ГІС - гэта ... Геаграфічныя інфармацыйныя сістэмы

ГІС - гэта сучасныя геаінфармацыйныя мабільныя сістэмы, якія валодаюць магчымасцю адлюстроўваць сваё месцазнаходжанне на карце. У аснове гэтага важнага ўласцівасці ляжыць выкарыстанне двух тэхналогій: геаінфармацыйнай і глабальнага пазіцыянавання. Калі мабільнае прылада мае ўбудаваны GPS-прыёмнік, то з дапамогай такога прыбора можна вызначыць яго месцазнаходжанне і, такім чынам, дакладныя каардынаты самой ГІС. На жаль, геаінфармацыйныя тэхналогіі і сістэмы ў рускамоўнай навуковай літаратуры прадстаўлены невялікай колькасцю публікацый, з прычыны гэтага практычна цалкам адсутнічае інфармацыя аб алгарытмах, якія ляжаць у аснове іх функцыянальных магчымасцяў.

класіфікацыя ГІС

Падраздзяленне геаінфармацыйных сістэм адбываецца па тэрытарыяльным прынцыпе:

1. Глабальная ГІС выкарыстоўваецца для прадухілення тэхнагенных і прыродных катаклізмаў з 1997 года. Дзякуючы гэтых дадзеных можна за адносна кароткі час спрагназаваць маштабы катастрофы, скласці план ліквідацыі наступстваў, ацаніць нанесеную шкоду і людскія страты, а таксама арганізаваць гуманітарныя акцыі.
2. Рэгіянальная геаінфармацыйная сістэма распрацавана на муніцыпальным узроўні. Яна дазваляе мясцовым уладам прагназаваць развіццё пэўнага рэгіёну. Дадзеная сістэма адлюстроўвае практычна ўсе важныя сферы, напрыклад інвестыцыйныя, маёмасныя, навігацыйна-інфармацыйныя, прававыя і інш. Таксама варта адзначыць, што дзякуючы выкарыстанню дадзеных тэхналогій з'явілася магчымасць выступаць гарантам бяспекі жыццядзейнасці ўсяго насельніцтва. Рэгіянальная геаінфармацыйная сістэма ў цяперашні час выкарыстоўваецца досыць эфектыўна, спрыяючы прыцягненню інвестыцый і імклівага росту эканомікі раёна.

Кожная з вышэйапісаных груп мае пэўныя падвіды:

• У глабальную ГІС уваходзяць нацыянальныя і субконтинентальные сістэмы, як правіла, з дзяржаўным статусам.
• У рэгіянальную - лакальныя, субрэгіянальных, мясцовыя.

Звесткі аб дадзеных інфармацыйных сістэмах можна знайсці ў спецыяльных раздзелах сеткі, якія называюцца геопорталами. Яны размяшчаюцца ў адкрытым доступе для азнаямлення без якіх-небудзь абмежаванняў.

Прынцып працы

Геаграфічныя інфармацыйныя сістэмы працуюць па прынцыпе складання і распрацоўкі алгарытму. Менавіта ён дазваляе адлюстроўваць рух аб'екта на карце ГІС, уключаючы перамяшчэнне мабільнага прылады ў межах лакальнай сістэмы. Каб адлюстраваць дадзеную кропку на чарцяжы мясцовасці, неабходна ведаць, па меншай меры, дзве каардынаты - X і Y. Пры адлюстраванні руху аб'екта на карце спатрэбіцца вызначыць паслядоўнасць каардынатаў (Xk і Yk). Іх паказчыкі павінны адпавядаць розным момантах часу лакальнай сістэмы ГІС. Гэта з'яўляецца асновай для вызначэння месцазнаходжання аб'екта.

Дадзеную паслядоўнасць каардынатаў можна атрымаць з стандартнага NMEA-файла GPS-прымача, які выканаў рэальны рух на мясцовасці. Такім чынам, у аснове разгляданага тут алгарытму ляжыць выкарыстанне дадзеных NMEA-файла з каардынатамі траекторыі аб'екта па пэўнай тэрыторыі. Неабходныя дадзеныя можна атрымаць таксама ў выніку мадэлявання працэсу руху на аснове камп'ютэрных эксперыментаў.

алгарытмы ГІС

Геаінфармацыйныя сістэмы пабудаваныя на зыходных дадзеных, якія бяруцца для распрацоўкі алгарытму. Як правіла, гэта набор каардынатаў (Xk і Yk), які адпавядае некаторай траекторыі аб'екта ў выглядзе NMEA-файла і лічбавай карты ГІС на абраным участку мясцовасці. Задача заключаецца ў распрацоўцы алгарытму, які адлюстроўвае рух кропкавага аб'екта. У ходзе гэтай працы былі прааналізаваныя тры алгарытму, якія ляжаць у аснове рашэння пастаўленай задачы.

• Першы алгарытм ГІС - гэта аналіз дадзеных NMEA-файла з мэтай вымання з яго паслядоўнасці каардынатаў (Xk і Yk),
• Другі алгарытм выкарыстоўваецца для вылічэння пуцявой кута аб'екта, пры гэтым адлік параметру выконваецца ад кірунку на ўсход.
• Трэці алгарытм - для вызначэння курсу аб'екта адносна краін святла.

Абагульнены алгарытм: агульнае паняцце

Абагульнены алгарытм адлюстравання руху кропкавага аб'екта на карце ГІС ўключае тры паказаных раней алгарытму:

• аналіз дадзеных NMEA;
• вылічэнне пуцявой кута аб'екта;
• вызначэнне курсу аб'екта адносна краін усяго зямнога шара.

Геаграфічныя інфармацыйныя сістэмы з абагульненым алгарытмам аснашчаны асноўным кіраўнікам элементам - таймерам (Timer). Стандартная задача яго заключаецца ў тым, што ён дазваляе праграме генераваць падзеі праз пэўныя прамежкі часу. З дапамогай такога аб'екта можна ўсталёўваць патрабаваны перыяд для выканання набору працэдур або функцый. Напрыклад, для шматкроць выкананага адліку інтэрвалу часу ў адну секунду трэба ўсталяваць наступныя ўласцівасці таймера:

• Timer.Interval = 1000;
• Timer.Enabled = True.

У выніку кожную секунду будзе запускацца працэдура счытвання каардынатаў X, Y аб'екта з NMEA-файла, з прычыны чаго дадзеная кропка з атрыманымі каардынатамі адлюстроўваецца на карце ГІС.

Прынцып працы таймера

Выкарыстанне геаінфармацыйных сістэм адбываецца наступным чынам:

1. На лічбавы карце адзначаюцца тры кропкі (ўмоўнае пазначэнне - 1, 2, 3), якія адпавядаюць траекторыі руху аб'екта ў розныя моманты часу tk2, tk1, tk. Яны абавязкова злучаныя суцэльнай лініяй.
2. Ўключэнне і выключэнне таймера, кіраўніка адлюстраваннем перамяшчэння аб'екта на карце, ажыццяўляецца з дапамогай кнопак, націскайце карыстальнікам. Іх значэнне і пэўную камбінацыю можна вывучыць па схеме.

NMEA-файл

Апішам коратка склад NMEA-файла ГІС. Гэта дакумент, запісаны ў фармаце ASCII. Па сутнасці, ён уяўляе сабой пратакол для абмену інфармацыяй паміж GPS-прымачом і іншымі прыладамі, напрыклад ПК або КПК. Кожнае паведамленне NMEA пачынаецца са знака $, за якім варта двухсимвольное пазначэнне прылады (для GPS-прымача - GP) і заканчваецца паслядоўнасцю \ r \ n - сімвалам перакладу карэткі і пераходу на новы радок. Дакладнасць дадзеных у апавяшчэнні залежыць ад выгляду паведамленні. Уся інфармацыя змяшчаецца ў адным радку, прычым поля падзяляюцца коскамі.

Для таго каб разабрацца, як працуюць геаінфармацыйныя сістэмы, цалкам дастаткова вывучыць шырока выкарыстоўваецца паведамленне тыпу $ GPRMC, якое змяшчае мінімальны, але асноўны набор дадзеных: месцазнаходжанне аб'екта, яго хуткасць і час.
Разгледзім на пэўным прыкладзе, якая інфармацыя ў ім закадавана:

• дата вызначэння каардынатаў аб'екта - 7 студзеня 2015 г .;
• сусветнае час UTC вызначэння каардынатаў - 10h 54m 52s;
• каардынаты аб'екта - 55 ° 22.4271 'з.ш. і 36 ° 44.1610 'у.д.

Падкрэслім, што каардынаты аб'екта прадстаўленыя ў градусах і хвілінах, прычым апошні паказчык даецца з дакладнасцю да чатырох знакаў пасля коскі (або кропкі як падзельніка цэлай і дробавай частак рэчавага колькасці ў фармаце USA). У далейшым спатрэбіцца тое, што ў NMEA-файле шырата месцазнаходжання аб'екта знаходзіцца ў пазіцыі пасля трэцяй коскі, а даўгата - пасля пятай. У канцы паведамлення перадаецца кантрольная сума пасля знака '*' ў выглядзе двух шаснаццатковых лічбаў - 6C.

Геаінфармацыйныя сістэмы: прыклады складання алгарытму

Разгледзім алгарытм аналізу NMEA-файла з мэтай здабывання набору каардынатаў (X і Yk), адпаведных траекторыі руху аб'екта. Ён складаецца з некалькіх паслядоўных крокаў.

Вызначэнне каардынаты Y аб'екта

Алгарытм аналізу дадзеных NMEA

Крок 1. Прачытаць радок GPRMC з NMEA-файла.

Крок 2. Знайсці пазіцыю трэцяй коскі ў радку (q).

Крок 3. Знайсці пазіцыю чацвёртай коскі ў радку (r).

Крок 4. Знайсці, пачынаючы з пазіцыі q, сімвал дзесятковай кропкі (t).

Крок 5. Выняць адзін сімвал з радка, які знаходзіцца ў пазіцыі (r + 1).

Крок 6. Калі гэты сімвал роўны W, то пераменная NorthernHemisphere атрымлівае значэнне 1, інакш -1.

Крок 7. Выняць (г- + 2) знакаў радкі, пачынаючы з пазіцыі (t-2).

Крок 8. Выняць (tq-3) знакаў радкі, пачынаючы з пазіцыі (q + 1).

Крок 9. Пераўтварыць радкі ў рэчавыя колькасці і вылічыць каардынату Y аб'екта ў радыян меры.

Вызначэнне каардынаты X аб'екта

Крок 10. Знайсці пазіцыю пятай коскі ў радку (n).

Крок 11. Знайсці пазіцыю шосты коскі ў радку (m).

Крок 12. Знайсці, пачынаючы з пазіцыі n, сімвал дзесятковай кропкі (p).

Крок 13. Выняць адзін сімвал з радка, які знаходзіцца ў пазіцыі (m + 1).

Крок 14. Калі гэты сімвал роўны 'E', то пераменная EasternHemisphere атрымлівае значэнне 1, інакш -1.

Крок 15. Выняць (m-p + 2) знакаў радкі, пачынаючы з пазіцыі (p-2).

Крок 16. Выняць (p-n + 2) знакаў радкі, пачынаючы з пазіцыі (n + 1).

Крок 17. Пераўтварыць радкі ў рэчавыя колькасці і вылічыць каардынату X аб'екта ў радыян меры.

Крок 18. Калі NMEA-файл ёсьць прачытаны да канца, то перайсці да кроку 1, інакш перайсці да кроку 19.

Крок 19. Скончыць алгарытм.

На кроку 6 і 16 дадзенага алгарытму выкарыстоўваюцца зменныя NorthernHemisphere і EasternHemisphere для колькаснага кадавання месцазнаходжання аб'екта на Зямлі. У паўночным (паўднёвым) паўшар'і пераменная NorthernHemisphere прымае значэнне 1 (-1) адпаведна, аналагічна ва ўсходнім (заходнім) паўшар'і EasternHemisphere - 1 (-1).

прымяненне ГІС

Прымяненне геаінфармацыйных сістэм шырока распаўсюджана ў многіх галінах:

• геалогіі і картаграфіі;
• гандлю і паслугах;
• кадастры;
• эканоміцы і кіраванні;
• абароны;
• інжынерыі;
• адукацыі і інш.