Кейс "Космическая съёмка"
проект по обж

Кейс «Космическая съемка»

(для реализации в рамках детского объединения «Школа безопасности» Центра образования цифрового и гуманитарного профилей «Точка роста» МОУ Воздвиженской СШ Воскресенского муниципального района Нижегородской области)

Назначение кейса: решая проблему, обозначенную в кейсе, обучающиеся научатся разбираться в видах космической съемки, определять различные типы объектов на снимке (антропогенные, природные, сельскохозяйственные и т.д.) по их прямым и косвенным дешифровочным признакам. Узнают, как определить, что растет на поле, обнаружить пожар или разлив нефти и т.д. Кейс направлен на формирование связи между реальными объектами на местности и объектами на аэрокосмическом снимке. Ученики научатся использовать космическую съемку для решения реальных задач, получат компетенции по использованию космической съемки для геоинформационного анализа.

Количество учебных часов: 4 ч. (2 занятия).

Метод работы с кейсом: практическая работа с элементами проектной деятельности.

Минимальный необходимый уровень входных компетенций: работа с компьютером, знание видов графических данных, навыки работы с векторными данными.

Предполагаемые образовательные результаты обучающихся:

Артефакты: электронная карта зоны затопления

Формируемые навыки (soft и hard skills):

• умение работать с космической съемкой
• умение определять объекты на космическом снимке
• знание основных характеристик космических снимков
• пространственное мышление
• навыки командной работы
• структурное креативное и логическое мышление
• навыки поиска и анализа информации
• нацеленность на результат
• навыки по выработке и принятию решений
• навыки публичных выступлений.

Процедуры и формы выявления образовательного результата: презентация и защита проделанной работы, публикация полученного результата в интернете. Критериальное оценивание продуктов проектной деятельности, само- и взаимооценка обучающихся.

Необходимые расходные материалы и оборудование:

• компьютер с доступом в интернет
• космическая съемка
• векторные данные с описанием объектов на космических снимках
• Scanex Geomixer или аналогичный сервис
• Google Maps, Яндекс-карты, навигаторы, СМИ
• программно-аппаратный учебный комплекс «DataScout. Аэросъемка+3DГород»
• программно-аппаратный учебный комплекс для школьников «DataScout. Космосъемка»
• базовый комплект наглядных пособий и методических материалов «Геоинформатика».

Список рекомендуемых источников

• «Геознание» — консультационно-образовательная онлайн-среда
• Инструкция по работе с программным обеспечением (Scanex Geomixer)
• Виды современных ДЗЗ http://learn.arcgis.com/ru/arcgis-imagery-book
• Роберт А. Шовенгердт Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений — Техносфера, 2013 — С. 582 — ISBN 978-5-94836-244-1
• У. Г. Рис Основы дистанционного зондирования — Техносфе-ра, 2006 — С.346 — ISBN 5-94836-094-6
• Портал «Угадай страну по снимку» http://qz.com/304487/ the-view-from-above-can-you-name-these-countries-using-only-satellite-photos/

Термины и понятия:

• дистанционное зондирование
• растровые данные
• электромагнитный спектр и охват его системами дистанционного зондирования
• пространственное разрешение
• спектральное разрешение
• мультиспектральный снимок
• временнóе разрешение
• дешифровочные признаки
• виды орбит
• кубсаты

Описание проблемной ситуации или феномена

В городе Нижневартовске из-за раннего прихода весны, беспрерывных дождей, а также несвоевременного спуска плотины произошел разлив реки Обь и ее притоков (https://youtu. be/PFE-GhXo1mM). Военные и МЧС мобилизировали все возможные силы для спасения людей. В Центр «Точка роста» обратилось руководство МЧС с просьбой помочь им с точной оценкой объемов наводнения.

Вопросы к кейсу:

• Как мы можем помочь МЧС?
• Попробуйте найти примеры оценки объемов наводнения
• Как геоинформационные технологии могут нам помочь?
• Эффективна ли будет космическая съемка?
• Кто видел свой дом из космоса?

Перечень и содержание занятий

Занятие 1

Цель: изучить принципы дистанционного зондирования Земли из космоса, познакомиться с современными космическими аппаратами ДЗЗ.

Что делаем:

• знакомимся с особенностями съемки из космоса
• изучаем основные характеристики данных ДЗЗ
• знакомимся с современными космическими аппаратами

Компетенции: знание характеристик космической съемки и основных особенностей данных ДЗЗ.

Кол-во часов: 2 часа

Занятие 2

Цель: овладеть основами дешифрирования космических снимков.

Что делаем:

• учимся распознавать объекты на космических снимках
• учимся анализировать космические снимки

Компетенции: умение работать с материалами космической съемки.

Кол-во часов: 2 часа

Педагогический сценарий

Ход кейса:

1. Погружение в проект
2. История развития дистанционного зондирования
3. Как выполняется съемка и строится изображение
4. Классификация съемки и ее характеристики
5. Советские и российские космические аппараты
6. Дешифрирование космической съемки
7. Выполнение проекта
8. Оцифровка зоны затопления
9. Анализ полученных результатов и недостатков
10. Современные системы космической съемки и ее будущее

11.Подведение итогов

Время: 4 часа

Демонстрации (погружение в проблему)

• Начните с погружения в проект
• Узнайте, кто хоть раз смотрел на свой дом из космоса.
• Включите видео «Ночная съемка Земли с борта МКС».
• Спросите у обучающихся, что за огни и вспышки они видят.
• Спросите, в чем разница между данным видео или снимком космонавта с борта МКС и снимком, полученным космическим аппаратом. Если возникнут трудности, покажите обучающимся портал с ночной съемкой. Выдвигаются гипотезы, и обучающиеся сами приходят к выводу, что основное — это точность.
• Спросите, что нужно, чтобы снимать Землю. Что появилось раньше: фотография или летательный аппарат?
• Попросите найти отличия между разными видами космической съемки.
• Попросите обучающихся самостоятельно определить пространственное разрешение нескольких снимков.
• Спросите, какие задачи может решать космическая съемка, и покажите снимок MODIS вашего региона, сделанный сегодня. Попросите обучающихся охарактеризовать его.

Цель проекта — оперативно оценить ущерб, причиненный наводнением.

В ходе данного проекта вводятся научные концепции, позволяющие понять основы космической съемки и ее видов. Этот кейс дает детям базовые знания и навыки по интерпретации аэрокосмической съемки. Дети подробнее знакомятся с особенностями работы с растровыми данными, получают базовые компетенции по применению космической съемки, знакомятся с основными принципами геоаналитики.

Материалы:

• компьютер с доступом в интернет
• космическая съемка
• векторные данные с описанием объектов на космических снимках
• Scanex Geomixer или аналогичный сервис
• распечатанные космические снимки

Шаги:

1.  Начните с  основных  функций  геопортала  по  работе

с растровыми данными.

2. Расскажите о том, какие данные у них загружены
3. Расскажите об особенностях оцифровки объектов
4. Расскажите об инструментарии создания векторных объектов
5. Напомните о том, что вода не всегда выглядит однородно
6. Попросите оцифровать границы реки во время наводнения
7. Попросите оцифровать реку в нормальном состоянии
8. Рассчитайте площадь затопления и расскажите, с помощью каких инструментов мы можем получить больше информации о нанесенном разливе (с ними обучающиеся познакомятся на следующих занятиях)

Советы

1. Объяснить важность аккуратной работы при оцифровке границ наводнения
2. Попросите обучающихся описать критерии при оцифровке спорных мест
3. Не всем интересна оцифровка, поэтому предложите тем, кто быстро выполнит задание, игру (http://www.theguardian.com/ cities/2015/sep/30/identify-world-cities-street-plans-quiz)

Вопросы для обсуждения

1. Смотрите ли вы космическую съемку тех мест, в которые отправляетесь в путешествие?
2. Есть у космической съемки преимущества или проще выехать на место и самим все посмотреть?
3. Зачем оцифровывать снимки, ведь на них и так все видно?
4. Можно ли на печатной карте оставить космический снимок?
5. Что сможет изменить в мире появление новых видов космической съемки?
6. Какие тематики для использования космической съемки вы считаете важными для мира?
7. Всегда ли можно доверять космической съемке? Как спрятать секретный объект?

Руководство для обучающихся

Цель: Определить объем наводнения по данным космической съемки

Старт

Суть проекта заключается в том, что вам необходимо определить, как с помощью геоинформационных технологий определить первичный ущерб, нанесенный наводнением. Основными данными для данного исследования будут служить космические снимки Земли.

Сначала необходимо понять, что такое космическая съемка или дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ).

Для этого вам нужно изучить несколько ключевых понятий, найдя ответы на вопросы:

• Что нужно для изучения Земли на расстоянии?
• Как вы сами можете разделить виды космической съемки?
• Как и что видит человеческий глаз на снимке?
• Предположите, как ведется съемка Земли.

Предположите, по каким признакам можно отличать одни объекты от других

Задания

• Сыграйте  в  игру  «Угадай  страну  по  снимку»  (http:// qz.com/304487/the-view-from-above-can-you-name-these-countries-using-only-satellite-photos/)

• Какие преимущества есть у космической съемки?
• Рассмотрите на снимках примеры таких объектов, как вырубки, наводнения, загрязнения, разливы нефти, и определите закономерности.
• Как на снимке найти линию электропередач?
• Как отличить лунный камень от кратера? (https://goo.gl/ QWA719)
• Как во времена аналоговой съемки передавались данные из космоса?

Планирование

Чтобы спланировать работу, ответьте на вопросы:

• По каким критериям можно оценить нанесенный ущерб (в чем его измерять?)
• Какие в целом данные нужны, чтобы выполнить оценку нанесенного ущерба?
• Какой минимальный набор данных нужен?
• Какие именно параметры нужны?
• Установите точные признаки границ разлива реки.

Материалы

• компьютер с доступом в интернет
• космическая съемка
• векторные данные с описанием объектов на космических снимках
• Scanex Geomixer или аналогичный сервис

Советы для создания и тестирования вашего проекта

• Подумайте о том, с какой точностью вам нужно дать оценку ущерба.
• Возможна ли стопроцентная точность в такой оценке?
• Определите, какой вид космической съемки вам нужен.
• Какие геоинформационные инструменты вам понадобятся?
• Какова точность полученного результата?
• Каких данных вам не хватает?
• Как можно автоматизировать систему?

Доработка проекта

• Найдите в интернете информацию о каком-нибудь наводнении. Какие данные вы не учли при планировании собственного проекта?

Обсуждение

• Что вы узнали на занятии?
• Какие данные нужно добавить в Ваш проект?
• Так ли важна детальность космического снимка?
• Каких функций Вам не хватило во время Вашей работы?
• Подумайте, как можно было уменьшить ущерб от наводнения или, может быть, избежать его?
• Что еще можно дистанционно зондировать?

Что, если...

• …взять снимок другого разрешения?
• …взять ночной снимок?
• …попробовать нестандартную комбинацию каналов?
• …взять облачный снимок?
• …изменить проекцию?
• …добавить к сравнению архивные снимки?
• …взять обычный графический редактор?
• …съездить на место и посмотреть вживую, что там растет?
• …взять снимок, сделанный в другое время года?
• …взять радиолокационный снимок?
• …построить цифровую модель рельефа и выполнить оценку, отталкиваясь от высоты построек и берегов?