GIS är moderna mobila geoinformationssystem som har möjlighet att visa sin plats på en karta. Denna viktiga egenskap är baserad på användningen av två teknologier: geoinformation och global positionering. Om den mobila enheten har en inbyggd GPS-mottagare, är det med hjälp av en sådan enhet möjligt att bestämma dess plats och följaktligen de exakta koordinaterna för själva GIS. Tyvärr representeras geoinformationsteknologier och -system i den ryskspråkiga vetenskapliga litteraturen av ett litet antal publikationer, vilket gör att det nästan inte finns någon information om algoritmerna som ligger till grund för deras funktionalitet.
GIS-klassificering
Indelningen av geografiska informationssystem sker enligt territoriell princip:
- Global GIS har använts för att förhindra konstgjorda katastrofer och naturkatastrofer sedan 1997. Tack vare dessa uppgifter är det möjligt för relativtförutsäga omfattningen av katastrofen på kort tid, upprätta en plan för efterdyningarna, bedöma skadan och förlusten av människoliv och organisera humanitära åtgärder.
- Region alt geoinformationssystem utvecklat på kommunal nivå. Det gör det möjligt för lokala myndigheter att förutsäga utvecklingen av en viss region. Detta system återspeglar nästan alla viktiga områden, såsom investeringar, fastigheter, navigering och information, juridiska etc. Det är också värt att notera att tack vare användningen av dessa tekniker blev det möjligt att agera som en garant för livssäkerheten för hela befolkningen. Det regionala geografiska informationssystemet används för närvarande ganska effektivt och hjälper till att attrahera investeringar och den snabba tillväxten av regionens ekonomi.
Var och en av grupperna ovan har vissa undertyper:
- Det globala GIS inkluderar nationella och subkontinentala system, vanligtvis med statlig status.
- Till det regionala - lok alt, subregion alt, lok alt.
Information om dessa informationssystem finns i särskilda delar av nätverket, som kallas geoportaler. De är offentliga för granskning utan några begränsningar.
Arbetsprincip
Geografiska informationssystem arbetar enligt principen att kompilera och utveckla en algoritm. Det är han som låter dig visa ett objekts rörelse på en GIS-karta, inklusive rörelsen av en mobil enhet inom det lokala systemet. Tillför att avbilda denna punkt på terrängritningen måste du känna till minst två koordinater - X och Y. När du visar ett objekts rörelse på en karta måste du bestämma sekvensen av koordinater (Xk och Yk). Deras indikatorer bör motsvara olika tidpunkter i det lokala GIS-systemet. Detta är grunden för att bestämma platsen för objektet.
Denna sekvens av koordinater kan extraheras från en standard NMEA-fil för en GPS-mottagare som har utfört verkliga rörelser på marken. Således är algoritmen som betraktas här baserad på användningen av NMEA-fildata med koordinaterna för objektets bana över ett visst territorium. Nödvändig data kan också erhållas som ett resultat av modellering av rörelseprocessen baserat på datorexperiment.
GIS-algoritmer
Geoinformationssystem bygger på den initiala data som tas för att utveckla algoritmen. Som regel är detta en uppsättning koordinater (Xk och Yk) som motsvarar någon objektbana i form av en NMEA-fil och en digital GIS-karta för ett v alt område. Uppgiften är att utveckla en algoritm som visar ett punktobjekts rörelse. Under arbetets gång analyserades tre algoritmer som ligger till grund för lösningen av problemet.
- Den första GIS-algoritmen är analys av NMEA-fildata för att extrahera en sekvens av koordinater (Xk och Yk) från den,
- Den andra algoritmen används för att beräkna objektets spårvinkel, medan parametern räknas från riktningen tillöst.
- Den tredje algoritmen är för att bestämma ett objekts kurs i förhållande till kardinalpunkterna.
Generaliserad algoritm: allmänt koncept
Den generaliserade algoritmen för att visa rörelsen av ett punktobjekt på en GIS-karta inkluderar de tre tidigare nämnda algoritmerna:
- NMEA-dataanalys;
- beräkning av objektets spårvinkel;
- bestämma ett objekts kurs i förhållande till länder runt om i världen.
Geografiska informationssystem med en generaliserad algoritm är utrustade med huvudkontrollelementet - timern (Timer). Dess standarduppgift är att det tillåter programmet att generera händelser med vissa intervall. Med hjälp av ett sådant objekt kan du ställa in den nödvändiga perioden för exekvering av en uppsättning procedurer eller funktioner. Till exempel, för en repeterbar nedräkning av ett tidsintervall på en sekund måste du ställa in följande timeregenskaper:
- Timer. Intervall=1000;
- Timer. Enabled=True.
Som ett resultat kommer proceduren för att läsa X, Y-koordinaterna för objektet från NMEA-filen att startas varje sekund, vilket resulterar i att denna punkt med de mottagna koordinaterna visas på GIS-kartan.
Principen för timern
Användningen av geografiska informationssystem är som följer:
- Tre punkter är markerade på den digitala kartan (symbol - 1, 2, 3), som motsvarar objektets bana vid olika ögonblicktid tk2, tk1, tk. De är nödvändigtvis förbundna med en heldragen linje.
- Aktivering och inaktivering av timern som styr visningen av objektets rörelse på kartan utförs med hjälp av de knappar som användaren trycker på. Deras betydelse och en viss kombination kan studeras enligt schemat.
NMEA-fil
Låt oss kort beskriva sammansättningen av GIS NMEA-filen. Detta är ett dokument skrivet i ASCII-format. I huvudsak är det ett protokoll för utbyte av information mellan en GPS-mottagare och andra enheter, såsom en PC eller PDA. Varje NMEA-meddelande börjar med ett $-tecken, följt av en enhetsbeteckning med två tecken (GP för en GPS-mottagare) och slutar med \r\n, en vagnretur och linjematningstecken. Noggrannheten av uppgifterna i meddelandet beror på typen av meddelande. All information finns på en rad, med fält separerade med kommatecken.
För att förstå hur geografiska informationssystem fungerar räcker det med att studera det allmänt använda meddelandet av $GPRMC-typ, som innehåller en minimal men grundläggande uppsättning data: platsen för ett objekt, dess hastighet och tid.
Låt oss betrakta ett visst exempel, vilken information är kodad i det:
- datum för bestämning av objektets koordinater - 7 januari 2015;
- Univers altid UTC-koordinater - 10h 54m 52s;
- objektkoordinater - 55°22.4271' N och 36°44.1610' E
Vi betonar att koordinaterna för objektetpresenteras i grader och minuter, där de senare ges med en noggrannhet på fyra decimaler (eller en punkt som en avgränsare mellan heltals- och bråkdelen av ett reellt tal i USA-format). I framtiden kommer du att behöva att i NMEA-filen är latituden för objektets plats i positionen efter det tredje kommatecken och longituden är efter det femte. I slutet av meddelandet sänds kontrollsumman efter tecknet '' som två hexadecimala siffror - 6C.
Geoinformationssystem: exempel på att kompilera en algoritm
Låt oss överväga en NMEA-filanalysalgoritm för att extrahera en uppsättning koordinater (X och Yk) som motsvarar objektets rörelsebana. Den består av flera på varandra följande steg.
Bestämma Y-koordinaten för ett objekt
NMEA-dataanalysalgoritm
Steg 1. Läs GPRMC-sträng från NMEA-fil.
Steg 2. Hitta positionen för det tredje kommatecken i strängen (q).
Steg 3. Hitta positionen för det fjärde kommatecken i strängen (r).
Steg 4. Hitta decim altecknet (t) med början från position q.
Steg 5 Extrahera ett tecken från strängen vid position (r+1).
Steg 6. Om detta tecken är lika med W, sätts variabeln för norra halvklotet till 1, annars -1.
Steg 7. Extrahera (r- +2) tecken från strängen som börjar vid position (t-2).
Steg 8. Extrahera (t-q-3) tecken från strängen som börjar vid position (q+1).
Steg 9. Konvertera strängar till reella tal och beräkna Y-koordinaten för objektet i radianmått.
Bestämma X-koordinaten för ett objekt
Steg 10. Hitta positionen för femmankomma i sträng (n).
Steg 11. Hitta positionen för det sjätte kommatecken i sträng (m).
Steg 12. Börja från position n, hitta decim altecknet (p). Steg 13. Extrahera ett tecken från strängen vid position (m+1).
Steg 14. Om detta tecken är lika med 'E' sätts EasternHemisphere-variabeln till 1, annars -1. Steg 15. Extrahera (m-p+2) tecken i strängen, med början på position (p-2).
Steg 16. Extrahera (p-n+2) tecken av strängen, med start vid position (n+ 1).
Steg 17. Konvertera strängarna till reella tal och beräkna X-koordinaten för objektet i radianmått.
Steg 18. Om NMEA-filen läses inte till slutet, gå sedan till steg 1, annars gå till steg 19.
Steg 19. Avsluta algoritmen.
Steg 6 och 16 i denna algoritm använder variablerna Northern Hemisphere och Eastern Hemisphere för att koda numeriskt objektets plats på jorden. På norra (södra) halvklotet tar variabeln Northern Hemisphere värdet 1 (-1) respektive, på samma sätt på det östra (västra) halvklotet Eastern Hemisphere - 1 (-1).
GIS-applikation
Användningen av geografiska informationssystem är utbredd i många områden:
- geologi och kartografi;
- handel och tjänster;
- lager;
- ekonomi och förv altning;
- defense;
- engineering;
- utbildning, etc.
