GIS-ը ժամանակակից շարժական գեոտեղեկատվական համակարգեր են, որոնք հնարավորություն ունեն ցուցադրելու իրենց գտնվելու վայրը քարտեզի վրա: Այս կարևոր հատկությունը հիմնված է երկու տեխնոլոգիաների կիրառման վրա՝ գեոտեղեկատվական և գլոբալ դիրքավորում: Եթե շարժական սարքն ունի ներկառուցված GPS ընդունիչ, ապա նման սարքի օգնությամբ հնարավոր է որոշել դրա գտնվելու վայրը և, հետևաբար, բուն GIS-ի ճշգրիտ կոորդինատները։ Ցավոք, ռուսալեզու գիտական գրականության աշխարհատեղեկատվական տեխնոլոգիաները և համակարգերը ներկայացված են սակավաթիվ հրապարակումներով, ինչի արդյունքում գրեթե չկա տեղեկատվություն դրանց ֆունկցիոնալության հիմքում ընկած ալգորիթմների մասին:
GIS դասակարգում
Աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերի բաժանումը տեղի է ունենում տարածքային սկզբունքով.
- Գլոբալ GIS-ն օգտագործվում է տեխնածին և բնական աղետները կանխելու համար 1997 թվականից: Այս տվյալների շնորհիվ հնարավոր է համեմատաբարկարճ ժամանակում կանխատեսել աղետի մասշտաբները, կազմել հետագա հետեւանքների պլան, գնահատել վնասներն ու մարդկային կորուստները և կազմակերպել մարդասիրական գործողություններ։
- Տարածաշրջանային աշխարհատեղեկատվական համակարգ մշակված մունիցիպալ մակարդակով. Այն թույլ է տալիս տեղական իշխանություններին կանխատեսել որոշակի տարածաշրջանի զարգացումը: Այս համակարգն արտացոլում է գրեթե բոլոր կարևոր ոլորտները, ինչպիսիք են՝ ներդրումային, գույքային, նավիգացիոն և տեղեկատվական, իրավական և այլն: Հարկ է նաև նշել, որ այս տեխնոլոգիաների կիրառման շնորհիվ հնարավոր դարձավ հանդես գալ որպես մարդկանց կյանքի անվտանգության երաշխավոր։ ամբողջ բնակչությունը։ Տարածաշրջանային աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգը ներկայումս բավականին արդյունավետ է օգտագործվում՝ նպաստելով ներդրումների ներգրավմանը և տարածաշրջանի տնտեսության արագ աճին։
Վերոնշյալ խմբերից յուրաքանչյուրն ունի որոշակի ենթատեսակներ.
- Գլոբալ GIS-ը ներառում է ազգային և ենթամայրցամաքային համակարգեր, սովորաբար պետական կարգավիճակով:
- Տարածաշրջանային - տեղական, ենթատարածաշրջանային, տեղական.
Այս տեղեկատվական համակարգերի մասին տեղեկատվությունը կարելի է գտնել ցանցի հատուկ բաժիններում, որոնք կոչվում են գեոպորտալներ։ Դրանք տեղադրվում են հանրային տիրույթում՝ վերանայման համար՝ առանց որևէ սահմանափակումների։
Աշխատանքի սկզբունք
Աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերն աշխատում են ալգորիթմի կազմման և մշակման սկզբունքով։ Նա է, ով թույլ է տալիս ցուցադրել օբյեկտի շարժումը GIS քարտեզի վրա, ներառյալ շարժական սարքի շարժումը տեղական համակարգի ներսում: Դեպիտեղանքի գծագրության վրա այս կետը պատկերելու համար անհրաժեշտ է իմանալ առնվազն երկու կոորդինատ՝ X և Y: Քարտեզի վրա օբյեկտի շարժումը ցուցադրելիս պետք է որոշել կոորդինատների հաջորդականությունը (Xk և Yk): Դրանց ցուցանիշները պետք է համապատասխանեն տեղական GIS համակարգի ժամանակի տարբեր կետերին: Սա օբյեկտի գտնվելու վայրը որոշելու հիմքն է։
Կորդինատների այս հաջորդականությունը կարելի է հանել GPS ընդունիչի ստանդարտ NMEA ֆայլից, որն իրական շարժում է կատարել գետնի վրա: Այսպիսով, այստեղ դիտարկվող ալգորիթմը հիմնված է NMEA ֆայլի տվյալների օգտագործման վրա՝ որոշակի տարածքի վրա օբյեկտի հետագծի կոորդինատներով: Անհրաժեշտ տվյալները կարելի է ստանալ նաև համակարգչային փորձերի հիման վրա շարժման գործընթացի մոդելավորման արդյունքում։
GIS ալգորիթմներ
Աշխարհատեղեկատվական համակարգերը կառուցված են նախնական տվյալների վրա, որոնք վերցված են ալգորիթմը մշակելու համար: Որպես կանոն, սա կոորդինատների մի շարք է (Xk և Yk), որոնք համապատասխանում են որոշ օբյեկտների հետագծին NMEA ֆայլի և ընտրված տարածքի թվային GIS քարտեզի տեսքով: Խնդիրն է մշակել ալգորիթմ, որը ցույց է տալիս կետային օբյեկտի շարժումը: Այս աշխատանքի ընթացքում վերլուծվել են երեք ալգորիթմներ, որոնք ընկած են խնդրի լուծման հիմքում։
- Առաջին GIS ալգորիթմը NMEA ֆայլի տվյալների վերլուծությունն է՝ դրանից կոորդինատների (Xk և Yk) հաջորդականություն հանելու համար,
- Երկրորդ ալգորիթմը օգտագործվում է օբյեկտի հետագծի անկյունը հաշվարկելու համար, մինչդեռ պարամետրը հաշվվում է ուղղությունից մինչևարևելք.
- Երրորդ ալգորիթմը կարդինալ կետերի նկատմամբ օբյեկտի ընթացքը որոշելու համար է։
Ընդհանրացված ալգորիթմ. ընդհանուր հայեցակարգ
GIS քարտեզի վրա կետային օբյեկտի շարժումը ցուցադրելու ընդհանրացված ալգորիթմը ներառում է նախկինում նշված երեք ալգորիթմները.
- NMEA տվյալների վերլուծություն;
- օբյեկտի հետագծի անկյան հաշվարկ;
- որոշում է օբյեկտի ընթացքը աշխարհի երկրների համեմատ:
Ընդհանրացված ալգորիթմով աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերը համալրված են կառավարման հիմնական տարրով՝ ժամանակաչափով (Timer): Նրա ստանդարտ խնդիրն այն է, որ այն թույլ է տալիս ծրագրին ստեղծել իրադարձություններ որոշակի ընդմիջումներով: Օգտագործելով նման օբյեկտ, դուք կարող եք սահմանել անհրաժեշտ ժամանակահատվածը մի շարք ընթացակարգերի կամ գործառույթների կատարման համար: Օրինակ, մեկ վայրկյան ժամանակի ընդմիջման կրկնվող հետհաշվարկի համար դուք պետք է սահմանեք հետևյալ ժմչփի հատկությունները՝
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=True.
Արդյունքում ամեն վայրկյան կգործարկվի NMEA ֆայլից օբյեկտի X, Y կոորդինատները կարդալու կարգը, ինչի արդյունքում ստացված կոորդինատներով այս կետը կցուցադրվի GIS քարտեզի վրա։
ժմչփի սկզբունքը
Աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերի օգտագործումը հետևյալն է.
- Թվային քարտեզի վրա նշված է երեք կետ (նշանը՝ 1, 2, 3), որոնք համապատասխանում են տարբեր պահերի օբյեկտի հետագծին։ժամանակ tk2, tk1, tk. Նրանք պարտադիր միացված են հոծ գծով։
- Միացնել և անջատել ժամանակաչափը, որը վերահսկում է օբյեկտի շարժման ցուցադրումը քարտեզի վրա, իրականացվում է օգտագործողի կողմից սեղմված կոճակների միջոցով: Դրանց իմաստը և որոշակի համակցությունը կարելի է ուսումնասիրել ըստ սխեմայի։
NMEA ֆայլ
Եկեք համառոտ նկարագրենք GIS NMEA ֆայլի կազմը: Սա ASCII ձևաչափով գրված փաստաթուղթ է: Ըստ էության, դա GPS ընդունիչի և այլ սարքերի, օրինակ՝ ԱՀ-ի կամ PDA-ի միջև տեղեկատվության փոխանակման արձանագրություն է: Յուրաքանչյուր NMEA հաղորդագրություն սկսվում է $ նշանով, որին հաջորդում է սարքի երկու նիշերի նշումը (GP՝ GPS ընդունիչի համար) և ավարտվում \r\n-ով, փոխադրամիջոցի վերադարձ և գծի սնուցման նշանով: Ծանուցման տվյալների ճշգրտությունը կախված է հաղորդագրության տեսակից: Ամբողջ տեղեկատվությունը պարունակվում է մեկ տողում, դաշտերը բաժանված են ստորակետերով:
Որպեսզի հասկանանք, թե ինչպես են աշխատում աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերը, բավական է ուսումնասիրել լայնորեն օգտագործվող $GPRMC տիպի հաղորդագրությունը, որը պարունակում է տվյալների նվազագույն, բայց հիմնական հավաքածու՝ օբյեկտի գտնվելու վայրը, դրա արագությունը և ժամանակը:
Դիտարկենք որոշակի օրինակ, թե ինչ տեղեկատվություն է դրանում կոդավորված.
- օբյեկտի կոորդինատների որոշման ամսաթիվ - 7 հունվարի, 2015;
- Ունիվերսալ ժամանակի UTC կոորդինատներ - 10ժ 54մ 52վ;
- օբյեկտի կոորդինատները - 55°22.4271' հս և 36°44.1610' E
Շեշտում ենք, որ օբյեկտի կոորդինատներըներկայացված են աստիճաններով և րոպեներով՝ վերջիններս տրված են չորս տասնորդական թվերի ճշգրտությամբ (կամ կետը՝ որպես ԱՄՆ ձևաչափով իրական թվի ամբողջ թվի և կոտորակային մասերի բաժանարար)։ Ապագայում ձեզ անհրաժեշտ կլինի, որ NMEA ֆայլում օբյեկտի գտնվելու վայրի լայնությունը լինի երրորդ ստորակետից հետո, իսկ երկայնությունը հինգերորդից հետո: Հաղորդագրության վերջում ստուգիչ գումարը փոխանցվում է «» նիշից հետո երկու տասնվեցական թվանշաններով՝ 6C:
Աշխարհատեղեկատվական համակարգեր. ալգորիթմի կազմման օրինակներ
Եկեք դիտարկենք NMEA ֆայլի վերլուծության ալգորիթմը՝ օբյեկտի շարժման հետագծին համապատասխան կոորդինատների (X և Yk) շարք հանելու համար: Այն բաղկացած է մի քանի հաջորդական քայլերից։
Օբյեկտի Y կոորդինատի որոշում
NMEA տվյալների վերլուծության ալգորիթմ
Քայլ 1. Կարդացեք GPRMC տողը NMEA ֆայլից:
Քայլ 2. Գտե՛ք երրորդ ստորակետի դիրքը (q):
Քայլ 3. Գտեք չորրորդ ստորակետի դիրքը (r):
Քայլ 4. Գտեք տասնորդական կետի նիշը (t) սկսած q դիրքից:
Քայլ 5 Տողից հանեք մեկ նիշ (r+1):
Քայլ 6. Եթե այս նիշը հավասար է W-ին, ապա Հյուսիսային կիսագնդի փոփոխականը սահմանվում է 1, հակառակ դեպքում՝ -1:
Քայլ 7. Հանեք (r- +2) տողի նիշերը, որոնք սկսվում են դիրքից (t-2).
Քայլ 8. Հանեք (t-q-3) տողի նիշերը սկսած դիրքից (q+1).
Քայլ 9. Փոխակերպեք տողերը իրական թվերի և հաշվարկեք օբյեկտի Y կոորդինատը ռադիանի չափով:
Օբյեկտի X կոորդինատի որոշում
Քայլ 10. Գտե՛ք հինգերորդի դիրքըստորակետ (n) տողում.
Քայլ 11. Գտե՛ք վեցերորդ ստորակետի դիրքը (m):
Քայլ 12. Սկսած n դիրքից՝ գտե՛ք տասնորդական կետի նիշը (p):Քայլ 13. Տողից հանեք մեկ նիշ (m+1):
Քայլ 14: Եթե այս նիշը հավասար է «E»-ի, ապա արևելյան կիսագնդի փոփոխականը սահմանվում է 1, հակառակ դեպքում -1. Քայլ 15. Քաղեք տողի (m-p+2) նիշերը՝ սկսած դիրքից (p-2):
Քայլ 16. Քաղեք (p-n+2) նիշեր տողի՝ սկսած դիրքից (n+ 1):
Քայլ 17. Տողերը փոխակերպե՛ք իրական թվերի և հաշվարկե՛ք օբյեկտի X կոորդինատը ռադիանի չափով:
Քայլ 18. Եթե NMEA ֆայլը չի կարդացվում մինչև վերջ, այնուհետև անցեք քայլ 1-ին, այլապես գնացեք քայլ 19-ին:
Քայլ 19: Ավարտեք ալգորիթմը:
Այս ալգորիթմի 6-րդ և 16-րդ քայլերը օգտագործում են Հյուսիսային և Արևելյան կիսագնդի փոփոխականները թվային կերպով կոդավորել օբյեկտի գտնվելու վայրը Երկրի վրա: Հյուսիսային (հարավային) կիսագնդում Հյուսիսային կիսագնդում փոփոխականը վերցնում է համապատասխանաբար 1 (-1) արժեքը, նմանապես արևելյան (արևմտյան) կիսագնդում Արևելյան կիսագնդում՝ 1 (-1):
GIS հավելված
Աշխարհագրական տեղեկատվական համակարգերի օգտագործումը տարածված է բազմաթիվ ոլորտներում.
- երկրաբանություն և քարտեզագրություն;
- առևտուր և ծառայություններ;
- գույքագրում;
- էկոնոմիկա և կառավարում;
- պաշտպանություն;
- ճարտարագիտություն;
- կրթություն և այլն:
