Программа курса "Аэрокосмические системы

Утверждён на заседании ученого совета
ИПТИЭ
«____»__________________20____г.
Протокол № ____________________
Зам. директора по учебной работе
________________________________
Институт прикладных технико-экономических исследований и
экспертиз
Базовая кафедра «Физико-математических методов проектирования
сложных технических систем ракетно-космической техники»
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Аэрокосмические системы дистанционного
зондирования Земли»
Направление подготовки: 27.04.04 «Управление в технических системах»
Специализация: «Физико-математические методы и модели в управлении сложными
техническими системами ракетно-космической техники»
Квалификация (степень) выпускника: Магистр
Москва-2014
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Основными
целями
освоения
дисциплины
«Аэрокосмические
системы
дистанционного зондирования Земли» являются получение теоретических знаний и
практических навыков, необходимых для методологически грамотного анализа
существующих
и
проектирования
перспективных
аэрокосмических
систем
дистанционного зондирования Земли.
Основными задачами курса являются:
 ознакомить с общими понятиями и принципами дистанционного зондирования
Земли с использованием аэрокосмических систем;
 ознакомить с целями, задачами, основными показателями качества и принципами
построения аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли;
 дать необходимые знания об основных процедурах и методах дешифрирования
снимков ДЗЗ;
 сформировать умение в решении задач планирования съёмок;
 ознакомить с целями, задачами и основными характеристиками аэрокосмической
системы ДЗЗ прогнозного мониторинга чрезвычайных ситуаций;
 подготовить к восприятию новых методов обработки данных ДЗЗ.
2. Место дисциплины в структуре магистерской программы
Дисциплина «Аэрокосмические системы дистанционного зондирования Земли» для
направления подготовки 27.04.04 «Управление в технических системах» является
дисциплиной по выбору студента (Б.1.В.В. блок 5) и базируется на использовании
магистрами знаний, полученных ими при изучении таких дисциплин как
«Математическое моделирование объектов и систем управления», «История и
методология науки и техники в области управления», «Автоматизированное
проектирование средств и систем управления», «Математическое моделирование в
технике», «Физико-математические методы и модели в управлении сложными
техническими системами ракетно-космической техники», «Теоретические основы
компьютерного моделирования».
Для успешного освоения данной дисциплины студент должен иметь представление о
принципах дистанционного зондирования Земли с использованием аэрокосмических
систем и основах их построения и функционирования, понимать специфику решения
задач дешифрирования снимков ДЗЗ.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
Выпускник по направлению подготовки 27.04.04 «Управление в технических
системах» с квалификацией (степенью) «магистр» должен обладать следующими
компетенциями:
а) общекультурными компетенциями (ОК):
 способностью использовать на практике умения и навыки в организации
исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом (ОК-2);
 способностью адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать
накопленный опыт, анализировать свои возможности (ОК-4);
б) общепрофессиональными компетенциями (ПК):
 способностью понимать основные проблемы в своей предметной области,
выбирать методы и средства их решения (ОПК-1);
 способностью самостоятельно приобретать и использовать в практической
деятельности новые знания и умения в своей предметной области. (ОПК-4);
 готовностью оформлять, представлять, докладывать и аргументированно
защищать результаты выполненной работы (ОПК-5);
в) профессиональными компетенциями (ПК)
 научно-исследовательская деятельность:
 способностью формулировать цели, задачи научных исследований, выбирать
методы и средства решения задач (ПК-1);
 способностью к организации и проведению экспериментальных исследований и
компьютерного моделирования с применением современных средств и методов (ПК-4);
 способностью анализировать результаты теоретических и экспериментальных
исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить
научные публикации и заявки на изобретения (ПК-5);
 проектно-конструкторская деятельность:
 способностью проводить патентные исследования и определять показатели
технического уровня проектируемых систем (ПК-7);
 способностью использовать современные технологии обработки информации,
современные технические средства управления, вычислительную технику, технологии
компьютерных сетей и телекоммуникаций при проектировании систем (ПК-10);
 проектно-технологическая деятельность:
 способностью разрабатывать и применять современные технологии создания
программных комплексов (ПК-13);
 готовностью к сопровождению разрабатываемых аппаратных и программных
средств, систем и комплексов на этапах проектирования и производства (ПК-16);
 организационно-управленческая деятельность:
 способностью организовывать работу коллективов исполнителей (ПК-17);
 научно-педагогическая деятельность:
 способностью проводить лабораторные и практические занятия со студентами,
руководить курсовым проектированием и выполнением выпускных квалификационных
работ бакалавров (ПК-20);
 способностью разрабатывать учебно-методические материалы для студентов по
отдельным видам учебных занятий (ПК-21).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: цели, задачи, основные характеристики аэрокосмических систем
дистанционного зондирования Земли и принципы их построения;
направления развития орбитального и наземного сегментов аэрокосмических
систем дистанционного зондирования Земли.
Уметь: методологически обосновывать научные исследования и проектные решения
при разработке аэрокосмических систем дистанционного зондирования Земли.
Владеть: основными подходами к обработки данных ДЗЗ.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы.
Вид учебной работы
1.
1.1.
1.2.
1.2.1.
2.
2.1.
2.2.
3.
Всего
часов
Семестры
1
2
3
Аудиторные занятия (всего)
36
36
В том числе:
Лекции
Прочие занятия
В том числе:
18
18
18
18
10
36
10
36
18
72
18
72
18
18
144
144
4
4
Семинары (С)
Практические занятия (ПЗ)
Из них в интерактивной форме (ИФ)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Расчетно-графические работы
Курсовая работа
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка и прохождение промежуточной
аттестации
Общая трудоемкость (акад. часов)
Общая трудоемкость (зачетных единиц)
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение. Основные сведения о дистанционном зондировании Земли
Тема 1. Введение в дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ)
Схема ДЗЗ, история развития методов ДЗЗ. Аэрокосмический снимок. Этапы ДЗЗ и
анализа данных.
Тема 2. Техника получения материалов ДЗЗ
Фотосъёмка и сканерная съёмка. Радиолокационная и тепловая съёмка.
Тема 3. Космические снимки
Получение данных космических снимков. Передача данных космических снимков.
Тема 4. Организация аэрофотосъёмок
Порядок организации аэрофотосъёмок. Этапы аэрофотосъёмочных работ.
Раздел 2. Дешифрирование и обработка цифровых снимков ДЗЗ
Тема 5. Дешифрирование цифровых снимков ДЗЗ
Процедура дешифрирования и дешифровочные признаки снимков ДЗЗ. Методы и
оборудование дешифрирования снимков ДЗЗ.
Тема 6. Обработка цифровых снимков ДЗЗ
Этапы обработки цифровых снимков ДЗЗ. Характеристика этапов обработки
цифровых снимков ДЗЗ.
Раздел 3. Применение данных ДЗЗ
Тема 7. Применение данных ДЗЗ при землепользовании и картографировании
земельных ресурсов
Применение данных ДЗЗ при землепользовании. Применение данных ДЗЗ при
картографировании земельных ресурсов.
Тема 8. Применение аэрокосмической системы ДЗЗ для решения задач
прогнозного мониторинга чрезвычайных ситуаций природного и техногенного
характера
Цели, задачи и основные характеристики аэрокосмической системы ДЗЗ
прогнозного мониторинга чрезвычайных ситуаций. Состав и функционирование
аэрокосмической системы ДЗЗ прогнозного мониторинга чрезвычайных ситуаций.
Тема 9. Программные решения в области аэрокосмического ДЗЗ
Требования к программному обеспечению обработки данных ДЗЗ. Характеристика
этапов обработки данных ДЗЗ. Пример программного комплекса сшивки геопривязанных
изображений.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1.
№ № разделов данной
дисциплины, необходимых
для изучения
обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1
2
3
4
Лётные испытания космической техники
Х
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
Наименование раздела дисциплины
1.
Раздел 1. Введение. Основные сведения
о дистанционном зондировании Земли
Раздел 2. Дешифрирование и обработка
цифровых снимков ДЗЗ
Раздел 3. Применение данных ДЗЗ
Итого
2.
3.
ПЗ
Из
них
в
ИФ
СРС
Все
го
час.
Л
С
8
8
4
16
32
4
4
4
8
16
6
18
6
18
2
10
12
36
24
72
5.4. Описание интерактивных занятий
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1
2
3
4
5
1
1
2
2
3
Тема интерактивного занятия
Техника получения материалов ДЗЗ
Космические снимки
Дешифрирование цифровых снимков
ДЗЗ. Обработка цифровых снимков ДЗЗ.
Применение аэрокосмической системы
ДЗЗ для решения задач прогнозного
мониторинга чрезвычайных ситуаций
природного и техногенного характера
Вид
занятия
С
Л
Л
С
Л
Трудоемкость
(час)
2
2
2
2
2
6. Лабораторный практикум - не предусмотрен
7. Практические занятия (семинары)
№
п/п
1.
№ раздела
дисциплины
1
2.
1
3.
4.
1
2
5.
3
6.
2,3
Тематика практических занятий (семинаров)
Введение в дистанционное зондирование Земли
(ДЗЗ). Техника получения материалов ДЗЗ
Космические
снимки.
Организация
аэрофотосъёмок.
Промежуточная КР
Дешифрирование цифровых снимков ДЗЗ.
Процедура дешифрирования и дешифровочные
признаки снимков ДЗЗ. Методы и оборудование
дешифрирования снимков ДЗЗ. Обработка
цифровых снимков ДЗЗ
Применение данных ДЗЗ при землепользовании и
картографировании
земельных
ресурсов.
Применение аэрокосмической системы ДЗЗ для
решения
задач
прогнозного
мониторинга
чрезвычайных
ситуаций
природного
и
техногенного характера. Программные решения в
области аэрокосмического ДЗЗ
Итоговая КР
Трудоемкость
(час.)
4
4
2
4
6
2
8. Примерная тематика исследовательских работ
1. Методика выбора и обоснования орбитальной структуры космической системы
ДЗЗ прогнозного мониторинга чрезвычайных ситуаций: землетрясений, наводнений и
лесных пожаров
2. Методика выбора и обоснования состава и числа КА космической системы ДЗЗ
прогнозного мониторинга чрезвычайных ситуаций.
3. Методика обоснования состава целевых приборов на КА ДЗЗ прогнозного
мониторинга чрезвычайных ситуаций.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Воробьёва А.А. Дистанционное зондирование Земли / Учебн.-мет. пос. С.-Пб.: С.Пб. НИУ ИТМО, 2012.
2.
Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования
Земли. – М.: Издательство А и Б, 1997. – 296 с.
3. Перспективы создания пилотной версии проекта «Международная аэрокосмическая
система глобального мониторинга» в России. – М.: «Тровант», 2014. – 200 с.
4.
Савиных В.П., Соломатин В.А. Оптико-электронные системы дистанционного
зондирования Земли. М.: Недра, 1995, – 240 с.
1.
б) дополнительная литература
5.
Космическое землеведение / Под ред. В.А. Садовничего. М.: МГУ, 1992. – 269 с.
в) Источники Интернет:
6. http:/jurnal.vniiem.ru/text/104/13.pdf
7. http://geomatica.ru/pdf/2010_04/2010_04_02/pdf
8. http://www.scanex.ru/ru/publications/pdf/ publication4.pdf
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Электронные учебные материалы, используемые преподавателями в образовательном
процессе, мультимедийные презентации, банк тестовых заданий и др. представлены на
порталах Economist и Web-local.
№ п.п.
Фактический
адрес учебных
кабинетов
и объектов
1
Миклухо-Маклая, 6,
ком.19
2
Миклухо-Маклая, 6,
ком.21
3
Миклухо-Маклая, 6,
ком.23
Миклухо-Маклая, 6,
ком.25
Миклухо-Маклая, 6,
ком.300
Миклухо-Маклая, 6,
ком.17
Миклухо-Маклая, 6,
ком.27
Миклухо-Маклая, 6,
ком.29
4
5
6
7
8
Перечень основного оборудования
21 рабочее место: сист.блок
P4 C2D/3160 MHz MB/ 320 GB/DVD±RW/ LCD monitor
19"+ 1 проектор
21 рабочее место: сист.блок Celeron /2600 MHz/1280
MB/ 40 GB/DVD ROM/ LCD monitor 17"+ 1 проектор +
Точка доступа WiFi
21 рабочее место: сист.блок Celeron /2660 MHz/1280
MB/ 40 GB/DVD ROM/ LCD monitor 17" + 1 проектор
21 рабочее место: сист.блок P4 /1700 MHz/1280 MB/ 40
GB/DVD ROM/ LCD monitor 17"+ 1 проектор
15 рабочих мест: сист.блок P4 C2D /2000 MHz/1024
MB/ 160 GB/DVD±RW/ LCD monitor 17" + 1 проектор
1 проектор
1 проектор, Точка доступа WiFi
1 проектор
9
10
11
12
13
14
Миклухо-Маклая, 6,
ком.101
Миклухо-Маклая, 6,
ком.103
Миклухо-Маклая, 6,
ком.105
Миклухо-Маклая, 6,
ком.107
Миклухо-Маклая, 6,
КЗ
Миклухо-Маклая, 6,
читальный зал
1 проектор
1 проектор
1 проектор, Точка доступа WiFi
1 проектор
1 проектор, Точка доступа WiFi
1 проектор
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Реализация курса предусматривает интерактивные лекции, практические занятия
(семинары)
с
использованием
мультимедийного
оборудования,
подготовку
самостоятельных творческих работ и их последующие презентации, тестирование,
проведение групповых дискуссий по тематике курса, современные технологии контроля
знаний.
Изучая дисциплину, студент должен прослушать курс лекций, пройти
предусмотренное рабочей программой количество семинарских занятий, самостоятельно
изучить некоторые темы курса и подтвердить свои знания в ходе контрольных
мероприятий.
Работа студента на лекции заключается в уяснении основ дисциплины, кратком
конспектировании материала, уточнении вопросов, вызывающих затруднения. Конспект
лекций является базовым учебным материалом наряду с учебниками, рекомендованными
в основном списке литературы.
Преподавание основной части лекционного материала происходит с
использованием средств мультимедиа, которые облегчают восприятие и запоминание
материала. Презентации доступны для скачивания с сайта РУДН и могут свободно
использоваться студентами в учебных целях.
Студент обязан освоить все темы, предусмотренные учебно-тематическим планом
дисциплины. Отдельные темы и вопросы обучения выносятся на самостоятельное
изучение. Студент изучает рекомендованную литературу и кратко конспектирует
материал, а наиболее сложные вопросы, требующие разъяснения, уточняет во время
консультаций. Аналогично следует поступать с разделами курса, которые были
пропущены в силу различных обстоятельств.
Для углублённого изучения вопроса студент должен ознакомиться с литературой
из дополнительного списка и специализированными сайтами в Интернет. Рекомендуется
так же общение студентов на форумах профессиональных сообществ.
Студенты самостоятельно изучают учебную, научную и периодическую
литературу. Они имеют возможность обсудить прочитанное с преподавателями
дисциплины во время плановых консультаций, с другими студентами на семинарах, а
также на лекциях, задавая уточняющие вопросы лектору.
Контроль
самостоятельной
работы
магистров
осуществляет
ведущий
преподаватель. В зависимости от методики преподавания могут быть использованы
следующие формы текущего контроля: краткий устный или письменный опрос перед
началом занятий, письменное домашнее задание, рефераты и пр.
Для контроля успеваемости используется балльно-рейтинговая система:
Максимальное количество баллов – 100.
Количество кредитов – 3.соотв с табл.4
Максимальное количество баллов за выполнение каждого вида работ:
1. опрос – 10 баллов
2. выполнение ДЗ – 10 баллов
3. работа на занятии – 20 баллов
4. доклад – 10 баллов
5. промежуточная КР – 20 баллов
6. итоговая КР – 30 баллов