Географические базы данных. Визуализация географических данных.

Письмо через работу в группе при составлении кластера.

Привитие ценностей

Ценности национальой идеи « Мәңгілік ел»- «Общество всеобщего труда»- сплоченность и умения работать в команде, ответственность и лидерство.

Сабақ кезеңдері

Этапы занятия

Сабақта жоспарланған жаттығулар түрі

Виды упражнений,запланированных на уроке

Қорлар/

Ресурсы

І.Сабақтың басы

Начало урока:

4 -10 минут

(30 % времени от общей длительности урока)

1.Ұйымдастыру кезеңі /Организационный момент.

Приветствие. Проверка посещаемости.

2. Ынталандыру және жаңа тақырыпты хабарлау

Мотивация и объявление новой темы. 

3.Оқушылардың біліктілігі мен дағдысын тексеру

Проверка знаний и умений обучающихся.

1. Как вы понимаете предмет методов географических исследований?

2. На какие две группы поделены все методы исследования?

3. Перечислите традиционные методы исследования.

4. Определите место методов географических исследований в системе географических наук.

5. Дайте определения картографические методам.

Ресурсы

II.

Сабақтың ортасы

Середина урока

45 – 50 минут

(60 % времени от общей длительности)

1.Жаңа тақырыпты түсіндіру

Изучение нового материала.

(Сабақтың негізгі мазмұны

Жұмыс түрлері, (топтық, жұптық, жеке)

Әдіс тәсілдер (белсенді, саралап оқыту)

Практикалық, тәжірибелік жұмыстар

Основное содержание урока

Виды работы (групповая, парная, индивидуальная)

Методы (активное, дифференцированное обучение)

Практическая работа)

Географическая база данных — структура данных, которая является основным форматом данных, использующимся для редактирования и управления данными. Также это физическое хранилище географической информации — прежде всего использующее СУБД.

Существует несколько значений термина «база геоданных».

• База геоданных — основной формат данных, использующимся для редактирования и управления данными, которые состоят из географической информации, находящейся в различных форматах географических информационных систем (ГИС).

• База геоданных — это физическое хранилище для географической информации, которое использует СУБД и для управления всеми наборами данных используется SQL.

• База геоданных — серия простых таблиц с данными, содержащих классы пространственных объектов, наборы растров и атрибуты.

Данные (лат. datum – факт) – совокупность фактов и сведений, представленных в каком-либо формализованном виде для их использования в науке и других сферах человеческой деятельности.

Под данными в среде ГИС понимаются вещи, известные об объектах реального мира; результаты наблюдений и измерений этих объектов.

Элемент данных содержит три главные компоненты:

- атрибутивные сведения, которые описывают сущность, характеристики, переменные, значения его квалификации;

- географические сведения, описывающие его положение в пространстве относительно других данных;

- временные сведения, описывающие момент или период времени, репрезентирующие элемент данных.

Данные выступают как сырьё, которое путём обработки можно превратить в информацию, т.е. данные – это строительный элемент в процессе создания информации.

Составные компоненты ГИС:

- оборудование,

- программное обеспечение,

- данные,

- профессиональный персонал,

- методы анализа.

Рисунок – Функции географической информационной системы

2. Принципы составления географических баз данных

Для возможности нахождения данных, хранящихся в разных таблицах, и быстрого поиска нужной информации необходимо организовать систематическое хранение данных. В этом помогают базы данных.

Существуют исторические архивы, архивы служебных дел, киноархивы, архивы звукозаписей, фотоархивы. Порой такие архивы занимают целые здания и поиск нужных документов требует значительных усилий.

В наше время решению описанных проблем помогают компьютеры. Информация в компьютерах хранится в виде файлов. Так вот, для того чтобы поиск нужной информации не занимал много времени необходимо организованное (систематическое) хранение данных. В этом помогают базы данных.

В отличие от обычной бумажной карты, электронная карта, созданная в ГИС, содержит скрытую информацию, которую можно «активизировать» по необходимости. ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему.

Сведения о пространственном положении, привязка к географическим координатам или ссылки на адрес и табличные данные. В ГИС используются картографический материал, имеющий привязку в заданной системе координат. При использовании подобных ссылок для автоматического определения местоположения объекта применяется процедура, называемая геокодированием. С ее помощью можно быстро определить и посмотреть на карте, где находится интересующий объект и его характеристики. ГИС позволяет быстро производить пространственный анализ данных и на его основе принимать эффективные управленческие решения.
Например, если вы изучаете определенную территорию, то один слой карты может содержать данные о дорогах, второй – о водоемах, третий – о больницах и так далее. Вы можете просматривать каждый слой-карту по отдельности, а можете совмещать сразу несколько слоев, или выбирать отдельную информацию из различных слоев и создавать на основе выборки тематические карты.

Графическая информация в ГИС хранится в векторном формате. В векторной модели информация о точках, линиях и полилиниях (дома, дороги, реки, здания и т.п.) кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (Z, T), что позволяет манипулировать изображением. Исходная картинка вводится со сканера в растровом формате, а затем подвергается векторизации – установке формульных соотношений между линиями и точками.

Хранение базы геоданных

Для хранения баз геоданных используется СУБД использующая принципы реляционных баз данных.

• Данные представлены в таблицах

• Таблицы содержат ряды

• У всех рядов существует одинаковый набор столбцов

• Каждый столбец имеет тип

Космическая съемка.

Как смогли увидеть во время практической работы, электронная карта, созданная в ГИС, поддерживается средствами Интернет и даже космическими снимками и информацией со спутников.

Космическая съемка – съемка земной поверхности с космических летательных аппаратов при помощи специальной аппаратуры (фотосъемка, сканерная съемка, тепловая съемка и др.).

Раньше, изучая землю, картографы затрачивали целые столетия для того, чтобы нанести на карту различные географические объекты. Теперь это можно сделать за считанное количество околоземных витков космических аппаратов. Всего за 10 минут космический корабль может сфотографировать до 1 млн. кв. км земной поверхности, в то время как из самолета такую площадь снимают за 4 года, а геологам и топографам потребовалось бы для этого приблизительно 80 лет. С помощью космической съемки, удалось стереть многие «белые пятна» в труднодоступных районах земли.

Историческая справка

I. Первые снимки из космоса были сделаны

•  с ракет в 1946,

•  с искусственных спутников Земли – в 1960,

•  с пилотируемых космических кораблей – в 1961 (Ю. А. Гагариным).

Первая фотография из космоса сделана чуть больше года спустя после окончания Второй мировой войны. 24 октября 1946 года ракета V-2, запущенная со стартовой площадки полигона White Sands в штате Нью-Мехико, поднялась на высоту 104.6 км. Фотокамера, установленная на борту, делала по снимку каждые полторы секунды полета. После нескольких минут пребывания в космическом пространстве ракета вернулась на землю. Посадка не планировалась мягкой, и ракета разбилась вдребезги, а вместе с ней и камера. Стальная кассета с пленкой осталась цела, и ученые получили в свои руки уникальный фотоматериал. До 1946 года самыми "высотными" снимками Земли считались фотографии, сделанные с воздушного шара Explorer II (22 км) в 1935 году.

II. В 1987 г., находясь в космосе на станции «Мир», космонавты Юрий Романенко, Александр Лавейкин и Александр Александров провели съемки значительной части Антарктиды. Все это помогло в создании подробной карты этого материка в масштабе 1:200000 (2 км в см). Другими методами такие карты, да еще и в таком масштабе, просто не сделать.

3. Геоинформатика. Особенности составления географических баз данных с применением компьютерных программ.

Геоинформатика - это научное направление, которое изучает теорию, методы и способы накопления, обработ­ки и передачи данных, информации и знаний с помощью ЭВМ и других технических средств, или группу дисциплин, занимающих­ся различными аспектами применения и разработки вычислитель­ных машин, куда обычно относят прикладную математику, про­граммирование, программное обеспечение, искусственный интел­лект, архитектуры ЭВМ и вычислительные сети.

Технологически, исторически и «генетически» геоинформатика формировалась и продолжает развиваться в окружении смежных наук и технологий, предметно и методически родственных ей.

ГИС – набор программных инструментов, используемых для ввода, хранения, манипулирования, анализа и отображения географической (то есть пространственной) информации. Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например мощность почвенного покрова, гранулометрических состав, содержание отдельных элементов и др. Сущность ГИС состоит в том, что она позволяет так или иначе собирать данные, создавать базы данных, вводить их в компьютерные системы, хранить, обрабатывать, преобразовывать и выдавать по запросу пользователя чаще всего в картографической форме, а также в виде таблиц, графиков, текстов.

Предметом изучения геоинформатики является в общем случае Земля, который обусловлен смежными с ГИС науками о Земле, а в частности, географические информационные системы (ГИС). Методический аппарат геоинформатики представляет собой методологию, основу которой составляют модели пространственных данных и методология проектирования и создания ГИС.

Геоинформатика - наука, изучающая все аспекты сбора, обработки и представления информации о свойствах объектов, процессов и явлений, происходящих на Земле.

Основные части геоинформатики:

1. Общая геоинформатика

2. Прикладная геоинфоматика

3. Специальная геоинформатика

Общая геоинформатика - это раздел геоинформатики, занимающийся исследованием и разработкой научных основ, концепций, обобщенным анализом геоинформационных систем безотносительно к их прикладному характеру.

Прикладная геоинфоматика - изучает практические методы работ с геоинформационными системами и геоинформационными технологиями

Специальная геоинформатика - служит основой для анализа систем и методов обработки пространственных данных.

В основе теории геоинформатики как учения о ГИС лежит несколько базовых понятий. К ним относятся понятия пространственного объекта, пространственных данных, моделей пространственных данных, функций их обработки, включая базовые функции пространственного анализа и геомоделирования как ядра ГИС.

По тесноте связи, уровню взаимодействия, методической и технологической близости и возможностям интеграции ближай­шее окружение геоинформатики образуют картография и дистан­ционное (аэрокосмическое) зондирование.

Геоинформатика формировалась на базе принципов пространственного анализа изучаемого объекта, процесса, ситуации. И, несмотря на то, что в настоящее время ГИС-технологии все чаще используются в решении инженерных, социальных, финансовых проблем, для изучения природно-антропогенных геосистем роль картографической информации остается приоритетной.

В основу геоинформатики заложена проблемная ориентация и комплексный (системный) подход к изучаемым объектам и явлениям, и это определило переход картографии на новый уровень развития.

Картография и геоинформатика взаимодействуют по многим направлениям. Они объединены организационно, поскольку государственные картографические службы занимаются одновременно и геоинформационной деятельностью. Сформировалось особое направление высшего геоинформационно-картографического образования.

Единство двух отраслей науки и техники определяется следующими факторами:

1. общегеографические и тематические карты — главный источник пространственной информации о природе,  хозяйстве, социальной сфере, экологической обстановке;

2. системы координат и разграфка, принятые в картографии, служат основой для географической локализации всех данных в геоинформационной системе (ГИС);

3. карты — основное средство интерпретации и организации данных дистанционного зондирования и любой другой информации, поступающей, обрабатываемой и хранимой в географической информационной системе;

4. геоинформационные технологии, используемые для изучения пространственно-временной структуры, связей и динамики геосистем, в основном опираются на методы картографического анализа и математико-картографического моделирования;

5. картографические изображения — самая целесообразная форма представления геоинформации потребителям, а составление карт — одна из основных функций ГИС.

Применение ГИС.

В настоящее время ГИС – это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены сотни тысяч людей во всем мире. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности – будь то анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи и др.

В настоящее время существуют разные точки зрения на взаимоотношения картографии, геоинформатики и тесно сопряженного с ними дистанционного зондирования.

- Линейная модель основана на представлении о том, что началом всего является дистанционное зондирование, на него опираются геоинформатика и ГИС, и далее происходит выход на картографию.

- Другая схема называется моделью доминирования картографии. Согласно ей, дистанционное зондирование и ГИС предстают как подсистемы, входящие в систему картографии.

- Модель доминирования ГИС, напротив, представляет картографию и дистанционное зондирование как подсистемы, входящие в геоинформатику и ГИС.

- Наиболее реалистичной признается модель тройного взаимодействия, в которой ни одна из сфер не является доминирующей. Они перекрываются и тесно взаимодействуют между собой в процессе получения, обработки и анализа пространственной информации.

Геоинформационное картографирование — это автоматизированное создание и использование карт на основе географических информационных систем и баз картографических данных. Также геоинформационное картографирование понимают как информационно-картографическое моделирование геосистем.

Геоинформационное картографирование может подразделяться на

• отраслевое и комплексное,

• аналитическое и синтетическое,

в соответствии с чем выделяют различные виды и типы картографирования.

В основе геоинформационного картографирования лежит комплексное, синтетическое и оценочно-прогнозное картографирование. Со временем также получило развитие системное картографирование, при котором внимание сосредотачивается на целостном отображении геосистем и их элементов (подгеосистем), иерархии, взаимосвязей, динамики, функционирования. В связи с этим появилась необходимость в применении математических методов (статистический анализ, моделирование и др.) и автоматизированных технологий. Таким образом, были созданы все предпосылки для появления автоматических картографических систем и геоинформационных систем. Т. е., геоинформационное картографирование возникло и развивается как прямое продолжение комплексного, синтетического и системного картографирования в новой геоинформационной среде.

Среди характерных черт геоинформационного картографирования наиболее важны следующие:

•        системный подход к отображению и анализу геосистем;

•        высокая степень автоматизации, с использованием баз цифровых картографических данных и баз географических (геологических, экологических и др.) данных;

•        интерактивность картографирования, сочетание методов создания и использования карт, а также многосредность, позволяющая сочетать иконические, текстовые, звуковые данные, различные изображения и видеоданные;

•        оперативность, приближающаяся к реальному времени, в том числе с широким использованием данных дистанционного зондирования и глобальных систем спутникового позиционирования;

•        многовариантность, допускающая разностороннюю оценку ситуаций и спектр альтернативных решений; применение компьютерного дизайна и современных графических средств, поддерживающих как векторную, так и растровую графику;

 •       создание изображений новых видов и типов (различные электронные векторные и синтезированные векторно-растровые карты, модели поверхностей, трехмерные компьютерные модели, анимация и др.);

•        преимущественно проблемно-практическая ориентация картографирования, нацеленная на обеспечение принятия решений.

Геоинформационное картографирование — программно-управляемое картографирование. Оно сочетает в себе такие методы, как дистанционное зондирование, космическое картографирование, а также картографические методы исследований и математико-картографическое моделирование.

Опыт комплексных географических исследований и системного тематического картографирования позволил геоинформационному картографированию занять ведущие позиции в развитии картографической науки и производства.

Сопоставление разновременных и разнотематических карт позволяет перейти к прогнозам на основе выявленных взаимосвязей и тенденций развития явлений и процессов. Прогноз по картам позволяет прогнозировать и современные, но еще не известные явления, например, прогнозы погоды или неизвестные полезные ископаемые.

В основе прогноза лежат картографические экстраполяции, трактуемые как распространение закономерностей, полученных в ходе картографического анализа какого-либо явления, на неизученную часть этого явления, на другую территорию или на будущее время. Картографические экстраполяции, как и любые другие (математические, логические), не универсальны. Их достоинство в том, что они хорошо приспособлены для прогнозирования и пространственных, и временных закономерностей. В практике прогнозирования по картам широко применяют также известные в географии методы аналогий, индикации, экспертные оценки, расчет статистических регрессий и др.

Интернет - ресурсы

2.Жаңа білім мен дағдыларды бекіту

Закрепление новых знаний и умений.

Сабақтың мақсаттарына байланысты білім мен дағдыларды қалыптастыруға бағытталған іс-шаралар. Іс-әрекет барысында студенттер ақпаратты талдау және өңдеу, ғылыми-зерттеу және практикалық жұмыстар саласындағы білімдерін дамытады, есептер шығару арқылы білім қалыптасады және дағдылар дамиды.

Деятельность, направленная на формирование знаний и навыков, связанных с целями урока. В ходе деятельности у учеников формируются знания в области анализа и обработки информации, исследования и практической работы, за счет решения проблем формируются знания и развиваются навыки.

Задание I/

1. Какую географическую информацию ежедневно дает телевидение?
2. Какие вы видели на экране карты?
3. Что такое карта?
4. С какими картами вы уже работали?
5. Что такое географический атлас?

Задание II.

1. В каких областях используются космоснимки?

2. Какую функцию может выполнять программа Mikrocoft Excel в географии?

3. Назвать термины, широко используемые в геоинформатике?

Задание III.

1. Назвать основные компоненты ,входящие в состав учебно-познавательного ГИС.

2. Как классифицируются ГИС по задачам и выполняемым функциям?

Учащиеся (возможные ответы): в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, строительстве, картографии, кадастровой деятельности, туристической деятельности, страховании.

7. Использование космической съемки и базы данных.

Как вы думаете, как используются космоснимки в экологическом мониторинге, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве, строительстве, картографии, кадастровой деятельности, туристической деятельности, страховании. 

8. Что позволяет сделать Географическая база данных ?

9. Что позволяет сделать Геоинформатика?

10 Как вы думаете, в каких областях применяется Географическая база данных ?

IІІ-

Сабақтың соңы

Конец занятия

Сабақты қорыту

Подведение итогов занятия (дебрифинг) :.

8 минут

(10 % времени от общей длительности урока.)

1. Рефлексия:

Мүмкіндігінше студенттер өз жұмыстарын және топтастарының жұмысын белгілі бір критерийлер бойынша бағалай алады.)

(При возможности студенты могут оценивать свою работу и работу одногрупников по определенным критериям. )

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.

1. Бағалау\Оценивание:

2. Что на уроке показалось вам интересным? Необычным? Что вызвало затруднения?

Какие предположения подтвердились?

Над чем стоит поразмышлять в дальнейшем?

определяет новые термины, отбирает сходные признаки;

- раскрывает принципы группировки, переводит масштаб из именованного в численный;

- выделяет группы карт

Выставление оценок.

Активное обсуждение этапа урока. В форме беседы. Обмен мнениями.

Словесное поощрение

Студентам активно работающим на уроке предлагается поощрительный приз – кредитная карта с бонусной оценкой

3.Үй тапсырмасы/Домашнее задание. § 8; 9; 10, стр.32- 44,уч.10 кл