GIS su moderni mobilni geoinformacijski sustavi koji imaju mogućnost prikaza svoje lokacije na karti. Ovo važno svojstvo temelji se na korištenju dviju tehnologija: geoinformacija i globalnog pozicioniranja. Ako mobilni uređaj ima ugrađen GPS prijamnik, onda je uz pomoć takvog uređaja moguće odrediti njegovu lokaciju i, posljedično, točne koordinate samog GIS-a. Nažalost, geoinformacijske tehnologije i sustavi u znanstvenoj literaturi na ruskom jeziku zastupljeni su s malim brojem publikacija, zbog čega gotovo da nema informacija o algoritmima koji su temelj njihove funkcionalnosti.
GIS klasifikacija
Podjela geografskih informacijskih sustava odvija se prema teritorijalnom principu:
- Globalni GIS koristi se za sprječavanje katastrofa koje je stvorio čovjek i prirodnih katastrofa od 1997. godine. Zahvaljujući tim podacima moguće je za relativnopredvidjeti razmjere katastrofe u kratkom vremenu, izraditi plan za posljedice, procijeniti štetu i gubitak života te organizirati humanitarne akcije.
- Regionalni geoinformacijski sustav razvijen na općinskoj razini. Lokalnim vlastima omogućuje predviđanje razvoja određene regije. Ovaj sustav odražava gotovo sva važna područja, kao što su ulaganja, nekretnine, navigacija i informiranje, pravna itd. Također je vrijedno napomenuti da je zahvaljujući korištenju ovih tehnologija postalo moguće djelovati kao jamac životne sigurnosti cjelokupno stanovništvo. Regionalni geografski informacijski sustav trenutno se koristi prilično učinkovito, pomažući privlačenju ulaganja i brzom rastu gospodarstva regije.
Svaka od gore navedenih grupa ima određene podvrste:
- Globalni GIS uključuje nacionalne i subkontinentalne sustave, obično s državnim statusom.
- Na regionalno - lokalno, subregionalno, lokalno.
Informacije o tim informacijskim sustavima mogu se pronaći u posebnim dijelovima mreže, koji se nazivaju geoportali. Stavljaju se u javnu domenu radi pregleda bez ikakvih ograničenja.
Princip rada
Geografski informacijski sustavi rade na principu sastavljanja i razvoja algoritma. On vam omogućuje prikaz kretanja objekta na GIS karti, uključujući kretanje mobilnog uređaja unutar lokalnog sustava. Doda biste ovu točku prikazali na crtežu terena, morate znati najmanje dvije koordinate - X i Y. Kada prikazujete kretanje objekta na karti, morat ćete odrediti slijed koordinata (Xk i Yk). Njihovi pokazatelji trebaju odgovarati različitim vremenskim točkama lokalnog GIS sustava. Ovo je osnova za određivanje lokacije objekta.
Ovaj slijed koordinata može se izdvojiti iz standardne NMEA datoteke GPS prijamnika koji je izvršio stvarno kretanje na tlu. Dakle, algoritam koji se ovdje razmatra temelji se na korištenju podataka NMEA datoteke s koordinatama putanje objekta preko određenog teritorija. Potrebni podaci mogu se dobiti i kao rezultat modeliranja procesa kretanja temeljenog na računalnim eksperimentima.
GIS algoritmi
Geoinformacijski sustavi izgrađeni su na početnim podacima koji se uzimaju za razvoj algoritma. U pravilu se radi o skupu koordinata (Xk i Yk) koji odgovaraju putanji nekog objekta u obliku NMEA datoteke i digitalne GIS karte za odabrano područje. Zadatak je razviti algoritam koji prikazuje kretanje točkastog objekta. Tijekom ovog rada analizirana su tri algoritma koji su u osnovi rješenja problema.
- Prvi GIS algoritam je analiza podataka NMEA datoteke kako bi se iz njih izdvojio slijed koordinata (Xk i Yk),
- Drugi algoritam se koristi za izračunavanje kuta staze objekta, dok se parametar broji od smjera doistok.
- Treći algoritam je za određivanje tijeka objekta u odnosu na kardinalne točke.
Generalizirani algoritam: opći koncept
Uopćeni algoritam za prikaz kretanja točkastog objekta na GIS karti uključuje tri prethodno spomenuta algoritma:
- NMEA analiza podataka;
- izračun kuta staze objekta;
- određivanje kursa objekta u odnosu na zemlje širom svijeta.
Geografski informacijski sustavi s generaliziranim algoritmom opremljeni su glavnim kontrolnim elementom - mjeračem vremena (Timer). Njegov standardni zadatak je da dopušta programu da generira događaje u određenim intervalima. Koristeći takav objekt, možete postaviti potrebno razdoblje za izvršenje skupa procedura ili funkcija. Na primjer, za ponovljivo odbrojavanje vremenskog intervala od jedne sekunde, trebate postaviti sljedeća svojstva tajmera:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=True.
Kao rezultat toga, svake sekunde će se pokrenuti postupak čitanja X, Y koordinata objekta iz NMEA datoteke, uslijed čega se ova točka s primljenim koordinatama prikazuje na GIS karti.
Princip mjerača vremena
Upotreba geografskih informacijskih sustava je kako slijedi:
- Na digitalnoj karti su označene tri točke (simbol - 1, 2, 3), koje odgovaraju putanji objekta u različitim trenucimavrijeme tk2, tk1, tk. Oni su nužno povezani punom linijom.
- Uključivanje i onemogućavanje timera koji kontrolira prikaz kretanja objekta na karti vrši se pomoću tipki koje pritisne korisnik. Njihovo značenje i određena kombinacija mogu se proučavati prema shemi.
NMEA datoteka
Opišimo ukratko sastav GIS NMEA datoteke. Ovo je dokument napisan u ASCII formatu. U biti, to je protokol za razmjenu informacija između GPS prijamnika i drugih uređaja, kao što su PC ili PDA. Svaka NMEA poruka počinje znakom $, nakon čega slijedi oznaka uređaja od dva znaka (GP za GPS prijamnik) i završava s \r\n, znakom za povratak i pomak reda. Točnost podataka u obavijesti ovisi o vrsti poruke. Sve informacije su sadržane u jednom retku, s poljima odvojenim zarezima.
Da bismo razumjeli kako funkcioniraju geografski informacijski sustavi, dovoljno je proučiti naširoko korištenu poruku tipa $GPRMC, koja sadrži minimalan, ali osnovni skup podataka: lokaciju objekta, njegovu brzinu i vrijeme.
Razmotrimo određeni primjer, koje su informacije u njemu kodirane:
- datum određivanja koordinata objekta - 7. siječnja 2015.;
- Univerzalno vrijeme UTC koordinate - 10h 54m 52s;
- koordinate objekta - 55°22.4271' N i 36°44.1610' E
Naglašavamo da su koordinate objektaprikazani su u stupnjevima i minutama, pri čemu je potonji dan s točnošću od četiri decimale (ili točka kao razdjelnik između cjelobrojnog i razlomka stvarnog broja u formatu USA). Ubuduće će vam trebati da u NMEA datoteci zemljopisna širina lokacije objekta bude na poziciji iza trećeg zareza, a zemljopisna dužina nakon petog. Na kraju poruke, kontrolni zbroj se prenosi nakon znaka '' kao dvije heksadecimalne znamenke - 6C.
Geoinformacijski sustavi: primjeri sastavljanja algoritma
Razmotrimo NMEA algoritam za analizu datoteka za izdvajanje skupa koordinata (X i Yk) koje odgovaraju putanji kretanja objekta. Sastoji se od nekoliko uzastopnih koraka.
Određivanje Y koordinate objekta
NMEA algoritam analize podataka
Korak 1. Pročitajte GPRMC niz iz NMEA datoteke.
Korak 2. Pronađite položaj trećeg zareza u nizu (q).
Korak 3. Pronađite položaj četvrtog zareza u nizu (r).
Korak 4. Pronađite znak decimalne točke (t) počevši od pozicije q.
Korak 5. Izdvojite jedan znak iz niza na poziciji (r+1).
Korak 6. Ako je ovaj znak jednak W, tada je varijabla Sjeverne hemisfere postavljena na 1, inače -1.
Korak 7. Izdvojite (r- +2) znakove niza koji počinje na poziciji (t-2).
Korak 8. Izdvojite (t-q-3) znakove niza koji počinje na poziciji (q+1).
Korak 9. Pretvorite nizove u realne brojeve i izračunajte Y koordinate objekta u radijanskoj mjeri.
Određivanje X koordinate objekta
Korak 10. Pronađite poziciju petezarez u nizu (n).
Korak 11. Pronađite položaj šestog zareza u nizu (m).
Korak 12. Počevši od pozicije n, pronađite znak decimalne točke (p). Korak 13. Izdvojite jedan znak iz niza na poziciji (m+1).
Korak 14. Ako je ovaj znak jednak 'E', tada je varijabla istočne hemisfere postavljena na 1, inače -1. Korak 15. Izdvoj (m-p+2) znakova niza, počevši od pozicije (p-2).
Korak 16. Izdvoj (p-n+2) znakova niza, počevši od pozicije (n+ 1).
Korak 17. Pretvorite nizove u realne brojeve i izračunajte X koordinate objekta u radijanskoj mjeri.
Korak 18. Ako NMEA datoteka nije pročitan do kraja, a zatim idite na korak 1, inače idite na korak 19.
Korak 19. Završite algoritam.
Koraci 6 i 16 ovog algoritma koriste varijable Sjeverne hemisfere i Istočne hemisfere za numerički kodiraju lokaciju objekta na Zemlji. Na sjevernoj (južnoj) hemisferi varijabla NorthernHemisfera uzima vrijednost 1 (-1), odnosno, slično na istočnoj (zapadnoj) hemisferi Eastern Hemisfera - 1 (-1).
GIS aplikacija
Upotreba geografskih informacijskih sustava raširena je u mnogim područjima:
- geologija i kartografija;
- trgovina i usluge;
- inventar;
- ekonomija i menadžment;
- obrana;
- inženjering;
- obrazovanje, itd.
