CC BY
91
УДК 528.94
В.С. Панкратов, Е.В. Клевцов, Л.А. Пластинин, В.П. Ступин ИрГТУ, Иркутск
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЗЗ И ГИС В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
V.S. Pankratov, E.V. Klevtcov, L.A. Plastinin, V.P. Stupin Irkutsk State Technical University (ISTU)
83 Lermontova Ul., Irkutsk, 664074, Russian Federation
COMPLEX USE REMOTE SENSING DATA AND GIS IN EDUCATIONAL PROCESS
Article is devoted to a problem of development in students of interest to training to GIStechnologies. Students should not master mechanically routine techniques of work, and should understand sense of work and be able to carry out the spatial analysis of results. For this purpose authors offer the complex approach, which is based on sharing of GIS-programs and the modern data of remote sensing during actual thematic mapping. Experience of works on mapping dynamics of Ust-Ilim taiga vegetation with use of Landsat-5 images and programs MapInfo and ERDASE IMAGINE is given an example. In opinion of the authors, the similar approach promotes improvement of quality of training of students as it is directed on development to them not technical, but the engineering, creative principles.
Моделирование окружающего мира, активно применяющееся во многих задачах научных исследований, проектирования, планирования и управления, использует постоянно совершенствующиеся инструменты, методики, а также способы получения и обработки данных. Практически любые данные содержат пространственную или географическую составляющую, которая обрабатывалась различными графическими редакторами до тех пор, пока окончательно не сформировалась в последние полтора десятилетия самостоятельная дисциплина - Географические Информационные Системы (ГИС) со своим инструментарием. Технологии геоинформационных систем, предоставляющие широкие возможности по интеграции и совместному анализу данных из различных источников, становятся все более популярными и востребованными для решения разнообразных задач практически во всех сферах деятельности [1].
В ИрГТУ на кафедре инженерной геодезии и картографии (ИГиК) в рамках нескольких читаемых курсов, объединяемых содержательной основой
- геоинформационные технологии - изучаются программы Map 200* (Панорама), MapInfo Professional, ФОТОМОД.
Опыт преподавания ГИС показывает, что внимательный и добросовестный студент-картограф изучая MapInfo может быть достаточно хорошо теоретически подготовлен для быстрого освоения любых современных геоинформационных систем. Однако традиционно практические занятия (лабораторные работы или СРС) заключаются в цифровании фрагмента карты на основе растровой подложки - бумажной карты, созданной 10 - 15 лет назад, в лучшем случае с “добавкой” некоторых тематических данных. Фактически
студент - будущий инженер - учится выполнять работу техника. Процесс цифрования в отсутствие высокоэффективных профессиональных программ векторизаторов, способных “поднять” низкокачественную информацию (потертость, грязь, сгибы бумажных карт) представляет собой достаточно утомительную и однообразную процедуру. Это в конечном итоге приводит к снижению интереса к изучаемой дисциплине в первую очередь у наиболее способной, творчески одаренной части студентов.
Необходимо отметить, что современные ГИС-технологии объединены с другой мощной системой получения и представления географической информации - дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ) из космоса, с самолетов и любых других летательных аппаратов. Космическая информация в сегодняшнем мире становится все более разнообразной и точной. Возможность ее получения и обновления - все более легкой и доступной. Десятки орбитальных систем передают высокоточные космические снимки любой территории нашей планеты. За рубежом и в России сформированы архивы и банки данных цифровых снимков высокого разрешения на всю территорию земного шара. Их относительная доступность для потребителя (оперативный поиск, заказ и получение по системе Интернет), проведение съемок любой территории по желанию потребителя, возможность последующей обработки и анализа космоснимков с помощью различных программных средств, интегрированность с ГИС-пакетами и ГИС-системами, превращают тандем ГИС-ДЗЗ в новое мощное средство географического анализа [1].
Учитывая сказанное, мы пытаемся повысить интерес к изучаемым предметам [2] (геоинформационным технологиям) несколько изменив цель практических работ студентов. Основной акцент, на наш взгляд, следует переместить на картографирование современного (актуализация информации) состояния неких территорий, исследование которых ведется, например, в рамках НИР, т.е. работа ведется по “живым” объектам. При этом обязательно выполняется тематическое картографирование с проведением пространственного анализа.
Наиболее эффективный путь решения задачи актуализации карт -использование данных дистанционного зондирования Земли с последующим дешифрированием космоснимков на данную территорию, причем наиболее интересная часть этого процесса - автоматизированное дешифрирование.
Для выполнения работы рекомендуем использовать программы MapInfo и ERDAS IMAGINE. Приведем краткие характеристики этих программ.
Разработчиком ГИС MapInfo Professional является компания MapInfo Corp. (США); платформа, на которой функционируют последние версии, -Windows; фирма-поставщик - «ЭСТИ МАП»: 119002, Москва, Калошин пер., 4, тел/факс: (495) 540-46-59, 589-11-71, е-mail: [email protected],
Интернет: www.esti-map.ru,www.mapinfo.com. Цена одной лицензии - 56 тыс. рублей.
Назначение системы - полнофункциональная открытая ГИС. Области применения: земельный, лесной кадастр и кадастр недвижимости;
градостроительство и архитектура; телекоммуникации; добыча и
транспортировка нефти и газа; электрические сети; экология и природопользование; геология и геофизика; железнодорожный и автомобильный транспорт; банковское дело; образование; государственное управление; геодезия и картография; оборона, правопорядок, чрезвычайные ситуации.
Пользовательский интерфейс — Windows API. Возможность его модификации полная и осуществляется средствами внутреннего языка программирования MapBasic, позволяющего достаточно просто создавать собственные приложения с “дружественным” интерфейсом. Для использования других языков программирования подключаются DLL-библиотеки и осуществляется OLE-интеграция.
Важным моментом является наличие русифицированной версии ПО и документации на русском языке. В сертифицированных учебных центрах осуществляется повышение квалификации пользователей.
Пакет MapInfo специально спроектирован для обработки и анализа информации, имеющей адресную или пространственную привязку. Наличие сотен утилит значительно расширяет функциональные возможности MapInfo, а строгость и логичность построения системы делает ее легкой в изучении и практическом применении.
Разработчиком профессиональной системы ERDAS IMAGINE является Leica Geosystems (Швейцария). Платформа, на которой функционирует последняя версия, — Windows 2000, XP; Sun Solaris 9, 10
Фирма-поставщик — ООО «ДАТА+»: 123242, Москва, ул. Б. Грузинская, 10, тел: (495) 254-93-35, факс: (495) 254-88-95, e-mail: lggm_support@ dataplus.ru, [email protected], [email protected], Интернет: www.dataplus.ru
Назначение системы - полнофункциональная растрово-векторная ГИС для работы с данными дистанционного зондирования. Области применения - охрана окружающей среды, военные приложения, геология, геофизика, кадастр, лесное хозяйство, телекоммуникации, инженерные коммуникации, океанография и др.
С основным ядром системы поставляются дополнительные модули:
- Обработки векторных данных;
- Ортотрансформирования, интерферометрической и стереообработки радиолокационных снимков;
- Атмосферной коррекции;
- Трехмерной ГИС;
- Субпиксельной классификации;
- Блочной триангуляции, создания цифровых моделей рельефа и ортотрансформирования аэрокосмических и наземных снимков, а также инструмент полнофункциональной фотограмметрической обработки;
- Радиометрической и геометрической коррекции снимков с «Ресурс-
О»;
- Линеаментного анализа и др.
Пользовательский интерфейс системы — Windows. Возможность модификации пользовательского интерфейса полная с использованием макроязыка EML. Языки программирования высокого уровня Си++, Developers ToolKit.
К сожалению, отсутствует русифицированная версия ПО, хотя документация в бумажном и электронном виде есть на английском и русском языках.
Повышение квалификации преподавателя можно провести в авторизованном учебном центре «ДАТА+» и его филиалах в Новосибирске (ОИГГиМ СО РАН) и Москве (кафедра картографии и геоинформатики географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова).
Для проверки нашего предположения о возможности повышении заинтересованности обучающихся мы подключили группу студентов картографов к задаче по изучению изменений лесных массивов Усть-Илимского района ИО. С их помощью, с подробным объяснением всех выполняемых технологических процедур и их теоретическим обоснованием, создается векторная карта территории по материалам 1999 и 2003 годов. Для отображения современного состояния используются космические снимки Landsat 5 (сканер ETM, работающий в семи спектральных каналах), приобретенные в Иркутском филиале СканЭкс (2 сцены по 11 тыс. руб.). Дата съемки 03.09.2007. Ниже, на рис. 1 и 2 представлены фрагменты снимков.
Рис. 1. Фрагмент территории Усть-Илимского района ИО (панхромат)
Рис. 2. Фрагмент территории Усть-Илимского района ИО (мультиспектральный синтез 7, 4, 1)
В процессе работы над объектом (используя ЭЕМО-версии указанных программ), отмечается повышенный интерес (с элементами творчества) студентов, проявившийся в получении и анализе вариантов синтеза каналов для дешифрирования различных природных и антропогенных объектов, автоматизированной классификации, генерализации и дешифрировании объектов, обработке растрово-векторных покрытий и пр. Причем интерес проявляется достаточно гармонично - теоретическое осмысление процесса, и, тут же, практическая проверка полученных знаний, более глубокое понимание теории и т.д. В дальнейшем предполагается расширить состав студентов - участников аналогичных работ.
Мы рассчитываем, что последующий анализ преобладающих интересов студентов позволит скорректировать учебную программу для достижения основной цели - повышения качества обучения и, как следствие, развитие творческого начала у инженеров - выпускников кафедры ИГиК.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Наумов, С. 3D в ГИС / ArcREVIEW. / С. Наумов, С. Савидова. - М.: Data+, Вып. 2006. - № 4 (39).
2. В. Панкратов. Геоинформационное картографирование. Методологические аспекты построения геоинформационных систем с использованием современных технологий / В. Панкратов, Е. Клевцов ИркутскИрГТУ, 2007. В печати.
© В.С. Панкратов, Е.В. Клевцов, Л.А. Пластинин, В.П. Ступин, 2008
