GIS on kaasaegsed mobiilsed geoinfosüsteemid, millel on võimalus kuvada oma asukohta kaardil. See oluline omadus põhineb kahe tehnoloogia kasutamisel: geoinformatsioon ja globaalne positsioneerimine. Kui mobiilseadmel on sisseehitatud GPS-vastuvõtja, siis on sellise seadme abil võimalik määrata selle asukoht ja sellest tulenev alt ka GIS-i enda täpsed koordinaadid. Kahjuks on geoinfotehnoloogiad ja -süsteemid venekeelses teaduskirjanduses esindatud vähese hulga publikatsioonidega, mistõttu puudub peaaegu igasugune teave nende funktsionaalsuse aluseks olevate algoritmide kohta.
GIS-i klassifikatsioon
Geograafiliste infosüsteemide jaotus toimub territoriaalse põhimõtte järgi:
- Globaalset GIS-i on inimtegevusest tingitud ja loodusõnnetuste ennetamiseks kasutatud alates 1997. aastast. Tänu nendele andmetele on see võimalik suhteliseltennustada lühikese aja jooksul katastroofi ulatust, koostada selle tagajärgede plaan, hinnata kahjusid ja inimohvreid ning korraldada humanitaarmeetmeid.
- Omavalitsuse tasandil välja töötatud piirkondlik geoinfosüsteem. See võimaldab kohalikel omavalitsustel ennustada konkreetse piirkonna arengut. See süsteem kajastab peaaegu kõiki olulisi valdkondi, nagu investeeringud, kinnisvara, navigatsioon ja teave, juriidiline valdkond jne. Samuti väärib märkimist, et tänu nende tehnoloogiate kasutamisele sai võimalikuks tegutseda autode eluohutuse tagajana. kogu elanikkond. Regionaalset geograafilist infosüsteemi kasutatakse praegu üsna tõhus alt, mis aitab kaasa investeeringute ligitõmbamisele ja piirkonna majanduse kiirele kasvule.
Igal ül altoodud rühmadel on teatud alamtüübid:
- Ülemaailmne GIS sisaldab riiklikke ja subkontinentaalseid süsteeme, tavaliselt osariigi staatusega.
- Piirkondlikule – kohalik, allpiirkondlik, kohalik.
Teavet nende infosüsteemide kohta leiate võrgu spetsiaalsetest osadest, mida nimetatakse geoportaalideks. Need on piiranguteta ülevaatamiseks avalikku omandisse paigutatud.
Tööpõhimõte
Geograafilised infosüsteemid töötavad algoritmi koostamise ja arendamise põhimõttel. Just tema võimaldab teil kuvada objekti liikumist GIS-kaardil, sealhulgas mobiilseadme liikumist kohalikus süsteemis. Toselle punkti kujutamiseks maastikujoonisel peate teadma vähem alt kahte koordinaati - X ja Y. Objekti liikumise kuvamisel kaardil peate määrama koordinaatide jada (Xk ja Yk). Nende näitajad peaksid vastama kohaliku GIS-süsteemi erinevatele ajahetkedele. See on aluseks objekti asukoha määramisel.
Selle koordinaatide jada saab eraldada maapinnal reaalselt liikunud GPS-vastuvõtja standardsest NMEA-failist. Seega põhineb siin käsitletav algoritm NMEA faili andmete kasutamisel koos objekti trajektoori koordinaatidega teatud territooriumil. Vajalikud andmed saab ka arvutikatsete põhjal liikumisprotsessi modelleerimise tulemusena.
GIS-algoritmid
Geoinfosüsteemid on üles ehitatud algandmetele, mis on võetud algoritmi väljatöötamiseks. Reeglina on see teatud objekti trajektoorile vastav koordinaatide kogum (Xk ja Yk) NMEA faili ja digitaalse GIS-kaardi kujul valitud ala kohta. Ülesandeks on töötada välja algoritm, mis kuvab punktobjekti liikumist. Selle töö käigus analüüsiti kolme ülesande lahenduse aluseks olevat algoritmi.
- Esimene GIS-algoritm on NMEA-faili andmete analüüs, et eraldada neist koordinaatide jada (Xk ja Yk),
- Teist algoritmi kasutatakse objekti rajanurga arvutamiseks, samal ajal kui parameetrit loendatakse suunast kuniida.
- Kolmas algoritm on ette nähtud objekti kursi määramiseks põhipunktide suhtes.
Üldine algoritm: üldkontseptsioon
Punktobjekti liikumise GIS-kaardil kuvamise üldistatud algoritm sisaldab kolme eelnev alt mainitud algoritmi:
- NMEA andmete analüüs;
- objekti rajanurga arvutamine;
- objekti suuna määramine maailma riikide suhtes.
Geograafilised infosüsteemid üldistatud algoritmiga on varustatud peamise juhtelemendiga - taimeriga (Timer). Selle standardülesanne on see, et see võimaldab programmil teatud ajavahemike järel sündmusi genereerida. Sellist objekti kasutades saate määrata protseduuride või funktsioonide komplekti täitmiseks vajaliku perioodi. Näiteks ühesekundilise ajaintervalli korratavaks loenduriks peate määrama järgmised taimeri omadused:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=Tõene.
Selle tulemusel käivitatakse iga sekundi järel protseduur objekti X, Y koordinaatide NMEA failist lugemiseks, mille tulemusena kuvatakse see punkt koos saadud koordinaatidega GIS-i kaardil.
Taimeri põhimõte
Geograafiliste infosüsteemide kasutamine on järgmine:
- Digikaardil on märgitud kolm punkti (sümbol - 1, 2, 3), mis vastavad objekti trajektoorile erinevatel hetkedelaeg tk2, tk1, tk. Need on tingimata ühendatud pideva joonega.
- Taimeri, mis juhib objekti liikumise kuvamist kaardil, lubamine ja keelamine toimub kasutaja poolt vajutatud nuppude abil. Nende tähendust ja teatud kombinatsiooni saab uurida skeemi järgi.
NMEA-fail
Kirjeldame lühid alt GIS NMEA faili koostist. See on ASCII-vormingus dokument. Sisuliselt on see protokoll teabe vahetamiseks GPS-vastuvõtja ja muude seadmete, näiteks arvuti või pihuarvuti, vahel. Iga NMEA sõnum algab märgiga $, millele järgneb kahekohaline seadme tähis (GP GPS-vastuvõtja jaoks) ja lõpeb \r\n, kelgu tagastusmärgi ja reavahetuse märgiga. Teatises olevate andmete täpsus sõltub sõnumi tüübist. Kogu teave sisaldub ühel real, väljad on eraldatud komadega.
Selleks, et mõista, kuidas geograafilised infosüsteemid toimivad, piisab, kui uurida lai alt levinud $GPRMC tüüpi sõnumit, mis sisaldab minimaalset, kuid põhiandmekogumit: objekti asukohta, kiirust ja aega.
Võtleme ühe näitena, milline teave on sellesse kodeeritud:
- objekti koordinaatide määramise kuupäev - 7. jaanuar 2015;
- Universaalaeg UTC koordinaadid - 10h 54m 52s;
- objekti koordinaadid - 55°22,4271' N ja 36°44,1610' E
Rõhutame, et objekti koordinaadidesitatakse kraadides ja minutites, kusjuures viimased on antud nelja kümnendkoha täpsusega (või USA formaadis reaalarvu täisarvu ja murdosa eraldajana punkt). Edaspidi on teil vaja, et NMEA-failis oleks objekti asukoha laiuskraad kolmanda koma järel ja pikkuskraad pärast viiendat koma. Sõnumi lõpus edastatakse kontrollsumma pärast tähte '' kahe kuueteistkümnendkohana – 6C.
Geoinfosüsteemid: algoritmi koostamise näited
Võtleme NMEA failianalüüsi algoritmi, et eraldada objekti liikumistrajektoorile vastavate koordinaatide komplekt (X ja Yk). See koosneb mitmest järjestikusest etapist.
Objekti Y-koordinaadi määramine
NMEA andmeanalüüsi algoritm
1. samm. Lugege NMEA-failist GPRMC-stringi.
2. samm. Leidke stringis (q) kolmanda koma asukoht.
Samm 3. Leidke neljanda koma asukoht stringis (r).
Samm 4. Leidke kümnendkoha märk (t) alates kohast q.
Samm 5 Eraldage stringist üks märk positsioonis (r+1).
Step 6. Kui see märk on võrdne W-ga, määratakse Põhjapoolkera muutuja väärtuseks 1, vastasel juhul -1.
Step 7. Ekstraheerige (r- +2) tähemärgid stringist, mis algab positsioonist (t-2).
Samm 8. Ekstraheerige (t-q-3) stringi märgid, mis algavad positsioonist (q+1).
Samm 9. Teisendage stringid reaalarvudeks ja arvutage objekti Y-koordinaat radiaanis.
Objekti X-koordinaadi määramine
10. samm. Leidke viienda asukohtkoma stringis (n).
Samm 11. Leidke kuuenda koma asukoht stringis (m).
Samm 12. Alustades positsioonist n, leidke komamärk (p). Samm 13. Ekstraheerige stringist üks märk positsioonis (m+1).
Samm 14. Kui see märk on võrdne 'E'ga, seatakse idapoolkera muutuja väärtuseks 1, muidu -1. Samm 15. Eraldage stringi märgid (m-p+2), alustades kohast (p-2).
Samm 16. Ekstraheerige (p-n+2) märgid stringi, alustades kohast (n+ 1).
Samm 17. Teisendage stringid reaalarvudeks ja arvutage objekti X-koordinaat radiaanimõõtudes.
Samm 18. Kui NMEA-fail ei loeta lõpuni, siis minge 1. sammu juurde, vastasel juhul jätkake sammuga 19.
Samm 19. Lõpetage algoritm.
Selle algoritmi 6. ja 16. sammud kasutage põhjapoolkera ja idapoolkera muutujaid, et numbriliselt kodeerida objekti asukohta Maal. Põhjapoolkeral (lõunapoolkeral) saab muutuja NorthernHemisphere väärtuseks vastav alt 1 (-1), samamoodi ida (lääne) poolkeral EasternHemisphere - 1 (-1).
GIS-rakendus
Geograafiliste infosüsteemide kasutamine on lai alt levinud paljudes valdkondades:
- geoloogia ja kartograafia;
- kaubandus ja teenused;
- inventar;
- majandus ja juhtimine;
- kaitse;
- insener;
- haridus jne
