Кияшко Г.А., Петухов В.И., Дальневосточный государственный технический университет, Институт инженерной и социальной экологии, г. Владивосток, E-mail: kiyagal@mail.ru
GIS-education as part of the student’s training in the field of land use in FESTU
The interrelationship between basic courses and supplementary computer-information courses used in Far East Technical University for training of students, which are specialized in “Land Cadastre”, is illustrated. The every part of the whole system of these courses contains successive elements of GIS-education. Typical example of Diploma thesis fulfilled using ArcGIS is presented.
Получение разносторонних и углубленных знаний по геоинформационным технологиям позволяет специалисту стать более универсальным и быть востребованным не только в своей, но и в смежных областях. Государственными образовательными стандартами (ГОС) многих специальностей и направлений ВУЗов, связанных с областью знаний о Земле, рациональным использованием природных и земельных ресурсов, предусмотрено ведение дисциплины «Геоинформационные системы». Естественно, Государственный образовательный стандарт, регламентирующий обучение студентов, делает упор на специальные дисциплины и часто не предполагает основательную геоинформационную подготовку будущих специалистов. Поэтому для полноценного освоения всего необходимого материала в рамках только одной дисциплины ГИС могут возникать затруднения, с чем мы и столкнулись в процессе обучения студентов различных специальностей. Однако наряду с базовыми дисциплинами ГОС предусматривается возможность введения дисциплин в учебные планы с помощью «региональной составляющей» и дисциплин «выбора студентами» по усмотрению ВУЗа.
Кафедра земельного кадастра и геоинформационных технологий ДВГТУ при подготовке квалифицированных выпускников по специальности «Земельный кадастр» с помощью таких дисциплин усилила геоинформационную составляющую образовательного процесса. Система обучения наших студентов основывается на сочетании традиционных базовых дисциплин и курсов по компьютерным технологиям. Кафедра сформировала сквозную преемственность компьютерных дисциплин и их взаимодействие с базовыми предметами в учебном плане, что отражает рис. 1. На данной схеме черной рамкой выделены обязательные дисциплины ГОС, а красной – дисциплины, введенные кафедрой в рамках учебного плана. В сочетании с картографо-геодезическими и специальными дисциплинами компьютерно-информационная тематика обеспечивает достаточную геоинформационную подготовку специалистов в области земельных отношений. Эта подготовка подразумевает теоретическое и практическое овладение геоинформационными технологиями, методами создания и использования ГИС при решении земельно-кадастровых задач. Основой для реализации такой образовательной схемы послужило наличие двух полностью оснащенных компьютерных классов и лицензионного программного обеспечения, в том числе ArcGIS, полученного через ДАТА+ в рамках университетской программы ESRI.
Рис. 1. Схема взаимосвязи дисциплин учебного плана.
В ходе образовательного процесса наряду с базовыми курсами «Геодезия», «Картография», «Земельно-кадастровые геодезические работы», «Землеустройство», «Регистрация, учет и оценка земель» студенты изучают компьютерные технологии. Дисциплины «Информационные технологии», «Компьютерная графика», «Оцифровка картографической информации» составляют базу для освоения основ геоинформатики и способствуют постепенному формированию понимания геоинформационного картографирования. Эти курсы предусматривают и выполнение практических работ с использованием графических программ Surfer, AutoCAD, CorelDRAW, Easy Trace. Курс «Базы данных» предполагает изучение основ построения баз данных. По окончании курса студенты представляют свои базы данных по предложенным темам, выполненные в среде MS Access. Наибольший объем часов приходится на дисциплины «Географические и земельно-информационные системы» (базовая дисциплина) и «Геоинформационные технологии», практические занятия по которым проводятся с использованием приложений ArcGIS. В первой дисциплине изучается концепция моделей географической информации, вопросы хранения и обновления данных, моделирования и создания карт, методы географического анализа, а также дается сопоставление распространенных и специализированных ГИС, используемых земельными службами. Курс «Геоинформационные технологии» является заключительным и включает несколько основных тем: построение баз геоданных, геообработка и пространственный анализ. А на практических занятиях этого курса выполняются учебные ГИС-проекты. Полученные знания и навыки находят дальнейшее применение в дипломных работах, где решаются задачи в области земельных отношений с использованием ГИС-технологий.
В качестве примера приведем фрагмент одной из выпускных работ, в которой определялись участки эрозионной опасности территории. Для изучения развития эрозионных процессов в данном случае использовались векторные данные: отметки высот; горизонтали высот; реки и ручьи; типы почв; типы растительности; болота; граница территории. Имеющиеся данные были аккумулированы в созданную персональную базу геоданных. Для анализа подверженности изучаемой территории развитию эрозионных процессов использовались инструменты ArcGIS Spatial Analyst, предназначенные для проведения пространственного анализа на основе растровых данных. Поэтому все имеющиеся векторные данные были конвертированы в растровый формат с учетом значимости атрибутов. Так, в слое почвы конвертация выполнялась по полю с грансоставом, а в слое растительности – по полю с типом растительности. Интерполяция точек высот в растр проводилась с помощью инструмента Топо в растр (Spatial Analyst) с использованием дополнительно слоев горизонталей, гидрографии и болот (рис. 2). Применение данного инструмента обусловлено тем, что стандартные инструменты и интерполяции не учитывают гидрографическую сеть и иные данные, которые формируют поверхность. Для каждого входного слоя определялось поле, в котором содержится необходимая атрибутивная информация, а также его тип. В результате интерполяции получена модель местности, основанная не только на точечных измерениях высот, но и учитывающая наличие водоразделов и направление горизонталей.
Рис. 2. Карта интерполяции точек высот.
Для построения картограммы эрозионной опасности были использованы различные инструменты модуля Spatial Analyst. На основании полученного растра высот были построены растры уклонов и экспозиции склонов, а для более наглядного отображения растров была создана отмывка рельефа. Гранулометрический состав почв, растительность, уклон и экспозиция были переклассифицированы в соответствии с их влиянием на предрасположенность территории к эрозии. Так, например, тяжелому суглинку в растре почв был присвоен вес 6, а уклону более 8° в растре уклонов ? 10. При калькуляции данным были присвоены соответствующие веса в зависимости от влияния того или иного фактора на эрозионные процессы, например, наименее значимым стал растр экспозиции склонов, а наиболее значимым – растр уклонов.
Рис. 3. Картограмма эрозионной опасности земель территории.
В результате такого анализа была получена картограмма эрозионной опасности земель муниципального образования с учетом многих факторов (рис. 3) со следующей классификацией земель:
- не подвержены эрозии
- подвержены слабой степени эродированности
- подвержены средней степени эродированности
- подвержены сильной эрозии
- непригодны в сельскохозяйственном использовании.
- Из полученной картограммы видно, что границы сельскохозяйственных земель на востоке и западе примыкают к землям, подверженным проявлениям водной эрозии. Следовательно, необходимо рекомендовать собственникам и пользователям земель проводить мероприятия по снижению воздействия на земли, перепрофилированию угодий, разработке противоэрозионных мероприятий с учетом эрозионной опасности и специализации хозяйств.
- В заключение можно отметить, что выстроенная в нашем ВУЗе образовательная схема является, по нашему мнению, достаточно эффективной в геоинформационной подготовке специалистов. Она позволяет более качественно обучать студентов, последовательно формируя их представления и знания как в сфере ГИС-технологий, так и в профилирующих дисциплинах.
