Конспекты занятй. Конспекты занятий с 4.10 по 30.11 Дистанц. Конспекты занятий объединения Центр космических услуг

• Название: Конспекты занятий объединения Центр космических услуг
• Анкор: Конспекты занятй
• Дата: 06.04.2022
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Конспекты занятий с 4.10 по 30.11 Дистанц.docx
• Тип: Конспект; #447635
• страница: 2 из 6

IV. Закрепление изученного материала.
11.10, 12.10 «БАЗЫ ДАННЫХ»

ЦЕЛЬ:

Обучающая: Сформировать понятие о геоинформационных базах данных, их назначении, классификации.

Задача: Расширить представления учащихся о возможностях информационных технологий и областях их применения.

Тип занятия: Комбинированный.

I. Организационная часть: проверка по журналу, проверка готовности группы к занятиям.

II. Актуализация опорных знаний:

Фронтальный опрос по пройденной теме.

III Объяснение нового материала 

Структура ГИС (материал объясняется по электронному плакату, который выведен на слайд презентации):

1)  Базы данных (БД). ГИС содержат два типа БД – графические и тематические. В графических базах данных хранится топографическая основа, тематические базы данных содержат нагрузку карт и дополнительные данные, которые относятся к пространственным, но не могут быть прямо нанесены на карту.

2)  Система визуализации данных, выводящая на экран имеющуюся информацию в виде карт, таблиц, схем и т. п.

3)  Система управления данными, при помощи которой происходит поиск, сортировка, удаление, добавление, исправление и анализ информации.

4)  Системы ввода и вывода информации являются обязательными компонентами ГИС.

Система ввода – это программный или аппаратно-программный блок, отвечающий за получение данных. Например, дигитайзер, на котором осуществляется оцифровка карт; сканер, считывающий изображение в виде растра, электронные геодезические приборы. Информация может быть введена с клавиатуры, получена по сети. Ее источником могут быть аэроснимки, фотоснимки и космические снимки, вводимые и обрабатываемые на специализированных рабочих станциях или персональных станциях приема спутниковых данных.

Система вывода ГИС предназначена для представления результатов в удобном для пользователя виде. При помощи плоттера можно получить очень качественные карты. Используются также принтеры. Результаты могут быть представлены в видеофильмах, хранится на диске.

Атрибутами в геоинформатике называются описательные свойства пространственных объектов или групп объектов. Атрибуты могут выражать любые характеристики объектов (например, физические, экологические, социальные, экономические и т. д.) и могут быть присвоены любому типу пространственных данных (например, точке, линии или области векторных моделей; пикселям и вокселям растровых моделей или другим пространственным представлениям множеств). Атрибут – это информация, используемая при разработке цифровых карт, определении местоположения и выполнении пространственного анализа. Для хранения и осуществления операций над атрибутами существует программное обеспечение ГИС, управляющее специальными моделями данных. Данные модели могут существовать и управляться средствами как внутри самой ГИС, так и средствами внешнего программного обеспечения для управления базами данных (СУБД).

Основные элементы базы данных ГИС База данных — организованная совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой [20]. База пространственных данных – это набор пространственно определенных данных, выступающих как модели реальных объектов и явлений.

Объекты и явления, моделируемые с помощью ГИС, имеют следующие представления:

1. объект;

2. предмет;

3. условный знак – для показа предмета (или объекта) на карте или другом графическом изображении.

Сходные явления, информация о которых будет храниться в базе данных, определяются как типы объектов. Это любая группа сходных явлений, которые должны иметь одинаковую форму хранения и представления, например дороги, 66 реки, высоты, растительность. Тем самым обеспечивается концептуальная основа для общей характеристики явлений. Форма интерпретации данных во многом зависит от точки зрения той или иной организации. Каждый тип объектов должен быть однозначно определен, так как это помогает выявить перекрывающиеся категории данных и вносит ясность в содержание базы данных.

Первый этап в создании базы данных – отбор объектов. Осуществляется в соответствии с задачами организации и целью разработки базы данных. Этот этап не менее важен, чем сама база данных, поскольку во многом определяет дальнейшую разработку.

Следующий этап – поиск адекватных способов пространственного представления каждого типа объектов. Для цифрового представления типов объектов в базе пространственных данных необходимо выбрать подходящие типы предметов (точки, полилинии, полигоны).

Эта классификация основана на следующем определении пространственной размерности. Класс предметов – набор предметов, представляющих набор объектов (в большинстве ГИС это слой). Например, множество точек для представления множества колодцев. Атрибут – признак объекта, выбранного для представления в ГИС, обычно не имеет пространственного характера. Хотя некоторые могут иметь связь с пространственной природой изучаемого объекта, например площадь, периметр.

Значение атрибута – это истинное значение признака (измеренное или наблюдаемое), которое хранится в базе данных. Почти всегда тип объекта маркируется и опознается по своим атрибутам. Например, дорога обычно имеет название и идентифицируется по ее классу – переулок, скоростная автострада. Значения атрибутов часто упорядочиваются в виде таблиц, строки которых соответствуют отдельным объектам, а столбцы – признакам. Таким образом, каждая клетка таблицы отражает значение определенного признака для определенного объекта. В ГИС используется реляционная модель атрибутивных данных.

Моделью базы данных называется концептуальное описание базы данных с определением типа объектов и его атрибутов. Каждый тип объектов представлен особыми пространственными типами предметов. Когда база данных создана, модель является ее представлением, которое система может предоставить пользователю, возможны и другие представления, но это наиболее целесообразно, поскольку на нем основывалась концепция базы данных. Модель не всегда непосредственно связана со способом хранения информации в базе данных. Пространственные предметы группируются в слои, именуемые также классами, перекрытиями, наложениями или темами. Один слой может представлять один тип объектов или группу концептуально взаимосвязанных типов объектов. Например, слой может включать только отрезки водотоков или же водотоки, озера, береговую линию и болота. Возможны самые разные варианты системы слоев, как и модели данных. Некоторые базы пространственных данных ГИС созданы путем объединения всех объектов в один слой.

IV. Закрепление изученного материала.

13.10, 14.10 «ТРЕБОВАНИЯ К БАЗЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ»

Цель:

Знать критерии составления баз географических данных.

I. Организационная часть: проверка по журналу, проверка готовности группы к занятиям.

II. Актуализация опорных знаний:

Фронтальный опрос по пройденной теме.

III Объяснение нового материала 

Системы управления базами данных Система управления базами данных (СУБД) – это совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных .

Основные функции СУБД:

− управление данными во внешней памяти (на дисках);

− управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша (буфера памяти быстрого доступа);

− журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

− поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

− ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти, и журнализацию;

− процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машиннонезависимого исполняемого внутреннего кода;

− подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;

− сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация БД По модели данных:

Иерархические или древовидные. Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект, более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами

Сетевые. К основным понятиям сетевой модели базы данных относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим. Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию. Несмотря на то что эта модель решает некоторые проблемы, связанные с иерархической моделью, выполнение простых запросов остается достаточно сложным процессом.

Также, поскольку логика процедуры выборки данных зависит от физической организации этих данных, эта модель не является полностью независимой от приложения. Другими словами, если необходимо изменить структуру данных, то нужно изменить и приложение.

Реляционные (англ. Relation — отношение). Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя «табличным» представлением. Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц.

Базовыми понятиями реляционных БД являются:

− Сущность – это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна.

− Атрибут (поле, столбец таблицы) – это показатель, который характеризует объект и принимает для конкретного экземпляра объекта числовое, текстовое или иное значение. Информационная система оперирует наборами объектов, спроектированными применительно к данной предметной области, используя при этом конкретные значения атрибутов (данных) тех или иных объектов.

− Связь представляет собой простые ассоциации между сущностями. Связь можно задавать между любыми атрибутами, которые имеют сопоставимые значения данных. Связь бывает трех типов: «один к одному», «один ко многим», «многие ко многим».

− Домен – конечное множество допустимых значений некоторой величины.

− Отношение – описывает связь между элементами БД часто в виде таблицы. Обычно отношение соответствует некоторой сущности, а домены – атрибутам сущности.

− Кортеж (запись, строка таблицы) – элемент отношения. Если отношение представлено в виде таблицы, то кортеж — строка таблицы, кортеж соответствует объекту.

Для большинства ГИС используется реляционная модель базы данных.

Рассмотрим основные типы используемых атрибутов:

− строковые (string);

− целые (integer);

− десятичные (float-вещественные, decimal);

− логические (logical, boolean);

− дата (date).

Объектно-ориентированная база данных (ООБД) – база данных в виде моделей объектов, включающих прикладные методы, которые управляются внешними событиями. Базовыми понятиями ООБД являются: − Класс – коллекция однотипных объектов и явлений окружающего нас мира. Например, здание ТЦ «Республика» входит в класс объектов недвижимости; земельный участок с номером 52: 17: 13 45 09: 67 входит в класс земельных участков и т.д.

− Свойства класса – характеристики, описывающие класс объектов в заданной структуре данных. Например, для земельного участка указывают площадь, право собственности, кто владелец участка и т.д.

− Методы класса – операции, которые можно применить к объекту. Например, владелец может продать участок, сдать его в аренду и т.д., для каждого из видов деятельности будут характерны свои методы. По сути, это процедуры или функции, выполняемые применительно к данному объекту. Объект создается по шаблону класса, является экземпляром класса, после создания использует свойства и методы класса.

IV. Закрепление изученного материала.

18.10,19.10 «СПОСОБЫ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ»

КАРТОГРАФИ́ЧЕСКИЕ СПО́СОБЫ ИЗО­БРАЖЕ́НИЯ, сис­те­мы ус­лов­ных обо­зна­че­ний, при­ме­няе­мые при соз­да­нии карт, для по­ка­за про­стран­ст­вен­но­го раз­ме­ще­ния объ­ек­тов, яв­ле­ний, про­цес­сов, их со­че­та­ний, свя­зей и раз­ви­тия. В этих це­лях ис­поль­зу­ют­ся мно­го­чис­лен­ные и раз­но­об­раз­ные кар­то­гра­фич. сим­во­лы, имею­щие разл. фор­му, раз­мер, цвет, его на­сы­щен­ность, ори­ен­ти­ров­ку и внутр. струк­ту­ру зна­ка и т. п. Они обоб­ще­ны и сис­те­ма­ти­зи­ро­ва­ны в от­но­си­тель­но не­боль­шое чис­ло ос­нов­ных К. с. и. (см. кар­ту Кар­то­гра­фи­че­ские спо­со­бы из­об­ра­же­ния), ко­то­рое уве­ли­чи­ва­ет­ся на ани­ма­ци­он­ных кар­тах за счёт до­бав­ле­ния ди­на­мич. пе­ре­мен­ных: дви­же­ния, ми­га­ния зна­ков, из­ме­не­ния цве­та и т. д.

Спо­соб знач­ков при­ме­ня­ют для по­ка­за объ­ек­тов, ло­ка­ли­зо­ван­ных в пунк­тах и обыч­но не вы­ра­жаю­щих­ся в мас­шта­бе кар­ты, напр. на­се­лён­ных пунк­тов, ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых, пром. пред­при­ятий, отд. со­ору­же­ний, ори­ен­ти­ров на ме­ст­но­сти. Для пе­ре­да­чи ха­рак­те­ри­стик кар­то­гра­фи­руе­мых объ­ек­тов ис­поль­зу­ют­ся фор­ма, ве­ли­чи­на и цвет знач­ков. По фор­ме знач­ки бы­ва­ют аб­ст­ракт­ны­ми гео­мет­ри­че­ски­ми (круж­ки, тре­уголь­ни­ки и т. п.), бу­к­вен­ны­ми и на­гляд­ны­ми пик­то­гра­фи­че­ски­ми (кон­тур са­мо­лё­та, жи­вот­но­го и др.). Пло­щадь знач­ков гео­мет­рич. фор­мы мо­жет быть про­пор­цио­наль­на ко­ли­че­ст­вен­но­му по­ка­за­те­лю кар­ти­руе­мых объ­ек­тов.

Спо­соб ли­ней­ных зна­ков ис­поль­зу­ют для изо­бра­же­ния объ­ек­тов ли­ней­но­го про­тя­же­ния, не вы­ра­жаю­щих­ся по ши­ри­не в мас­шта­бе кар­ты (до­ро­ги, гра­ни­цы, ре­ки, раз­ло­мы). Ка­че­ст­вен­ные и ко­ли­че­ст­вен­ные ха­рак­те­ри­сти­ки ли­ней­ных объ­ек­тов пе­ре­да­ют с по­мо­щью ри­сун­ка (разл. пунк­ти­ра), раз­но­го цве­та и ши­ри­ны знач­ков.

Спо­соб изо­ли­ний, ино­гда со­про­во­ж­дае­мый для уси­ле­ния их на­гляд­но­сти по­слой­ной ок­ра­ской, при­ме­ня­ет­ся для пе­ре­да­чи ко­ли­че­ст­вен­ных ха­рак­те­ри­стик не­пре­рыв­ных и по­сте­пен­но из­ме­няю­щих­ся в про­стран­ст­ве яв­ле­ний (рель­е­фа, ат­мо­сфер­ных осад­ков, темп-ры воз­ду­ха и др.), наи­бо­лее по­ка­за­те­лен для не­пре­рыв­ных фи­зич. по­лей. См. так­же Изо­ли­ния.

Спо­соб псев­до­изо­ли­ний при­ме­ня­ет­ся для ана­ло­гич­ных по­лей яв­ле­ний, не имею­щих сплош­но­го рас­про­стра­не­ния (напр., плот­ность на­се­ле­ния, за­бо­ло­чен­ность тер­ри­то­рии).

Спо­соб ка­че­ст­вен­но­го фо­на ис­поль­зу­ет­ся для по­ка­за ка­че­ст­вен­ных яв­ле­ний сплош­но­го рас­про­стра­не­ния на зем­ной по­верх­но­сти. При этом тер­ри­то­рия обя­за­тель­но де­лит­ся на отд. од­но­род­ные в ка­че­ст­вен­ном от­но­ше­нии уча­ст­ки, со­глас­но клас­си­фи­ка­ции кар­ти­руе­мо­го яв­ле­ния, ок­ра­шен­ные раз­ны­ми цве­та­ми или по­кры­тые штри­хов­кой. Для удоб­ст­ва иден­ти­фи­ка­ции под­раз­де­ле­ний (напр., гео­ло­гич. воз­рас­та по­род) ка­че­ст­вен­ный фон со­про­во­ж­да­ют бу­к­вен­ны­ми или циф­ро­вы­ми ин­дек­са­ми.

Спо­соб ко­ли­че­ст­вен­но­го фо­на ис­поль­зу­ет­ся для рай­о­ни­ро­ва­ния тер­ри­то­рий по оп­ре­де­лён­ным ко­ли­че­ст­вен­ным по­ка­за­те­лям, напр. мо­ду­лю сто­ка, гу­сто­те и глу­би­не рас­чле­не­ния рель­е­фа и т. п. На кар­те вы­де­ля­ют­ся от­но­си­тель­но од­но­род­ные уча­ст­ки со­об­раз­но шка­ле, ус­та­нов­лен­ной для кар­то­гра­фи­руе­мо­го по­ка­за­те­ля, ко­то­рые ок­ра­ши­ва­ют­ся или штри­ху­ют­ся.

Спо­соб ло­ка­ли­зо­ван­ных диа­грамм по­зво­ля­ет изо­бра­жать ме­няю­щие­ся, ди­на­мич­ные по­ка­за­те­ли, по­ме­щае­мые в пунк­тах на­блю­де­ния (из­ме­ре­ния) этих яв­ле­ний, напр. гра­фи­ки из­ме­не­ния ме­сяч­ных тем­пе­ра­тур, осад­ков, вет­ров, ло­ка­ли­зо­ван­ные по ме­тео­стан­ци­ям; диа­грам­мы за­гряз­не­ния реч­ных вод, при­уро­чен­ные к гид­ро­по­стам.

То­чеч­ный спо­соб по­ка­зы­ва­ет яв­ле­ния мас­со­во­го, но не сплош­но­го рас­про­стра­не­ния, напр. с.-х. по­се­вы, жи­вот­но­вод­ст­во. Ка­ж­дой точ­ке при­да­ют оп­ре­де­лён­ный вес (напр., од­на точ­ка – 100 га по­се­вов или 500 го­лов круп­но­го ро­га­то­го ско­та). В ре­зуль­та­те на кар­ту на­но­сят не­ко­то­рое ко­ли­че­ст­во то­чек рав­ной ве­ли­чи­ны и оди­на­ко­во­го зна­че­ния, груп­пи­ров­ка (гус­тота) ко­то­рых да­ёт на­гляд­ную кар­ти­ну раз­ме­ще­ния яв­ле­ния, а чис­ло по­зво­ля­ет оп­ре­де­лить его раз­ме­ры (ко­ли­че­ст­во объ­ек­тов). На од­ной кар­те мо­гут быть со­вме­ще­ны точ­ки раз­но­го цве­та (или фор­мы), напр., для изо­бра­же­ния по­се­вов раз­ных куль­тур.

Спо­соб ареа­лов ис­поль­зу­ют для по­ка­за об­лас­ти рас­про­стра­не­ния сплош­но­го или рас­сре­до­то­чен­но­го яв­ле­ния, ча­ще все­го рас­про­стра­не­ния жи­вот­ных и рас­те­ний, бас­сей­нов по­лез­ных ис­ко­пае­мых и т. п. Обо­зна­ча­ют­ся на кар­тах окон­ту­ри­ва­ни­ем уча­ст­ка сплош­ной или пунк­тир­ной ли­ни­ей оп­ре­де­лён­но­го ри­сун­ка, ок­ра­ши­ва­ни­ем или штри­хов­кой ареа­ла и т. д.; мно­го­об­ра­зие приё­мов оформ­ле­ния ареа­лов по­зво­ля­ет со­че­тать на од­ной и той же кар­те ряд ареа­лов, да­же ес­ли они пе­ре­кры­ва­ют друг дру­га. Раз­ли­ча­ют: аб­со­лют­ные ареа­лы, за пре­де­ла­ми ко­то­рых дан­ное яв­ле­ние не встре­ча­ет­ся (напр., уголь­ный бас­сейн), и то­гда от­ме­ча­ют его точ­ный кон­тур; от­но­си­тель­ные ареа­лы, по­ка­зы­ваю­щие лишь мес­та со­сре­до­то­че­ния яв­ле­ния (напр., про­мы­сло­вый аре­ал мор­ско­го зве­ря или ле­кар­ст­вен­но­го рас­те­ния), в этом слу­чае да­ют толь­ко зна­чок цен­тра ареа­ла.

Спо­соб зна­ков дви­же­ния ото­бра­жа­ет на­прав­ле­ния и ско­ро­сти пе­ре­ме­ще­ний яв­ле­ний (напр., дви­же­ние ци­кло­нов, мор­ские те­че­ния, пе­ре­лёт птиц, ми­гра­ции на­се­ле­ния). При­ме­ня­ют век­то­ры дви­же­ния, т. е. стрел­ки раз­но­го цве­та, фор­мы или ши­ри­ны, ха­рак­те­ри­зую­щие ско­рость, на­прав­ле­ние, ус­той­чи­вость и др. осо­бен­но­сти яв­ле­ний; по­ло­сы (лен­ты) дви­же­ния раз­ной ши­ри­ны, от­ра­жаю­щие внутр. струк­ту­ру и мощ­ность (на­пря­жён­ность) по­то­ков.

Для кар­то­гра­фич. изо­бра­же­ния ста­ти­стич. по­ка­за­те­лей при­ме­ня­ют два спо­со­ба: кар­то­грам­мы и кар­то­диа­грам­мы, при этом на кар­те все­гда при­сут­ст­ву­ет сет­ка тер­ри­то­ри­аль­но­го де­ле­ния, по ко­то­рой и про­из­во­дит­ся сбор ста­ти­стич. све­де­ний. Кар­то­диа­грам­мы пе­ре­да­ют аб­со­лют­ные ста­ти­стич. по­ка­за­те­ли по еди­ни­цам тер­ри­то­ри­аль­но­го де­ле­ния с по­мо­щью столб­ча­тых, пло­щад­ных, объ­ём­ных и др. диа­грамм­ных зна­ков. Они позво­ля­ют на­гляд­но со­пос­та­вить рай­оны, к ко­то­рым они от­не­се­ны, по аб­со­лют­ным по­ка­за­те­лям. Кар­то­грам­мы пе­ре­да­ют от­но­си­тель­ные ста­ти­стич., все­гда рас­чёт­ные по­ка­за­те­ли, напр. чис­ло дет­ских уч­ре­ж­де­ний на 1000 жит., уро­жай­ность в рас­чё­те на 100 га об­ра­ба­ты­вае­мых зе­мель, про­цент ле­со­по­кры­той пло­ща­ди. Как пра­ви­ло, кар­то­грам­ма име­ет ин­тер­валь­ную шка­лу, в ко­то­рой ин­тен­сив­ность цве­та или плот­ность штри­хов­ки за­ко­но­мер­но ме­ня­ет­ся со­от­вет­ст­вен­но на­рас­та­нию или убы­ва­нию зна­че­ния кар­то­гра­фи­руе­мо­го по­ка­за­те­ля.


Литература.: Bertin J. Semiology of graphics: dia­grams, networks, maps. Medison; L., 1983; Са­ли­щев К. А. Кар­то­ве­де­ние. 3-е изд. М., 1990; Бер­лянт А. М. Кар­то­гра­фия. М., 2002; Вос­то­ко­ва А. В., Ко­шель С. М., Уша­ко­ва Л. А. Оформ­ле­ние карт. Ком­пь­ю­тер­ный ди­зайн. М., 2002.