GIS ovat nykyaikaisia mobiiligeotietojärjestelmiä, jotka pystyvät näyttämään sijaintinsa kartalla. Tämä tärkeä ominaisuus perustuu kahden teknologian käyttöön: geoinformaatioon ja globaaliin paikannukseen. Jos mobiililaitteessa on sisäänrakennettu GPS-vastaanotin, niin tällaisen laitteen avulla on mahdollista määrittää sen sijainti ja siten myös itse GIS:n tarkat koordinaatit. Valitettavasti venäjänkielisessä tieteellisessä kirjallisuudessa geoinformaatioteknologiaa ja -järjestelmiä edustaa pieni määrä julkaisuja, minkä seurauksena niiden toimivuuden taustalla olevista algoritmeista ei ole juurikaan tietoa.
GIS-luokitus
Maantieteellisten tietojärjestelmien jako tapahtuu alueperiaatteen mukaisesti:
- Globaalia GIS:tä on käytetty ihmisen aiheuttamien ja luonnonkatastrofien estämiseen vuodesta 1997 lähtien. Näiden tietojen ansiosta se on mahdollista suhteellisenennakoida katastrofin laajuus lyhyessä ajassa, laatia suunnitelma sen jälkiseurauksille, arvioida vahingot ja ihmishenkien menetykset sekä järjestää humanitaarisia toimia.
- Kuntatasolla kehitetty alueellinen paikkatietojärjestelmä. Sen avulla paikallisviranomaiset voivat ennustaa tietyn alueen kehitystä. Tämä järjestelmä heijastaa lähes kaikkia tärkeitä osa-alueita, kuten investointeja, kiinteistöjä, navigointia ja informaatiota, lakia jne. On myös syytä huomata, että näiden tekniikoiden käytön ansiosta on mahdollista toimia turvallisuuden takaajana koko väestö. Alueen paikkatietojärjestelmää käytetään tällä hetkellä varsin tehokkaasti, mikä auttaa houkuttelemaan investointeja ja alueen talouden nopeaa kasvua.
Jokaisella yllä olevista ryhmistä on tietyt alatyypit:
- Maailmanlaajuinen GIS sisältää kansallisia ja mannertenvälisiä järjestelmiä, yleensä v altion tilalla.
- Alueelliseen - paikalliseen, osa-alueeseen, paikalliseen.
Tietoa näistä tietojärjestelmistä löytyy verkon erityisistä osista, joita kutsutaan geoportaaleiksi. Ne on asetettu julkisesti tarkastettavaksi ilman rajoituksia.
Toimintaperiaate
Maantieteelliset tietojärjestelmät toimivat algoritmin laatimisen ja kehittämisen periaatteella. Hän antaa sinun näyttää kohteen liikkeen GIS-kartalla, mukaan lukien mobiililaitteen liikkeet paikallisessa järjestelmässä. VastaanottajaJotta voit kuvata tämän pisteen maastopiirustuksessa, sinun on tiedettävä vähintään kaksi koordinaattia - X ja Y. Kun näytät kohteen liikkeen kartalla, sinun on määritettävä koordinaattien järjestys (Xk ja Yk). Niiden indikaattorien tulee vastata paikallisen GIS-järjestelmän eri ajankohtia. Tämä on perusta kohteen sijainnin määrittämiselle.
Tämä koordinaattisarja voidaan poimia GPS-vastaanottimen standardista NMEA-tiedostosta, joka on suorittanut todellista liikettä maassa. Siten tässä tarkasteltu algoritmi perustuu NMEA-tiedostodatan käyttöön, jossa on kohteen liikeradan koordinaatit tietyllä alueella. Tarvittavat tiedot saadaan myös mallintamalla liikeprosessia tietokonekokeiden perusteella.
GIS-algoritmit
Paikkatietojärjestelmät rakentuvat alkutietoihin, jotka on otettu algoritmin kehittämiseen. Tämä on pääsääntöisesti joukko koordinaatteja (Xk ja Yk), jotka vastaavat jotakin objektin liikerataa NMEA-tiedoston ja digitaalisen GIS-kartan muodossa valitulle alueelle. Tehtävänä on kehittää algoritmi, joka näyttää pisteobjektin liikkeen. Tämän työn aikana analysoitiin kolme algoritmia, jotka ovat ongelman ratkaisun taustalla.
- Ensimmäinen GIS-algoritmi on NMEA-tiedoston tietojen analysointi koordinaattijonon (Xk ja Yk) poimimiseksi siitä,
- Toista algoritmia käytetään laskemaan kohteen jälkikulma, kun taas parametri lasketaan suunnastaitään.
- Kolmas algoritmi on kohteen kurssin määrittämiseen suhteessa pääpisteisiin.
Yleistetty algoritmi: yleinen käsite
Yleistetty algoritmi pisteobjektin liikkeen näyttämiseksi GIS-kartalla sisältää kolme aiemmin mainittua algoritmia:
- NMEA-tietojen analyysi;
- objektin kulkukulman laskenta;
- objektin suunnan määrittäminen suhteessa maihin ympäri maailmaa.
Yleistetyllä algoritmilla varustetut maantieteelliset tietojärjestelmät on varustettu pääohjauselementillä - ajastimella (Timer). Sen perustehtävä on, että se sallii ohjelman generoida tapahtumia tietyin väliajoin. Tällaista objektia käyttämällä voit asettaa vaaditun ajanjakson joukon toimenpiteitä tai toimintoja suorittamiseen. Esimerkiksi yhden sekunnin aikavälin toistettavaa lähtölaskentaa varten sinun on asetettava seuraavat ajastimen ominaisuudet:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=True.
Tämän seurauksena prosessi kohteen X, Y koordinaattien lukemiseksi NMEA-tiedostosta käynnistetään joka sekunti, minkä seurauksena tämä piste vastaanotetuine koordinaatteineen näkyy GIS-kartalla.
Ajastimen periaate
Maantieteellisten tietojärjestelmien käyttö on seuraava:
- Digitaalikartalle on merkitty kolme pistettä (symboli - 1, 2, 3), jotka vastaavat kohteen liikerataa eri hetkilläaika tk2, tk1, tk. Ne on välttämättä yhdistetty yhtenäisellä viivalla.
- Ajastin, joka ohjaa kohteen liikkeen näyttämistä kartalla, otetaan käyttöön ja poistetaan käytöstä käyttäjän painamilla painikkeilla. Niiden merkitystä ja tiettyä yhdistelmää voidaan tutkia kaavion mukaan.
NMEA-tiedosto
Kuvaillaan lyhyesti GIS NMEA -tiedoston koostumusta. Tämä on ASCII-muodossa kirjoitettu asiakirja. Pohjimmiltaan se on protokolla tietojen vaihtamiseksi GPS-vastaanottimen ja muiden laitteiden, kuten PC:n tai PDA:n, välillä. Jokainen NMEA-sanoma alkaa $-merkillä, jota seuraa kaksimerkkinen laitetunnus (GP GPS-vastaanottimelle) ja päättyy \r\n, rivinvaihto- ja rivinvaihtomerkkiin. Ilmoituksen tietojen tarkkuus riippuu viestin tyypistä. Kaikki tiedot sisältyvät yhdelle riville, ja kentät on erotettu pilkuilla.
Ymmärtääkseen, kuinka paikkatietojärjestelmät toimivat, riittää tutkia laaj alti käytetty $GPRMC-tyyppinen viesti, joka sisältää minimaalisen mutta perustietojoukon: kohteen sijainnin, sen nopeuden ja ajan.
Katsotaanpa tiettyä esimerkkiä, mitä tietoa siihen on koodattu:
- kohteen koordinaattien määrityspäivä - 7. tammikuuta 2015;
- Yleinen aika UTC-koordinaatit - 10h 54m 52s;
- objektin koordinaatit - 55°22.4271' pohjoista leveyttä ja 36°44.1610' E
Korostamme, että kohteen koordinaatitesitetään asteina ja minuutteina, joista jälkimmäinen on annettu neljän desimaalin tarkkuudella (tai pisteellä erottimena reaaliluvun kokonaisluvun ja murto-osien välillä USA-muodossa). Jatkossa tarvitset, että NMEA-tiedostossa objektin sijainnin leveysaste on kolmannen pilkun jälkeen ja pituusaste viidennen jälkeen. Viestin lopussa tarkistussumma lähetetään ''-merkin jälkeen kahtena heksadesimaalilukuna - 6C.
Paikkatietojärjestelmät: esimerkkejä algoritmin laatimisesta
Ajatellaan NMEA-tiedostoanalyysialgoritmia, joka poimii objektin liikerataa vastaavan joukon koordinaatteja (X ja Yk). Se koostuu useista peräkkäisistä vaiheista.
Osoituksen Y-koordinaatin määrittäminen
NMEA-tietojen analysointialgoritmi
Vaihe 1. Lue GPRMC-merkkijono NMEA-tiedostosta.
Vaihe 2. Etsi kolmannen pilkun paikka merkkijonosta (q).
Vaihe 3. Etsi neljännen pilkun paikka merkkijonosta (r).
Vaihe 4. Etsi desimaalipilkun merkki (t) alkaen paikasta q.
Vaihe 5 Poimi yksi merkki merkkijonosta kohdassa (r+1).
Vaihe 6. Jos tämä merkki on yhtä suuri kuin W, pohjoisen pallonpuoliskon muuttujaksi asetetaan 1, muuten -1.
Step 7. Poimi (r- +2) merkkijonosta, joka alkaa kohdasta (t-2).
Vaihe 8. Poimi (t-q-3) merkkijonon merkit, jotka alkavat kohdasta (q+1).
Vaihe 9. Muunna merkkijonot reaaliluvuiksi ja laske kohteen Y-koordinaatit radiaanimitoissa.
Osoituksen X-koordinaatin määrittäminen
Vaihe 10. Etsi viidennen sijaintipilkku merkkijonossa (n).
Vaihe 11. Etsi kuudennen pilkun paikka merkkijonosta (m).
Vaihe 12. Aloita paikasta n, etsi desimaalipilkun merkki (p). Vaihe 13. Poimi yksi merkki merkkijonosta kohdassa (m+1).
Vaihe 14. Jos tämä merkki on yhtä suuri kuin 'E', itäisen pallonpuoliskon muuttujaksi asetetaan 1, muuten -1. Vaihe 15. Poimi (m-p+2) merkkijonon merkit alkaen kohdasta (p-2).
Vaihe 16. Pura (p-n+2) merkit merkkijonosta alkaen paikasta (n+ 1).
Vaihe 17. Muunna merkkijonot reaaliluvuiksi ja laske kohteen X-koordinaatit radiaanimitoissa.
Vaihe 18. Jos NMEA-tiedosto ei lue loppuun, siirry sitten vaiheeseen 1, muussa tapauksessa siirry vaiheeseen 19.
Vaihe 19. Viimeistele algoritmi.
Tämän algoritmin vaiheet 6 ja 16 käyttävät pohjoisen pallonpuoliskon ja itäisen pallonpuoliskon muuttujia koodaa numeerisesti kohteen sijainnin maan päällä. Pohjoisella (eteläisellä) pallonpuoliskolla muuttuja NorthernHemisphere saa arvon 1 (-1), vastaavasti, vastaavasti itäisellä (läntisellä) pallonpuoliskolla Eastern Hemisphere - 1 (-1).
GIS-sovellus
Maantieteellisten tietojärjestelmien käyttö on yleistä monilla alueilla:
- geologia ja kartografia;
- kauppa ja palvelut;
- varasto;
- talous ja johtaminen;
- puolustus;
- tekniikka;
- koulutus jne.