GIS sunt sisteme moderne de geoinformații mobile care au capacitatea de a-și afișa locația pe o hartă. Această proprietate importantă se bazează pe utilizarea a două tehnologii: geoinformații și poziționarea globală. Dacă dispozitivul mobil are un receptor GPS încorporat, atunci cu ajutorul unui astfel de dispozitiv este posibil să se determine locația acestuia și, în consecință, coordonatele exacte ale GIS-ului însuși. Din păcate, tehnologiile și sistemele de geoinformație din literatura științifică în limba rusă sunt reprezentate de un număr mic de publicații, drept urmare aproape că nu există informații despre algoritmii care stau la baza funcționalității lor.
clasificare GIS
Divizarea sistemelor informaționale geografice are loc după principiul teritorial:
- Global GIS a fost folosit pentru a preveni dezastrele naturale și provocate de om din 1997. Datorită acestor date, este posibil pentru relativprezice amploarea dezastrului într-un timp scurt, elaborează un plan pentru consecințe, evaluează pagubele și pierderile de vieți omenești și organizează acțiuni umanitare.
- Sistem regional de geoinformații dezvoltat la nivel municipal. Permite autorităților locale să prezică dezvoltarea unei anumite regiuni. Acest sistem reflectă aproape toate domeniile importante, cum ar fi investiții, proprietăți, navigație și informații, juridice etc. De asemenea, este de remarcat faptul că, datorită utilizării acestor tehnologii, a devenit posibil să acționăm ca un garant al siguranței vieții intreaga populatie. Sistemul de informații geografice regionale este utilizat în prezent destul de eficient, contribuind la atragerea investițiilor și la creșterea rapidă a economiei regiunii.
Fiecare dintre grupurile de mai sus are anumite subtipuri:
- GIS global include sisteme naționale și subcontinentale, de obicei cu statut de stat.
- La regional - local, subregional, local.
Informațiile despre aceste sisteme informatice pot fi găsite în secțiuni speciale ale rețelei, care se numesc geoportale. Acestea sunt plasate în domeniul public pentru examinare fără nicio restricție.
Principiul de lucru
Sistemele de informații geografice funcționează pe principiul compilării și dezvoltării unui algoritm. El este cel care vă permite să afișați mișcarea unui obiect pe o hartă GIS, inclusiv mișcarea unui dispozitiv mobil în cadrul sistemului local. Lapentru a reprezenta acest punct pe desenul terenului, trebuie să cunoașteți cel puțin două coordonate - X și Y. Când afișați mișcarea unui obiect pe o hartă, va trebui să determinați succesiunea coordonatelor (Xk și Yk). Indicatorii lor ar trebui să corespundă cu diferite momente ale sistemului local GIS. Aceasta este baza pentru determinarea locației obiectului.
Această secvență de coordonate poate fi extrasă dintr-un fișier NMEA standard al unui receptor GPS care a efectuat o mișcare reală pe sol. Astfel, algoritmul luat în considerare aici se bazează pe utilizarea datelor din fișierul NMEA cu coordonatele traiectoriei obiectului pe un anumit teritoriu. Datele necesare pot fi obținute și ca rezultat al modelării procesului de mișcare pe baza experimentelor computerizate.
algoritmi GIS
Sistemele de geoinformații sunt construite pe datele inițiale care sunt luate pentru a dezvolta algoritmul. De regulă, acesta este un set de coordonate (Xk și Yk) corespunzătoare unei traiectorii obiectului sub forma unui fișier NMEA și a unei hărți GIS digitale pentru o zonă selectată. Sarcina este de a dezvolta un algoritm care afișează mișcarea unui obiect punctual. Pe parcursul acestei lucrări, au fost analizați trei algoritmi care stau la baza soluționării problemei.
- Primul algoritm GIS este analiza datelor fișierului NMEA pentru a extrage din acesta o secvență de coordonate (Xk și Yk),
- Al doilea algoritm este folosit pentru a calcula unghiul de urmărire al obiectului, în timp ce parametrul este numărat din direcția spreest.
- Al treilea algoritm este pentru determinarea cursului unui obiect în raport cu punctele cardinale.
Algoritm generalizat: concept general
Algoritmul generalizat pentru afișarea mișcării unui obiect punct pe o hartă GIS include cei trei algoritmi menționați anterior:
- Analiza datelor NMEA;
- calculul unghiului de urmărire al obiectului;
- determinarea cursului unui obiect în raport cu țările de pe glob.
Sistemele de informații geografice cu algoritm generalizat sunt echipate cu elementul principal de control - cronometrul (Timer). Sarcina sa standard este că permite programului să genereze evenimente la anumite intervale. Folosind un astfel de obiect, puteți seta perioada necesară pentru execuția unui set de proceduri sau funcții. De exemplu, pentru o numărătoare inversă repetabilă a unui interval de timp de o secundă, trebuie să setați următoarele proprietăți cronometru:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Activat=Adevărat.
Ca urmare, procedura de citire a coordonatelor X, Y ale obiectului din fișierul NMEA va fi lansată în fiecare secundă, drept urmare acest punct cu coordonatele primite este afișat pe harta GIS.
Principiul cronometrului
Utilizarea sistemelor de informații geografice este următoarea:
- Pe harta digitală sunt marcate trei puncte (simbol - 1, 2, 3), care corespund traiectoriei obiectului în diferite momentetimp tk2, tk1, tk. Ele sunt în mod necesar conectate printr-o linie continuă.
- Activarea și dezactivarea cronometrului care controlează afișarea mișcării obiectului pe hartă se realizează cu ajutorul butoanelor apăsate de utilizator. Semnificația lor și o anumită combinație pot fi studiate conform schemei.
fișier NMEA
Să descriem pe scurt compoziția fișierului GIS NMEA. Acesta este un document scris în format ASCII. În esență, este un protocol pentru schimbul de informații între un receptor GPS și alte dispozitive, cum ar fi un PC sau un PDA. Fiecare mesaj NMEA începe cu un semn $, urmat de o desemnare a dispozitivului cu două caractere (GP pentru un receptor GPS) și se termină cu \r\n, un caracter de întoarcere la cărucior și de avans de linie. Acuratețea datelor din notificare depinde de tipul mesajului. Toate informațiile sunt conținute într-un singur rând, cu câmpurile separate prin virgulă.
Pentru a înțelege cum funcționează sistemele de informații geografice, este suficient să studiem mesajul de tip $GPRMC larg utilizat, care conține un set minim, dar de bază de date: locația unui obiect, viteza și timpul acestuia.
Să luăm în considerare un anumit exemplu, ce informații sunt codificate în el:
- data determinării coordonatelor obiectului - 7 ianuarie 2015;
- Coordonate ora universală UTC - 10h 54m 52s;
- coordonate obiect - 55°22,4271' N și 36°44,1610' E
Subliniem că coordonatele obiectuluisunt prezentate în grade și minute, acestea din urmă fiind date cu o precizie de patru zecimale (sau un punct ca separator între părțile întregi și fracționale ale unui număr real în format SUA). În viitor, veți avea nevoie ca în fișierul NMEA, latitudinea locației obiectului să fie în poziția de după a treia virgulă, iar longitudinea să fie după a cincea. La sfârșitul mesajului, suma de control este transmisă după caracterul „” sub formă de două cifre hexazecimale - 6C.
Sisteme de geoinformații: exemple de compilare a unui algoritm
Să luăm în considerare un algoritm de analiză a fișierului NMEA pentru a extrage un set de coordonate (X și Yk) corespunzătoare traiectoriei de mișcare a obiectului. Este alcătuit din mai mulți pași succesivi.
Determinarea coordonatei Y a unui obiect
Algoritm de analiză a datelor NMEA
Pasul 1. Citiți șirul GPRMC din fișierul NMEA.
Pasul 2. Găsiți poziția celei de-a treia virgule în șirul (q).
Pasul 3. Găsiți poziția celei de-a patra virgule în șirul (r).
Pasul 4. Găsiți caracterul zecimal (t) începând de la poziția q.
Pasul 5. Extrageți un caracter din șir la poziția (r+1).
Pasul 6. Dacă acest caracter este egal cu W, atunci variabila emisfera nordică este setată la 1, în caz contrar -1.
Pas 7. Extrageți (r- +2) caractere ale șirului începând de la poziția (t-2).
Pasul 8. Extrageți (t-q-3) caractere ale șirului începând de la poziția (q+1).
Pasul 9. Convertiți șirurile în numere reale și calculați coordonatele Y a obiectului în măsura în radiani.
Determinarea coordonatei X a unui obiect
Pasul 10. Găsiți poziția celui de-al cincileavirgula în șir (n).
Pasul 11. Găsiți poziția celei de-a șasea virgule în șir (m).
Pasul 12. Pornind de la poziția n, găsiți caracterul punct zecimal (p). Pasul 13. Extrageți un caracter din șir la poziția (m+1).
Pasul 14. Dacă acest caracter este egal cu „E”, atunci variabila Emisferă de Est este setată la 1, în caz contrar -1. Pasul 15. Extrageți (m-p+2) caractere ale șirului, începând cu poziția (p-2).
Pasul 16. Extrageți (p-n+2) caractere a șirului, începând de la poziția (n+ 1).
Pasul 17. Convertiți șirurile în numere reale și calculați coordonatele X a obiectului în măsura în radiani.
Pasul 18. Dacă fișierul NMEA nu este citit până la sfârșit, apoi treceți la pasul 1, în caz contrar treceți la pasul 19.
Pasul 19. Finalizați algoritmul.
Pașii 6 și 16 ai acestui algoritm folosesc variabilele emisferei nordice și estice pentru a codifică numeric locația obiectului pe Pământ. În emisfera nordică (sudica), variabila emisfera nordică ia valoarea 1 (-1), respectiv, în mod similar în emisfera estică (vestică) emisfera estică - 1 (-1).
aplicație GIS
Utilizarea sistemelor de informații geografice este larg răspândită în multe zone:
- geologie și cartografie;
- comerț și servicii;
- inventar;
- economie și management;
- apărare;
- inginerie;
- educație etc.
