Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Metody numeryczne w badaniach środowiska przyrodniczego
Tok studiów:
2015/2016
Kod:
BTR-1-510-s
Wydział:
Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Turystyka i Rekreacja
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Bartuś Tomasz (bartus@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Bartuś Tomasz (bartus@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna metodykę analizy zmiennych zregionalizowanych, zna założenia podstawowych metod interpolacji. Zna oprogramowanie służące do tworzenia obrazu i analizy zmiennych zregionalizowanych. TR1A_U16, TR1A_U15 Sprawozdanie,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń
M_W002 Student zna podstawowe zagadnienia z zakresu ekologii krajobrazu, geomorfologii, geologii, pedologii, georóżnorodności, topoklimatologii. Potrafi czytać mapy ilustrujące zmienność różnych komponentów środowiska i je interpretować. TR1A_U14, TR1A_U15 Wykonanie ćwiczeń
M_W003 Student zna podstawowe metody statystyki opisowej. Rozumie ideę estymacji. Zna podstawowe parametry statystyczne i wybrane metody analizy statystycznej (analizę rozkładów, analizę korelacji i regresji, analizę wariancji, analizę danych kierunkowych i inne). TR1A_U02, TR1A_U16, TR1A_U07, TR1A_U01, TR1A_U09, TR1A_U14, TR1A_U15 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie projektu
Umiejętności
M_U001 Student umie obsługiwać oprogramowanie Statistica. Potrafi przeprowadzić niektóre proste analizy statystyczne (statystyki opisowe, analiza rozkłądów, analiza korelacji i regresji, analiza wariancji i inne), zilustrować i zinterpretować otrzymane wyniki. Student zna oprgramowanie do analizy danych zregionalizowanych, potrafi przeprowadzić interpolację różnymi metodami, potrafi poprawnie interpretować jej wyniki. Student zna oprogramowanie z zakresu analiz krajobrazowych (Fragstat i inne), potrafi przeprowadzić analizy miar krajobrazowych i zinterpretować wyniki. Student umie przeprowadzić analizy morfometryczne, sieci hydrologicznej, topoklimatyczne oraz georóżnorodności i poprawnie interpretować wyniki. TR1A_U16, TR1A_U15 Projekt,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne
M_K001 W związku z ciągłym dynamicznym rozwojem metod, technologii informatycznych i narzędzi analiz środowiskowych, student rozumie konieczność ciągłego dokształcania się z zakresu nauk o Ziemi, nauk matematyczno-przyrodniczych. Poprzez realizowane projekty i udział w procesie decyzyjnym nabiera samodzielności i odpowiedzialności. Potrafi określić hierarchię powierzonych zadań i przeprowadzić analizę godnie z kanonami metodycznymi. TR1A_U11, TR1A_U16, TR1A_U12, TR1A_U09, TR1A_U13, TR1A_U15
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student zna metodykę analizy zmiennych zregionalizowanych, zna założenia podstawowych metod interpolacji. Zna oprogramowanie służące do tworzenia obrazu i analizy zmiennych zregionalizowanych. - - + - - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawowe zagadnienia z zakresu ekologii krajobrazu, geomorfologii, geologii, pedologii, georóżnorodności, topoklimatologii. Potrafi czytać mapy ilustrujące zmienność różnych komponentów środowiska i je interpretować. - - + - - - - - - - -
M_W003 Student zna podstawowe metody statystyki opisowej. Rozumie ideę estymacji. Zna podstawowe parametry statystyczne i wybrane metody analizy statystycznej (analizę rozkładów, analizę korelacji i regresji, analizę wariancji, analizę danych kierunkowych i inne). - - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie obsługiwać oprogramowanie Statistica. Potrafi przeprowadzić niektóre proste analizy statystyczne (statystyki opisowe, analiza rozkłądów, analiza korelacji i regresji, analiza wariancji i inne), zilustrować i zinterpretować otrzymane wyniki. Student zna oprgramowanie do analizy danych zregionalizowanych, potrafi przeprowadzić interpolację różnymi metodami, potrafi poprawnie interpretować jej wyniki. Student zna oprogramowanie z zakresu analiz krajobrazowych (Fragstat i inne), potrafi przeprowadzić analizy miar krajobrazowych i zinterpretować wyniki. Student umie przeprowadzić analizy morfometryczne, sieci hydrologicznej, topoklimatyczne oraz georóżnorodności i poprawnie interpretować wyniki. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 W związku z ciągłym dynamicznym rozwojem metod, technologii informatycznych i narzędzi analiz środowiskowych, student rozumie konieczność ciągłego dokształcania się z zakresu nauk o Ziemi, nauk matematyczno-przyrodniczych. Poprzez realizowane projekty i udział w procesie decyzyjnym nabiera samodzielności i odpowiedzialności. Potrafi określić hierarchię powierzonych zadań i przeprowadzić analizę godnie z kanonami metodycznymi. - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Ćwiczenia laboratoryjne:
  1. Wstęp do statystyki

    Pojęcia: statystyka, populacja generalna, populacja próby, estymacja;

  2. Badanie postaci rozkładów populacji próby

    Rozkład empiryczny, cechy rozkładów, opis rozkładów; szeregi rozdzielcze; graficzna reprezentacja rozkładu empirycznego; miary położenia, asymetrii i koncentracji; dopasowanie rozkładów teoretycznych; testowanie hipotez statystycznych; testy zgodności rozkładów empirycznych i teoretycznych (Chi2, Kołmogorowa-Smirnowa).

  3. Analiza opisowa

    Podstawowe parametry statystyczne, estymacja punktowa i przedziałowa; miary wartości przeciętnej; miary zmienności; interpretacja wyników i tworzenie wykresów ilustrujących zmienność różnych parametrów statystycznych.

  4. Analiza korelacji i regresji

    Pojęcia analizy korelacji i regresji; współczynnik korelacji liniowej Pearsona; wykreślanie wykresów korelacji; dopasowanie prostych regresji; współczynnik korelacji rang Spearmana; interpretacja wyników.

  5. Analiza wariancji

    Podstawowe pojęcia; analiza wariancji z klasyfikacją pojedynczą; interpretacja wyników.

  6. Analiza danych kierunkowych

    Definicja danych kierunkowych; wyznaczanie kierunku średniego; wyznaczanie współczynnika koncentracji; istotność kierunku średniego (test dla małych i dużych prób); wykresy typu róża; interpretacja wyników.

  7. Modelowanie zmienności zmiennych ciągłych zregionalizowanych

    Przegląd metod interpolacji danych (metoda Krigingu, IDW, IDW2, minimalnej krzywizny, naturanego sąsiedztwa, radialnych funkcji bazowych i inne); dobór parametrów interpolacji, analiza wariogramów; anizotropia; wykreślanie map zmienności parametrów; interpretacja wyników.

  8. Analizy geomorfometryczne

    Podstawowe pojęcia z zakresu geomorfologii i geomorfometrii; analiza pierwotnych (nachylenie stoków, ekspozycja stoków) i wtórnych atrybutów topograficznych (topographic position index – TPI); wykreślanie map zmienności parametrów; klasyfikacja; interpretacja wyników.

  9. Analiza miar krajobrazowych

    Definicje terminów: krajobraz, środowisko; Podstawowe pojęcia z zakresu ekologii krajobrazu; Przegląd miar krajobrazowych (miary powierzchni i krawędzi (Area and edge metrics), kształtu (Shape metrics), stref centralnych (Core area metrics), kontrastu (Contrast metrics), fragmentacji (Aggregation metrics) i różnorodności (Diversity metrics); odniesienie miar do poziomu elementu, klasy bądź całego krajobrazu; oprogramowanie Fragstat; analizy miar krajobrazowych; interpretacja wyników.

  10. Analizy sieci hydrologicznej

    Pojęcia podstawowe z zakresu analizy danych hydrologicznych; zestaw narzędzi Arc Hydro Terrain Processing; analizy zlewni; analizy sieciowe.

  11. Modelowanie danych topoklimatycznych

    Metoda analizy danych topoklimatycznych Paszyńskiego; pojęcia podstawowe; definicje typów i podtypów wydzieleń; tworzenie modeli zmienności topoklimatycznej.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 78 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 2 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 1 godz
Wykonanie projektu 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Udział w ćwiczeniach audytoryjnych 10 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 5 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Niezbędnym warunkiem zaliczenia przedmiotu jest wykonanie wszystkich ćwiczeń i pozytywne zaliczenie kolokwium oraz wykonanie projektu. Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną z ocen kolokwium i projektu.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Student posiada podstawową wiedzę z zakresu systemów operacyjnych Windows. Rozumie ideę i zna podstawy obsługi oprogramowania GIS.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Gergel, S.E., Turner, M.G., 2002. Learning Landscape Ecology: A Practical Guide to Concepts and Techniques. Springer, New York, 316.

Jenness, J. 2006. Topographic Position Index (tpi_jen.avx) extension for ArcView 3.x, v. 1.3a. Jenness Enterprises. URL: http://www.jennessent.com/arcview/tpi.htm, 2012-02-22.

Kennedy, M.D., Dangermond, J., 2013. Introducing Geographic Information Systems with ArcGIS: A Workbook Approach to Learning GIS, 3rd Edition, Willey, 672.

Kicińska, B., Olszewski, K., Żmudzka, E., 2001. Uwagi o wykorzystaniu klasyfikacji J. Paszyńskiego do kartowania topoklimatycznego (z doświadczeń Zakładu Klimatologii Uniwersytetu Warszawskiego), W: Kuchcik, M. (Red.), Współczesne badania topoklimatyczne, Dokumentacja Geograficzna, 23, IG i PZ PAN, Warszawa, 143-151.

Krawczyk A., Słomka T., 1982 – Podstawowe metody modelowania w geologii. Materiały pomocnicze do ćwiczeń. AGH Kraków, s. 186.

McGarigal, K., Marks, B.J., 1995, FRAGSTATS: spatial pattern analysis program for quantifying landscape structure, USDA Forest Service. Technical Reports, PNW-GTR-351, Portland, 132.

McGarigal, K., Cushman, S.A., Ene, E., 2012. FRAGSTATS v4: Spatial Pattern Analysis Program for Categorical and Continuous Maps. Computer software program produced by the authors at the University of Massachusetts, Amherst. URL: http://www.umass.edu/landeco/research/fragstats/fragstats.html (10.06.2013).

Mucha J., 1994. Metody geostatystyczne w dokumentowaniu złóż. Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Kraków, 155.

Paszyński, J., 1980, Metody sporządzania map topoklimatycznych. W: Metody opracowań topoklimatycznych. Dokumentacja Geograficzna, 3, IG i PZ PAN, Warszawa, 13-28.

Paszyński, J., 2004. Wymiana energii na powierzchni czynnej jako podstawa klasyfikacji topoklimatycznej. Acta Agrophysica, 3(2), 351-358.

Paszyński, J, Miara, K., Skoczek, J., 1999. Wymiana energii między atmosferą a podłożem jako podstawa kartowania topoklimatycznego. Dokumentacja Geografigeczna, 14, IG i PZ PAN, Warszawa, 127.

Richling, A., Solon, J., 2011. Ekologia krajobrazu. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 464.

Swan A.R.H., Sandilands M., 1995 – Introduction to Geological Data Analysis, Blackwell Science Ltd., s. 447.

Urbański, J. 1997. Zrozumieć GIS. Analiza informacji przestrzennej. Wyd. Nauk. PWN, 144, URL: http://ocean.ug.edu.pl/~oceju/CentrumGIS/dane/GIS_w_badaniach_przyrodniczych_12_2.pdf.

Weiss, A., 2001. Topographic Position and Landforms Analysis. Poster presentation. ESRI User Conference, San Diego, CA (URL: http://www.jennessent.com/downloads/tpi-poster-tnc_18x22.pdf, 2012-02-22).

Zawadzki, J., 2011. Metody geostatystyczne dla kierunków przyrodniczych i technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 132.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Tytuł ang. przedmiotu: Numerical methods in the study of the natural environment.