«Применение компьютерных технологий в ландшафтных исследованиях» - Курсовая работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ….….3

Глава 1. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЛАНДШАФТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ….5

Глава 2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ…18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ….…25

ЛИТЕРАТУРА….….27

Введение

Актуальность. Последние десятилетия ХХ века отмечены событиями, существенным образом трансформировавшими современную социокультурную реальность. Речь идет об активном вхождении в жизнь общества новейших информационных технологий, произошедшем в результате бурного развития электроники.

Начиная с середины 60-х годов западными социологами и социальными философами активно обсуждается вопрос о вступлении наиболее развитых стран в качественно иную стадию социального развития, охарактеризованную ими как постиндустриальное или информационное общество, главным отличающим критерием которого является определяющая роль информационных технологий во всех сферах жизнедеятельности людей. Но если в 60-е годы идеи об информационном обществе имели скорее характер футурологических прогнозов, то в ходе совершенствования электронной техники и цифровых технологий, большинство из предсказанных теоретиками событий обрели свое реальное воплощение, выразившееся в бурном развитии средств массовой коммуникации, в особенности телевидения, в создании и широком распространении персональных компьютеров, в построении глобальных информационных сетей, в разработке технологий виртуальной реальности и других технологических инновациях. В своей совокупности, эти достижения коренным образом изменили жизнь общества, не только выдвинув на передний план информационную деятельность, т.е. деятельность, связанную с производством, потреблением, трансляцией и хранением информации, но и усложнив и трансформировав мир так, что осмыслить его в рамках традиционных подходов стало довольно затруднительно[3].

Вообще, информационные технологии нельзя более рассматривать как нечто принадлежащее исключительно миру техники, ибо они настолько глубоко проникли в жизнь людей, вплелись в саму ткань ее повседневности, что вычленить их из общего мировоззренческого и культурологического контекста уже не представляется возможным[11].

Глубокие преобразования, происходящие в нашем обществе, всё более остро выдвигают на первый план задачи развития среди прочих наук педагогики, как науки, закладывающий моральный и интеллектуальный фундамент будущего. Педагогика возникла и развивается под влиянием объективных потребностей общества в соответствующей подготовке подрастающих поколений к жизни и трудовой деятельности. Её плодотворное развитие может происходить только при условии творческого переосмысления накопленного ею теоретического и практического опыта, т.е. в процессе исследовательской деятельности. Известно, что педагогические исследования опираются, прежде всего, на конкретные факты, которые можно получить только в ходе наблюдений и проведения экспериментов. Современной тенденцией в сфере исследований является повышение качества и количества анализа поступающей в ходе исследования информации.

Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-то действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует сегодня обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств[8].

Стремительно развивающийся процесс информатизации всех сфер жизни общества делает возможным поднять на новый уровень организацию и качество исследовательской работы в педагогике.

Цель исследования: проанализировать применение компьютерных технологий в ландшафтных исследованиях рекреационной географии.

Выдержка из текста работы

Глава 1. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЛАНДШАФТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Геоинформационная система (ГИС) - это многофункциональная информационная система, предназначенная для сбора, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основное назначение ГИС заключается в формировании знаний о Земле, отдельных территориях, местности, а также своевременном доведении необходимых и достаточных пространственных данных до пользователей с целью достижения наибольшей эффективности их работы.

Геоинформационные технологии (ГИТ) — это информационные технологии обработки географически организованной информации.

Основной особенностью ГИС, определяющей ее преимущества в сравнении с другими АИС, является наличие геоинформационной основы, т.е. цифровых карт (ЦК), дающих необходимую информацию о земной поверхности. При этом ЦК должны обеспечивать:

• точную привязку, систематизацию, отбор и интеграцию всей поступающей и хранимой информации (единое адресное пространство);

• комплексность и наглядность информации для принятия решений;

• возможность динамического моделирования процессов и явлений;

• возможность автоматизированного решения задач, связанных с анализом особенностей территории;

• возможность оперативного анализа ситуации в экстренных случаях.

История развития ГИТ восходит к работам Р. Томлисона по созданию Канадской ГИС (CGIS), проводившимся в 1963-1971 гг.

В широком смысле ГИТ - это наборы данных и аналитические средства для работы с координатно привязанной информацией. ГИТ - это не информационные технологии в географии, а информационные технологии обработки географически организованной информации.

Существо ГИТ проявляется в ее способности связывать с картографическими (графическими) объектами некоторую описательную (атрибутивную) информацию (в первую очередь алфавитно-цифровую и иную графическую, звуковую и видеоинформацию). Как правило, алфавитно-цифровая информация организуется в виде таблиц реляционной БД. В простейшем случае каждому графическому объекту (а обычно выделяют точечные, линейные и площадные объекты) ставится в соответствие строка таблицы - запись в БД. Использование такой связи, собственно, и открывает столь богатые функциональные возможности перед ГИТ. Эти возможности, естественно, различаются у разных систем, но есть базовый набор функций, обычно имеющийся в любой реализации ГИТ, например, возможность ответа на вопросы "что это?" указанием объекта на карте и "где это находится?" выделением на карте объектов, отобранных по некоторому условию в БД. К базовым можно также отнести ответ на вопрос "что рядом?" и его различные модификации. Исторически первое и наиболее универсальное использование ГИТ - это информационно-поисковые, справочные системы.

Таким образом, ГИТ можно рассматривать как некое расширение технологии БД для координатно привязанной информации. Но даже в этом смысле она представляет собой новый способ интеграции и структурирования информации. Это обусловлено тем, что в реальном мире большая часть информации относится к объектам, для которых важную роль играет их пространственное положение, форма и взаиморасположение, а следовательно, ГИТ во многих приложениях значительно расширяют возможности обычных СУБД, так как ГИТ более удобны и наглядны в использовании и предоставляют ДЛ свой "картографический интерфейс" для организации запроса к базе данных вместе со средствами генерации "графического" отчета. И, наконец, ГИТ добавляет обычным СУБД совершенно новую функциональность - использование пространственных взаимоотношений между объектами.

ГИТ позволяет выполнять над множествами картографических объектов операции, подобные обычным реляционным (JOIN, UNION, INTERSECTION). Операции этой группы называются оверлейными, так как используют в разных вариантах пространственное наложение одного множества объектов на другое. Фактически оверлейные операции обладают большим аналитическим потенциалом, и для многих сфер применения ГИТ являются основными, обеспечивая

решение прикладных задач (землепользования, комплексной оценки территорий и другие).

ГИТ предлагает совершенно новый путь развития картографии. Прежде всего, преодолеваются основные недостатки обычных карт: статичность данных и ограниченность емкости "бумаги" как носителя информации. В последние десятилетия не только сложные специализированные карты типа экологических, но и ряд обычных бумажных карт из-за перегруженности информацией становятся "нечитаемыми". ГИТ решает эту проблему путем управления визуализацией информации. Появляется возможность выводить на экран или на твердую копию только те объекты или их множества, которые необходимы пользователю в данный момент. То есть фактически осуществляется переход от сложных комплексных карт к серии взаимоувязанных частных карт. При этом обеспечивается лучшая структурированность информации, что позволяет ее эффективно использовать (манипулирование, анализ данных и т.п.). Очевидно, что наблюдается тенденция возрастания роли ГИТ в процессе активизации информационных ресурсов, т.к. огромные массивы картографической информации эффективно переводимы в активную машиночитаемую форму только с помощью ГИТ. Кроме того, в ГИТ карта становится действительно динамическим объектом[6].

Последнее обусловлено следующими новыми возможностями ГИТ:

• изменяемостью масштаба;

• преобразованием картографических проекций:

• варьированием объектным составом карты;

• "опросом" через карту в режиме реального времени многочисленных БД, содержащих изменяемую информацию;

• варьированием символики , то есть способом отображения объектов (цвет, тип линии и т.п.), в том числе определение символики через значения атрибутивных признаков объектов, что позволяет синхронизировать визуализацию с изменениями в БД.

В настоящее время широко распространено понимание того, что ГИТ - это не класс или тип программных систем, а базовая технология (umbrella technology) для многих компьютерных приложений (методов и программ), работающих с пространственной информацией.

Поскольку ЦКМ являются наборами данных сложной структуры, то их целесообразно представлять в различных форматах. Под форматом ЦКМ понимается специально введенная система классификации и кодирования данных о местности. От принятого формата ЦКМ во многом зависит оперативность решения функциональных задач (ФЗ) в системах управления военного назначения. Так, например, в случае представления рельефа местности горизонталями вычисление профиля местности занимает в тысячи раз больше времени, чем при представлении рельефа в форме матрицы высот[2].

Одним из важнейших и наиболее часто встречающихся типов информационной потребности в геоинформации является построение изображения участка карты на экране АРМ {визуализация карты). Но средства отображения ЦКМ на экране АРМ, наряду с приведенными выше требованиями к средствам доступа, должны отвечать еще ряду специфических требований, обусловленных необходимостью восприятия информации человеком. По существу - это следующие эргономические требования, которые целесообразно рассматривать в комплексе с другими:

• по "читабельности" обстановки (т.е. обладать достаточно высокими характеристиками скорости и достоверности восприятия человеком информации оперативной обстановки на фоне карты);

• по "читабельности" карты, (т.е. обладать достаточно высокими характеристиками скорости и достоверности восприятия человеком собственно картографической информации);

• по "комфортности" восприятия, (т.е. форма отображения данных не должна вызывать чрезмерных напряжения человека при восприятии информации и раздражения его органов чувств в целях обеспечения требуемой продолжительности сохранения его работоспособности).

ФЗ требует для своего решения различные данные о местности. По мнению авторов, все множество этих задач по характеру использования ЦКМ можно разделить на четыре основных класса:

• задачи, требующие выдачу изображения карты на устройства ввода- вывода средств автоматизации и использующие ее в качестве фона для вывода оперативной обстановки (ОКФ);

• задачи, использующие информацию о характере и профилях местности (ОХПМ);

• задачи, использующие информацию о дорожной сети (РДС);

• задачи, использующие информацию о местоположении объекта в пределах территории государства, зоны ответственности или нейтральной территории (ОМП).

Задачами ОКФ являются все задачи, отображающие оперативную обстановку на местности в процессе диалога с пользователем. Данные задачи могут отображать "поверх карты" информацию о группировках своих войск и войск противника, зонах радиоактивного, химического, биологического заражения, сплошных разрушений, пожаров, затоплений, о направлениях и рубежах действий, районах сосредоточения и др. Общая для задач ОКФ особенность использования ЦКМ заключается в необходимости быстрого вывода изображения карты на экран АРМ в различных масштабах.

К задачам ОХПМ относятся задачи выбора места развертывания радиорелейных станций (РРС), тропосферных станций (ТРС), радиолокационных станций (PJIC), средств радиотехнической разведки, радиоэлектронной борьбы и т.д. Задачи оценки защитных свойств местности в районах развертывания пунктов управления (ПУ) и узлов связи (УС), планирования огневого воздействия и т.п. также относятся к классу ОХПМ. Особенностью задач ОХПМ является необходимость определения с высокой скоростью характеристик местности в окрестностях точки с произвольными координатами.

К задачам РДС относятся, в частности, задачи определения маршрута и планирования порядка перемещения воинских формирований, оптимального планирования перевозок средств снабжения или почты и некоторые другие. Данные задачи используют данные ЦКМ о дорожной сети, которые должны быть представлены в специальной форме - в виде графа, в котором все пересекающиеся дороги имеют общую вершину в перекрестках.

Задачи ОМП используют в ЦКМ данные о государственных (сухопутных и морских) и иных границах, заданные в специальной форме - в виде замкнутых контуров.

По типу информационных потребностей многие ФЗ можно отнести сразу к нескольким различным классам. В частности, задача определения оптимального района развертывания РРС может обладать свойствами классов ОХПМ и РДС, а в процессе решения для организации диалога с пользователем - свойствами класса ОКФ.

В связи с глубоким взаимопроникновением ГИС и других информационных технологий целесообразно рассмотреть взаимосвязь ГИТ с другими технологиями.

Прежде всего, это графические технологии систем автоматизированного проектирования (САПР), векторных графических редакторов, и с другой стороны - технологии реляционных СУБД. Большинство реализаций современных ГИТ в своей основе и представляет собой интеграцию этих двух типов информационных технологий. Следующий тип родственных информационных технологий - технологии обработки изображений растровых графических редакторов. Некоторые реализации ГИТ базируются на растровом представлении графических данных. Поэтому очень многие современные ГИС общего назначения интегрируют возможности как векторного, так и растрового представления. В свою очередь, ряд технологий обработки изображений, предназначенных для работы с данными аэро- и космических съемок, очень близко примыкают к ГИТ, а иногда частично выполняют и их функции. Но обычно они к ГИТ комплементарны и имеют специальные средства для взаимодействия с ними (ERDAS LiveLink to ARC/INFO)

Близкородственны к ГИТ картографические (геодезические) технологии, применяющиеся при обработке данных полевых геодезических съемок и построении по ним карт (при построении карт по аэроснимкам с использованием фотограмметрических методик и при работах с цифровой моделью рельефа местности). Здесь также наблюдается тенденция к интеграции, т.к. подавляющее число современных ГИС включают в себя средства координатной геометрии (COGO), которые позволяют непосредственно использовать данные полевых геодезических наблюдений, в том числе прямо с приборов с цифровой регистрацией или с приемников спутниковой глобальной системы позиционирования (GPS). Фотограмметрические пакеты обычно ориентируются на совместную работу с ГИС и в ряде случаев включаются в ГИС как модули[12].

Сущность ГИТ проявляется в ее способности связывать с картографическими (графическими) объектами некоторую описательную (атрибутивную) информацию (в первую очередь алфавитно-цифровую и иную графическую, звуковую и видеоинформацию). Как правило, алфавитно-цифровая информация организуется в виде таблиц реляционной БД. В простейшем случае каждому графическому объекту (точечному, линейному или площадному) ставится в соответствие строка таблицы - запись в БД. Использование такой связи и обеспечивает богатые функциональные возможности ГИТ. Эти возможности, естественно, различаются у разных систем, но есть базовый набор функций, обычно имеющийся в любой реализации ГИТ, например, возможность ответа на вопросы "что это?" указанием объекта на карте и "где это находится?" выделением на карте объектов, отобранных по некоторому условию в БД. К базовым можно также отнести ответ на вопрос "что рядом?" и его различные модификации. Исторически первое и наиболее универсальное использование ГИТ - это информационно-поисковые, справочные системы.

Заключение

Социальные и экономические изменения, происходящие в нашей стране, влияют на весь уклад жизни людей. Одним из следствий этих изменений является информатизация нашего общества, переход его на новый технологический уровень, использование новых средств коммуникации, хранения и обработки информации.

Педагогика, как наука о воспитании подрастающего поколения, не может оставаться в стороне от этих процессов, так как именно она ответственна за подготовку молодых людей к жизни в быстроменяющемся мире. Двигателем и источником развития педагогики, как и любой другой науки, является исследовательская работа, для успешного осуществления которой в современных условиях необходимо применение новейших информационных технологий. Ни одно педагогическое исследование не может обойтись сегодня без использования компьютера.

Подводя итог реферативного обзора имеющейся литературы, можно сказать, что компьютер, как основное общедоступное средство применения информационных технологий в разных сферах жизни, может быть эффективно использован почти на всех стадиях педагогического исследований.

Использование компьютера на стадии накопления знаний и фактов связано, во-первых, с поиском литературы.

Во-вторых, компьютер может использоваться в работе с литературой в ходе: составления библиографии, реферирования, конспектирования, аннотирования, цитирования, перевода иностранной литературы.

На этапе опытно-экспериментальной работе компьютер также играет важную роль как средство подготовки и проведения эксперимента, а также для обработки промежуточных и конечных результатов исследования.

Мы считаем, что компьютер применим на данном этапе исследовательской работы:

- во-первых, для фиксации информации о предмете.

- во-вторых, для обработки количественных данных полученных в ходе использования эмпирических, социологических и математических методов исследования, а также для построения диаграмм и виртуальных моделей.

Компьютер незаменим на этапе оформления результатов педагогического исследования в виде диссертации, для подготовки научных докладов, статей, учебно-методических пособий, монографий, книг, плакатов по теме исследования компьютер. Он предоставляется возможность публиковать информацию о результатах исследования в Internet.

Для выступления на кафедрах, советах, семинарах, научно-практических конференциях, симпозиумах компьютер можно применить в качестве средства презентации графической и текстовой информации, иллюстрирующей доклад, а также для создания печатных материалов информационного и иллюстративного характера.

В завершение необходимо отметить, что на выше перечисленном, возможности применения компьютера в педагогическом исследовании не исчерпываются. Использование компьютера в педагогических исследования является обширным полем дальнейших поисков и экспериментов, которые должны происходить в тесном сотрудничестве программистов и педагогов-исследователей. Будущее безусловно принадлежит информационным технологиям.

Список литературы

1. Баранов Ю.Б., Берлянт А.М., Капралов Е.Г. и др. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. Под ред. Берлянта А.М., Кошкарева А.В. - М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - 204 с.

2. Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов / Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов и др., под ред. В.С. Тикунова. – М.: издат. центр «Академия», 2005. – 480с.

3. ДеМерс М.Н. Геоинформационные системы. Основы. М., Изд-во «Дата+», 1999. 490 с.

4. Лурье И.К., Косиков А.Г., Ушакова Л.А. и др. Компьютерный практикум по цифровой обработке изображений и созданию ГИС/ Дистанционное зондирование и ГИС. – М.: Научный миор, 2004. – 148 с.

5. Основы геоинформатики: в 2 кн. / коллектив авторов. Под ред. В.С. Тикунова. – М.: Издат. Центр «Академия», 2004. – 832с.

6. Филатов Н.Н. Географические информационные системы. Применение ГИС при изучении окружающей среды. – Петрозаводск: изд-во КГПУ, 1997. – 104с.

7. Руководства пользователям программных средств.

8. Геоэкоинформатика. – М.: изд-во МГУ, 1995. – 112с.

9. Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации

10. Кошкарев А.В. Понятия и термины геоинформатики и ее окружения: учебно-справочное пособие. – М.: ИГЕМ РАН, 2000. – 76с.

11. Новаковский Б.А., Прасолова А.И., Прасолов С.В. Цифровая картография: цифровые модели и электронные карты. – М.: изд-во МГУ, 2000. – 116с.

12. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. – М.: Каталог, 2002. – 106с.

13. Тикунов В.С. Моделирование в картографии. – М.: Изд-во МГУ, 1997. – 405с.