Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных

Курс "Автоматические инструменты измерений и методы анализа данных наземного агроэкологического мониторинга" тематически находится в русле общемировых тенденций образования, науки и практики – изучение глобальных изменений природной среды с использованием автоматических инструментов наземных наблюдений. Уникальность курса обусловлена не только актуальной тематической направленностью, но и инфраструктурным обеспечением – приборная база для проведения мониторинга, которой нет аналогов в России. Учебный курс был апробирован в рамках реализации совместной образовательной программы (при поддержке фонда DAAD) в сотрудничестве с учеными Университета им. Мартина Лютера Галле-Виттенберг (ФРГ). В процессе обучения слушатели получают представление о базовых принципах организации наземного агрометеорологического мониторинга, осваивают методы построения моделей климатических трендов, методов и моделей оценки актуальной и потенциальной эвапотранспирации. Предлагаемый курс соответствует требованиям образовательных программ по направлениям география, биология, экология и природопользование, а также прикладных профилей в области мониторинга природных процессов и устойчивого развития. Рабочая программа дисциплины Разработка онлайн курса поддержана индустриальными партнерами Алтайского края ООО "Вирт" (производство продукции животноводства и растениеводство), ООО КХ "Партнер" (растениеводство и животноводства) и ИП "Глава КФХ" (растениеводство). Индустриальный партнеры участвовали в обсуждении учебных модулей, оказывают поддержку инфраструктуры и содержание автоматических метео и лизиметрической станций в стационарах Полуямки и Дружба. Программа курса: Модуль 1. Общие положения организации агрометеорологического мониторинга. Введение в агрометеорологический мониторинг. Особенности организации инструментальных наблюдений. Модуль 2. Метеорологические наблюдения. Автоматические метеорологические станции и их применение в агрометеорологическом мониторинге. Агрометеорологические данные. Модуль 3. Мониторинг почвенно-гидрологических параметров. Теория и методы изучения влагоудерживающей способности почв. Принципы, методы и приборы для измерения почвенной влаги и доступности почвенной влаги растениям. Лизиметрический метод изучения водного баланса почв. Модуль 4. Введение в статистический анализ данных климатического и почвенно-гидрологического мониторинга. Данные агрометеорологического мониторинга как предмет исследования прикладной статистики. Оценка климатических изменений на основе анализа дескриптивной статистики. Оценка значимости климатических изменений на основе t-критерия Стьюдента. Модуль 5. Анализ климатических трендов. Модели трендов, линейная модель. Оценка параметров линейного тренда в среде MS Excel. Оценка качества модели линейного тренда. Критерии статистической значимости тренда и его коэффициентов. Оценка устойчивости тренда. Применение трендов для получения точечных и интервальных прогнозных оценок. Модуль 6. Оценка актуальной и потенциальной эвапотранспирации на основе климатических и лизиметрических данных. – Модель оценки потенциальной эвапотранспирации ФАО 56 (Пенмана – Монтейта). Использование программы ETo calculator (FAO) для оценки потенциальной эвапотранспирации по климатическим данным. Сравнение различных вариантов оценки потенциальной эвапотранспирации. Лизиметрические измерения и принципы оценки актуальной эвапотранспирации на их основе. Формат обучения: Еженедельное изучение курса включает: - просмотр видео-лекций с изложением теоретических положений; - работу с текстовыми материалами; - отработку практических навыков на тренировочных учебных заданиях; - прохождение тестовых заданий для проверки полученных знаний и навыков. Для взаимодействия студентов с преподавателями используются форумы и чаты, а также автоматизированные рассылки слушателям и адресные комментарии. На последней неделе проводится итоговое тестирование по результатам которого выдается сертификат. Общая оценка результатов обучения формируется с учетом результатов итогового тестирования и данных еженедельного контроля. Программное обеспечение: MS Excel, ETo calculator (FAO, free software). Результаты обучения: РО1 – Формирование представлений о принципах организации агрометеорологического мониторинга с использованием автоматических метеорологических и почвенно-гидрологических станций. РО2 – Получить представление о работе с автоматическими измерительными станциями нового поколения, организации сбора, обработки и хранения информации. РО3 – Умение анализировать исходные данные, выбирать адекватные методы анализа данных. РО4 – Формирование навыков использования стандартных средств MS Excel для анализа наблюдаемых климатических изменений и обработки данных почвенно-гидрологического мониторинга. Формируемые компетенции: Перечень компетенций подлежит согласованию с образовательной организацией в соответствии со спецификой реализуемой образовательной программы. Магистратура: 05.04.02 География 05.04.05 Прикладная гидрометеорология 05.04.06 Экология и природопользование 06.04.01 Биология 06.04.02 Почвоведение 01.04.02 Прикладная математика и информатика 20.04.02 Природообустройство и водопользование 35.04.03 Агрохимия и агропочвоведение 35.04.04 Агрономия Компетенции по направлениям: 05.04.02 География ПК 1 – Способность формулировать проблемы, задачи и методы комплексных и отраслевых географических научных исследований; получать новые достоверные факты на основе наблюдений, опытов, научного анализа эмпирических данных, обобщать полученные результаты в контексте ранее накопленных в науке знаний; способность формулировать выводы и практические рекомендации на основе репрезентативных и оригинальных результатов исследований. 05.04.05 Прикладная гидрометеорология ПК-2 – Участие в выполнении экспериментов, проведении наблюдений и измерений, составлении их описания и формулировке выводов. ПК-3 – Умение анализировать, обобщать и систематизировать с применением современных технологий результаты научно-исследовательских работ, имеющих гидрометеорологическую направленность. ПК-4 – Готовность использовать современные достижения науки и передовых технологий в научно-исследовательских, опытно-конструкторских и полевых гидрометеорологических работах. ПК-8 – Готовность эксплуатировать, развивать и модернизировать информационные и коммуникационные гидрометеорологические системы и технологии. ПК-9 – Знание методов гидрометеорологического прогнозирования, основанных на эмпирических, статистических аналоговых и динамических подходах. 05.04.06 Экология и природопользование ПК-4 – Способностью использовать современные методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований. 06.04.01 Биология ПК-3 – Способностью применять методические основы проектирования, выполнения полевых и лабораторных биологических, экологических исследований, использовать современную аппаратуру и вычислительные комплексы (в соответствии с направленностью (профилем) программы магистратуры). 06.04.02 Почвоведение ПК-1 – Способность использовать углубленные специализированные профессиональные теоретические и практические знания для проектирования и проведения почвенных и почвенно-экологических исследований. ПК-9 – Готовностью к практическому использованию углубленных специализированных знаний в области управления природными ресурсами. 01.04.02 Прикладная математика и информатика ОПК-4 – Способность использовать и применять углубленные знания в области прикладной математики и информатики. ПК-1 – Способность проводить научные исследования и получать новые научные и прикладные результаты самостоятельно и в составе научного коллектива. 20.04.02 Природообустройство и водопользование ПК-6 – Способностью формулировать цели и задачи исследований, применять знания о методах исследования при изучении природных процессов, при обследовании, экспертизе и мониторинге состояния природных объектов, объектов природообустройства и водопользования и влияния на окружающую среду антропогенной деятельности. ПК-7 – Способностью разрабатывать и вести базы экспериментальных данных, производить поиск и выбор методов и моделей для решения научно-исследовательских задач, проводить сравнение и анализ полученных результатов исследований, выполнять математическое моделирование природных процессов. 35.04.03 Агрохимия и агропочвоведение ПК-1 – Способность ставить задачи, выбирать методы научных исследований. ПК-3 – Способность самостоятельно выполнять научные исследования с использованием современных методов и технологий. ПК-6 – Готовность применять разнообразные методологические подходы к проектированию агротехнологий и моделированию агроэкосистем, оптимизации почвенных условий, систем применения удобрений для различных сельскохозяйственных культур. ПК-9 – Готовность использовать информационные технологии и системы в своей профессиональной деятельности. 35.04.04 Агрономия ПК-1 – Готовность использовать современные достижения мировой науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (готовностью использовать современные достижения мировой науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах. ПК-8 – Способность разрабатывать адаптивно-ландшафтные системы земледелия для сельскохозяйственных организаций.