрибьютор ESRI в России

ER Mapper software производитель ГИС ER Mapper

Mapinfo software производитель ГИС MapInfo

Autudesk Inc. производитель GIS ориентированной системы AutoCAD Map

Golden Software - производитель пакетов Surfer, Grapher и др.

RockWare - новости программного обеспечения для геологии

Проект "ГИС Восточно- Европейской платформы".

 

Преподаватели:
Симонов Дмитрий Андреевич (кг-мн, снс)


Аннотация курса

Современные ГеоИнформационные Системы (ГИС) являются мощным инструментом для всех направлений геологических исследований, проводимых как в научных, так и в производственных целях. И если в научных геологических организациях использование геоинформационных технологий говорит в первую очередь о квалификации исследователя, но пока не является обязательным, то применение ГИС при региональных геологосъемочных исследованиях закреплено инструктивно. В частности, результаты всех работ по геологическому и ресурсному картированию, включая подготовку и издание соответствующих комплектов геологических карт, которые проводятся организациями Министерства Природных Ресурсов и их контрагентами (ВУЗами и институтами РАН), представляются заказчику в ГИС-форме вместе с многочисленными электронными базами данных.

В настоящее время преподавание курсов ГИС является требованием Министерства природных ресурсов ко всем профильным геологическим ВУЗам. Введено преподавание этих курсов и для студентов геологосъемочных специальностей геологического факультета МГУ.

Особенностью курса, читаемого на кафедре динамической геологии является то, что он ориентирован не на подготовку пользователей того или иного программного продукта или системы (операторов). Целью курса является овладение общей идеологией геоинформационных систем, которые, в нашем понимании, представляют собой идеальную виртуальную среду геологических исследований, моделирующую и адекватно представляющую реальную геологическую среду. Мы стараемся обучить грамотно планировать и создавать общие (корпоративные) проекты, то есть готовить студентов к роли руководителей больших групп, хорошо знающих специфику и технологию всех этапов построения ГИС-проектов - от полевого картирования и обобщения внешней информации до электронного представления систем распределенных геологических данных.

Программа курса

Курс "Геоинформационные системы", который преподается на кафедре динамической геологии геологического факультета МГУ на протяжении уже 4 лет, рассчитан на 2 семестра основного курса, и консультационную помощь студентам, магистрантам и аспирантам кафедры при подготовке и оформлении дипломных работ и диссертаций. Идеология курса и последовательность выполнения работ изложены ниже.

В нашем понимании, ГИС - это скорее геологическая, чем географическая информационная система. И общие принципы построения ГИС, и создание конкретных проектов ориентированы на геологическую практику, на создание удобной среды геологических исследований. Методология курса основана на убеждении, что понять сколько-нибудь адекватно идеологию ГИС и хотя бы в минимальных объемах освоить такой сложный и многоплановый пакет, как ArcView с его приложениями, можно единственным способом - путем разработки и построения собственного ГИС-проекта. В нормальном случае студенты создают два таких проекта. На протяжении четвертого семестра, после краткого лекционного курса (2 - 4 часа), студенты занимаются построением ГИС проекта на единственный известный им к этому времени регион - Крымский полуостров, в котором студенты проводят маршрутные исследования на летней практике первого курса. Это самый простой, обучающий проект имеет, тем не менее, целый ряд особенностей.

  • Входная карта проекта - это сильно разгруженная учебная карта Крыма (Муратов, 1963), хорошо известная студентам по летней практике. Составление атрибутивной базы этой карты по имеющейся к ней легенде требует серьезной аналитической деятельности, так как легенда несовершенна и студенты должны сами привести ее в надлежащий вид.
  • Несмотря на то, что проекты индивидуальны, обязательным требованием является выработка единой для всех атрибутики, необходимой для окончательного оформления проекта, и это прививает студентам навыки корпоративной деятельности.
  • Исходная карта географически не привязана, и студенты должны сами озаботиться этим обстоятельством. Для привязки используется два набора данных. Во-первых, это имеющаяся в пакета ArcView карта береговой линии Крымского полуострова; студенты находят характерные точки побережья, определяют их координаты и заносят их в проект векторизации; во-вторых - это находящаяся там же карта населенных пунктов Крыма; студенты самостоятельно находят в пакете скрипты, которые позволяют автоматически приписать всем населенным пунктам географические координаты, и затем используют полученные и отпечатанные таблицы для привязки входной карты.
  • После экспорта векторизованной карты в ArcView, студентами совместно создается единое оформление карты, которое записывается в общую avl библиотеку.
  • На следующем этапе работ студенты подгружают в свои проекты точечные темы точек наблюдения, которые фиксировались во время летних маршрутов GPS приемниками. Точки загружаются по координатам как темы событий, после чего их атрибутивная таблица серьезно перерабатывается и дополняется (в пакете ArcView) под цели проекта.
  • Далее каждый студент отрабатывает один, индивидуальный для каждого, маршрут, создавая и привязывая к проекту внешнюю базу данных, состоящую из полевых описаний точек наблюдения, рисунков, определений фауны, фотографий, подходящих к случаю геологических песен и т.д.
  • На заключительном этапе все отработанные маршруты сливаются в единую базу данных и соединяются в едином проекте, который и завершает работу в 4 семестре

Второй проект (пятый семестр) продолжает ту же линию работ, ориентированных на геоинформационное обеспечение участков собственных геологических исследований студентов. В пятом семестре - это Крымский геологический полигон, где студенты на второй летней практике создают геологическую карту масштаба 1 : 25 000, а некоторые из них по результатам этих исследований пишут курсовую работу. Карта рисуется на точной топографической основе, однако в условных (учебных) координатах, так что и здесь возникают проблемы с привязкой, которые должны решаться студентами заранее. Лучший способ - это массовая GPS привязка характерных вершин и точек полигона. На летней практике работа над картой имеет бригадный характер, карты разных бригад различаются, и для учебных целей желательно эту индивидуальность сохранить, так как предусматривается внедрение в проект опять же собственных внешних данных. После того, как карта интегрируется в общий крымский проект, в нем образуется значительный массив (100 - 150 штук) точек наблюдений, вполне достаточный для обучения основным аналитическим методам работы в ArcView. В их числе - выбор точек по многокомпонентным запросам, создание аналитических тем, присвоение атрибутики по пространственному положению точек, использование специальных маркеров и маркеров-диаграмм в легендах, соединение тем и таблиц, отработка стратегии прогноза и т.д. Для студентов, пишущих специализированные курсовые работы, карта, соответственным образом оформленная в компоновке и дополненная диаграммами и внешней графикой, распечатывается в необходимый для доклада плакат. Кроме того, наличие достаточно подробной сетки горизонталей рельефа полигона позволяет экспериментировать с 3d приложениями ArcView.

В 7 и 8 семестре проводятся консультации по ГИС проектам, которые готовятся студентами в рамках их бакалаврских работ.

В 2002 году кафедру закончили студенты первого поколения, которое обучалось ГИС технологиям. Некоторые из них уже сейчас получили работу в научно-производственных организациях и крупнейших нефтяных компаниях именно как специалисты по применению ГИС в геологии. Это обстоятельство мы рассматриваем как наш крупный успех.


План и расписание курса ГИС для студентов 201 группы

Часть первая (4-й семестр) Введение в ГИС. Векторизация данных.Составление индивидуального и коллективного ГИС-проектов района Крымской геологической практики

(1) 12.02.2004. Введение в ГИС - лекция А.В.Тевелева (загрузить 12,5 Мб. в формате PowerPoint) Текст лекции с некоторыми картинками здесь
(2) 19.02.2004. Основные понятия о векторизаторах. Базовый векторизатор курса - MapEdit (лекция). Структура ГИС проекта и подготовительные действия к нему
(3) 26.02.2004. Легенда проекта (практическое занятие). Принципы составления базы данных проекта
(4) 05.03.2004. Формирование атрибутивной таблицы и внутренней базы данных согласно легенде проекта в Map Edit (практическое занятие)
(5) 12.03.2004. Векторизация данных в MapEdit (практические занятия)
(6) 19.03.2004. Векторизация данных в MapEdit
(7) 20.03.2004. Векторизация данных в MapEdit, проверка топологии проекта и экспорт покрытия в ArcViewGis (практическое занятие)
(8) 02.04.2003. Оформление карты в ArcView и подготовка точечных тем точек наблюдения.
(9) 09.04.2004 Составление текстовых и графических документов внешней базы данных проекта
(10) 16.04.2004. Привязка внешних баз данных и окончательное оформление индивидуального проекта.
(11) 23.04.2004. Оформление общего (коллективного) проекта и первая попытка сдачи зачета.