Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова
Географический Факультет
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ И ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЯ

Разделы


Студентам

МАТЕРИАЛЫ ПРАКТИЧЕСКИХ И СЕМИНАРСКИХ РАБОТ
Материалы курса
"КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ"
I курс магистратуры направления подготовки "География" и "Экология и природопользование", весенний семестр

Реферирование тематической статьи

    Задания №1обновлено, №2, №3, №4 новое

Экзаменационные вопросы

Программное обеспечение


Календарный план занятий (весна 2016)
17.02

Цели, задачи и содержание курса . Экспертные и формальные модели

24.02 10.03

Проблемы статистического моделирования .
Основы статистического анализа в среде R (ПР №1)
17.03 24.03 Проблемы цифрового картографического моделирования . Геостатистика: вариография и интерполяция (ПР №2) и индикационное картографирование (ПР №3)
31.03 07.04 Проблемы моделирования процессов самоорганизации (ПР №4)
14.04 21.04 Семинар по проблемам (доклады по статьям)
   
Реферирование тематической статьи
Цель: Реферирование актуальной научной статьи по использованию компьютерных технологий и/или статистических методов в эколого-географических исследованиях.
Содержание задания:
  1. Знакомство с электронным каталогом журналов ScienceDirect согласно инструкции:
  2. Подготовка доклада с презентацией продолжительностью 5-7 мин по содержанию статьи. В докладе должны быть отражены:
    • проблема;
    • использованные материалы и методы;
    • особенности территории исследования;
    • результаты в контексте решаемой проблемы.
  3. При невозможности чтения статей на английским языком данное задание выполняется по статьям из журналов Известия РАН, серия географическая, Геоинформатика, Геодезия и картография, Исследование Земли из космоса. Электронные версии журналов доступны в системе http://elibrary.ru, бумажные - в читальном зале географического факультета.
Доклады будут заслушаны на тематическом семинаре (см. расписание).


Задание № 1. «Основы статистического анализа в среде R»

Задача 1: освоить приемы работы в R (типы переменных, вычисления и визуализация данных).

  1. Установить R и RStudio на свой персональный компьютер
  2. Прочитать разделы пособия Наглядная статистика. Используем R! (Шипунов и др, 2014)
       Глава 2. Как обрабатывать данные
          2.3. Из истории S и R  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
          2.4. Применение, преимущества и недостатки R . . . . . . . . . 25
          2.5. Как скачать и установить R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
          2.6. Как начать работать в R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
            2.6.1. Запуск  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
            2.6.2. Первые шаги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
       Приложение А. Пример работы в R . . . . . . . . . . . . . . . . 196-206
  3. Открыть в RStudio скрипт R_intro_2016.R. Сохранить файл данных MET_points_2014.txt на диск персонального компьютера
  4. Последовательно выполнить команды, критически читая комментарии. В начале раздела 1.2 "Загрузка данных из файла" - исправить путь к рабочей директории setwd("D:/Dropbox/R")

Задача 2: исследовать пространственную изменчивость почв северной лесостепи Среднерусской возвышенности (Центрально-Черноземный заповедник).

  1. Прочитать разделы пособия Наглядная статистика. Используем R! (Шипунов и др, 2014)
       Глава 4. Великое в малом: одномерные данные
          4.1. Как оценивать общую тенденцию, стр. 72-82
          4.3. Одномерные статистические тесты, стр. 83-87
       Глава 5. Анализ связей: двумерные данные
          5.1. Что такое статистический тест, стр. 94-102
          5.4. Есть ли взаимосвязь, или Анализ корреляций, стр. 109-114
          5.5. Какая связь, или Регрессионный анализ, стр. 114-117
       Приложение А. Пример работы в R, стр. 196-206
  2. Открыть в RStudio скрипт R_stat_intro.R. Сохранить файл данных MET_points_2014.txt на диск персонального компьютера
  3. Последовательно выполнить команды, критически читая комментарии.

- инструкция к выполнению задания

- zip-архив с комплектом материалов


Задание № 2. «Геостатистическое моделирование торфозапасов»

Цель: для верхового болота Катин Мох (Тверская область, Центрально-Лесной заповедник) по данным торфоразведки построить модели поверхности болота, поверхности его дна, расчитать запасы торфа.

Время выполнения задания 2 часа.


- инструкция к выполнению задания

- zip-архив с комплектом материалов


Задание №3 «Построение и анализ ЦМР»

ЦЕЛЬ: знакомство с регулярными пространственными сетями (гриды, решетки, матрицы), методами их построения, анализа и способами визуализации. Построение цифровой модели рельефа (ЦМР) на основе высотных отметок топографической карты и расчет карты элементарных поверхностей мезорельефа.

Время выполнения задания 2-3 часа.


- инструкция к выполнению задания

Комплекты материалов для построения и анализа ЦМР:

- моренной равнины ОП "Зеленоградский" РИН РАСХН, плюс снимок VE z18 80Mb;

- эрозионной равнины Центрально-Черноземного заповедника, плюс снимок Formosat-2 5Mb


Задание №4 «Введение в имитационного моделирования»

Цель: познакомиться с простыми имитационными моделями

Содержание задания:
  1. Рассмотреть влияние управляющих параметров на кривые численности особей модельного сообщества с экспоненциальным, логистическим ростом и с отношениями «Хищник-Жертва»;
  2. Прочитать описание, историю и область применения Клеточных автоматов и их частного случая Игра Жизнь (англ. Conway's Game of Life);
  3. Скачать-установить-запустить программу Golly - простое и удобное средство моделирования клеточных автоматов. С ее помощью открыть из библиотеки несколько моделей, например HashLife-mosquito5.mc, и попробовать нарисовать несколько собственных;
  4. Посмотреть видеоролик, демонстрирующий реализацию модели "Хищник-жертва" средствами клеточных автоматов.

- инструкция к выполнению задания


Экзаменационные вопросы 2015
    Простые задания:
  1. ...
  2. Задания средней сложности (плюс один балл, без помощи преподавателя):
  3. Департамент здравоохранения города N для выяснения причин локализации очагов заболеваний органов дыхания заказал исследование загрязнения воздуха.
  4. Обоснуйте схему размещения в черте города пунктов лихинометрического мониторинга сроком на три года и предложите методы анализа накопленных концентраций химических соединений из тканей лишайников, адекватных целям исследования. Изобразите структуру таблицы с результатами лихинометрического мониторинга.
  5. Компания, специализирующаяся на строительстве и обслуживании нефтепроводов, для соблюдения природоохранных норм проектирует размещение аварийных бригад вдоль новой трассы. Обоснуйте: а) алгоритм эффективного анализа доступности участков нефтепроводов и 2) алгоритм поиска участков, оптимальных для ограничений аварийного распространения нефти.
  6. Обоснуйте адекватные методы выявления: а) атмосферного выпадения радиоактивных элементов после аварии на АЭС. б) ареала эрозии почвы сельскохозяйственного ландшафта эрозионных равнин лесостепной зоны.
  7. Сложные (плюс один балл, с помощью преподавателя):
  8. Построить регрессионную модель влажности гумусового горизонта ОП "Зеленоградский" от топографического индекса влажности и относительного превышения в окрестности 100 м (Topographical position index, radius 100 m) по набору данных из задания №3.
  9. Определить площадь междуречий эрозионных равнин окрестностей Центрально-Черноземного заповедника по набору данных из задания №3 (индекс топографического положения в радиусе 1000 м больше 5 м и крутизна менее 2.5°)

 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
В качестве инструментов пространственного анализа используются компьютерные программы, бесплатные для некоммерческого использования и обладающие необходимой функциональностью при относительной простоте использования.
R - свободная программная среда вычислений для статистической обработки данных, работы с графикой, цифровой картографии и моделирования
RStudio - is an integrated development environment (IDE) for R. It includes a console, syntax-highlighting editor that supports direct code execution, as well as tools for plotting, history, debugging and workspace management.
Quntum GIS (QGIS) - дружественная к пользователю cвободная географическая информационная система с открытым кодом, распространяющаяся под GNU General Public License. QGIS является проектом Open Source Geospatial Foundation (OSGeo). Она работает на Linux, Unix, Mac OSX, Windows и Android, поддерживает множество векторных, растровых форматов, баз данных и обладает широкими возможностями.
System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) - одно из лучших некоммерческих средств анализа пространственно распределенных данных (ГИС-операции, геостатистика, морфометрический анализ ЦМР, тематический анализ аэрокосмической снимков и др.). Программа разрабатывается под руководством Джергена Бохнера (Juergen Böhner) и Олафа Конрада (Olaf Conrad) в Университете Гамбурга (отдел физической географии Института географии и Klimacampus, Германия). Распространяется по GNU Lesser General Public License (LGPL).
Программа Gimp 2 - полнофункциональный графический редактор с русским интерфейсом и возможностями, не уступающими Adobe Photoshop.
Программа ImageJ - графический редактор c возможностями количественного анализа изображений.

[18.02.16]

доцент Д.Н. Козлов

при использовании материалов ссылка обязательна
Copyright © 2006-2017 Кафедра физической географии и ландшафтоведения
Последнее обновление сайта - март 2017 г.
Locations of visitors to this page Группа ЛАНДЫ в контакте GISMETEO: Погода по г.Москва