Raccomandare argomenti da includere in un corso di Informatica per le tecnologie geospaziali

Terrò un corso presso l'università locale intitolato Computer Science for Geospatial Technologies. Questo è un corso introduttivo inteso a introdurre concetti di informatica agli studenti di tecnologie geospaziali (GIS e telerilevamento). In passato ho introdotto concetti di programmazione, ma ho scoperto che questo ha riguardato molte delle teste degli studenti.

Attualmente sto progettando di discutere di hardware del computer, tipi di dati spaziali (es. Shapefile vs geodatabase), ESRI Geodatabase Model (l'università lavora su una piattaforma ESRI), teoria di base del database con ArcSDE Personal.

Qualcuno potrebbe raccomandare alcuni altri argomenti relativi all'informatica che i professionisti di GIS e Telerilevamento dovrebbero conoscere prima di entrare nella forza lavoro?

AGGIORNAMENTO: curriculum degli ultimi anni incluso:

• API JavaScript / HTML / Google Earth / KML di Google Maps - 5 settimane
• Scripting Python - 6 settimane
• Teoria del database / Accesso MS - 2 settimane
• VBA - 2 settimane

La risposta che ho ricevuto dagli studenti è stata che non è stato dedicato abbastanza tempo a ciascun argomento. Sto parlando all'università per offrire un corso di livello successivo nella programmazione GIS usando Python.

In 15 anni di risposta alle domande GIS sui server di elenchi e, ora, sulle pagine Web, ho notato alcuni problemi ricorrenti che suggeriscono la necessità per i professionisti di apprendere determinati concetti informatici specifici. Nessuno di questi è profondo; tutti questi sono ben noti; ma tutti sembrano essere carenze comuni nel background o nella comprensione di una minoranza significativa (maggioranza?) delle persone GIS. In molti casi in realtà poco deve essere appreso a parte una definizione o un esempio. Il punto è avvisare gli studenti delle insidie ​​che sorgeranno e fornire loro i principi o gli strumenti di cui hanno bisogno per affrontarli quando si presentano, senza necessariamente diventare esperti.

I collegamenti nel seguente elenco vanno tutti alle domande su questo sito. La semplice esistenza di questi collegamenti fornisce la prova del valore dei concetti. Seguendo i collegamenti, è possibile trovare esempi di come la conoscenza di questi concetti possa risolvere i problemi, impedire che si verifichino e aiutare le persone a essere più competenti con il GIS.

Sistemi informatici

• I componenti di un computer: aprire una scatola, smontarla, identificare i pezzi (CPU, RAM, dischi, scheda madre, scheda di rete, ecc.) E spiegare i loro ruoli nel sistema. Demistificarlo e renderlo concreto per gli studenti.

• Comprensione del modo in cui i sistemi informatici memorizzano i dati su dispositivi esterni . Concetti di formati fisici e logici. La distinzione tra ASCII (e codifiche simili) e binario non elaborato.

• Dettagli della rappresentazione binaria interna dei dati numerici, tra cui IEEE carri di precisione singola e doppia e interi con e senza segno . Limitazioni di ciascuno. Come scegliere quale tipo di dati utilizzare per rappresentare gli attributi GIS.

• La distinzione tra memoria esterna e RAM . (So ​​che è incredibilmente elementare, ma c'è molta confusione là fuori.)

Scienza del computer

• Analisi asintotica di algoritmi . Comprendere, a livello pratico, le differenze tra i tempi O (n), O (n log (n)), O (n ^ 2), (e peggio). Come testare il ridimensionamento di un algoritmo black-box.

• Principi di interazione uomo-computer. Questo è troppo ampio, ma alcuni principi di progettazione dei moduli e progettazione delle pagine Web possono fare molto.

• Principi dei linguaggi informatici: cosa aspettarsi da una lingua, la differenza tra orientamento procedurale e degli oggetti, quali tipi di strutture dati e linguaggi di oggetti possono supportare e riferirsi, la differenza tra linguaggi compilati e interpretati (e i compromessi tra loro) .

• Principi di base della progettazione della struttura dei dati . L'interazione tra le strutture utilizzate per rappresentare i dati e gli algoritmi che li utilizzano. Gli usi di matrici, elenchi e dizionari.

• La distinzione tra oggetti e riferimenti ad essi. ( Molti errori vengono commessi da persone che non riconoscono la differenza tra un nome di variabile e la sua stringa tra virgolette !)

• Che cos'è un sistema operativo, quali servizi aspettarsi da esso e come interagire con esso.

• Cos'è una rete, quali servizi aspettarsi da loro, confronto di alcune architetture e un senso di compromessi tra l'ottenimento di servizi di elaborazione locale rispetto a quelli remoti.

• Algoritmi grafico-teorici: molte analisi GIS possono essere rappresentate in modo astratto in termini di problemi sui grafici; essere in grado di farlo dà accesso ad algoritmi efficienti. Un bell'esempio sul nostro sito è qui che coinvolge un problema che inizialmente non sembra avere nulla a che fare con i grafici.

• Ricorsione. Un buon esempio per i professionisti del GIS è la creazione di un indice spaziale come questo algoritmo per un quadrifoglio adattivo .

Dati GIS

• Come vengono archiviati i dati vettoriali e raster, sia internamente che per lo scambio di dati.

• Come possono essere rappresentate ed elaborate le topologie di multipunti, polilinee, poligoni e TIN .

• Principi di base della compressione dei dati applicata ai dati GIS , in particolare la codifica della lunghezza di esecuzione.

Sistemi di database

• Che cos'è un sistema di gestione di database relazionali, in che modo differisce da altri importanti progetti di database, quali sono i suoi vantaggi e svantaggi.

• Normalizzazione e progettazione di database .

• Come interrogare database (ad es. SQL).

• Metodi di documentazione, in particolare metadati e dizionari di dati .

GIS

• Algoritmi tipici per l'esecuzione di procedure GIS di base, tra cui poligono e buffering. Perché potrebbero essere desiderabili algoritmi diversi per i calcoli una tantum rispetto ai calcoli ripetuti con gli stessi dati o per i dati statici rispetto ai dati dinamici (in tempo reale).

• In che modo è possibile organizzare i dati GIS per la ricerca e l'elaborazione, come i quadrifici .

• Valutazione dei compromessi tra risoluzione / precisione / velocità nella memorizzazione dei dati GIS (in particolare i dati raster).

Miscellanea

• Tecniche di debug: come isolare, identificare e aggirare gli errori. Come descrivere e segnalare apparenti bug e anomalie. Come porre buone domande sul Web!

• Come invertire le funzioni con algoritmi di ricerca radice . (Il mancato apprezzamento di questo spesso porta a algoritmi estremamente inefficienti o alla mancata risoluzione del problema.)

• Come scegliere tra i programmi di ottimizzazione black-box (continuo vs. intero, convesso vs. non, univariato vs. multivariato, lineare vs. no, ecc.). Per ulteriori esempi, vedere un problema di localizzazione dell'apparecchiatura e un problema di imballaggio del poligono .

• Come navigare nei sistemi di aiuto. Cosa cercare e cosa rifiutare come inutili. (La guida ArcGIS online di ESRI fornisce splendidi esempi di molto buono e molto cattivo.) Ciò potrebbe anche includere alcune istruzioni nella lettura di diagrammi di oggetti .

Perché questo è fuori dalla mia testa, sicuramente è incompleto. Se la gente trova utile l'elenco lavorerò per migliorarlo - o aiutarmi e sentirmi libero di aggiungerlo se hai una reputazione sufficiente. Per mantenere questo aspetto pratico e mirato, si prega di affrontare solo i concetti che aiuteranno le persone ad evitare i problemi che hai effettivamente osservato (nel tuo lavoro o in quello degli altri).

Mi sono laureato in un programma centrato sull'ESRI in cui la facoltà ha svolto un lavoro piuttosto piacevole separando concetto (lezione) e utilità (laboratorio). I miei principali punti deboli all'uscita dal mondo accademico erano: 1) Non avevo abilità SQL, nessuna conoscenza dei principi di base del database; e 2) non ero preparato per la pre-elaborazione programmatica richiesta per la maggior parte dei set di dati.

Raccomando un seminario di "gestione dei dati" per introdurre un RDBMS adeguato (probabilmente PostreSQL con PostGIS) e un linguaggio di programmazione (probabilmente Python) da utilizzare per ripulire i file CSV, TXT o SHP. Con un assaggio di ciascuno i tuoi studenti saranno più preparati a stare da soli "là fuori".

Anche se l'università utilizza ESRI, consiglierei di introdurre o descrivere equivalenti open source. Per uno, è molto più facile per gli studenti installare QGIS sui loro laptop rispetto ad ArcGIS se vogliono testare l'apertura di uno shapefile poiché QGIS è significativamente più piccolo (ArcGIS 10 è 2 - 3 GB) e gli studenti non hanno bisogno di una connessione Internet. La mia università ha curricula incentrati su ArcGIS piuttosto che su GIS; Personalmente penso che questo sia al contrario.

L'introduzione di KML con google earth o google maps potrebbe essere un modo per coinvolgere gli studenti. KML è popolare e creare una mappa interattiva è un po 'più eccitante di una mappa cartacea; in particolare quando è possibile condividere un collegamento Web con altri.

Aggiungerei sicuramente script e proiezioni. Un'altra nota, è un brief ESRI? Proverei a renderlo "IG agnostico" dato che ce ne sono così tanti ora, che ESRI non ha un monopolio completo e, man mano che i budget si riducono, quindi, anche la loro quota di mercato diminuirà. Quindi proverei a introdurre anche altri progetti open source, come molte più aziende e le organizzazioni si stanno muovendo in quel modo.

Vorrei anche introdurre quadri di programmazione, se possibile. So che hai detto che è andato oltre la testa l'ultima volta, ma lo scripting, almeno, è necessario anche al più semplice praticante di IG.

Sono necessarie anche le competenze del database. Anche in questo caso, anche il professionista IG di base, probabilmente dovrà mantenere un qualche tipo di archivio dati e manipolare i dati sarà un elemento chiave del loro lavoro quotidiano.

Una delle cose più comuni che devo fare è insegnare agli utenti cosa sia realmente il GIS. A volte mi stupisce di quanto poco sappiano i GIS, a parte le mappe di Google. Pertanto, essere in grado di dimostrare loro una comprensione chiave di ciò che è, olisticamente, dagli utenti ai sistemi sarebbe vantaggioso per tutti gli utenti. Di recente, stavo lavorando con uno sviluppatore Java con una certa esperienza e qualcuno che ho valutato come uno specialista, ma non capiva davvero cosa fosse un GIS, nella sua totalità.

Sarebbe anche bello dimostrare loro la posizione, in quanto non abbastanza persone pensano fuori dagli schemi su cosa sia una posizione.

Tuttavia, ha il potenziale per essere più grande di Ben Hur. Ho studiato informatica all'università, con un modulo di GIS. Nonostante continui a completare un master in GIS, quindi lavoro 15 anni nel settore, sto ancora imparando, quindi è impossibile ottenere tutto.