Información del Plan Docente

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

En esta asignatura, se pretende que el estudiante conozca y maneje:

• las diferentes técnicas y métodos de tratamiento de datos georeferenciados,
• las técnicas informáticas más adecuadas para almacenar, representar y analizar datos geológicos,
• las técnicas estadísticas avanzadas para formular y contrastar hipótesis, aplicando el método científico, y
• la metodología de modelización adecuada para plantear modelos de sistemas o procesos geológicos y resolverlos.

y sepa presentar y comunicar adecuadamente los resultados de una actividad geocientífica.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura, junto con las de "Métodos y técnicas en Geología" y "Comunicación científica y técnica", constituyen el grupo de materias obligatorias de la titulación (todas ellas impartidas en el primer semestre), con un marcado carácter transversal y necesario para el desarrollo del resto de los contenidos de la titulación.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

- Integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
- Predecir y controlar la evolución de situaciones complejas mediante el desarrollo de nuevas e innovadoras metodologías de trabajo adaptadas al ámbito científico, investigador y profesional de la Geología.
- Preparar, procesar, interpretar y presentar datos usando las técnicas cualitativas y cuantitativas adecuadas, así como los programas informáticos adecuados.
- Utilizar las tecnologías de la información y la comunicación de manera crítica como herramienta de trabajo.
- Desarrollar la capacidad de analizar, sintetizar y resumir información geocientifica previa de manera crítica.
- Ser capaz de reunir e integrar varios tipos de evidencias para formular y probar hipótesis, aplicando el método científico en el marco de las investigaciones geológicas.
- Ser capaz de proponer modelos conceptuales y numéricos usando las herramientas de modelización adecuadas.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Prepara, procesa, interpreta y presenta datos geológicos usando las técnicas gráficas, de gestión y tratamiento adecuadas, así como los programas informáticos adecuados.

Es capaz de utilizar un paquete estadístico para realizar análisis exploratorios y confirmatorios de un conjunto de datos y de interpretar los resultados.

Es capaz de reunir e integrar varios tipos de evidencias para formular y probar hipótesis, aplicando el método científico en el marco de las investigaciones geológicas

Es capaz de plantear el modelo conceptual de un proceso o sistema y resolverlo usando las herramientas de modelización adecuadas

Desarrolla la capacidad de predecir y controlar la evolución de situaciones complejas mediante el desarrollo de nuevas e innovadoras metodologías de trabajo adaptadas al ámbito científico, investigador y profesional de la Geología

Es capaz de integrar la información proveniente de fuentes diversas y formular juicios a partir de un conocimiento que, siendo incompleto o limitado, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de dichos juicios.

Desarrolla la capacidad de analizar, sintetizar y resumir información geocientifica previa de manera crítica

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El sentido de esta asignatura es introducir al estudiante en el conocimiento científico de la profesión de geólogo y proporcionarle los fundamentos metodológicos necesarios para poder afrontar con éxito el resto de las asignaturas más específicas de la titulación. El desarrollo de nuevas técnicas avanzadas en Geología requiere que los estudiantes conozcan el amplio abanico de métodos de tratamiento, representación y modelización de datos. Este conocimiento, teórico y práctico, es la base para la resolución de problemas geológicos a distintas escalas y para la presentación y comunicación de los resultados.

La necesidad de adquirir conocimientos y habilidades en el uso de las tecnologías de la información para el correcto desarrollo del ejercicio profesional en la sociedad actual es evidente. Los futuros profesionales de la geología deben poseer las habilidades necesarias para utilizar con destreza las aplicaciones informáticas actuales de uso común en geociencias. Dado que la Geología es una ciencia que en gran parte se basa en la observación, particularmente en observaciones en las que hay una componente nada despreciable de incertidumbre, la importancia de que un futuro profesional de la Geología tenga conocimientos estadísticos y de modelización es clara.  La aproximación cuantitativa a la Geología se basa en gran parte en el análisis de esas observaciones y en las conclusiones que se pueden inferir a partir de ellas y la Estadística proporciona herramientas que permiten llevar a cabo esos objetivos. Por ello, es necesario que el alumno maneje herramientas estadísticas sencillas para realizar un análisis de datos razonado y que, además, conozca la existencia de otras metodologías estadísticas más potentes y las herramientas de modelización que pueden ser aplicadas para resolver muchos problemas en el campo de la Geología.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Evaluación continua

• Trabajos e informes (50% de la calificación final). Se realizarán a partir de la aplicación de las distintas técnicas de tratamiento, análisis y modelización de datos a los casos que se desarrollarán durante las clases. La unidad 2 se evalúa exclusivamente por medio de un un mapa geológico en QGIS que los estudiantes tienen que realizar de una zona a su elección y que supone el 20% de de la nota final de la asignatura. Además, a lo largo del semestre se realizarán un máximo de 6 informes de las prácticas relativas a los contenidos de las unidades 1 y 3. Por regla general, dichos informes se realizarán parcialmente en clase y cada alumno deberá terminarlos y entregarlos en fechas específicas que se anunciarán al comienzo de cada unidad. Este conjunto de informes supone el 30% de la nota final de la asignatura, siendo el peso de cada uno proporcional a sus horas de docencia presencial.
• Pruebas escritas (50 % de la calificación final). Se realizarán varias pruebas escritas de los contenidos de las unidades 1 y 3 de la asignatura a lo largo del semestre. Las pruebas tendrán el formato de cuestionarios teórico-prácticos que se responderán al finalizar cada tema o bloque de temas. El peso de cada cuestionario individual en la nota final será proporcional a las horas de docencia del tema o bloque de temas que abarque.

Evaluación global
Para aquellos alumnos que no se presenten o no superen la evaluación continua, habrá un examen teórico-práctico (100 % de la calificación final) que se realizará en las fechas previstas en el calendario académico de la Facultad de Ciencias para el primer semestre.

La calificación final, tanto por evaluación continua como por evaluación global, se calculará ponderando las calificaciones obtenidas en las distintas unidades de que consta el programa (Unidad1 x 0,2 + Unidad2 x 0,2 + Unidad3 x 0,6)

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

La asignatura tiene una carga lectiva similar para los contenidos teóricos y prácticos, que se desglosan en los siguientes tipos de actividades docentes:

1. Clase magistral (45 horas presenciales): exposición detallada de los temas con ayuda de TICs y participación activa de los estudiantes.

2. Problemas y casos (52 horas presenciales): Planteamiento y resolución de problemas basados en casos reales o posibles, con aplicación de programas informáticos generales o específicos.

3. Estudio y finalización de trabajos e informes  (150 horas no presenciales)

4. Realización examen (3 horas presenciales)

De cara a optimizar la coordinación entre los contenidos teóricos y prácticos, se han previsto sesiones intensivas en las que se puede dedicar una parte de la sesión a los aspectos más teóricos, pasando a continuación a su desarrollo práctico.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

 Aunque la docencia de esta asignatura se imparte en sesiones teórico-prácticas de unas 2.5 horas de duración, estas sesiones comprenden dos tipos fundamentales de actividades formativas, cuyo reparto en tiempo depende de cada uno de las sesiones. Estas actividades formativas son:

1. Clase magistral (45 horas) para la introducción de los conceptos fundamentales y las bases teóricas de cada uno de los temas que se tratan en la asignatura.

2. Resolución de problemas y casos (55 horas), cuyo objetivo básico es poner en práctica los conceptos y las técnicas explicadas en la primera de las actividades formativas.

4.3. Programa

Unidad 1 (20 h presenciales): Principios de la modelización en Geología.

Tema 1: El método científico y las Ciencias Naturales

• Definición de ciencia
• Tipos de ciencia
• Tipos de datos con los que la ciencia trabaja

 Tema 2: Fundamentos de modelización en Geología

• Definición de modelo. Terminología. Cuándo modelizar y cuándo no
• Tipos de modelos

Tema 3: Modelización conceptual

• Modelización del proceso genético
• Modelización de la magnitud del proceso
• Modelización asociada a la metodología
• Modelización por analogía intra  e interdisciplinar

 Tema 4: ¿Cómo evaluar la calidad de un modelo?

• Verificación
• Validación
• Otros conceptos asociados con la "calidad" de un modelo

Unidad 2 (20 h presenciales): Tratamiento digital de datos geológicos. Fundamentos y aplicaciones.

Tema 5: Sistema de posicionamiento global (GPS)

• Qué es, aplicaciones (no inmediatas)
• Cómo se usa
• Sistemas de coordenadas

 Tema 6: Sistema de información geográfica y modelo digital del terreno

• Introducción
• Qué es GIS
• Para qué sirven
• Elementos de un GIS: puntos, lineas, polígonos, superficies
• Trabajando con proyecciones y datum, sistemas de coordenadas
• Organización en capas, raster y vectoriales
• Capas raster típicas
• DEMs
• Qué son, cómo se elaboran y cómo se obtienen
• Para qué sirven
• Cómo se incorporan al GIS

Tema 7: Aplicaciones y utilidades. QGIS

• Interface de QGIS
• Capas vectoriales típicas
• Ortoimágenes
• Topográficos
• Mapas geológicos
• Georeferenciación
• Tablas de atributos. Generación de información
• Importación de datos
• Simbología y etiquetado
• Digitalización: puntos, líneas, polígonos, superficies
• Usos del suelo
• Mapas geológicos (IGME)
• Diseño de mapa y exportación

 Tema 8: Tecnología LIDAR

• Escaneo con láser: cartografía aérea y altimetría con láser (continuo y discontinuo). Aplicaciones en Geología
• Aplicación de la tecnología LIDAR en la localización de estructuras endo y exocársticas
• Software de procesamiento de datos (IMU/GPS)
• Sistemas batimétricos, alineación, ajustes
• Escáneres y elementos ópticos: foto detectores, receptores electrónicos
• Procesado de imágenes, corrección de error, filtro de datos
• Modelos digitales
• Producción de imágenes
• Producción de modelos 3D
• Incorporación al GIS

Unidad 3 (60 h presenciales): Bases de datos: gestión y explotación. Aplicación de Técnicas estadísticas en Geología: Estadística multivariante. Geoestadística: variables regionalizadas. Análisis morfométrico.

Sección 3.1- Aplicaciones informáticas para el tratamiento de datos geológicos

Tema 9:  Hojas de cálculo. EXCEL

• Conceptos básicos
• Funciones para realizar cálculos
• Construcción de gráficos
• Creación de macros

Tema 10: Las bases de datos y su gestión.

• Conceptos básicos.
• Ejemplos de bases de datos accesibles a través de Internet.
• Tipos de bases de datos
• Sistemas gestores de bases de datos. Lenguajes de acceso.
• Modelo basado en tablas. Bases de datos relacionales.
• Creación de bases de datos personales mediante FileMaker Pro

Sección 3.2- Técnicas Avanzadas de Estadística en Geología.

Tema 11: Diseño experimental y análisis exploratorio en Geología

• Hipótesis, experimentos y exploración de datos en Geología
• Concepto de variable y tipos de variables en Geología.
• Elegir el correcto análisis.
• Ejemplos de aplicación de la estadística en el análisis de la variabilidad intra- e interpoblacional
• Ejemplos de aplicación del análisis de la varianza en Geología
• Correlación y regresión. Ejemplos de aplicación en Geología.
• Utilidad de los modelos lineales.
• Ejemplos de aplicación de allternativas no paramétricas de analisis univariantes y bivariantes en Geología

Tema 12: Métodos multivariantes

• Métodos de clasificación y métodos de ordenación. Supuestos generales y condiciones de aplicabilidad. Análisis exploratorios y confirmatorios. Q-mode y R-mode
• Ejemplos de aplicación del análisis de conglomerados (Cluster analysis). Elección del coeficiente  de similitud/disimilitud y del procedimiento de agrupamiento más adecuado. Determinación de los grupos e interpretación de la clasificación.
• Ejemplos de aplicación del análisis de las componentes principales (PCA). Selección e interpretación de los componentes principales. Utilidad de los componentes en análisis posteriores.
• Técnicas multivariantes alternativas para datos binarios y cualitativos. 
• Ejemplos de aplicación del análisis de las funciones discriminantes (AD). Interpretación de los resultados. Análisis de la fiabilidad y valided. Clasificación de nuevos casos.

Tema 13: Análisis morfométrico

• Técnicas de análisis morfométrico: presentación y toma de datos
• Sofware de morfometría de uso libre
• Digitalización de landmarks
• Analisis de procrustes con: APS, tps, MorphoJ
• Covariación con otras variables
• Ejemplos con casos reales

 Tema 14: Estimación de la tendencia y patrones ocultos en datos secuenciales.

• Datos secuenciales y secuencias espaciales y temporales en geología
• Tendencias y patrones ocultos. Tipos de tendencias
• Análisis de la correlación y ordenación entre secuencias. Métodos gráficos. Seriación. Ejemplos de aplicación. 
• Análisis estadístico de la tendencia y patrones ocultos. Ejemplos de aplicación.

Tema 15: Análisis de series temporales

• Construcción de series de tiempo: Precisión de los datos, tipos de series y requisitos para su elaboración 
  
• Procesamiento de las series de tiempo: Estimación espectral, métodos adicionales de análisis y consideraciones prácticas 
  

Tema 16: Geoestadística

• Conceptos básicos
• Variables ambientales
• Aspectos y fuentes de variabilidad espacial
• Modelos de prediccion espacial
• Interpolación por inverso de distancia
• Regresión
• Splines
• Modelos de predicción estadística
• Kriging
• Correlación ambiental
• Híbridos
• Regression-kriging
• Mejor predictor de ajuste lineal no sesgado
• Derivación matemática del BLUP
• Elegir la correcta técnica de predicción espacial

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Sesiones presenciales

La asignatura se impartirá en sesiones teórico-prácticas de 2.5 horas de duración de lunes a jueves. Los horarios definitivos pueden consultarse en la página web de la Facultad de Ciencias.

Entrega de trabajos

El primer día de clase se entregará a cada alumno (y se colgará en la página de Moodle de la asignatura) una relación de todos los trabajos que hay que realizar durante el semestre con las fechas de entrega y el peso en la calificación final.

Inicio de la asignatura: inicio del primer cuatrimestre según el calendario académico que se publica en la página web de la Facultad de Ciencias.

Fechas de exámenes: según el calendario que se publica en la página web de la facultad.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=60431&year=2019