Научно-методическая конференция
«ИНТЕРНЕТ И СОВРЕМЕННОЕ ОБЩЕСТВО»

РАЗРАБОТКА УЧЕБНОГО КУРСА ПО ГИС IDRISI

В.В. Растоскуев, Е.В. Шалина

Научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН
Санкт-Петербург

Первая версия учебника по ГИС IDRISI была написана на английском языке для сопровождения лекций студентам Laboratory of Land Resource Sciences (The University of Tokyo). Он назывался «Remote Sensing Data and Geographic Information Systems», был рассчитан на размещение в сети компьютерного класса, а затем на помещение на веб-сайте лаборатории с расчетом на свободный доступ через Интернет, где он лежит до сих пор [1]. Русская версия этого учебника появилась в 2000 г. на учебно-научном экологическом сервера Северо-Западного региона [2]. Нужно отметить, что при разработке русской версии структура учебника была частично изменена, чтобы не дублировать материал, включенный в написанный ранее учебник «Информационные технологии экологической безопасности» [3]. Другим отличием русского учебника от англоязычного прототипа является то, что он постоянно совершенствуется, исходя из опыта преподавания и из меняющихся представлений авторов о том, 1) как надо учить современного студента и 2) как сделать обучение географическим информационным системам наиболее эффективным. В настоящее время учебник используется при проведении занятий со студентами факультета географии и геоэкологии и Междисциплинарного центра дополнительного профессионального образования СПбГУ, а также на факультете технической кибернетики СПбГТУ. Для поддержки этих занятий был создан компакт-диск (CD R), на котором записаны не только обе версии описываемого учебника, но и различные вспомогательные и дополняющие материалы, в частности - упомянутое выше пособие «Информационные технологии экологической безопасности», где изложены все базовые понятия, относящиеся к географическим информационным системам. В русской версии учебника сделана попытка превратить его в информационную систему.

Обычно информационные системы базируются на собранных данных, и эти данные являются ядром и наиболее ценной с точки зрения разработчиков частью системы. В самом общем виде информационную систему, рассчитанную на максимальное количество пользователей, можно представить состоящей из трех уровней: данных, информации и знаний. При подобном раскладе нижний уровень системы (данные) ориентирован на наиболее подготовленных пользователей, которые сами готовы работать с представленными данными. Средний уровень (информация) - для тех, кто имеет достаточную подготовку в соответствующей области, чтобы воспринять описательный и иллюстративный материал, отображающий научные или узкоспециальные результаты, полученные на основе собранных данных. Наконец, верхний уровень (знания) рассчитан на наименее подготовленную аудиторию, он содержит наиболее общие выводы относительно проблем, которые могут быть описаны накопленными данными. Верхний уровень информационной системы обычно ориентирован на поддержку принятия решений, содействие образованию, а также на распространение знаний в средствах массовой информации.

Русскоязычный учебник имеет название «Обработка данных дистанционного зондирования с помощью ГИС IDRISI» и имеет целью обучение принципам и навыкам обработки спутниковых данных с помощью упомянутой ГИС. Как и в описанной выше схеме построения информационной системы, материал в учебнике организован на трех уровнях. Но, в отличие от описанной схемы, в нашем случае основным является верхний уровень системы, где размещен собственно учебник. Там собраны основные понятия и определения, касающиеся излучения, которое измеряют приборы, установленные на спутниках, в доступной форме рассказано об основах дистанционного зондирования и, наконец, даны сведения по особенностям использования ГИС IDRISI для обработки данных дистанционного зондирования, включая предварительную обработку и анализ изображений. На втором уровне учебного пособия (оформленном в виде обзоров, копий статей или пакетов программ) материал организован так, как это принято в научных монографиях, т.е. содержит описание отдельных задач, решаемых с помощью данных дистанционного зондирования, используемых методов и получающихся результатов, имеет ссылки на оригинальные работы, опубликованные в научных журналах или размещенные на узлах сети Internet. Материалы второго уровня рассчитаны на студентов, имеющих определенный опыт научной работы, на аспирантов, а также, разумеется, на специалистов, занимающихся схожими проблемами. Наконец, третий уровень учебного пособия составляют спутниковые данные. Это отдельные сцены, снятые приборами высокого и среднего разрешения. Все они относятся к региону Санкт-Петербурга, то есть к региону, где происходит обучение и где находятся студенты. Это способствует максимальной заинтересованности при работе с данными, т.к. дает возможность самостоятельно исследовать собственную среду обитания. В результате студенты не только получают знания о средствах дистанционного зондирования, навыки работы со спутниковыми данными с помощью ГИС, но и имеют возможность самостоятельно выработать знания о среде, которая их окружает.

Собственно учебник состоит из четырех глав:

1. Основы дистанционного зондирования.

2. Ввод и отображение спутниковых данных в ГИС IDRISI.

3. Предварительная обработка спутниковых данных с помощью ГИС IDRISI.

4. Анализ изображений с помощью ГИС IDRISI.

В первой главе излагаются наиболее общие сведения об электромагнитном излучении и его трансформациях (рассеяние, поглощение) в атмосфере. Кроме того, в этой главе дается обзор современных систем дистанционного зондирования и основных этапов обработки данных дистанционного зондирования с помощью ГИС. Во второй главе объясняются структура основных файлов ГИС IDRISI, импорт спутниковых данных и карт, а также вопросы создания и редактирования файлов палитры и условных знаков. В третьей главе обсуждаются различные аспекты трансформаций изображений в ГИС IDRISI - геометрическая коррекция данных, повышение контрастности и фильтрация изображений. В четвертой главе излагаются вопросы классификации изображений и определения характеристик подстилающей поверхности.

Пятая глава и дополнения к учебному пособию содержат обзоры оригинальных научных работ авторов учебника, посвященные различным вопросам обработки спутниковых данных в исследованиях окружающей среды, а также описания и исходные тексты программ на языке C. Тексты программ являются дополнительным учебным материалом. Они реализуют отдельные процедуры обработки спутниковых данных, которые не могут быть выполнены в рамках системы IDRISI.

Как было отмечено выше, учебное пособие (учебник, научные материалы и данные дистанционного зондирования) размещено на компакт-диске. Там же размещены материалы из сети Internet, посвященные обработке спутниковых данных и использованию ГИС. Важным элементом обучающего процесса являются лабораторные работы. Их описания также размещены на диске. Совмещение на одном CD спутниковых данных, описаний научных исследований, основанных на этих данных, и обучающих текстов, объединенных системой гиперссылок, позволяет говорить о разработанном нами компакт-диске как об информационной системе.

Основное преимущество электронных учебников перед бумажным аналогом заключается в возможности их постоянного совершенствования. Например, в нашем случае при каждой новой записи электронного учебника на компакт-диск записывается пусть немного, но улучшенная версия. При этом учебник приобретает все больше свойств, характерных для информационной системы, таких как доступ к данным дистанционного зондирования, системы поиска и т. п. Материалы, размещенные на компакт-диске, используются при проведении занятий со студентами, при выполнении ими лабораторных работ, а также при индивидуальной работе, в частности при написании курсовых и дипломных работ. Все это способствует формированию у студентов навыков работы с современными географическими информационными системами, и приобщает их к научным исследованиям на основе использования ГИС-технологий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Sato Y., Rastoskuev V., Shalina E. Remote Sensing Data and Geographic Information Systems - 1999 (http://lee1.en.a.u-tokyo.ac.jp/Rs&gis/Engl/Read_me.htm).

2. Растоскуев В.В., Шалина Е.В. Обработка данных дистанционного зондирования с помощью ГИС IDRISI - 2000 (http://www.ecosafe.nw.ru/win/RS&GISr/Read_me.htm).

3. Растоскуев В.В. Информационные технологии экологической безопасности - 2000 (http://www.ecosafe.nw.ru/win/ENV/Read_me.htm).

Опубликовано: Растоскуев В.В., Шалина Е.В. Разработка учебного курса по ГИС IDRISI // Технологии информационного общества - Интернет и современное общество: труды V Всероссийской объединенной конференции. СПб., 25 - 29 ноября 2002 г. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2002. С. 211-213.

Ориг. URL — http://ims2002.nw.ru/02-r3f36.html