331

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.В. Чечин

ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ГЕОПРОСТАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ НА ЭВМ

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных и курсовых работ по дисциплине «Математические методы обработки и анализа

геопространственных данных на ЭВМ» по направлению подготовки 21.03.03 Геодезия и дистанционное зондирование,

профиль Инфраструктура пространственных данных

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

2

УДК 528

Чечин, А. В. Обработка и анализ геопростанственных данных на ЭВМ [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пособие / А. В. Чечин; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун - т – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2016. – 13 с .– 1 электрон. опт. диск (CD-R)

Учебно-методическое пособие разработано с учетом современных подходов к компьютерной обработке геопростанственных данных на ЭВМ. Рассмотрена программная среда, методы математической обработки и анализа, вопросы получения данных с интернетсайтов, использования интернет-сервисов.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по направлению подготовки 21.03.03 Геодезия и дистанционное зондирование, профиль Инфраструктура пространственных данных, по дисциплине «Математические методы обработки и анализа геопространственных данных на ЭВМ».

3

ВВЕДЕНИЕ

Целями освоения учебной дисциплины Математические методы обработки и анализа геопространственных данных на ЭВМ являются: формирование профессиональных компетенций, определяющих готовность и способность бакалавра геодезии к использованию знаний из области математических методов обработки и анализа пространственных данных на ЭВМ для решения основных задач геодезии и дистанционного зондирования.

Для изучения данной учебной дисциплины необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами:

Знать: объекты дисциплины Геодезия (планы, карты, земной шар, меридианы, параллели, проекции, системы координат, методы топографических съемок), методы обработки геодезических измерений дисциплины Теория математической обработки измерений, предметы дисциплины Математика (тригонометрические функции, вектора), основные понятия и определения из Информатикии, Прикладной информатики и автоматизации в геодезии.

Уметь: обрабатывать материалы геодезических измерений, создавать топографические планы, решать задачи по топографической карте.

Владеть: описывать результаты, формулировать выводы.

4

1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ

Дисциплина включает следующие разделы:

1.Введение. Знакомство с программной средой

Введение в математические методы обработки и анализа геопространственных данных на ЭВМ. Знакомство с программной средой. Импорт данных. Вывод данных, содание графиков

2.Знакомство с методами математической обработки и анализа

Матричные преобразования. Метод наименьших квадратов. Аппроксимация и интерполяция. Обработка и анализ растровых материалов

3.Получение данных с интернет-сайтов

Получение данных с интернет-сайтов. Знакомство с XML. Знакомство с JSON

4.Использование API интернет-сервисов Использование API интернет-сервисов. Геокодирование.

5.Использование дорожных графов

Создание дорожного графа. Поиск кратчайшего пути между узлами.

Темы занятий в 6 семестре:

1.Раздел 1. Введение. Знакомство с программной средой Введение в математические методы обработки и анализа геопространственных данных на ЭВМ

2.Знакомство с программной средой

3.Импорт данных

4.Вывод данных, содание графиков

5.Раздел 2. Знакомство с методами математической обработки и анализа Матричные преобразования

6.Метод наименьших квадратов

7.Метод наименьших квадратов

8.Метод наименьших квадратов

9.Аппроксимация и интерполяция

10.Обработка и анализ растровых материалов

11.Радел 3. Получение данных с интернет-сайтов

12.Получение данных с интернет-сайтов. Знакомство с XML.

13.Получение данных с интернет-сайтов. Знакомство с JSON

Темы занятий в 7 семестре:

1.Раздел 4. Использование API интернет-сервисов

5

2.Подключение и настройка карты

3.Создание объектов на карте

4.Создание объектов на карте

5.Создание объектов на карте

6.Создание объектов на карте

7.Геокодирование

8.Геокодирование

9.Загрузка данных на карту

10.Загрузка данных на карту

11.Раздел 5. Использование дорожных графов

12.Подготовка данных

13.Использование дорожных графов

14.Создание дорожного графа

15.Решение задач с использованием дорожного графа

16.Поиск кратчайшего пути в дорожном графе

17.Решение задач с использованием дорожного графа

Студенту предлагается ознакомиться с программой курса, озвучивается основной и дополнительный список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дисциплине, а также основные интернет-ресурсы и т.д.

Так как весь часовой объем курса делится на академический (аудиторный) и самостоятельный, основными формами его реализации являются лекции, лабораторные занятия, а также формы самостоятельной работы: подготовка к лабораторным и расчетным работам, собеседованиям, зачету, экзамену.

Лекции позволяют в максимально сжатые сроки представить значительный объем структурированной информации. Лекционные материалы по курсу отражают основные технологические процессы применения математических методов обработки и анализа геопространственных данных. При подаче лекционного материала используются мультимедийные технологии, презентации и демонстрации компьютерных программ.

Лабораторные занятия позволяют реализовать полученные знания на практике, и сформировать у студентов необходимые умения. Выполнение лабораторных и расчетных работ позволяет студенту сконцентрироваться на своем объекте исследования и реализовать основные этапы обработки и анализа геоданных.

6

Перед сдачей зачета и экзамена студентам выдается список подготовительных вопросов, охватывающих основные теоретические и практические аспекты изученного материала. Непосредственно перед экзаменом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.

7

2. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИТЕРАТУРЫ

8Картография и ГИС. Учебное пособие. Раклов В.П. М., ГУЗ, 2004

9Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн.1: Учеб. пособие для студ. Вузов Капралов

Рекомендуемые Интернет-ресурсы:

-pythontutor.ru - Интерактивный учебник языка Python

-maps.yandex.ru – картографический портал Яндекс.Карты;

-https://tech.yandex.ru/maps/doc/geocoder/desc/concepts/About-docpage - Геокодирование в

API Ядрекс.Карт

-maps.google.com – картографический портал Google.Maps;

-ДубьГИС – городской информационный справочник;

8

3. ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В процессе изучения вопросов дисциплины используется следующее программное обеспечение:

1Mozilla Firefox (Мозилла Файрфокс) браузер

2Python 3

3ГИС Mapinfo Professional

4Office Professional Plus Education ALNG LicSAPk OLVS E 1Y AcademicEdition

Enterprise. MicrosoftOV

5 Sakai система дистанционного обучения

9

4. ТИПОВЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Типовые контрольные вопросы к зачету включают:

1.Возможности импорта данных

2.Операторы цикла

3.Условный оператор

4.Словари, списки и кортежи

5.Средства вывода данных

6.Создание графиков

7.Представление матриц

8.Получение характеристик матрицы

9.Операции с матрицами

10.Вывод матрицы

11.Реализация метода наименьших квадратов

12.Аппроксимация и интерполяция

13.Загрузка и вывод растра

14.Получение негатива растра

15.Добавление шумов в растр

16.Фильтр пикселей по значению яркости

17.Получение данных с интернет-сайтов.

18.Структура XML

19.Поиск узлов в XML документе

20.Структура JSON

21.Использование JSON

Типовые контрольные вопросы к экзамену включают:

1.Основные тэги HTML

2.Java Script

3.API интернет-сервисы

4.Подключение и настройка API карты

5.Параметры API карты

6.Стандартные элементы управления картой

7.Всплывающие окна и подсказки

8.Создание точечных объектов на API карте

9.Создание линейных объектов на API карте