Базовый опорный конспект по дисциплине «Информационные технологии в недропользовании»

басқармасы «Геология барлау колледжі» КМҚК Шығыс Қазақстан облысы әкімдігінің білім КГКП «Геологоразведочный колледж» управления образования Восточно- Казахстанского областного акимата Базовый опорный конспект по дисциплине «Информационные технологии в недропользовании» для специальностей  «0703000 – Гидрогеология и инженерная геология» 1 Кимкина В.М. Толпегина Н.Ю. Базовый опорный конспект по дисциплине  «Информационные технологии в недропользовании» для специальностей  «0703000 – Гидрогеология и инженерная геология» Утвержден на заседании  методического совета колледжа Разработан _2011г._                                            (дата) Переработан_2017г.__                                            (дата) 2 г.Семей, 2017 г. Кимкина В.М., Толпегина Н.Ю. Базовый опорный конспект по предмету  «Информационные технологии в недропользовании»­144 стр. Базовый опорный конспект разработан в соответствии с рабочей учебной  программой и предназначен для студентов _IV_ курса колледжа специальностям «0703000 – Гидрогеология и инженерная геология». Он содержит основные  материалы теоретического и практического курса по дисциплине  «Информационные технологии в недропользовании» и состоит из 6­ти разделов,  а также содержит контрольные вопросы и задания по курсу. Сведения наиболее  полно систематизированы и конкретизированы. Благодаря четким определениям основных понятий, их признаков и особенностей студент может сформулировать ответ, за короткий срок усвоить и переработать важную часть информации,  успешно сдать экзамен. Базовый опорный конспект  будет полезен не только  студентам, но и преподавателям при подготовке и проведении занятий. 3 4 Содержание Разделы и темы Введение. Техника безопасности на рабочем месте Раздел 2. Программа для графических построений Surfer Создание карт и изолиний по трем координатам в программе Surfer Surfer: оцифровка карт. Создание оверлея. Раздел 3. Геоинформационная система MapInfo Подготовка и привязка растра. Формирование структуры таблицы. Векторизация карты в MapInfo. Векторизация растровых карт. Работа с таблицами и подписями в MapInfo. Пространственный анализ в MapInfo. Раздел 4. Векторный редактор Corel Draw Импорт карты из MapInfo. Векторизация карты. Нанесение векторной информации, работа с векторными слоями. Оформление геологической карты по стандарту в Corel Draw Раздел 5. Ansdimat Начало работы с программным комплексом. Ввод и обработка данных опытно- фильтрационных работ. Построение карт гидроизогипс. Расчет зон санитарной охраны. Раздел 6. Система автоматизированного проектирования AutoCad Знакомство с программой AutoCad Построение цифровой модели поверхности на основе координат. № 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Стр. 6 9 15 20 27 32 35 45 49 54 127 129 5 1. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ Количество часов Всего В т.ч. лаб. занятий 3 7 8 7 7 7 7 7 8 14 14 7 7 8 108 4 7 8 7 7 7 7 7 8 14 14 7 7 8 108 Наименование разделов и тем 2 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Введение. Техника безопасности  на рабочем месте Раздел 2. Программа для графических построений Surfer Создание карт и изолиний по трем координатам в программе  Surfer Surfer: оцифровка карт. Создание оверлея.  Раздел 3.  Геоинформационная система MapInfo Подготовка и привязка растра. Формирование структуры  таблицы. Векторизация карты в  MapInfo. Векторизация растровых карт. Работа с таблицами и  подписями в  MapInfo. Пространственный анализ в MapInfo. Раздел 4. Векторный редактор Corel Draw Импорт карты из MapInfo. Векторизация карты. Нанесение  векторной информации, работа с векторными слоями.  Оформление геологической карты по стандарту в Corel Draw Раздел 5. Ansdimat Начало работы с программным комплексом. Ввод и обработка данных опытно­фильтрационных работ. 8. 9. 10. Построение карт гидроизогипс. Расчет зон санитарной охраны. Раздел 6.  Система автоматизированного проектирования  AutoCad Знакомство с программой AutoCad 11. 12. Построение цифровой модели поверхности на основе  координат. 13. Защита отчета ИТОГО: 6 Тема № 1. Введение. Техника безопасности  на рабочем месте. Правила техники безопасности при работе с компьютером Техника безопасности при работе с персональным компьютером 1. Обеспечение техники безопасности и охраны труда оператора ЭВМ: 1.1 Обеспечение безопасности рабочего места: 1. Размещать компьютер необходимо вдали от отопительных приборов и исключать  попадания на него прямых солнечных лучей. Недопустимо работать напротив боковой или  задней части другого дисплея, если расстояние до него ­ менее 2 м. 2. Расположение оргтехники:    системный блок – помещается на надежную поверхность  (крепкий стол,  массивная подставка/тумба) – так, чтобы исключать даже случайное его  сотрясение; дисплей необходимо устанавливать на такой высоте, чтобы центр экрана был на 15­20 см ниже уровня глаз. Расстояние от глаз до экрана – не менее 50 см; клавиатура располагается на расстоянии 15­30 см от края столешницы или  на специальной выдвижной доске. Не рекомендуется установка компьютера (и клавиатуры) на поверхность, которая создает  блики и легко «собирает» статическое электричество (оргстекло, полированная и покрытая  лаком доска). Необходимо следить, чтобы бумаги, какие­либо предметы не закрывали вентиляционные  отверстия работающих аппаратов. 3. Рабочая мебель:    кресло – ширина и глубина сиденья не менее 40см.; спинка: высота опорной  поверхности 30±2 см; ширина не менее 38 см.; подлокотники: длина не менее 25 см; ширина 5­7 см., высота над сиденьем 23+3 см.; стол – размеры рабочей поверхности (столешницы): длина – 80­120 см;  ширина – 80­100 см.; высота (расстояние от пола до рабочей поверхности)  68­85 см; оптимальная высота 72,5 см.; подставки – для рук: опорная планка для запястья («подзапястник») ­  плоская или изогнутая пластина из мягкого материала; помещается перед  клавиатурой. Для ног: ширина не менее 30 см; длина (глубина) не менее 40  см. 4.Помещение:    площадь одного рабочего места с компьютером ­ не менее 6 м2; освещение должно быть естественным и искусственным.  Рекомендуется работать в помещении, где окна выходят на север или  северо­восток. Местное освещение не должно создавать блики на  поверхности экрана дисплея. Недопустим яркий нерассеянный  верхний свет (с потолка). Сдерживать поток избыточного света от  окон следует с помощью жалюзи (или тканевых штор); чистота обязательна при работе за компьютером. Влажную уборку  помещения следует проводить ежедневно. Недопустима запыленность воздуха, пола, рабочей поверхности стола и техники. Помещение  должно быть оборудовано системами вентиляции, кондиционирования и отопления. Запрещается работа на компьютере в подвальных  7 5. Микроклимат помещениях.    температура воздуха ­ от 21 до 25°С (в холодное время года); от 23 до 25˚С (в теплое время года); влажность воздуха (относительная) ­ от 40 до 60%. Недопустимы рез­ кие перепады температуры и влажность воздуха более 75%; ионизация воздуха – образующиеся в помещении положительно  заряженные ионы очень вредны для здоровья, вызывают быстрое  утомление, головную боль, учащение пульса и дыхания (из­за  недостаточного поступления кислорода в кровь). Специальные  устройства ­ аэроионизаторы ­ нормализуют аэроионный режим,  увеличивая концентрацию легких отрицательно заряженных ионов  (воздух становится живительным, как в горах или на море). Перед  включением аэроионизатора следует очистить воздух от пыли и  аэрозолей. В больших помещениях используют аэроионизаторы типа  люстры Чижевского, в небольшой комнате (15­20 м2) достаточно  установить переносной аэроионизатор {некоторые  модифицированные аппараты позволяют и очищать, и ионизировать  воздух). Необходимо в начале работы включать общее питание, периферийные устройства, системный блок, в  конце работы наоборот – выключать системный блок, периферийные устройства,  общее питание. Не обязательно выключать компьютер на время небольших перерывов в работе. Перед подсоединением/отсоединением устройств ввода­вывода требуется полностью  отключать эту технику и компьютер от электросети. При появлении запаха гари или при обнаружении повреждения изоляции, обрыва провода  следует немедленно отключить устройства (лучше ­ общее электропитание) и сообщить о  неисправности руководителю. Прикасаться к задней панели работающего системного блока (процессора) запрещается. Недопустимо попадание влаги на системный блок, дисплей, клавиатуру и другие устройства  (лучше не ставить рядом чашку с чаем или кофе, стакан с соком). При интенсивной работе резко возрастает напряженность электрического поля на клавиатуре и «мыши». От трения рук о них через 0,5­1 час работы электростатический потенциал  достигает 10­20 кВ/м, что оказывает на организм вредное воздействие. Работать с «мышью»  нужно на специальном коврике. Необходимо несколько раз в течение рабочей смены (лучше  ежечасно) смачивать руки водой, чтобы снимать электростатические заряды, а по завершении работы вымыть с мылом руки и лицо, ежедневно протирать влажной салфеткой экран  дисплея, клавиатуру, «мышь» ­ убирать статическое электричество, регулярно проводить  влажную антистатическую обработку помещения. 1.2 Рабочая поза Правильная рабочая поза позволяет избегать перенапряжения мышц, способствует лучшему  кровотоку и дыханию. Следует сидеть прямо (не сутулясь) и опираться спиной о спинку  кресла. Прогибать спину в поясничном отделе нужно не назад, а, наоборот, немного вперед. Недопустимо работать, развалившись в кресле. Такая поза вызывает быстрое утомление,  снижение работоспособности. Чтобы не травмировать позвоночник, важно:  избегать резких движений; 8  поднимаясь/садясь, держать голову и торс прямо. Необходимо найти такое положение головы, при котором меньше напрягаются мышцы шеи.  Рекомендуемый угол наклона головы ­ до 20°. В этом случае значительно снижается нагрузка на шейные позвонки и на глаза. 1.3  Положение рук и ног Во время работы за компьютером необходимо расслабить руки, держать предплечья  параллельно полу, на подлокотниках кресла, кисти рук ­ на уровне локтей или немного ниже,  запястья ­ на опорной планке. Тогда пальцы получают наибольшую свободу передвижения. Не следует высоко поднимать запястья и выгибать кисти ­ это может стать причиной боли в  руках и онемения пальцев. Можно надевать легкие перчатки без пальцев, Если стынут руки. Колени должны располагаться на уровне бедер или немного ниже. При таком положении ног  не возникает напряжение мышц.  Нельзя скрещивать ноги, класть ногу на ногу ­ это нарушает циркуля­цию крови из­за  сдавливания сосудов. Лучше держать обе стопы на подставке или на полу. Необходимо  сохранять прямой угол (90°) в области локтевых, тазобедренных, коленных и голеностопных  суставов. 1.4 Дыхание и расслабление мышц  Во время работы за компьютером необходимо:    дышать ритмично, свободно, глубоко, чтобы обеспечить кислородом все  части тела; держать в расслабленном состоянии плечи и руки ­ в руках не будет  напряжения, если плечи опущены; чаще моргать и смотреть вдаль. Моргание способствует не только  увлажнению и очищению поверхности глаз, но и расслаблению лицевых,  лобных мышц (без сдвигания бровей). Малая подвижность и длительное  напряжение глазных мышц могут стать причиной нарушения аккомодации. При ощущении усталости какой­либо части тела необходимо сделать глубокий вдох и сильно напрячь уставшую часть тела, после чего задержать дыхание на 3­5 секунды и на выдохе  расслабиться; можно повторить. При ощущении усталости глаз нужно в течение 2­3 мин окинуть взглядом комнату,  устремлять взгляд на разные предметы, смотреть вдаль (в окно). Если резко возникло общее утомление, появилось дрожание изображения на экране дисплея  (покачивание, подергивание, рябь), следует сообщить об этом руководителю. 2. Вредные факторы при работе с ЭВМ:  негативное влияние на зрение – зрительная система человека приспособлена для  восприятия объектов в отраженном свете (картин природы, рисунков, печатных  текстов и т.д.), а не для работы с дисплеем. Изображение на дисплее принципиально отличается от привычных глазу объектов наблюдения – оно светится, состоит из  дискретных точек; оно мерцает, т.е. эти точки с определенной частотой зажигаются  и гаснут; цветное компьютерное изображение не соответствует естественным  цветам. При работе за компьютером часами у глаз не бывает необходимых фаз  расслабления, глаза напрягаются, их работоспособность снижается.  Микротравма – это постепенный износ организма в результате ежедневных нагрузок.  Большинство нарушений в организме происходит из­за накапливающихся  микротравм.  Заболевания, вызванные повторяющимися нагрузками: повторяющиеся действия  9 приводят к накоплению продуктов распада в мышцах. Эти продукты и вызывают  болезненные ощущения  Неудобное сидячее положение, что приводит к неправильной осанке, сутулости.  Умственное перенапряжение.  Эмоциональные перегрузки.  Монотонность труда. Занятие №1 Раздел 1. Основы геоинформационных технологий. Тема 1.1. Основные виды геологической информации План 1. Введение 2. Сбор, обработка, анализ и вывод данных в ГИС 3. Базовые компоненты ГИС 1. Введение Информационная система — это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур — главная особенность информационных   систем,   отличающих   их   от   простых   скоплений   информационных материалов.  Например,   личная   библиотека,   в   которой   может   ориентироваться   только   ее   владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют собой стандартные процедуры, близкие к алгоритмам. Геоинформационная система ­ это информационная система, использующая географически координированные данные.  Геопространственные   данные    которая   идентифицирует географическое   местоположение   и   свойства   естественных   или   искусственно   созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей), Дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок. Географические данные содержат четыре интегрированных компонента: означают   информацию,  местоположение     свойства и характеристики  пространственные отношения  время  Геоинформационная   система   ­   это   система   аппаратно­программных   средств   и алгоритмических процедур, созданная для цифровой поддержки, пополнения, управления, манипулирования,   анализа,   математико­картографического   моделирования   и   образного отображения географически координированных данных. Отличие ГИС от иных информационных систем  ГИС:  Обеспечивает взаимосвязь между любыми количественными и качественными  характеристиками географических объектов и явлений, представленных в базе данных в виде точек, линий, площадей и равномерных сеток   Содержит алгоритмы анализа пространственно координированных данных  2. Сбор, обработка, анализ и вывод данных в ГИС 10 ГИС,  впрочем,  как  и   любая  другая   информационная   система,   обладает  развитыми средствами   обработки   и   анализа   входящих   данных   с   целью   дальнейшей   их   реализации   в вещественной   форме.   На   рис.   1.1.   Представлена   схема   аналитической   работы   ГИС.   На первом этапе производится “коллекционирование”  как  географической (цифровые  карты, изображения),     так     и     атрибутивной     информации.   Собранные     данные     являются наполнением  двух  баз  данных.  Первая  БД  хранит  картографические данные, вторая же наполнена информацией описательного характера.  На втором этапе система обработки  пространственных  данных  обращается  к  базам данных  для  проведения  обработки  и  анализа востребованной  информации.  При  этом весь   процесс   контролируется   системой   управления   БД (СУБД),   с   помощью   которой можно  осуществлять  быстрый  поиск  табличной  и  статистической  информации. Конечно, главным результатом работы ГИС являются разнообразные карты.  Для   организации     связи   между     географической   и   атрибутивной   информацией используют четыре подхода взаимодействия. Первый подход – геореляционный или, как его еще называют, гибридный. При   таком подходе   географические и   атрибутивные   данные организованы   по­разному.   Между   двумя     осуществляется посредством   идентификатора    объекта.   Как   видно   из           рис. 1.1.,   географическая информация  хранится отдельно от атрибутивной  в своей БД. Атрибутивная  информация организована в таблицы под управлением реляционной СУБД.     данных     типами     связь   Рис. 1 Схематическое представление процессов сбора, обработки, анализа и вывода данных в ГИС   подход     этом   Следующий     подходе предусматривается     использование     средств     реляционных     СУБД     для     хранения     как пространственной,     так     и     атрибутивной   информации.   В   этом   случае   ГИС   выступает   в качестве надстройки над СУБД.    интегрированным.   При     называется   Третий  подход  называют  объектным.  Плюсы  этого  подхода  в  легкости  описания 11 сложных структур   данных   и   взаимоотношений   между   объектами. Объектный   подход позволяет   выстраивать иерархические цепочки объектов и решать многочисленные задачи моделирования.   В последнее   время   самое широкое распространение получил                         объектно­ реляционный подход, являющийся синтезом первого и третьего подходов.  3. Базовые компоненты ГИС Любая ГИС включает в себя следующие компоненты:  1. 2. 3. 4. Рассмотрим подробнее каждый из них. Аппаратная платформа (hardware);  Программное обеспечение (software);  Данные (data);  Персонал.  Аппаратная платформа в свою очередь состоит из следующих частей:  1. Компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК),  2. Средства хранения данных (винчестеры, компакт­диски, дискеты, флэш­память),  3. Устройства     ввода     информации   (дигитайзеры,     сканеры,     цифровые     камеры     и фотоаппараты, клавиатуры, компьютерные мыши),  4. Устройства вывода информации (принтеры, плоттеры, проекторы, дисплеи).  «Сердцем» любой ГИС являются используемые для анализа данные. Устройства ввода позволяют   конвертировать   существующую   географическую   информацию   в   тот   формат, который   используется   в   данной   ГИС.   Географическая   информация   включает   в   себя бумажные   карты,   материалы   аэрофотосъемок   и   дистанционного   зондирования,   адреса, координаты  объектов  собранные  при помощи  систем  глобального  позиционирования   GPS (Global Position System), космических спутников или цифровой географической информации, хранимой в других форматах.  Если   говорить   о   программном   обеспечении   ГИС,   то   следует   отметить,   что большинство программных пакетов обладают схожим набором характеристик, такими как, послойное   картографирование,   маркирование,   кодирование     геоинформации,   нахождение объектов в  заданной области, определение разных величин, но очень сильно различаются в цене   и   функциональности.   Выбор   программного     обеспечения     зависит     от     конкретных прикладных  задач,  решаемых  пользователем.   Что   касается   компонента   «Данные»,   то   ГИС   нацелена  на   совместную   обработку информации двух типов:   1. Географическая (пространственная, картографическая) информация;  2. Атрибутивная   (непространственная,  семантическая,  тематическая,  описательная, табличная) информация.   Географическая   информация   в   ГИС   представлена   данными,   описывающими пространственное   месторасположение     объектов   (координаты,     элементы     графического оформления).   Данные     находятся   в   цифровой   форме   на   магнитных   лентах,   магнитных, оптических и “жестких” дисках и служат для визуализации картины в той или иной модели данных.   Атрибутивная   информация   в   ГИС   –   это   данные,   описывающие   качественные   или количественные параметры пространственно соотнесенных объектов.   Так, например, жилая постройка на дисплее может быть представлена в виде полигона (графическая составляющая), а в атрибутивной базе данных будет содержаться информация об ее площади, почтовом адресе, количестве этажей, материале стен, типе фундамента, годе постройки и т.д.   12 В   геоинформационной   системе   присутствует   подсистема   управления   как географической,   так   и   атрибутивной   информации.   Пространственный   анализ,   который включает   в   себя   проверку   взаимного     установление закономерностей  их  распределения,  нахождение  смежных объектов, измерение  расстояния и   площади   и     т.д.,   проводят     с     опорой   на     географическую   информацию.   Функции семантической   (непространственной)   обработки   предназначены   для   анализа   и   управления атрибутивной информацией.    расположения     объектов,   Создание и управление ГИС невозможно без людей. Персоналом ГИС являются как технические   специалисты,   разрабатывающие   и   поддерживающие   систему,   создающие   и управляющие данными, так непосредственные пользователи. Контрольные вопросы: 1. Основные виды геологической информации 2. Понятие информационной системы 3. Понятие ГИС 4. Схема сбора, обработки, анализа и вывода данных в ГИС 5. Перечислите базовые компоненты ГИС Раздел 1. Основы геоинформационных технологий. Занятие №1 Тема 1.1. Основные виды геологической информации План 4. Введение 5. Сбор, обработка, анализ и вывод данных в ГИС 6. Базовые компоненты ГИС 3. Введение Информационная система — это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур — главная особенность информационных   систем,   отличающих   их   от   простых   скоплений   информационных материалов.  Например,   личная   библиотека,   в   которой   может   ориентироваться   только   ее   владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют собой стандартные процедуры, близкие к алгоритмам. Геоинформационная система ­ это информационная система, использующая географически  координированные данные.  Геопространственные   данные    которая   идентифицирует географическое   местоположение   и   свойства   естественных   или   искусственно   созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей), Дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок. Географические данные содержат четыре интегрированных компонента: означают   информацию, 13  местоположение     свойства и характеристики  пространственные отношения  время  Геоинформационная   система   ­   это   система   аппаратно­программных   средств   и алгоритмических   процедур,  созданная для цифровой  поддержки,  пополнения,  управления, манипулирования,   анализа,   математико­картографического   моделирования   и   образного отображения географически координированных данных. Отличие ГИС от иных информационных систем  ГИС:  Обеспечивает взаимосвязь между любыми количественными и качественными  характеристиками географических объектов и явлений, представленных в базе данных  в виде точек, линий, площадей и равномерных сеток   Содержит алгоритмы анализа пространственно координированных данных  4. Сбор, обработка, анализ и вывод данных в ГИС ГИС,   впрочем,   как   и   любая   другая   информационная   система,   обладает   развитыми средствами   обработки   и   анализа   входящих   данных   с   целью   дальнейшей   их   реализации   в вещественной форме. На рис. 1.1. Представлена схема аналитической работы ГИС. На первом этапе   производится   “коллекционирование”     как     географической   (цифровые     карты, изображения),     так     и     атрибутивной     информации.   Собранные     данные     являются наполнением  двух  баз  данных.  Первая  БД  хранит  картографические данные, вторая же наполнена информацией описательного характера.  На втором этапе система обработки  пространственных  данных  обращается  к  базам данных   для   проведения   обработки   и   анализа востребованной   информации.   При   этом весь   процесс   контролируется   системой   управления   БД (СУБД),   с   помощью   которой можно  осуществлять  быстрый  поиск  табличной  и  статистической  информации. Конечно, главным результатом работы ГИС являются разнообразные карты.  Для   организации     связи   между     географической   и   атрибутивной   информацией используют четыре подхода взаимодействия. Первый подход – геореляционный или, как его еще называют, гибридный. При   таком подходе   географические и   атрибутивные   данные организованы   по­разному.   Между   двумя     осуществляется посредством     идентификатора     объекта.     Как     видно    из           рис.   1.1.,     географическая информация   хранится   отдельно   от   атрибутивной   в   своей   БД.   Атрибутивная   информация организована в таблицы под управлением реляционной СУБД.     данных     типами     связь   14