ГАЖ – картада орналасқан жерін көрсету мүмкіндігі бар заманауи мобильді геоақпараттық жүйелер. Бұл маңызды қасиет екі технологияны қолдануға негізделген: геоақпарат және жаһандық позициялау. Егер мобильді құрылғыда кірістірілген GPS қабылдағышы болса, онда мұндай құрылғының көмегімен оның орналасқан жерін және, тиісінше, ГАЖ-нің дәл координаттарын анықтауға болады. Өкінішке орай, орыс тіліндегі ғылыми әдебиеттерде геоақпараттық технологиялар мен жүйелер аз басылымдармен ұсынылған, нәтижесінде олардың функционалдық мүмкіндіктеріне негізделген алгоритмдер туралы ақпарат дерлік жоқ.
GIS классификациясы
Географиялық ақпараттық жүйелерді бөлу аумақтық принцип бойынша жүзеге асырылады:
- Жаһандық ГАЖ 1997 жылдан бері техногендік және табиғи апаттардың алдын алу үшін қолданылады. Осы деректердің арқасында салыстырмалы түрде мүмкінапаттың ауқымын қысқа мерзімде болжау, зардаптардың жоспарын жасау, шығын мен адам шығынын бағалау және гуманитарлық шараларды ұйымдастыру.
- Аймақтық геоақпараттық жүйе муниципалды деңгейде дамыған. Ол жергілікті билік органдарына белгілі бір аймақтың дамуын болжауға мүмкіндік береді. Бұл жүйе инвестиция, мүлік, навигациялық және ақпараттық, заңгерлік және т.б. сияқты барлық дерлік маңызды салаларды көрсетеді. Сондай-ақ, осы технологияларды қолданудың арқасында ол адам өмірінің қауіпсіздігінің кепілі ретінде әрекет ету мүмкін болғанын атап өткен жөн. бүкіл халық. Аймақтық географиялық ақпараттық жүйе қазір айтарлықтай тиімді пайдаланылуда, бұл инвестиция тартуға және аймақ экономикасының қарқынды өсуіне ықпал етеді.
Жоғарыда аталған топтардың әрқайсысының белгілі ішкі түрлері бар:
- Жаһандық ГАЖ әдетте мемлекеттік мәртебесі бар ұлттық және субконтиненттік жүйелерді қамтиды.
- Аймақтық - жергілікті, субаймақтық, жергілікті.
Бұл ақпараттық жүйелер туралы ақпаратты желінің геопорталдар деп аталатын арнайы бөлімдерінен табуға болады. Олар ешбір шектеусіз қарау үшін қоғамдық доменге орналастырылады.
Жұмыс принципі
Географиялық ақпараттық жүйелер алгоритмді құрастыру және әзірлеу принципі бойынша жұмыс істейді. Ол GIS картасында объектінің қозғалысын, соның ішінде жергілікті жүйедегі мобильді құрылғының қозғалысын көрсетуге мүмкіндік береді. Кімгежер бедерінің сызбасында бұл нүктені бейнелеу үшін кем дегенде екі координатаны білу керек - X және Y. Объектінің қозғалысын картада көрсету кезінде координаталар тізбегін (Xk және Yk) анықтау керек. Олардың көрсеткіштері жергілікті ГАЖ жүйесінің уақытының әртүрлі нүктелеріне сәйкес келуі керек. Бұл нысанның орнын анықтауға негіз болады.
Бұл координаттар тізбегін жерде нақты қозғалыс жасаған GPS қабылдағышының стандартты NMEA файлынан шығаруға болады. Осылайша, мұнда қарастырылатын алгоритм белгілі бір аумақтағы объект траекториясының координаталары бар NMEA файл деректерін пайдалануға негізделген. Қажетті деректерді компьютерлік эксперименттер негізінде қозғалыс процесін модельдеу нәтижесінде де алуға болады.
GIS алгоритмдері
Геоақпараттық жүйелер алгоритмді әзірлеу үшін алынған бастапқы деректерге негізделген. Әдетте, бұл NMEA файлы түріндегі кейбір объект траекториясына сәйкес келетін координаттар жиынтығы (Xk және Yk) және таңдалған аймақ үшін цифрлық GIS картасы. Тапсырма нүктелік объектінің қозғалысын көрсететін алгоритмді жасау болып табылады. Бұл жұмыс барысында есептің шешімі негізінде жатқан үш алгоритм талданды.
- Бірінші GIS алгоритмі NMEA файл деректерін талдау болып табылады, одан координаттар тізбегін (Xk және Yk) шығарып алады,
- Екінші алгоритм нысанның трек бұрышын есептеу үшін пайдаланылады, ал параметр бағыттан бастап есептеледішығыс.
- Үшінші алгоритм негізгі нүктелерге қатысты нысанның бағытын анықтауға арналған.
Жалпыланған алгоритм: жалпы түсінік
ГАЖ картасында нүктелік нысанның қозғалысын көрсетудің жалпыланған алгоритмі бұрын айтылған үш алгоритмді қамтиды:
- NMEA деректерін талдау;
- нысанның жүру бұрышын есептеу;
- дүние жүзіндегі елдерге қатысты нысанның бағытын анықтау.
Жалпыланған алгоритмі бар географиялық ақпараттық жүйелер негізгі басқару элементімен – таймермен (Таймер) жабдықталған. Оның стандартты міндеті - ол бағдарламаға белгілі бір аралықта оқиғаларды құруға мүмкіндік береді. Мұндай объектіні пайдалана отырып, процедуралар немесе функциялар жиынын орындау үшін қажетті кезеңді орнатуға болады. Мысалы, бір секундтық уақыт аралығын қайталанатын кері санақ үшін келесі таймер сипаттарын орнату керек:
- Таймер. Интервал=1000;
- Таймер. Қосылған=Рас.
Нәтижесінде NMEA файлынан нысанның X, Y координаттарын оқу процедурасы секунд сайын іске қосылады, нәтижесінде алынған координаталары бар бұл нүкте ГАЖ картасында көрсетіледі.
Таймердің принципі
Географиялық ақпараттық жүйелерді пайдалану келесідей:
- Сандық картада үш нүкте белгіленген (таңба - 1, 2, 3), олар әртүрлі сәттердегі нысанның траекториясына сәйкес келедіуақыт tk2, tk1, tk. Олар міндетті түрде тұтас сызықпен қосылады.
- Нысанның қозғалысын картада көрсетуді басқаратын таймерді қосу және өшіру пайдаланушы басқан түймелер арқылы жүзеге асырылады. Олардың мағынасы мен белгілі бір комбинациясын схема бойынша зерттеуге болады.
NMEA файлы
GIS NMEA файлының құрамын қысқаша сипаттайық. Бұл ASCII пішімінде жазылған құжат. Негізінде бұл GPS қабылдағышы мен ДК немесе PDA сияқты басқа құрылғылар арасында ақпарат алмасу протоколы. Әрбір NMEA хабары $ белгісінен басталады, одан кейін екі таңбалы құрылғы белгілеуімен (GPS қабылдағышы үшін GP) және \r\n, каретканы қайтару және жолды беру таңбасымен аяқталады. Хабарламадағы деректердің дәлдігі хабарлама түріне байланысты. Барлық ақпарат бір жолда, өрістер үтірмен бөлінген.
Географиялық ақпараттық жүйелердің қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін ең аз, бірақ деректердің негізгі жиынтығын қамтитын кең таралған $GPRMC типті хабарламаны зерттеу жеткілікті: объектінің орналасқан жері, оның жылдамдығы мен уақыты.
Белгілі бір мысалды қарастырайық, онда қандай ақпарат кодталған:
- объектінің координаттарын анықтау күні - 2015 жылғы 7 қаңтар;
- Әмбебап уақыт UTC координаттары - 10сағ 54мин 52с;
- нысан координаттары - 55°22,4271' с және 36°44.1610' E
Нысанның координаталары екенін атап өтемізсоңғысы төрт ондық таңба дәлдігімен (немесе АҚШ форматындағы нақты санның бүтін және бөлшек бөліктері арасындағы бөлгіш ретінде нүкте) градуспен және минутпен беріледі. Болашақта сізге NMEA файлында нысанның орналасу ендігі үшінші үтірден кейінгі күйде, ал бойлық бесіншіден кейін болуы қажет. Хабарламаның соңында бақылау сомасы '' таңбасынан кейін екі он алтылық сан ретінде жіберіледі - 6C.
Геоақпараттық жүйелер: алгоритмді құрастыру мысалдары
Нысанның қозғалыс траекториясына сәйкес координаттар жиынын (X және Yk) шығару үшін NMEA файлды талдау алгоритмін қарастырайық. Ол бірнеше кезекті қадамдардан тұрады.
Нысанның Y координатасын анықтау
NMEA деректерді талдау алгоритмі
1-қадам. NMEA файлынан GPRMC жолын оқыңыз.
2-қадам. (q) жолдағы үшінші үтірдің орнын табыңыз.
3-қадам. Жолдағы төртінші үтірдің орнын табыңыз (r).
4-қадам. q позициясынан басталатын ондық үтір таңбасын (t) табыңыз.
5-қадам (r+1) позициясындағы жолдан бір таңбаны шығарып алыңыз.
6-қадам. Бұл таңба W мәніне тең болса, Солтүстік жарты шар айнымалысы 1 мәніне орнатылады, әйтпесе -1.
Қадам 7. (t-2) позициясынан басталатын жолдың (r- +2) таңбаларын шығарыңыз.
8-қадам. (q+1) позициясынан басталатын жолдың (t-q-3) таңбаларын шығарыңыз.
9-қадам. Жолдарды нақты сандарға түрлендіру және нысанның Y координатасын радиандық өлшеммен есептеңіз.
Нысанның X координатасын анықтау
10-қадам. Бесінші орынды табыңызЖолдағы үтір (n).
11-қадам. Жолдағы (m) алтыншы үтірдің орнын табыңыз.
12-қадам. N позициясынан бастап ондық бөлшек таңбасын (p) табыңыз.13-қадам. (m+1) орнындағы жолдан бір таңбаны шығарып алыңыз.
14-қадам. Бұл таңба «E» мәніне тең болса, Шығыс жарты шар айнымалысы 1-ге орнатылады, әйтпесе -1. 15-қадам. (p-2) позициясынан бастап жолдың (m-p+2) таңбаларын шығарып алыңыз.
16-қадам. (p-n+2) таңбаларды шығарып алыңыз. жолдың (n+ 1) позициясынан басталады.
17-қадам. Жолдарды нақты сандарға түрлендіру және нысанның X координатасын радиандық өлшеммен есептеңіз.
18-қадам. NMEA файлы соңына дейін оқылмайды, содан кейін 1-қадамға өтіңіз, әйтпесе 19-қадамға өтіңіз.
19-қадам. Алгоритмді аяқтаңыз.
Осы алгоритмнің 6 және 16-қадамдары Солтүстік жарты шар мен Шығыс жарты шар айнымалы мәндерін пайдаланыңыз. объектінің жердегі орнын сандық кодтау. Солтүстік (оңтүстік) жарты шарда Солтүстік жарты шар айнымалысы сәйкесінше 1 (-1) мәнін қабылдайды, сол сияқты шығыс (батыс) жарты шарда Шығыс жарты шарда - 1 (-1).
GIS қолданбасы
Географиялық ақпараттық жүйелерді қолдану көптеген аймақтарда кең таралған:
- геология және картография;
- сауда және қызметтер;
- инвентарь;
- экономика және менеджмент;
- қорғаныс;
- инженерлік;
- білім, т.б.
