GIS er moderne mobile geoinformationssystemer, der har evnen til at vise deres placering på et kort. Denne vigtige egenskab er baseret på brugen af to teknologier: geoinformation og global positionering. Hvis den mobile enhed har en indbygget GPS-modtager, er det ved hjælp af en sådan enhed muligt at bestemme dens placering og dermed de nøjagtige koordinater for selve GIS. Desværre er geoinformationsteknologier og -systemer i den russisksprogede videnskabelige litteratur repræsenteret af et lille antal publikationer, hvilket resulterer i, at der næsten ikke er nogen information om de algoritmer, der ligger til grund for deres funktionalitet.
GIS-klassifikation
Opdelingen af geografiske informationssystemer sker efter territorialprincippet:
- Global GIS er blevet brugt til at forhindre menneskeskabte og naturkatastrofer siden 1997. Takket være disse data er det muligt for relativtforudsige omfanget af katastrofen på kort tid, udarbejde en plan for eftervirkningerne, vurdere skaderne og tabet af menneskeliv og organisere humanitære aktioner.
- Region alt geoinformationssystem udviklet på kommun alt niveau. Det giver lokale myndigheder mulighed for at forudsige udviklingen i en bestemt region. Dette system afspejler næsten alle vigtige områder, såsom investering, ejendom, navigation og information, juridisk osv. Det er også værd at bemærke, at takket være brugen af disse teknologier blev det muligt at fungere som en garant for livssikkerheden i hele befolkningen. Det regionale geografiske informationssystem bliver i øjeblikket brugt ganske effektivt og hjælper med at tiltrække investeringer og den hurtige vækst i regionens økonomi.
Hver af ovenstående grupper har visse undertyper:
- Det globale GIS omfatter nationale og subkontinentale systemer, norm alt med statsstatus.
- Til det regionale - lok alt, subregion alt, lok alt.
Information om disse informationssystemer kan findes i særlige sektioner af netværket, som kaldes geoportaler. De er placeret i det offentlige domæne til gennemgang uden nogen begrænsninger.
Arbejdsprincip
Geografiske informationssystemer arbejder efter princippet om at kompilere og udvikle en algoritme. Det er ham, der giver dig mulighed for at vise bevægelsen af et objekt på et GIS-kort, inklusive bevægelsen af en mobil enhed i det lokale system. Tilfor at afbilde dette punkt på terræntegningen skal du kende mindst to koordinater - X og Y. Når du viser et objekts bevægelse på et kort, skal du bestemme rækkefølgen af koordinater (Xk og Yk). Deres indikatorer skal svare til forskellige tidspunkter i det lokale GIS-system. Dette er grundlaget for at bestemme objektets placering.
Denne sekvens af koordinater kan udtrækkes fra en standard NMEA-fil fra en GPS-modtager, der har udført reelle bevægelser på jorden. Således er den her overvejede algoritme baseret på brugen af NMEA-fildata med koordinaterne for objektets bane over et bestemt territorium. De nødvendige data kan også opnås som et resultat af modellering af bevægelsesprocessen baseret på computereksperimenter.
GIS-algoritmer
Geoinformationssystemer er bygget på de indledende data, der tages for at udvikle algoritmen. Som regel er der tale om et sæt koordinater (Xk og Yk) svarende til en eller anden objektbane i form af en NMEA-fil og et digit alt GIS-kort for et udvalgt område. Opgaven er at udvikle en algoritme, der viser bevægelsen af et punktobjekt. I løbet af dette arbejde blev tre algoritmer analyseret, der ligger til grund for løsningen af problemet.
- Den første GIS-algoritme er analysen af NMEA-fildata for at udtrække en sekvens af koordinater (Xk og Yk) fra dem,
- Den anden algoritme bruges til at beregne objektets sporvinkel, mens parameteren tælles fra retningen tiløst.
- Den tredje algoritme er til bestemmelse af et objekts kurs i forhold til kardinalpunkterne.
Generaliseret algoritme: generelt koncept
Den generaliserede algoritme til at vise bevægelsen af et punktobjekt på et GIS-kort inkluderer de tre tidligere nævnte algoritmer:
- NMEA-dataanalyse;
- beregning af objektets sporvinkel;
- bestemmelse af et objekts kurs i forhold til lande rundt om på kloden.
Geografiske informationssystemer med en generaliseret algoritme er udstyret med hovedkontrolelementet - timeren (Timer). Dens standardopgave er, at det tillader programmet at generere begivenheder med bestemte intervaller. Ved at bruge et sådant objekt kan du indstille den nødvendige periode for udførelse af et sæt procedurer eller funktioner. For en gentagelig nedtælling af et tidsinterval på et sekund skal du f.eks. indstille følgende timeregenskaber:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=Sand.
Som et resultat vil proceduren for at læse X, Y-koordinaterne for objektet fra NMEA-filen blive lanceret hvert sekund, som et resultat af hvilket dette punkt med de modtagne koordinater vises på GIS-kortet.
Timerens princip
Brugen af geografiske informationssystemer er som følger:
- Tre punkter er markeret på det digitale kort (symbol - 1, 2, 3), som svarer til objektets bane på forskellige tidspunktertid tk2, tk1, tk. De er nødvendigvis forbundet med en ubrudt linje.
- Aktivering og deaktivering af timeren, der styrer visningen af objektets bevægelse på kortet, udføres ved hjælp af de knapper, der trykkes af brugeren. Deres betydning og en bestemt kombination kan studeres i henhold til skemaet.
NMEA-fil
Lad os kort beskrive sammensætningen af GIS NMEA-filen. Dette er et dokument skrevet i ASCII-format. I bund og grund er det en protokol til udveksling af information mellem en GPS-modtager og andre enheder, såsom en pc eller PDA. Hver NMEA-meddelelse begynder med et $-tegn efterfulgt af en enhedsbetegnelse på to tegn (GP for en GPS-modtager) og slutter med \r\n, et vognretur- og linjeskifttegn. Nøjagtigheden af dataene i meddelelsen afhænger af meddelelsestypen. Alle oplysninger er indeholdt på én linje med felter adskilt af kommaer.
For at forstå, hvordan geografiske informationssystemer fungerer, er det nok at studere den meget udbredte meddelelse af typen $GPRMC, som indeholder et minim alt, men grundlæggende sæt af data: placeringen af et objekt, dets hastighed og tid.
Lad os overveje et bestemt eksempel, hvilke oplysninger der er kodet i det:
- dato for bestemmelse af objektets koordinater - 7. januar 2015;
- Univers altid UTC-koordinater - 10h 54m 52s;
- objektkoordinater - 55°22.4271' N og 36°44.1610' E
Vi understreger, at objektets koordinaterpræsenteres i grader og minutter, hvor sidstnævnte er givet med en nøjagtighed på fire decimaler (eller en prik som en adskiller mellem heltal- og brøkdelen af et reelt tal i USA-format). I fremtiden skal du bruge, at breddegraden for objektets placering i NMEA-filen er i positionen efter det tredje komma, og længdegraden er efter det femte. I slutningen af meddelelsen sendes kontrolsummen efter ''-tegnet som to hexadecimale cifre - 6C.
Geoinformationssystemer: eksempler på kompilering af en algoritme
Lad os overveje en NMEA-filanalysealgoritme til at udtrække et sæt koordinater (X og Yk), der svarer til objektets bevægelsesbane. Den består af flere på hinanden følgende trin.
Bestemmelse af Y-koordinaten for et objekt
NMEA-dataanalysealgoritme
Trin 1. Læs GPRMC-streng fra NMEA-fil.
Trin 2. Find placeringen af det tredje komma i strengen (q).
Trin 3. Find placeringen af det fjerde komma i strengen (r).
Trin 4. Find decim altegn (t) startende fra position q.
Trin 5 Udtræk et tegn fra strengen ved position (r+1).
Trin 6. Hvis dette tegn er lig med W, er den nordlige halvkugle-variabel sat til 1, ellers -1.
Step 7. Udtræk (r- +2) tegn fra strengen, der starter ved position (t-2).
Trin 8. Udtræk (t-q-3) tegn fra strengen, der starter ved position (q+1).
Trin 9. Konverter strenge til reelle tal, og beregn Y-koordinaten for objektet i radianmål.
Bestemmelse af X-koordinaten for et objekt
Trin 10. Find positionen for den femtekomma i streng (n).
Trin 11. Find positionen for det sjette komma i streng (m).
Trin 12. Start fra position n, find decim altegn (p). Trin 13. Udtræk et tegn fra strengen ved position (m+1).
Trin 14. Hvis dette tegn er lig med 'E', sættes EasternHemisphere-variablen til 1, ellers -1. Trin 15. Udtræk (m-p+2) tegn i strengen, startende ved position (p-2).
Trin 16. Udtræk (p-n+2) tegn af strengen, startende ved position (n+ 1).
Trin 17. Konverter strengene til reelle tal og beregn X-koordinaten for objektet i radianmål.
Trin 18. Hvis NMEA-filen er ikke læst til slutningen, gå derefter til trin 1, ellers gå til trin 19.
Trin 19. Afslut algoritmen.
Trin 6 og 16 i denne algoritme bruger variablerne NorthernHemisphere og EasternHemisphere til at numerisk indkode objektets placering på Jorden. På den nordlige (sydlige) halvkugle tager variablen nordlige halvkugle værdien henholdsvis 1 (-1), på samme måde på den østlige (vestlige) halvkugle østlige halvkugle - 1 (-1).
GIS-applikation
Brugen af geografiske informationssystemer er udbredt i mange områder:
- geologi og kartografi;
- handel og tjenester;
- inventory;
- økonomi og ledelse;
- forsvar;
- engineering;
- uddannelse osv.
