GIS, konumlarını bir harita üzerinde görüntüleme yeteneğine sahip modern mobil coğrafi bilgi sistemleridir. Bu önemli özellik, iki teknolojinin kullanımına dayanmaktadır: coğrafi bilgi ve küresel konumlandırma. Mobil cihazın yerleşik bir GPS alıcısı varsa, böyle bir cihazın yardımıyla konumunu ve dolayısıyla CBS'nin tam koordinatlarını belirlemek mümkündür. Ne yazık ki, Rus dili bilimsel literatüründe coğrafi bilgi teknolojileri ve sistemleri az sayıda yayınla temsil edilmektedir, bunun sonucunda işlevlerinin altında yatan algoritmalar hakkında neredeyse hiçbir bilgi bulunmamaktadır.
GIS sınıflandırması
Coğrafi bilgi sistemlerinin bölünmesi bölgesel ilkeye göre gerçekleşir:
- Küresel CBS 1997'den beri insan kaynaklı ve doğal afetleri önlemek için kullanılmaktadır. Bu veriler sayesinde göreceli olarakafetin büyüklüğünü kısa sürede tahmin etmek, sonrası için bir plan yapmak, hasar ve can kaybını değerlendirmek ve insani yardım eylemleri düzenlemek.
- Belediye düzeyinde geliştirilen bölgesel coğrafi bilgi sistemi. Yerel yetkililerin belirli bir bölgenin gelişimini tahmin etmelerini sağlar. Bu sistem, yatırım, mülkiyet, navigasyon ve bilgi, hukuk vb. gibi hemen hemen tüm önemli alanları yansıtmaktadır. Bu teknolojilerin kullanımı sayesinde, insanların can güvenliğinin garantörü olarak hareket etmek mümkün hale geldiğini de belirtmekte fayda var. tüm nüfus. Bölgesel coğrafi bilgi sistemi şu anda oldukça etkin bir şekilde kullanılmakta ve yatırım çekmeye ve bölge ekonomisinin hızlı büyümesine yardımcı olmaktadır.
Yukarıdaki grupların her birinin belirli alt türleri vardır:
- Küresel GIS, genellikle eyalet statüsüne sahip ulusal ve kıta altı sistemleri içerir.
- Bölgesel - yerel, alt bölgesel, yerel.
Bu bilgi sistemleriyle ilgili bilgiler, ağın jeoportal adı verilen özel bölümlerinde bulunabilir. Herhangi bir kısıtlama olmaksızın incelenmek üzere kamu malı olarak yerleştirilirler.
Çalışma prensibi
Coğrafi bilgi sistemleri bir algoritma derleme ve geliştirme prensibi ile çalışır. Bir mobil cihazın yerel sistem içindeki hareketi de dahil olmak üzere, bir nesnenin hareketini bir CBS haritasında görüntülemenize izin veren kişidir. İlebu noktayı arazi çiziminde göstermek için en az iki koordinat bilmeniz gerekir - X ve Y. Bir nesnenin hareketini bir harita üzerinde görüntülerken, koordinatların sırasını (Xk ve Yk) belirlemeniz gerekir. Göstergeleri, yerel GIS sisteminin zaman içindeki farklı noktalarına karşılık gelmelidir. Bu, nesnenin konumunu belirlemenin temelidir.
Bu koordinat dizisi, yerde gerçek hareket gerçekleştiren bir GPS alıcısının standart bir NMEA dosyasından çıkarılabilir. Bu nedenle, burada ele alınan algoritma, nesnenin belirli bir bölge üzerindeki yörüngesinin koordinatları ile NMEA dosya verilerinin kullanımına dayanmaktadır. Hareket sürecinin bilgisayar deneylerine dayalı olarak modellenmesi sonucunda da gerekli veriler elde edilebilir.
GIS algoritmaları
Coğrafi bilgi sistemleri, algoritmayı geliştirmek için alınan ilk veriler üzerine kuruludur. Kural olarak, bu, seçilen bir alan için bir NMEA dosyası ve bir dijital GIS haritası biçiminde bazı nesne yörüngesine karşılık gelen bir koordinatlar kümesidir (Xk ve Yk). Görev, bir nokta nesnesinin hareketini görüntüleyen bir algoritma geliştirmektir. Bu çalışma sırasında, problemin çözümünün altında yatan üç algoritma analiz edildi.
- İlk GIS algoritması, ondan bir dizi koordinat (Xk ve Yk) çıkarmak için NMEA dosya verilerinin analizidir,
- İkinci algoritma, nesnenin iz açısını hesaplamak için kullanılırken, parametre yönden doğru sayılır.doğu.
- Üçüncü algoritma, ana noktalara göre bir nesnenin gidişatını belirlemek içindir.
Genelleştirilmiş algoritma: genel kavram
Bir CBS haritasında bir nokta nesnesinin hareketini görüntülemek için genelleştirilmiş algoritma, daha önce bahsedilen üç algoritmayı içerir:
- NMEA veri analizi;
- nesnenin iz açısının hesaplanması;
- dünyadaki ülkelere göre bir nesnenin gidişatını belirleme.
Genelleştirilmiş bir algoritmaya sahip coğrafi bilgi sistemleri, ana kontrol elemanı olan zamanlayıcı (Zamanlayıcı) ile donatılmıştır. Standart görevi, programın belirli aralıklarla olaylar oluşturmasına izin vermesidir. Böyle bir nesneyi kullanarak, bir dizi prosedürün veya işlevin yürütülmesi için gerekli süreyi ayarlayabilirsiniz. Örneğin, bir saniyelik zaman aralığının tekrarlanabilir bir geri sayımı için aşağıdaki zamanlayıcı özelliklerini ayarlamanız gerekir:
- Zamanlayıcı. Aralık=1000;
- Timer. Enabled=Doğru.
Sonuç olarak, nesnenin X, Y koordinatlarını NMEA dosyasından okuma prosedürü her saniye başlatılacak ve bunun sonucunda alınan koordinatlarla bu nokta GIS haritasında görüntülenecektir.
Zamanlayıcının prensibi
Coğrafi bilgi sistemlerinin kullanımı aşağıdaki gibidir:
- Dijital haritada (sembol - 1, 2, 3), nesnenin farklı anlardaki yörüngesine karşılık gelen üç nokta işaretlenirzaman tk2, tk1, tk. Mutlaka düz bir çizgi ile bağlanırlar.
- Nesnenin hareketinin harita üzerinde görüntülenmesini kontrol eden zamanlayıcının etkinleştirilmesi ve devre dışı bırakılması, kullanıcı tarafından basılan düğmeler kullanılarak gerçekleştirilir. Anlamları ve belirli bir kombinasyon şemaya göre incelenebilir.
NMEA dosyası
GIS NMEA dosyasının bileşimini kısaca açıklayalım. Bu, ASCII formatında yazılmış bir belgedir. Özünde, bir GPS alıcısı ile PC veya PDA gibi diğer cihazlar arasında bilgi alışverişi için bir protokoldür. Her NMEA mesajı bir $ işaretiyle başlar, ardından iki karakterli bir cihaz ataması (GPS alıcısı için GP) gelir ve bir satır başı ve satır besleme karakteri olan \r\n ile biter. Bildirimdeki verilerin doğruluğu, mesajın türüne bağlıdır. Tüm bilgiler, virgülle ayrılmış alanlar ile tek satırda bulunur.
Coğrafi bilgi sistemlerinin nasıl çalıştığını anlamak için, minimal ancak temel bir veri seti içeren, yaygın olarak kullanılan $GPRMC tipi mesajı incelemek yeterlidir: bir nesnenin konumu, hızı ve zamanı.
Belirli bir örneği ele alalım, içinde hangi bilgiler kodlanmıştır:
- nesnenin koordinatlarının belirlenme tarihi - 7 Ocak 2015;
- Evrensel saat UTC koordinatları - 10s 54dk 52s;
- nesne koordinatları - 55°22.4271' K ve 36°44.1610' E
Nesnenin koordinatlarınınderece ve dakika cinsinden sunulur, ikincisi dört ondalık basamak (veya ABD formatında gerçek bir sayının tamsayı ve kesirli kısımları arasında ayırıcı olarak bir nokta) doğrulukla verilir. Gelecekte, NMEA dosyasında, nesnenin konumunun enleminin üçüncü virgülden sonraki konumda ve boylamın beşinci virgülden sonra olmasına ihtiyacınız olacak. İletinin sonunda, sağlama toplamı '' karakterinden sonra iki on altılık basamak olarak iletilir - 6C.
Coğrafi bilgi sistemleri: algoritma derleme örnekleri
Nesnenin hareket yörüngesine karşılık gelen bir dizi koordinatı (X ve Yk) çıkarmak için bir NMEA dosya analiz algoritması düşünelim. Birkaç ardışık adımdan oluşur.
Bir nesnenin Y koordinatını belirleme
NMEA veri analizi algoritması
Adım 1. NMEA dosyasından GPRMC dizesini okuyun.
Adım 2. (q) dizesindeki üçüncü virgülün konumunu bulun.
Adım 3. (r) dizesindeki dördüncü virgülün konumunu bulun.
Adım 4. q konumundan başlayarak ondalık nokta karakterini (t) bulun.
Adım 5 (r+1) konumundaki dizeden bir karakter ayıklayın.
Adım 6. Bu karakter W'ye eşitse, Kuzey Yarımküre değişkeni 1'e ayarlanır, aksi takdirde -1.
Adım 7. (t-2) konumundan başlayan dizenin (r- +2) karakterlerini ayıklayın.
Adım 8. (q+1) konumundan başlayan dizenin (t-q-3) karakterlerini ayıklayın.
Adım 9. Dizeleri gerçek sayılara dönüştürün ve nesnenin Y koordinatını radyan ölçüsünde hesaplayın.
Bir nesnenin X koordinatını belirleme
Adım 10. Beşincinin konumunu bulun(n) dizisinde virgül.
Adım 11. Dizide (m) altıncı virgülün konumunu bulun.
Adım 12. n konumundan başlayarak, ondalık nokta karakterini (p) bulun. Adım 13. (m+1) konumundaki dizeden bir karakter ayıklayın.
Adım 14. Bu karakter 'E'ye eşitse, EasternHemisphere değişkeni 1'e ayarlanır, aksi takdirde -1. Adım 15. (p-2) konumundan başlayarak dizenin (m-p+2) karakterlerini ayıklayın.
Adım 16. (p-n+2) karakterlerini ayıklayın (n+1) konumundan başlayarak dizenin.
Adım 17. Dizeleri gerçek sayılara dönüştürün ve nesnenin X koordinatını radyan ölçüsünde hesaplayın.
Adım 18. NMEA dosyası sonuna kadar okunmaz, ardından 1. adıma gidin, aksi takdirde 19. adıma gidin. 19. Adıma gidin. Algoritmayı bitirin.
Bu algoritmanın 6. ve 16. Adımları, nesnenin Dünya üzerindeki konumunu sayısal olarak kodlar. Kuzey (güney) yarımkürede, Kuzey Yarımküre değişkeni sırasıyla 1 (-1) değerini alır, benzer şekilde doğu (batı) yarımkürede Doğu Yarımküre - 1 (-1).
GIS uygulaması
Coğrafi bilgi sistemlerinin kullanımı birçok alanda yaygındır:
- jeoloji ve haritacılık;
- ticaret ve hizmetler;
- envanter;
- ekonomi ve yönetim;
- savunma;
- mühendislik;
- eğitim, vb.
