Наукові дослідження в моделюванні прикладних задач геодезії
Спеціальність: Інженерна геодезія
Код дисципліни: 7.193.01.E.015
Кількість кредитів: 7.00
Кафедра: Інженерна геодезія
Лектор: Канд.техн.наук, доцент Поляковська Людмила Леонідівна
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Фахових компетентностей професійного спрямування (ФКС):
ФКС1.1. Здатність формулювати мету і задачі інженерно-геодезичних досліджень, розробляти проекти у галузі будівництва та архітектури.
ФКС1.2. Здатність використовувати на практиці вміння і навики для організації вишукувальних і проектних робіт у сфері інженерної геодезії.
ФКС1.3. Здатність до професійної експлуатації сучасного геодезичного обладнання та метрологічного забезпечення прецизійних приладів.
ФКС1.5. Здатність до вивчення та моделювання процесів і явищ в області геодезії, геодинаміки, математичної інтерпретації зв’язків у моделях і процесах, визначенню границь застосованих моделей і припущень.
ФКС2.5. Уміння здійснювати моніторинг природних ресурсів, природокористування, території еколого-техногенного ризику.
Результати навчання: РН01 (РП1). Мати спеціальні концепту-альні знання, що включають сучасні нау-кові здобутки у сфері геодезії та землеуст-рою, достатні для проведення досліджень і здійснення інновацій.
РН02 (РП2). Вільно спілкуватися усно та письмово державною та іноземною мовами з питань професійної діяльності досліджень та інновацій у сфері геодезії та землеуст-рою.
РН03 (РП3). Приймати ефективні рішення щодо розв’язання завдань прикладного, дослідницького та/або інноваційного характеру у сфері геодезії та землеустрою, аналізувати альтернативні і будувати прог-нози, оцінювати ризики, зокрема в умовах неповної та/або суперечливої інформації та неоднозначних вимог.
РН04 (РП4). Будувати і досліджувати концептуальні математичні і комп’ютерні моделі об’єктів і процесів, застосовувати їх для створення інновацій у сфері геодезії та землеустрою.
РН05 (РП14 ). Критично осмислювати сучасні проблеми і перспективні напрями розвитку геодезії та землеустрою, дотичні міждисциплінарні проблеми.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Геодезія в природокористуванні, Землевпорядне проектування, Сучасні інженерно-геодезичні технології, Виконання магістерської кваліфікаційної роботи.
Короткий зміст навчальної програми: Мета вивчення дисципліни: формування у майбутніх фахівців знань і навичок, щодо методологічних підходів, методів, планування. Аналіз інформації з різних джерел та вимоги щодо оформлення наукового дослідження, а також формування системи знань з методології та інструментарію побудови математичних моделей, використання чисельних методів та алгоритмів оптимізації у прикладних задачах геодезії.
Предмет вивчення дисципліні: планування, організація наукових досліджень, ефективний пошук вихідної інформації, нормативні вимоги до оформлення результатів наукових досліджень, математичні методи, властивості та закономірності розробки та аналізу математичних моделей, чисельних методів та алгоритмів оптимізації.
Зміст: до курсу ввійшли наступні теми: методологія, методи та логіка процесу наукового дослідження; сутність методу математичного моделювання як наукового процесу пізнання; одновимірні та двовимірні математичні моделі, чисельні методи рішення практичних задач; алгоритми оптимізації у прикладних задачах геодезії.
Опис: Розділ 1. Основи теорії наукових досліджень
Тема 1. Методологія, методи, логіка наукових досліджень.
Предмет і задачі курсу. Класифікація наук. Методологія, методи та логіка процесу наукового дослідження. Основна мета, принципи та етапи моделювання технологічних процесів.Поняття системи та її властивості.Види аналізу інформації дослідів.
Тема 2. Планування досліджень та організація пошуку інформації
Планування досліджень Планування експериментів, вибір факторів. Основні задачі та концепції планування експерименту. Підходи до планування експерименту. Документальні джерела інформації. Види документів.
Інформаційне забезпечення наукових досліджень. Інформаційні та бібліографічні джерела інформації. Техніка роботи зі спеціальною літературою.
Тема 3. Оформлення результатів наукових досліджень
Вимоги до порядку викладення матеріалу звіту.
Правила оформлення звіту. Вимоги до структурних елементів.
Правила написання наукових статей та тез доповідей
Усього годин за розділ
Розділ 2. Моделювання та оптимізація прикладних задач геодезії
Тема 4. Сутність методу математичного моделювання як науковий процес пізнання
Сутність, мета, предмет, завдання математичного моделювання в геодезії. Поняття моделі. Основні характеристики математичних моделей. Алгоритм побудови математичних моделей. Базові типи задач, що виникають у відповідності до виду математичної моделі.
Тема 5. Двовимірні математичні моделі.
Використання двовимірних математичних моделей. Системи лінійних та нелінійних рівнянь, як базовий апарат двовимірного математичного моделювання. Чисельне розв’язання систем лінійних та нелінійних рівнянь.
Тема 6. Чисельні методи оптимізації.
Розв?язування задач лінійного програмування симплекс – методом.
Розв?язування транспортної задачі методом потенціалів.
Побудова моделей методом найменших квадратів.
Тема 7. Чисельне диференціювання.
Загальна постановка задачі чисельного диференціювання. Геометричний зміст чисельного диференціювання. Межі використання чисельного диференціювання. Обчислення похибки для задачі чисельного диференціювання. Обчислення похідних більш високих порядків.
Тема 8. Чисельне інтерполювання.
Загальна постановка задачі інтерполювання. Інтерполяційний поліном Лагранжа. Лінійна інтерполяція. Квадратична інтерполяція. Інтерполяційні поліноми Ньютона. Кінцеві різниці.
Тема 9. Чисельне інтегрування
Загальна постановка задачі чисельного інтегрування. Методи лівих та правих прямокутників. Методи підвищення точності. Метод трапеції. Метод Сімпсона. Обчислення похибки для задачі чисельного інтегрування
Тема 10. Використання ПП Surfer, Advanced Grapher, Derive для автоматизації вирішення оптимізаційних задач.
Методи та критерії оцінювання: Для контролю результатів навчання студентів у процесі поточного контролю передбачені наступні методи:
• поточний контроль за виконання лабораторних робіт та їх захист;
• тестування у віртуальному навчальному середовищі;
• захист індивідуального завдання;
• усне опитування з окремих розділів.
Лабораторні роботи оцінюються по 5 балів.
5 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач;
4 бали – («дуже добре») виставляється за знання навчального матеріалу вище від середнього рівня, включаючи розрахунки, аргументовані відповіді на поставлені запитання (можлива невелика кількість неточностей), вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач;
3 бали – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу, включаючи розрахунки, аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач;
2 бали – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач;
1 бал – («незадовільно») виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Екзаменаційний контроль передбачає дати письмову відповідь на екзаменаційний білет, що включає по 4 тестові питання 1 рівня складності, а також по 1 теоретичному питання 2 рівня складності та по 2 теоретичному питанню 3 рівня складності.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль (ПК):
Лабораторні роботи – max 40 балів;
Лабораторні роботи – 5 балів;
Екзаменаційний контроль
(ЕК):
Рівень 1 (4 тестові питання по 5 балів) – max 20 балів;
Рівень 2 (1 теоретичне питання 9 балів) –max 9 балів;
Рівень 3 (2 теоретич-них питання по 13 балів) – max 26 балів.
Усна компонента – max 5 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Чумакевич В.О. Рішення контрольних завдань: Методичні вказівки з курсу „Основи наукових досліджень в інженерній геодезії” для студентів стаціонарної та заочної форми навчання кваліфікаційного рівня „магістр” спеціальності 193 „Геодезія та землеустрій” / В.О. Чумакевич. – Львів: Видавництво Національного університету „Львівська політехніка”, 2019. – 16 с.
2. Поляковська Л.Л. Методи оберненої матриці та Крамера: Методичні рекомендації / Л.Л. Поляковська. – Львів: ЛНАУ, 2015. – 28 с.
3. Електронний навчальний комплекс з дисципліни «Планетарна та інженерна геодинаміка» для студентів спеціальності 193 Геодезія та землеустрій [Електронний ресурс] / Л.Л. Поляковська – 2024 – Режим доступу до ресурсу: https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=[03809].
Рекомендована література
Базова
1. ДСТУ 1.1:2015 Національна стандартизація. Стандартизація та суміжні види діяльності. Словник термінів (ISO/IEC Guide 2:2004, MOD) [Чинний від 2015-12-20]. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2015. 48 с.
2. ДСТУ 1.2:2015 Національний стандарт України. Національна стандартизація. Правила проведення робіт з національної стандартизації. [Чинний від 2015-12-20]. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2015. 61 с.
3. ДСТУ 1.5:2015 Правила побудови, викладення, оформлення та вимоги до змісту нормативних документів (ISO/IEC Directives - Part.2:200, NEQ) [Чинний від 2016-04-01]. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2016. 48 с.
4. ДСТУ 3008:2015 Інформація та документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура та правила оформлювання. [Чинний від 2015-06-221]. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2016. 26 с.
5. Засименко В.М. Основи теорії планування експерименту. Навч. посібник. Львів: Видав. ДУ «ЛП», 2000. 205 с.
6. Білуха М. Н. Основи наукових досліджень. Підручник. К.: Вища школа, 1997. 271 с.
7. Сидоренко В. К., Дмитренко П. В. Основи наукових досліджень. К.: 2000 – РНКЦ «ДІШТ», 2000. 259 с.
8. Шейко В. М., Кушнаренко П. М. Організація та методика науково-дослідницької діяльності: Підручник. Київ: «Знання - Прес», 2002. 293 с.бка
9. Литвин В.В., Висоцька В.А., Досин Д.Г. Методи та засоби опрацювання інформаційних ресурсів на основі онтологій. Монографія. Львів: ЛА «Піраміда», 2016. 404 с.
10. Краскевич В.Є. Чисельні методи в інженерних досліджеинях / В.Є. Краскевич, К.Х. Зеленський, В.І. Гречко. – К.: Вища шк. Головне вид-во, 1986. – 263 с.
11. Вергасов В.А. Обчислювальна математика/ В.А. Вергасов, І.Г. Журкин, М.В. Красинова та інш. – Надра, 1976. – 230 с.
12. Демидович Б.П. Основи обчислювальної математики / Б. П. Демидович, І. А. Марон. – Держ. Вид-во фізмат літ., 1972. – 456 с.
13. Моисєєв Н.Н. Методи оптимізаціїи / Н.Н. Моисеев, Ю.П. Іванилов, Є.М. Столярова. – Наука, 1978. – 352 с.
14. Самойленко М.І. Математичне програмування: Навч. посібник. –Харків: Основа, 2002. – 424 с.
15. Зайченко Ю.П. Дослідження операцій: Учб. посібник для студентів вишів. – К.: Вища школа.,1989, - 392 с.
16. Зайченко Ю.П., Шумилова С.А. Дослідження операцій: Збірник задач. К.: Вища школа, 1990. – 239 с.
17. Рижок З.Р. Математична обробка геодезичних вимірів: Навч. посібник . / З.Р. Рижок, Л.Л. Поляковська, Р.М. Ступень, П.П. Колодій. . – Львів: Галицька видавнича спілка, 2000, - 180 с.
Додаткова
1. ДСТУ-Н Б В.1.2-17:2016. Настанова щодо науково-технічного моніторингу будівель і споруд. [Чинний від 2014-08-01]. Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2016. : набув чинності 24 квітня 2016 р. 60 с.
2. ДБН А.2.1-1-20. Інженерні вишукування для будівництва. (Друга редакція). Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України, Київ. 2014. 128 с.
3. Корягін М. В., Чік М. Ю. Основи наукових досліджень: Навч. посібн. 2-ге вид доп. І перероб. К.: Алерта, 2019. 492 с.
4. Філіпченко А. С. Основи наукових досліджень. Конспект лекцій: Посібник. К.: Академвидав, 2004. 208 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).