GIS არის თანამედროვე მობილური გეოინფორმაციული სისტემები, რომლებსაც აქვთ შესაძლებლობა აჩვენონ თავიანთი მდებარეობა რუკაზე. ეს მნიშვნელოვანი თვისება ემყარება ორი ტექნოლოგიების გამოყენებას: გეოინფორმაციას და გლობალურ პოზიციონირებას. თუ მობილურ მოწყობილობას აქვს ჩაშენებული GPS მიმღები, მაშინ ასეთი მოწყობილობის დახმარებით შესაძლებელია მისი მდებარეობის და, შესაბამისად, თავად GIS-ის ზუსტი კოორდინატების დადგენა. სამწუხაროდ, გეოინფორმაციული ტექნოლოგიები და სისტემები რუსულენოვან სამეცნიერო ლიტერატურაში წარმოდგენილია პუბლიკაციების მცირე რაოდენობით, რის შედეგადაც თითქმის არ არის ინფორმაცია მათი ფუნქციონირების საფუძველში არსებული ალგორითმების შესახებ.
GIS კლასიფიკაცია
გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემების დაყოფა ხდება ტერიტორიული პრინციპის მიხედვით:
- გლობალური GIS 1997 წლიდან გამოიყენება ადამიანის მიერ გამოწვეული და ბუნებრივი კატასტროფების თავიდან ასაცილებლად. ამ მონაცემების წყალობით შესაძლებელია შედარებითმოკლე დროში იწინასწარმეტყველეთ კატასტროფის მასშტაბები, შეადგინეთ შემდგომი მოვლენების გეგმა, შეაფასეთ ზარალი და ადამიანის სიცოცხლე და მოაწყეთ ჰუმანიტარული ქმედებები.
- მუნიციპალურ დონეზე განვითარებული რეგიონული გეოინფორმაციული სისტემა. ეს საშუალებას აძლევს ადგილობრივ ხელისუფლებას წინასწარ განსაზღვროს კონკრეტული რეგიონის განვითარება. ეს სისტემა ასახავს თითქმის ყველა მნიშვნელოვან სფეროს, როგორიცაა ინვესტიციები, ქონება, ნავიგაცია და საინფორმაციო, იურიდიული და ა.შ. აღსანიშნავია ისიც, რომ ამ ტექნოლოგიების გამოყენების წყალობით შესაძლებელი გახდა ადამიანთა სიცოცხლის უსაფრთხოების გარანტი. მთელი მოსახლეობა. რეგიონული გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემა ამჟამად საკმაოდ ეფექტურად გამოიყენება, რაც ხელს უწყობს ინვესტიციების მოზიდვას და რეგიონის ეკონომიკის სწრაფ ზრდას.
თითოეულ ჯგუფს აქვს გარკვეული ქვეტიპები:
- გლობალური GIS მოიცავს ეროვნულ და სუბკონტინენტურ სისტემებს, ჩვეულებრივ სახელმწიფო სტატუსით.
- რეგიონულში - ლოკალური, სუბრეგიონული, ლოკალური.
ინფორმაცია ამ საინფორმაციო სისტემების შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ ქსელის სპეციალურ განყოფილებებში, რომლებსაც გეოპორტალები ეწოდება. ისინი განთავსებულია საჯარო დომენში განსახილველად ყოველგვარი შეზღუდვის გარეშე.
მუშაობის პრინციპი
გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემები მუშაობს ალგორითმის შედგენისა და შემუშავების პრინციპზე. ეს არის ის, ვინც საშუალებას გაძლევთ აჩვენოთ ობიექტის მოძრაობა GIS რუკაზე, ლოკალურ სისტემაში მობილური მოწყობილობის გადაადგილების ჩათვლით. რომრელიეფის ნახაზზე ამ წერტილის გამოსახატავად უნდა იცოდეთ მინიმუმ ორი კოორდინატი - X და Y. რუკაზე ობიექტის მოძრაობის ჩვენებისას დაგჭირდებათ კოორდინატების (Xk და Yk) თანმიმდევრობის განსაზღვრა. მათი ინდიკატორები უნდა შეესაბამებოდეს ადგილობრივი GIS სისტემის დროის სხვადასხვა წერტილს. ეს არის ობიექტის მდებარეობის განსაზღვრის საფუძველი.
კოორდინატების ეს თანმიმდევრობა შეიძლება ამოღებულ იქნას GPS მიმღების სტანდარტული NMEA ფაილიდან, რომელიც ასრულებდა რეალურ მოძრაობას ადგილზე. ამრიგად, აქ განხილული ალგორითმი დაფუძნებულია NMEA ფაილის მონაცემების გამოყენებაზე ობიექტის ტრაექტორიის კოორდინატებით გარკვეულ ტერიტორიაზე. საჭირო მონაცემების მიღება ასევე შესაძლებელია კომპიუტერული ექსპერიმენტების საფუძველზე მოძრაობის პროცესის მოდელირების შედეგად.
GIS ალგორითმები
გეოინფორმაციული სისტემები აგებულია საწყის მონაცემებზე, რომლებიც აღებულია ალგორითმის შესამუშავებლად. როგორც წესი, ეს არის კოორდინატების ერთობლიობა (Xk და Yk), რომლებიც შეესაბამება ზოგიერთი ობიექტის ტრაექტორიას NMEA ფაილის სახით და ციფრული GIS რუკა არჩეული ზონისთვის. ამოცანაა შემუშავდეს ალგორითმი, რომელიც აჩვენებს წერტილის ობიექტის მოძრაობას. ამ სამუშაოს განმავლობაში გაანალიზდა სამი ალგორითმი, რომლებიც ეფუძნება პრობლემის გადაწყვეტას.
- პირველი GIS ალგორითმი არის NMEA ფაილის მონაცემების ანალიზი მისგან კოორდინატების (Xk და Yk) თანმიმდევრობის ამოსაღებად,
- მეორე ალგორითმი გამოიყენება ობიექტის ბილიკის კუთხის გამოსათვლელად, პარამეტრი კი ითვლება მიმართულებიდანაღმოსავლეთი.
- მესამე ალგორითმი არის ობიექტის კურსის დასადგენად კარდინალურ წერტილებთან მიმართებაში.
განზოგადებული ალგორითმი: ზოგადი კონცეფცია
GIS რუკაზე წერტილის ობიექტის მოძრაობის ჩვენების განზოგადებული ალგორითმი მოიცავს სამ ადრე აღნიშნულ ალგორითმს:
- NMEA მონაცემთა ანალიზი;
- ობიექტის ბილიკის კუთხის გაანგარიშება;
- ობიექტის კურსის განსაზღვრა მსოფლიოს ქვეყნებთან მიმართებაში.
გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემები განზოგადებული ალგორითმით აღჭურვილია ძირითადი საკონტროლო ელემენტით - ტაიმერი (Timer). მისი სტანდარტული ამოცანაა ის, რომ პროგრამას საშუალებას აძლევს შექმნას მოვლენები გარკვეული ინტერვალებით. ასეთი ობიექტის გამოყენებით შეგიძლიათ დააყენოთ პროცედურების ან ფუნქციების ნაკრების შესასრულებლად საჭირო პერიოდი. მაგალითად, ერთი წამის დროის ინტერვალის განმეორებადი ათვლისთვის, თქვენ უნდა დააყენოთ ტაიმერის შემდეგი თვისებები:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=True.
შედეგად, NMEA ფაილიდან ობიექტის X, Y კოორდინატების წაკითხვის პროცედურა ყოველ წამში ამოქმედდება, რის შედეგადაც ეს წერტილი მიღებული კოორდინატებით გამოჩნდება GIS რუკაზე.
ტაიმერის პრინციპი
გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემების გამოყენება შემდეგია:
- ციფრულ რუკაზე მონიშნულია სამი წერტილი (სიმბოლო - 1, 2, 3), რომლებიც შეესაბამება ობიექტის ტრაექტორიას სხვადასხვა მომენტშიდრო tk2, tk1, tk. ისინი აუცილებლად დაკავშირებულია მყარი ხაზით.
- ტაიმერის ჩართვა და გამორთვა, რომელიც აკონტროლებს ობიექტის მოძრაობის ჩვენებას რუკაზე, ხორციელდება მომხმარებლის მიერ დაჭერილი ღილაკების გამოყენებით. მათი მნიშვნელობა და გარკვეული კომბინაციის შესწავლა შესაძლებელია სქემის მიხედვით.
NMEA ფაილი
მოდით მოკლედ აღვწეროთ GIS NMEA ფაილის შემადგენლობა. ეს არის ASCII ფორმატში დაწერილი დოკუმენტი. არსებითად, ეს არის პროტოკოლი ინფორმაციის გაცვლისთვის GPS მიმღებსა და სხვა მოწყობილობებს შორის, როგორიცაა კომპიუტერი ან PDA. თითოეული NMEA შეტყობინება იწყება $ ნიშნით, რასაც მოჰყვება ორსიმბოლოიანი მოწყობილობის აღნიშვნა (GP GPS მიმღებისთვის) და მთავრდება \r\n-ით, ვაგონის დაბრუნებისა და ხაზის მიწოდების სიმბოლოთი. შეტყობინებაში არსებული მონაცემების სიზუსტე დამოკიდებულია შეტყობინების ტიპზე. ყველა ინფორმაცია მოთავსებულია ერთ სტრიქონში, ველები გამოყოფილია მძიმეებით.
იმისთვის, რომ გავიგოთ, როგორ მუშაობს გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემები, საკმარისია შეისწავლოთ ფართოდ გამოყენებული $GPRMC ტიპის შეტყობინება, რომელიც შეიცავს მონაცემთა მინიმალურ, მაგრამ ძირითად კომპლექტს: ობიექტის მდებარეობას, მის სიჩქარეს და დროს.
განვიხილოთ კონკრეტული მაგალითი, რა ინფორმაციაა დაშიფრული მასში:
- ობიექტის კოორდინატების დადგენის თარიღი - 2015 წლის 7 იანვარი;
- უნივერსალური დრო UTC კოორდინატები - 10სთ 54წ 52წმ;
- ობიექტის კოორდინატები - 55°22.4271' N და 36°44.1610' E
ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ ობიექტის კოორდინატებიწარმოდგენილია გრადუსით და წუთებით, ეს უკანასკნელი მოცემულია ოთხი ათობითი ადგილის სიზუსტით (ან წერტილი, როგორც გამყოფი რეალური რიცხვის მთელ და წილად ნაწილებს შორის აშშ-ს ფორმატში). მომავალში დაგჭირდებათ, რომ NMEA ფაილში ობიექტის მდებარეობის გრძედი იყოს მესამე მძიმის შემდეგ პოზიციაზე, ხოლო გრძედი არის მეხუთეზე. შეტყობინების ბოლოს, საკონტროლო ჯამი გადაიცემა "" სიმბოლოს შემდეგ, როგორც ორი თექვსმეტობითი ციფრი - 6C.
გეოინფორმაციული სისტემები: ალგორითმის შედგენის მაგალითები
მოდით განვიხილოთ NMEA ფაილის ანალიზის ალგორითმი, რომ ამოვიღოთ კოორდინატების ნაკრები (X და Yk), რომელიც შეესაბამება ობიექტის მოძრაობის ტრაექტორიას. იგი შედგება რამდენიმე თანმიმდევრული საფეხურისგან.
ობიექტის Y კოორდინატის განსაზღვრა
NMEA მონაცემთა ანალიზის ალგორითმი
ნაბიჯი 1. წაიკითხეთ GPRMC სტრიქონი NMEA ფაილიდან.
ნაბიჯი 2. იპოვეთ მესამე მძიმის პოზიცია სტრიქონში (q).
ნაბიჯი 3. იპოვეთ მეოთხე მძიმის პოზიცია სტრიქონში (r).
ნაბიჯი 4. იპოვეთ ათობითი წერტილის სიმბოლო (t) q პოზიციიდან დაწყებული.
ნაბიჯი 5 ამოიღეთ ერთი სიმბოლო სტრიქონიდან პოზიციაზე (r+1).
ნაბიჯი 6. თუ ეს სიმბოლო უდრის W, მაშინ ჩრდილოეთ ნახევარსფეროს ცვლადი დაყენებულია 1-ზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში -1.
ნაბიჯი 7. ამოიღეთ (r- +2) სტრიქონის სიმბოლოები დაწყებული პოზიციიდან (t-2).
ნაბიჯი 8. ამოიღეთ (t-q-3) სტრიქონის სიმბოლოები დაწყებული პოზიციიდან (q+1)..
ნაბიჯი 9. გადააქციეთ სტრიქონები რეალურ რიცხვებად და გამოთვალეთ ობიექტის Y კოორდინატი რადიანის ზომით.
ობიექტის X კოორდინატის განსაზღვრა
ნაბიჯი 10. იპოვეთ მეხუთე პოზიციამძიმით სტრიქონში (n).
ნაბიჯი 11. იპოვეთ მეექვსე მძიმის პოზიცია სტრიქონში (m).
ნაბიჯი 12. n პოზიციიდან დაწყებული იპოვეთ ათობითი წერტილის სიმბოლო (p).ნაბიჯი 13. ამოიღეთ ერთი სიმბოლო სტრიქონიდან პოზიციაზე (m+1).
ნაბიჯი 14. თუ ეს სიმბოლო უდრის 'E'-ს, მაშინ აღმოსავლეთ ჰემისფეროს ცვლადი დაყენებულია 1-ზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში -1. ნაბიჯი 15. ამოიღეთ სტრიქონის (m-p+2) სიმბოლოები, დაწყებული პოზიციიდან (p-2).
ნაბიჯი 16. ამოიღეთ (p-n+2) სიმბოლოები სტრიქონის, დაწყებული პოზიციიდან (n+ 1).
ნაბიჯი 17. გადააქციეთ სტრიქონები რეალურ რიცხვებად და გამოთვალეთ ობიექტის X კოორდინატი რადიანის ზომით.
ნაბიჯი 18. თუ NMEA ფაილი არ იკითხება ბოლომდე, შემდეგ გადადით 1-ლ საფეხურზე, წინააღმდეგ შემთხვევაში გადადით მე-19 საფეხურზე.
ნაბიჯი 19. დაასრულეთ ალგორითმი.
ამ ალგორითმის მე-6 და მე-16 ნაბიჯები იყენებენ ჩრდილოეთ და აღმოსავლეთ ნახევარსფეროს ცვლადებს. რიცხობრივად დაშიფრეთ ობიექტის მდებარეობა დედამიწაზე. ჩრდილოეთ (სამხრეთ) ნახევარსფეროში ცვლადი NorthernHemisphere იღებს მნიშვნელობას 1 (-1), შესაბამისად, ანალოგიურად აღმოსავლეთ (დასავლეთ) ნახევარსფეროში აღმოსავლეთ ნახევარსფეროში - 1 (-1).
GIS აპლიკაცია
გეოგრაფიული საინფორმაციო სისტემების გამოყენება ფართოდ არის გავრცელებული მრავალ სფეროში:
- გეოლოგია და კარტოგრაფია;
- ვაჭრობა და მომსახურება;
- ინვენტარი;
- ეკონომიკა და მენეჯმენტი;
- დაცვა;
- ინჟინერია;
- განათლება და ა.შ.
