Курс состоит из 14 разделов:

Раздел 1.ГИС и Геоинформатика

Неделя 1. Раздел 1. Часть 1 ГИС и Геоинформатика

• Понятие геоинформационной системы.
• Краткая история.
• Классификация ГИС.
• Геоданные.
• Функциональные группы в ГИС.
• Картографический интерфейс.
• Место ГИС среди смежных дисциплин (ДЗЗ, ЭК, САПР).
• Методы получения решения

Неделя 1. Раздел 1. Часть 2. ГИС и Геоинформатика

• Глобальные геоцентрические и локальные метрические проекции.
• ITRS, WGS-84, СК-42, СК-95. ПЗ-90, ГСК-2011. UTM и другие.
• Объект, тип. 2D, 3D и 4D-привязка (географическая и не только).
• Источники геоданных.
• Базы данных, примеры применения СУБД.

Раздел 2.Геопространственные данные

Неделя 2. Раздел 2. Геопространственные данные

• Множество моделей, преобразования моделей.
• Первичные и вторичные данные.
• «Авторитетные» данные.
• Гепространственная привязка.
• Выбор системы координат.
• Геореляционная (объектно-картографическая) модель. 
• Картографические покрытия, слои.
• Растровая и векторная модели данных.
• Другие модели данных (регулярно-ячеистая, квадротомическая, специальные топологические модели).
• Получение растровых и векторных данных. 
• Построение картографического классификатора.
• Наполнение атрибутивных данных.
• Ошибки и борьба с ними.
• Вопросы модификации и актуализации геоданных.

Раздел 3.Геопространственный анализ и моделирование

Неделя 3. Раздел 3. Часть 1. Геопространственный анализ

• Формирование и редактирование пространственных данных.
• Геопривязка.
• Картометрические функции.
• Анализ закономерностей.
• Функции расчета близости.
• Построение буферных зон.
• Оверлей.
• Интерполяция.
• Сетевой анализ.
• Комплексные запросы и проблемно-ориентированый анализ.

Неделя 3. Раздел 3. Часть 2. МКМ (математико-картографическое моделирование)

• Фактические данные и моделирование.
• Картографические модели.
• Принципы имитационного моделирования.
• Цели моделирования.
• Комплексирование моделей.
• Интерактивность.  
• Средства моделирования.
• Пример: работа координатора ПСР (картографическая модель).
• Пример: модель распространения лесных пожаров.

Раздел 4.Цифровая модель рельефа и вывод информации

Неделя 4. Раздел 4. Часть 1.  Цифровая модель рельефа. 4D-модели, зависящие от времени

• 2,5D vs 3D, действительный vs воображаемый. Изолинии (горизонтали).
• Регулярная сеть (матрица высот).
• Иррегулярная сеть (TIN).
• Методы построения ЦМР.
• Задачи, решаемые с помощью ЦМР.
• Время. Жизненный цикл первичных данных.
• Версионность.
• Хронологическая модель данных.
• Задачи имитационного моделирования реальных процессов - ретроспективный анализ, прогнозирование.
• Моделирование природных и антропогенных процессов

Неделя 4. Раздел 4. Часть 2. Средства вывода информации

• Картографический интерфейс.
• Слои.
• Интерактивность.
• Связанные представления.  
• Мультимедиа.
• Анимации.
• Моделирование движения по маршруту. Неевклидова метрика (картсхемы, картоиды).
• Таблицы, диаграммы, гистограммы, схемы.
• Печатные карты, 3D-печать.
• Виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR).

Раздел 5.На пути к ГИС

Неделя 5. Раздел 5. Часть 1 .На пути к ГИС: обзор популярного картографического ПО

• OZI Explorer.
• Garmin BaseCamp.
• SASPlanet.
• Модель геоданных, ввод и хранение данных, функции геоанализа и моделирования.
• Почему не ГИС?

Неделя 5. Раздел 5. Часть 2. Обзор Blue Marble Global Mapper

• Blue Marble Global Mapper.
• Модель геоданных.
• Ввод и хранение данных.
• Атрибутивные данные.
• Классификаторы.
• Функции геоанализа и моделирования.
• А может быть, ГИС?

Раздел 6.QGis. Концепции

Неделя 6. Раздел 6. Часть 1. QGis. Введение

• Модель интерфейса пользователя.
• Проект и настройки проекта.
• Слои и источники.
• Работа с файлами, СУБД и удаленными хранилищами данных.
• Стили.
• Операции и инструменты.
• Анализ данных.
• Открытая архитектура.
• Модули, управление модулями.
• Консоль, механизм сценариев.
• Справочные материалы.

Неделя 6. Раздел 6. Часть 2. QGis. Входные данные.

• Источники. Библиотека GDAL.
• Файловые форматы векторных данных: shapefile, GeoPackage.
• Файловые форматы растровых данных: GeoTIFF, варианты с файлами привязки.
• WKT/WKB. Интернет-источники, форматы WMS/WMTS, XYZ, WFS и другие.
• QuickOSM, пример получения данных для Клинского района.

Раздел 7. QGis. Слои и системы координат

Неделя 7. Раздел 7. Часть 1. QGis. Слои.

• Слой и источник.
• Векторные слои.
• Точки, линии, полигоны.
• Свойства векторных слоев.
• Таблицы атрибутов.
• Растровые слои.
• Слои данных.
• Связь данных и векторных объектов.
• Временные слои.
• Виртуальные слои.
• Калькулятор полей.
• Калькулятор растра.

Неделя 7. Раздел 7. Часть 2 QGis. Работа с системами координат

• Система координат проекта и слоя. EPSG.
• СК и единицы измерения.
• Выбор подходящей СК/проекции (пример: WGS84 - WGS84/Pseudo-Mercator - UTM).
• Операции над системой координат слоя (исходная, изменение, перепроецирование).
• Перепроецирование «на лету» (под СК проекта).
• Геопривязка растрового изображения.
• Модуль Georeferencer.
• Выбор подложки для операции привязки.
• Пример (Тращеево).
• Использование для ручной привязки Blue Marble Global Mapper.
• Особенности высокоширотных и полярных областей. UPS.
• Пример: данные Modis.

Раздел 8.Введение в SQL

Неделя 8. Раздел 8. Введение в SQL

• Реляционные БД.
• Тип, поле, запись, таблица.
• Первичные и вторичные ключи, ссылки. Индексы.
• Объектные БД, хронологические БД.
• Краткая история языка SQL.
• Построение SQL-запроса.
• Команда SELECT.
• Примеры.
• Модификация данных.
• Метаданные, DDL.
• Представления.
• Триггеры, процедуры.
• Индексы. SpatiaLite (расширение SQLite).

Раздел 9.QGis и пространственно-ориентированные базы данных

Неделя 9. Раздел 9. Часть 1. Пространственно-ориентированные расширения БД (поддержка геоданных)

• Пространсвенные расширения: подход  
• OpenGIS Consortium (OGC) – “ Simple Features for SQL”.
• WKB/WKT.
• Реализация в рамках PostGIS (расширения PostgreSQL).
• EWKB/EWKT (3DM, 3DZ, 4D координаты). SRID.
• Типы данных GEOMETRY и GEOGRAPHY.
• Функции доступа.
• Примеры использования в запросах.

Неделя 9. Раздел 9. Часть 2. QGis. Работа с базами данных.

• Менеджер БД (модуль DB Manager).
• Создание, модификация, доступ к БД (на примере PostGIS).
• Конфигурирование и запуск сервера БД, использование утилиты pgAdmin.
• Создание слоев с источником PostGIS.
•  Формирование запросов.
• Примеры запросов в QGis.
• Использование представлений.
• Альтернативы.
• SpatiaLite/GeoPackage.
• Механизм фильтров для слоя.

Раздел 10.QGis. Растровые слои, пользовательские системы координат и основы геоанализа

Неделя 10. Раздел 10. Часть 1. QGis. Работа с растром. Работа с навигационными приборами. Пользовательские системы координат

• Параметры отображения растровых слоев.
• Виртуальный растр.
• Перепроецирование.
• Калькуляторы растра (встроенный, GDAL, SAGA).
•  Инструмент raster alignment (перепроецирование, обрезка, ресамплинг).
• Пример использования для полевых измерений.
• Постановка задачи исследовательской группе треком и точками, выгрузка в формат GPX.
• Импорт результата (трек, данные, формирование связанного слоя).
• Еще раз про ESPG.
• Пользовательские системы координат, формат PROJ.4.
•  Другие форматы описания СК (WKT, MapInfo).
• Пример определения границ объекта, изначально заданных в МСК-26.

Неделя 10. Раздел 10. Часть 2. Геообработка и анализ (обзор).

• Создание и редактирование векторных объектов.
• Выделение.
• Операции над векторными объектами.
• Преобразования векторных объектов.
• Операции над векторными слоями.
• Растеризация.
• Операции над растровыми слоями.
• Построение регулярных сеток.
• Векторизация.
• Растровый слой как ЦМР (пример – определение области прямой видимости).
• Комплексный пример – обработка данных нетмониторинга.

Раздел 11.QGis. Работа со стилями, создание сервера WEB. Ячеистые структуры.

Неделя 11. Раздел 11. Часть 1. QGis. Стили и рендеринг. QGIS-сервер.

• На что влияет стиль.
• Работа со стилями.
• Рендеринг векторных слоев.
• Отображение объектов, подписи, диаграммы, 3D.
• Классификация, использование аттрибутивных данных.
• Механизм выражений.
• QGIS-сервер.
• Настройка проекта QGis для использования сервером.
• Особенности установки и конфигурирования сервера, интеграция с WEB-сервером Apache.
• Поддержка WMS и WMTS, примеры запросов.
•  Пример: WMS-источник на примере проекта из предыдущей лекции, использование SASPlanet в качестве клиента.

Неделя 11. Раздел 11. Часть 2. QGis. Работа с ячеистыми структурами (mesh data).

• Модель геоданных mesh. 2D, 3D.
• Наборы данных, ассоциированные с узлами.
• Временной аспект.
• Слои, загрузка, поддерживаемые форматы.
• Стили и рендеринг.
•  Визуализация скалярных и векторных данных.
• Работа с временной шкалой.

Раздел 12.QGis Processing Framework.

Неделя 12. Раздел 12. Часть 1. QGis processing framework

• Модуль processing framework.
• Единый интерфейс пользователя для алгоритмов.
• Панель «инструменты анализа».
• Библиотеки QGis, GDAL, SAGA, GRASS.
• Настройка параметров и запуск.
• Результат и история.
• Автоматизация: пакетная обработка, консоль Python, графическое моделирование.
• Примеры использования.

Неделя 12. Раздел 12. Часть 2. QGis processing framework. Графическое моделирование.

• Построение пользовательских алгоритмов на основе существующих.
• Инструмент Graphical modeler.
• Интерфейс пользователя.
• Входные параметры, схема применения, связи, выход.
• Пример – расчет TWI.
• Дополнительные численные параметры.
• Вычисляемые параметры.
•  Пример – карта бассейнов водосбора.
• Построение комплексных моделей и связанные с ними проблемы.
•  Особенности графической нотации.
• Возможности аналогичных инструментов в других продуктах на примере ArcGIS.

Раздел 13.QGis. Расширение возможностей алгоритмов обработки за счет Phyton API

Неделя 13. Раздел 13. Часть 1. Введение в язык программирования Python.

• Краткая характеристика языка.
• Интерпретатор.
• Программная модель.
• Типы, объекты.
• Классы и наследование.
• Функции, методы.
• Динамическое связывание.
• Структура кода.
• Выражения.
• Простые операторы.
• Составные операторы.
• Модули, пакеты, импорт.
• Исключения.
• Библиотеки и использование в научной деятельности.
• Пример: работа с библиотекой pyhdf (данные Modis, парсинг формата HDF4).

Неделя 13. Раздел 13. Часть 2. QGis processing framework. Реализация алгоритмов на языке Python.

• Получение представления графической модели на языке Python.
• Класс QgsProcessingAlgorithm, реализация наследника.
• Главный метод. Основные интерфейсы Processing Framework API (краткий обзор).
• Пример – карта бассейнов водосбора.
• Использование консоли Python для вызова библиотечных алгоритмов.
• Для чего это нужно (задачи, не решаемые средствами графического моделирования).

Раздел 14.WEB ГИС. Заключение

Неделя 14. Раздел 14. Часть 1. WEB ГИС. Обзор подхода, примеры

• Клиент-серверная модель.
• Использование возможностей WEB-браузеров. Java Script.
• Библиотека OpenLayers.
• Подход к реализации, возможности.
• Примеры.
• Использование источников и интеграция с ГИС-сервером (на примере QGis).
• ArcGis Online.
• Интерфейс для разработчика и результирующие WEB-приложения.
• Пример (из набора обучающих примеров «Learn ArcGis»).

Неделя 14. Раздел 14. Часть 2.. Заключение. Краткий обзор существующих решений.

• Не только QGis: обзор альтернатив.
• Универсальные и специализированные решения.
• Задачи обработки и анализа данных ДЗЗ, сетевой анализ.