GIS er moderne mobile geoinformasjonssystemer som har muligheten til å vise sin plassering på et kart. Denne viktige egenskapen er basert på bruk av to teknologier: geoinformasjon og global posisjonering. Hvis den mobile enheten har en innebygd GPS-mottaker, er det ved hjelp av en slik enhet mulig å bestemme plasseringen og følgelig de nøyaktige koordinatene til selve GIS. Dessverre er geoinformasjonsteknologier og -systemer i den russiskspråklige vitenskapelige litteraturen representert av et lite antall publikasjoner, som et resultat av dette er det nesten ingen informasjon om algoritmene som ligger til grunn for deres funksjonalitet.
GIS-klassifisering
Inndelingen av geografiske informasjonssystemer skjer i henhold til territorialprinsippet:
- Global GIS har blitt brukt for å forhindre menneskeskapte og naturkatastrofer siden 1997. Takket være disse dataene er det mulig for relativtforutsi omfanget av katastrofen i løpet av kort tid, utarbeide en plan for kjølvannet, vurdere skadene og tapet av menneskeliv og organisere humanitære aksjoner.
- Region alt geoinformasjonssystem utviklet på kommunenivå. Det lar lokale myndigheter forutsi utviklingen av en bestemt region. Dette systemet gjenspeiler nesten alle viktige områder, som investering, eiendom, navigasjon og informasjon, juridisk osv. Det er også verdt å merke seg at takket være bruken av disse teknologiene ble det mulig å fungere som en garantist for livssikkerheten til hele befolkningen. Det regionale geografiske informasjonssystemet brukes for tiden ganske effektivt, og bidrar til å tiltrekke seg investeringer og den raske veksten i regionens økonomi.
Hver av gruppene ovenfor har visse undertyper:
- Det globale GIS inkluderer nasjonale og subkontinentale systemer, vanligvis med statlig status.
- Til det regionale - lok alt, subregion alt, lok alt.
Informasjon om disse informasjonssystemene finnes i spesielle deler av nettverket, som kalles geoportaler. De er plassert i det offentlige domene for vurdering uten noen begrensninger.
Arbeidsprinsipp
Geografiske informasjonssystemer arbeider etter prinsippet om å kompilere og utvikle en algoritme. Det er han som lar deg vise bevegelsen til et objekt på et GIS-kart, inkludert bevegelsen til en mobil enhet i det lokale systemet. Tilfor å skildre dette punktet på terrengtegningen, må du kjenne til minst to koordinater - X og Y. Når du viser bevegelsen til et objekt på et kart, må du bestemme sekvensen av koordinater (Xk og Yk). Indikatorene deres skal samsvare med forskjellige tidspunkter for det lokale GIS-systemet. Dette er grunnlaget for å bestemme plasseringen av objektet.
Denne sekvensen av koordinater kan trekkes ut fra en standard NMEA-fil til en GPS-mottaker som har utført ekte bevegelse på bakken. Algoritmen som vurderes her er derfor basert på bruk av NMEA-fildata med koordinatene til objektets bane over et bestemt territorium. Nødvendige data kan også innhentes som et resultat av modellering av bevegelsesprosessen basert på dataeksperimenter.
GIS-algoritmer
Geoinformasjonssystemer er bygget på de første dataene som brukes for å utvikle algoritmen. Som regel er dette et sett med koordinater (Xk og Yk) som tilsvarer en eller annen objektbane i form av en NMEA-fil og et digit alt GIS-kart for et valgt område. Oppgaven er å utvikle en algoritme som viser bevegelsen til et punktobjekt. I løpet av dette arbeidet ble tre algoritmer analysert som ligger til grunn for løsningen av problemet.
- Den første GIS-algoritmen er analysen av NMEA-fildata for å trekke ut en sekvens av koordinater (Xk og Yk),
- Den andre algoritmen brukes til å beregne objektets sporvinkel, mens parameteren telles fra retningen tiløst.
- Den tredje algoritmen er for å bestemme kursen til et objekt i forhold til kardinalpunktene.
Generalisert algoritme: generelt konsept
Den generaliserte algoritmen for å vise bevegelsen til et punktobjekt på et GIS-kart inkluderer de tre tidligere nevnte algoritmene:
- NMEA-dataanalyse;
- beregning av objektets sporvinkel;
- bestemme kursen til et objekt i forhold til land rundt om i verden.
Geografiske informasjonssystemer med en generalisert algoritme er utstyrt med hovedkontrollelementet - timeren (Timer). Standardoppgaven er at den lar programmet generere hendelser med bestemte intervaller. Ved å bruke et slikt objekt kan du angi den nødvendige perioden for utførelse av et sett med prosedyrer eller funksjoner. For eksempel, for en repeterbar nedtelling av et tidsintervall på ett sekund, må du angi følgende tidtakeregenskaper:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=True.
Som et resultat vil prosedyren for å lese X, Y-koordinatene til objektet fra NMEA-filen startes hvert sekund, som et resultat av at dette punktet med de mottatte koordinatene vises på GIS-kartet.
Prinsippet til timeren
Bruken av geografiske informasjonssystemer er som følger:
- Tre punkter er markert på det digitale kartet (symbol - 1, 2, 3), som tilsvarer banen til objektet i forskjellige øyeblikktid tk2, tk1, tk. De er nødvendigvis forbundet med en heltrukket linje.
- Aktivering og deaktivering av timeren som styrer visningen av objektets bevegelse på kartet utføres ved hjelp av knappene som trykkes av brukeren. Betydningen deres og en viss kombinasjon kan studeres i henhold til skjemaet.
NMEA-fil
La oss kort beskrive sammensetningen av GIS NMEA-filen. Dette er et dokument skrevet i ASCII-format. I hovedsak er det en protokoll for utveksling av informasjon mellom en GPS-mottaker og andre enheter, for eksempel en PC eller PDA. Hver NMEA-melding begynner med et $-tegn, etterfulgt av en enhetsbetegnelse på to tegn (GP for en GPS-mottaker) og slutter med \r\n, et vognretur- og linjeskifttegn. Nøyaktigheten av dataene i varselet avhenger av typen melding. All informasjon er samlet på én linje, med felt atskilt med komma.
For å forstå hvordan geografiske informasjonssystemer fungerer, er det nok å studere den mye brukte meldingen av typen $GPRMC, som inneholder et minim alt, men grunnleggende sett med data: plasseringen av et objekt, dets hastighet og tid.
La oss se på et bestemt eksempel, hvilken informasjon som er kodet i det:
- dato for bestemmelse av objektets koordinater - 7. januar 2015;
- Universelle UTC-koordinater - 10t 54m 52s;
- objektkoordinater - 55°22.4271' N og 36°44.1610' E
Vi legger vekt på at koordinatene til objektetpresenteres i grader og minutter, hvor sistnevnte er gitt med en nøyaktighet på fire desimaler (eller en prikk som skilletegn mellom heltalls- og brøkdelene av et reelt tall i USA-format). I fremtiden vil du trenge at breddegraden til plasseringen av objektet i NMEA-filen er i posisjonen etter det tredje kommaet, og lengdegraden er etter det femte. På slutten av meldingen sendes kontrollsummen etter ''-tegnet som to heksadesimale sifre - 6C.
Geoinformasjonssystemer: eksempler på kompilering av en algoritme
La oss vurdere en NMEA-filanalysealgoritme for å trekke ut et sett med koordinater (X og Yk) som tilsvarer objektets bevegelsesbane. Den består av flere påfølgende trinn.
Bestemme Y-koordinaten til et objekt
NMEA-dataanalysealgoritme
Trinn 1. Les GPRMC-streng fra NMEA-fil.
Trinn 2. Finn posisjonen til det tredje kommaet i strengen (q).
Trinn 3. Finn posisjonen til det fjerde kommaet i strengen (r).
Trinn 4. Finn desim altegn (t) fra posisjon q.
Trinn 5 Trekk ut ett tegn fra strengen ved posisjon (r+1).
Trinn 6. Hvis dette tegnet er lik W, settes den nordlige halvkule-variabelen til 1, ellers -1.
Step 7. Trekk ut (r- +2) tegn fra strengen som starter ved posisjon (t-2).
Trinn 8. Trekk ut (t-q-3) tegn fra strengen som starter ved posisjon (q+1).
Trinn 9. Konverter strenger til reelle tall og beregn Y-koordinaten til objektet i radianmål.
bestemme X-koordinaten til et objekt
Trinn 10. Finn posisjonen til den femtekomma i streng (n).
Trinn 11. Finn posisjonen til det sjette kommaet i streng (m).
Trinn 12. Start fra posisjon n, finn desim altegn (p). Trinn 13. Trekk ut ett tegn fra strengen ved posisjon (m+1).
Trinn 14. Hvis dette tegnet er lik 'E', settes EasternHemisphere-variabelen til 1, ellers -1. Trinn 15. Trekk ut (m-p+2) tegn i strengen, start ved posisjon (p-2).
Trinn 16. Trekk ut (p-n+2) tegn av strengen, med start ved posisjon (n+ 1).
Trinn 17. Konverter strengene til reelle tall og beregn X-koordinaten til objektet i radianmål.
Trinn 18. Hvis NMEA-filen ikke leses til slutten, gå deretter til trinn 1, ellers gå til trinn 19.
Trinn 19. Fullfør algoritmen.
Trinn 6 og 16 i denne algoritmen bruker variablene NorthernHemisphere og EasternHemisphere for å numerisk kode objektets plassering på jorden. På den nordlige (sørlige) halvkule tar variabelen Northern Hemisphere verdien henholdsvis 1 (-1), på samme måte på den østlige (vestlige) halvkule østlige halvkule - 1 (-1).
GIS-applikasjon
Bruken av geografiske informasjonssystemer er utbredt i mange områder:
- geologi og kartografi;
- handel og tjenester;
- inventory;
- økonomi og ledelse;
- defense;
- engineering;
- utdanning osv.
