GIS w hydrologii i klimatologii

Proponowany cykl zajęć przewiduje połączenie praktycznego posługiwania się wiedzą teoretyczną z własnej dziedziny (klimatologia i hydrologia) z umiejętnością pozyskiwania tematycznych danych przestrzennych, ich integracji, analizy w wymaganym zakresie tematycznym i prezentacji wyników poprzez stosowanie profesjonalnego oprogramowania i zaawansowanego technologicznie sprzętu komputerowego.

Treści teoretyczne zajęć: źródła danych przestrzennych rastrowych i wektorowych, zarządzanie danymi i konwersja między formatami oraz układami odniesienia, wykorzystanie zdjęć lotniczych i zobrazowań satelitarnych, metody analiz przestrzennych w odniesieniu do wektorowego i rastrowego modelu danych i ich zastosowanie w badaniu współzależności zjawisk i procesów zachodzących w środowisku przyrodniczym, zaawansowane analizy cyfrowe modeli terenu o różnej rozdzielczości, wprowadzenie do metod geostatystycznych, prezentacja wyników analiz.

W toku ćwiczeń zaprezentowane zostaną następujące zagadnienia:

• typy danych, ich źródła, charakterystyka i zakres zastosowania;

• metody pozyskiwania danych pierwotnych i wtórnych;

• standardy i techniki opracowania danych przestrzennych, edycja metadanych, standardy gromadzenia danych;

• oprogramowanie ArcGIS jako środowisko analizy i narzędzie programistyczne wykorzystywane do edycji i przetwarzania danych przestrzennych;

• zasady zarządzania danymi, przygotowywania baz danych przestrzennych na potrzeby projektu, selekcja, weryfikacja i integracja danych wektorowych i rastrowych w ramach geobazy;

• wprowadzenie do wykorzystania zdjęć lotniczych i zobrazowań satelitarnych;

• zaawansowana edycja danych wektorowych z uwzględnieniem reguł topologii;

• analizy przestrzenne danych wektorowych (geoprzetwarzanie, przypisywanie atrybutów, zapytania do baz danych, funkcje odległości, funkcje statystyczne);

• analizy przestrzenne danych rastrowych (funkcje lokalne, globalne, sąsiedztwa i strefowe, algebra map, analizy terenu, modelowanie hydrologiczne);

• analizy geostatystyczne – zaawansowane metody korekcji danych, interpolacja danych środowiskowych, zastosowania wskaźników oceny wartości i potencjału środowiska;

• modelowanie GIS;

• metody i techniki wizualizacji i prezentacji danych, opracowanie map i prezentacji danych statystycznych do wydruku – wymagania i obowiązujące standardy;

• metody i techniki wizualizacji danych 2D w przestrzeni 3D, zastosowania ArcGIS 3D Analyst i ArcScene.

Głównym celem zajęć jest przekazanie praktycznych i metodycznych umiejętności z zakresu wykorzystania GIS do opisu i analizy przestrzennej zjawisk i procesów klimatologicznych i hydrologicznych, jak również zaznajomienie z zasadami i metodami opracowywania projektów geoinformatycznych, metodami analizy danych o charakterze czasoprzestrzennym oraz poprawną prezentacją i wizualizacją ich wyników.

Wymiar zajęć:

Wykład - 15 h (7,5 x 2 h),

Ćwiczenia - 30 h (15 x 2 h),

Samodzielne przygotowanie studenta do zajęć:

Wykład i egzamin - 15 h,

Ćwiczenia - 30 h,

RAZEM: około 90 h

Po zaliczeniu przedmiotu student:

WIEDZA

1. wie czym są Systemy Informacji Geograficznej (GIS) i jaka jest ich struktura;

2. wie czym są dane przestrzenne i jakie są źródła ich pozyskiwania, szczególnie w zakresie badań klimatu i obiegu wody;

3. zna podstawowe modele danych przestrzennych i pola ich zastosowania w badaniach hydrologicznych i klimatologicznych;

4. zna podstawowe metody przetwarzania, edycji i wizualizacji danych przestrzennych oraz służące temu narzędzia w pakiecie oprogramowania ArcGIS.

UMIEJĘTNOŚCI

1. sprawnie posługuje się narzędziami geoinformatycznymi oferowanymi przez pakiet ArcGIS w zakresie pozyskania, zarządzania i przetwarzania oraz integracji i wizualizacji danych przestrzennych (rastry i warstwy wektorowe GIS);

2. posiada umiejętność opracowywania projektów GIS pod kątem analizy konkretnego problemu (pozyskanie danych, ich integracja, edycja, przetwarzanie i wizualizacja) ze szczególnym uwzględnieniem właściwego doboru modelu danych oraz narzędzi analiz przestrzennych, które najlepiej spełniają postawione wymagania.

POSTAWY

1. rozumie znaczenie GIS we współczesnych badaniach naukowych z zakresu hydrologii i klimatologii;

2. docenia znaczenie pozyskiwania, gromadzenia i przetwarzania klimatologicznych i hydrologicznych danych przestrzennych w postaci cyfrowej we wspomaganiu procesu badawczego oraz zarządzaniu środowiskiem przyrodniczym;

3. rozumie konieczność doskonalenia swoich umiejętności pracy w Systemach Informacji Geograficznej w celu poszerzenie możliwego zakresu wykorzystania swojej wiedzy kierunkowej (np. o zagadnienia praktyczne związane z gospodarowaniem środowiskiem).

Brak

Głównym celem zajęć jest przedstawienie słuchaczom podstaw teoretycznych oraz ćwiczenie praktycznych umiejętności wykorzystania Systemów Informacji Geograficznej (GIS) w analizach przestrzennych w zakresie geografii fizycznej. Studenci zapoznają się z funkcjonalnością GIS jako narzędzia do analiz i modelowania złożonych zależności przestrzennych między poszczególnymi komponentami środowiska przyrodniczego. Szczególny nacisk zostanie położony na wykorzystanie różnych modeli danych przestrzennych (wektorowych i rastrowych), ich integrację, wytwarzanie, pozyskiwanie i edycję danych. Wybrane do zajęć przykłady obejmą tematykę z zakresu klimatologii i hydrologii. Będą one swoim profilem dostosowane do wymagań słuchaczy, realizujących swoje badania na potrzeby prac magisterskich.

ArcGIS online help (http://resources.arcgis.com/content/web-based-help)

Campbell J.B., Wynne R.H., 2011, Introduction to Remote Sensing (5 ed.), The Guilford Press, New York, London.

Dobesch H., Dumolard P., Dyras I., 2007, Spatial Interpolation for Climate Data. The Use of GIS in Meteorology and Climatology. ISTE, London

Kraak M., Ormeling F., 2010, Cartography: Visualization of Spatial Data (3 ed.), Pearson Education (dostępne tłumaczenie na język polski wydania pierwszego z 1996 roku)

Longley P., Goodchild M.F., Maguire D.J., Rhind D.W., 2007, GIS – Teoria i praktyka, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa.

Peterson G.N., 2009, GIS Cartography. A Guide to Effective Map Design. CRC Press, Boca Raton.

Urbański J., 2012, GIS w badaniach przyrodniczych (ebook), Centrum GIS, Uniwersytet Gdański.

Wing M.G., Bettinger P., 2008, Geographic Information Systems. Applications in Natural Resource Management (2 ed), Oxford University Press

Zwoliński Z. (red.), 2010, GIS – woda w środowisku. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań

Strony internetowe i zasoby danych KZGW, IMGW, GUGiK, GIOŚ, PIG oraz projektu Copernicus czy USGS.