GIS je ... Geografické informační systémy

GIS jsou moderní geoinformační mobilní systémy, které mají schopnost zobrazit svou polohu na mapě. Tato důležitá vlastnost je založena na využití dvou technologií: geoinformace a globální polohování.

Klasifikace GIS

Rozdělení geoinformačních systémů je založeno na územním principu:

1. Globální GIS To bylo používáno k prevenci člověkem způsobených a přírodních katastrof od roku 1997. Díky těmto údajům je možné v poměrně krátké době předpovídat rozsah katastrofy, vypracovat plán na odstranění následků, zhodnotit vzniklé škody a lidské ztráty a organizovat humanitární akce.
2. Regionální geografický informační systém na úrovni obce. Umožňuje místním orgánům předvídat vývoj určitého regionu. Tento systém představuje téměř všechny důležité oblasti, jako jsou investice, majetku, navigační, informační, právní a jiné. Je také třeba poznamenat, že použití těchto technologií možnost působit jako garanta bezpečnosti v celé populaci. Regionální Geografický informační systém v současné době používá velmi efektivně prostřednictvím podpory investic a rychlý růst ekonomiky regionu.

Každá ze skupin popsaných výše má určitý poddruh:

• Globální GIS zahrnuje národní a subkontinentální systémy, obvykle se státním stavem.
• V regionální - místní, subregionální, místní.

Informace o těchto informačních systémech lze nalézt ve zvláštních částech sítě, které se nazývají geoportály. Jsou umístěny ve veřejné doméně pro kontrolu bez omezení.

Princip činnosti

Geografické informační systémy pracují na principu sestavování a vyvíjení algoritmu. Umožňuje zobrazit pohyb objektu na mapě GIS, včetně pohybu mobilního zařízení v místním systému. Vylíčit tento bod v kreslicí plochy, je nutné znát alespoň dva souřadnice - X a Y. Pokud je požadován pohyb objektu na mapě určit pořadí souřadnic (XK a YK). Jejich indikátory by měly odpovídat různým časovým bodům lokálního systému GIS. To je základ pro lokalizaci objektu.

Tato posloupnost souřadnic může být získána ze standardního souboru NMEA GPS přijímače, který provedl skutečný pohyb na zemi. Základem algoritmu, který je zde zvažován, je tedy použití dat souboru NMEA se souřadnicemi trajektorie objektu přes určité území. Potřebná data mohou být získána také v důsledku simulace pohybového procesu na základě počítačových experimentů.

GIS algoritmy

Geoinformační systémy jsou postaveny na počátečních datech, které se používají k vývoji algoritmu. Typicky, sada souřadnic (XK a yk), což odpovídá trajektorii objektu ve formě NMEA spisu a GIS digitální mapy na vybraných oblastí webu. Úkolem je vytvořit algoritmus, který odráží pohyb bodového objektu. V průběhu tohoto článku jsme analyzovali tři algoritmy, které jsou základem řešení problému.

• Prvním algoritmem GIS je analýza dat souborů NMEA za účelem extrahování sekvence souřadnic (Xk a Yk) z ní,
• Druhý algoritmus se používá pro výpočet úhlu objektu, zatímco čtení parametru se provádí ze směru na východ.
• Třetím algoritmem je určit průběh objektu ve vztahu k zemím světa.

Generalizovaný algoritmus: obecný koncept

Generalizovaný algoritmus pro mapování pohybu bodového objektu na mapě GIS zahrnuje tři výše uvedené algoritmy:

• analýza dat NMEA;
• výpočet úhlu objektu;
• Určení průběhu předmětu ve vztahu k zemím po celém světě.

Geografické informační systémy se zobecněným algoritmem jsou vybaveny základním řídícím prvkem - časovač (časovač). Jeho standardní úloha spočívá v tom, že umožňuje programům generovat události v pravidelných intervalech. Pomocí takového objektu můžete nastavit požadovanou dobu pro provedení sady procedur nebo funkcí. Například pro odpočítávání časového intervalu jedné sekundy nastavte následující vlastnosti časovače:

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

V důsledku toho bude každý druhý zahájit řízení čtení souřadnice X, Y o předmětu NMEA spisu, takže se zobrazí tento bod se získanými souřadnicemi na GIS mapy.

Jak funguje časovač

Použití geoinformačních systémů je následující:

1. Na digitální mapě (symbol - 1, 2, 3) jsou vyznačeny tři body, které odpovídají trajektorii objektu v různých časech tk2, tk1, tk. Jsou nutně spojeny pevnou linkou.
2. Časovač, který ovládá pohyb objektu na mapě, lze zapnout a vypnout pomocí tlačítek, které uživatel stiskl. Jejich význam a určitá kombinace mohou být studovány podle schématu.

Soubor NMEA

Stručně popište složení souboru NMEA GIS. Jedná se o dokument zaznamenaný ve formátu ASCII. Ve skutečnosti je to protokol pro výměnu informací mezi přijímačem GPS a jinými zařízeními, jako je počítač nebo PDA. Každý NMEA zprávy začíná znakem $, následovaný identifikačním zařízením dvou znaků (pro GPS přijímač - GP) a končí sekvenci r n - návratu vozíku charakter a nový řádek. Přesnost údajů v oznámení závisí na typu zprávy. Veškeré informace jsou obsaženy v jednom řádku a pole jsou odděleny čárkami.

Aby bylo možné pochopit, jak se geografických informačních systémů, je dostačující ke studiu široce používaný typ zprávy $ GPRMC, který obsahuje minimum, ale základní sadu dat: umístění objektu, jeho rychlost a čas.
Vezměme si na určitém příkladu, jaké informace jsou kódovány:

• datum určení souřadnic zařízení - 7. ledna 2015;
• Univerzální čas UTC určení souřadnic - 10h 54m 52s;
• souřadnice objektu - 55 ° 22.4271 `N a 36 ° 44,1610 `E.

Zdůrazňujeme, že souřadnice objektu jsou ve stupních a minutách, který tento údaj je uveden až na čtyři desetinná místa (nebo míst za desetinnou část reálného čísla ve formátu USA). V budoucnu bude nutné tento soubor v místě, NMEA-Zeměpisná je objekt v pozici po třetím čárkou a délky - po páté. Na konci zprávy je odeslána kontrolní součet za symbolem `*` ve formě dvou hexadecimálních číslic - 6C.

Geoinformační systémy: příklady sestavení algoritmu

Zvažte algoritmus pro analýzu souboru NMEA pro extrahování souboru souřadnic (X a Yk) odpovídajících trajektorie objekt. Skládá se z několika po sobě jdoucích kroků.

Určení souřadnice Y objektu

Algoritmus analýzy dat NMEA

Krok 1. Přečtěte si řádek GPRMC ze souboru NMEA.

Krok 2. Na řádku (q) najděte pozici třetí čárky.

Krok 3. Najděte pozici čtvrté čárky v řádku (r).

Krok 4. Najděte symbol desetinné tečky (t) začínající na pozici q.

Krok 5. Extrahujte jeden znak z řádku v pozici (r + 1).

Krok 6. Pokud je tento znak W, proměnná NorthernHemisphere je nastavena na hodnotu 1, jinak -1.

Krok 7. Extrahujte (r- + 2) znaky čáry začínající v pozici (t-2).

Krok 8. Extrahujte (t-q-3) znaky z řádku začínajícího na pozici (q + 1).

Krok 9. Převést řetězce na reálná čísla a vypočítat souřadnici Y objektu v radiánovém měřítku.

Určení souřadnice X objektu

Krok 10. Najděte pozici páté čárky v řádku (n).

Krok 11. Najděte pozici šesté čárky v řádku (m).

Krok 12. Najděte symbol desetinné čárky (p) začínající v pozici n.

Krok 13. Extrahujte jeden znak z řádku v pozici (m + 1).

Krok 14. Pokud je tento symbol "E", proměnná EasternHemisphere získá hodnotu 1, jinak -1.

Krok 15. Extrahujte (m-p + 2) znaky z čáry začínající v poloze (p-2).

Krok 16. Extrahujte (p-n + 2) znaky řádku začínající na pozici (n + 1).

Krok 17. Převést řetězce na reálná čísla a vypočítat souřadnici X objektu v radiánovém měřítku.

Krok 18. Pokud soubor NMEA není čten, přejděte ke kroku 1, jinak přejděte ke kroku 19.

Krok 19 Dokončete algoritmus.

V krocích 6 a 16 tohoto algoritmu jsou pro numerické kódování umístění objektu na Zemi používány proměnné NorthernHemisphere a EasternHemisphere. Na severní (jižní) polokouli, proměnná NorthernHemisphere má hodnotu 1 (-1) podobně ve východní (západní) polokoule Východní poloha - 1 (-1).

Aplikace GIS

Používání geoinformačních systémů je rozšířeno v mnoha oblastech:

• geologie a kartografie;
• obchod a služby;
• katastr;
• hospodářství a řízení;
• obrana;
• strojírenství;
• vzdělávání, atd.