GIS su moderni mobilni geoinformacioni sistemi koji imaju mogućnost prikaza svoje lokacije na mapi. Ovo važno svojstvo zasniva se na korištenju dvije tehnologije: geoinformacija i globalnog pozicioniranja. Ako mobilni uređaj ima ugrađen GPS prijemnik, onda je uz pomoć takvog uređaja moguće odrediti njegovu lokaciju, a samim tim i točne koordinate samog GIS-a. Nažalost, geoinformacione tehnologije i sistemi u naučnoj literaturi na ruskom jeziku predstavljeni su malim brojem publikacija, zbog čega gotovo da nema informacija o algoritmima koji su u osnovi njihove funkcionalnosti.
GIS klasifikacija
Podela geografskih informacionih sistema odvija se prema teritorijalnom principu:
- Globalni GIS se koristi za sprečavanje katastrofa koje je stvorio čovjek i prirodnih katastrofa od 1997. godine. Zahvaljujući ovim podacima, relativno je mogućepredvidjeti razmjere katastrofe u kratkom vremenu, izraditi plan za posljedice, procijeniti štetu i gubitak života i organizovati humanitarne akcije.
- Regionalni geoinformacioni sistem razvijen na opštinskom nivou. Omogućava lokalnim vlastima da predvide razvoj određenog regiona. Ovaj sistem reflektuje gotovo sve važne oblasti, kao što su investicije, vlasništvo, navigacija i informacije, pravna, itd. Takođe je vredno napomenuti da je zahvaljujući upotrebi ovih tehnologija postalo moguće delovati kao jamac životne sigurnosti cjelokupno stanovništvo. Regionalni geografski informacioni sistem se trenutno koristi prilično efikasno, pomažući privlačenju investicija i brzom rastu ekonomije regiona.
Svaka od gore navedenih grupa ima određene podtipove:
- Globalni GIS uključuje nacionalne i subkontinentalne sisteme, obično sa državnim statusom.
- Na regionalno - lokalno, subregionalno, lokalno.
Informacije o ovim informacionim sistemima mogu se naći u posebnim dijelovima mreže, koji se nazivaju geoportali. Stavljaju se u javnu domenu radi pregleda bez ikakvih ograničenja.
Princip rada
Geografski informacioni sistemi rade na principu kompajliranja i razvoja algoritma. On vam omogućava da prikažete kretanje objekta na GIS mapi, uključujući kretanje mobilnog uređaja unutar lokalnog sistema. Toda biste ovu tačku prikazali na crtežu terena, morate znati najmanje dvije koordinate - X i Y. Prilikom prikazivanja kretanja nekog objekta na karti, morat ćete odrediti redoslijed koordinata (Xk i Yk). Njihovi indikatori treba da odgovaraju različitim vremenskim tačkama lokalnog GIS sistema. Ovo je osnova za određivanje lokacije objekta.
Ovaj niz koordinata može se izdvojiti iz standardne NMEA datoteke GPS prijemnika koji je izvršio stvarno kretanje na tlu. Dakle, algoritam koji se ovdje razmatra zasniva se na korištenju podataka NMEA fajla sa koordinatama putanje objekta preko određene teritorije. Potrebni podaci se mogu dobiti i kao rezultat modeliranja procesa kretanja na osnovu kompjuterskih eksperimenata.
GIS algoritmi
Geoinformacioni sistemi su izgrađeni na početnim podacima koji se uzimaju za razvoj algoritma. U pravilu, to je skup 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. U toku ovog rada analizirana su tri algoritma koji su u osnovi rješenja problema.
- Prvi GIS algoritam je analiza podataka NMEA fajla kako bi se iz njih izdvojio niz koordinata (Xk i Yk),
- Drugi algoritam se koristi za izračunavanje ugla putanje objekta, dok se parametar računa od pravca doistok.
- Treći algoritam je za određivanje kursa objekta u odnosu na kardinalne tačke.
Generalizovani algoritam: opšti koncept
Uopšteni algoritam za prikaz kretanja tačkastog objekta na GIS mapi uključuje tri prethodno spomenuta algoritma:
- NMEA analiza podataka;
- proračun ugla staze objekta;
- određivanje kursa objekta u odnosu na zemlje širom svijeta.
Geografski informacioni sistemi sa generalizovanim algoritmom opremljeni su glavnim kontrolnim elementom - tajmerom (Timer). Njegov standardni zadatak je da dozvoljava programu da generiše događaje u određenim intervalima. Koristeći takav objekt, možete postaviti potreban period za izvršavanje skupa procedura ili funkcija. Na primjer, za ponovljivo odbrojavanje vremenskog intervala od jedne sekunde, potrebno je postaviti sljedeća svojstva tajmera:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=Tačno.
Kao rezultat toga, procedura za očitavanje X, Y koordinata objekta iz NMEA fajla biće pokrenuta svake sekunde, usled čega se ova tačka sa primljenim koordinatama prikazuje na GIS mapi.
Princip tajmera
Upotreba geografskih informacionih sistema je kako slijedi:
- Na digitalnoj mapi su označene tri tačke (simbol - 1, 2, 3), koje odgovaraju putanji objekta u različitim trenucimavrijeme tk2, tk1, tk. Oni su nužno povezani punom linijom.
- Uključivanje i isključivanje tajmera koji kontroliše prikaz kretanja objekta na mapi se vrši pomoću tastera koje korisnik pritisne. Njihovo značenje i određena kombinacija mogu se proučavati prema šemi.
NMEA fajl
Opišimo ukratko sastav GIS NMEA fajla. Ovo je dokument napisan u ASCII formatu. U suštini, to je protokol za razmjenu informacija između GPS prijemnika i drugih uređaja, kao što su PC ili PDA. Svaka NMEA poruka počinje sa znakom $, nakon čega slijedi oznaka uređaja od dva znaka (GP za GPS prijemnik) i završava sa \r\n, znakom za povratak i pomak u red. Točnost podataka u obavijesti ovisi o vrsti poruke. Sve informacije su sadržane u jednom redu, sa poljima odvojenim zarezima.
Da bi se razumjelo kako funkcioniraju geografski informacioni sistemi, dovoljno je proučiti široko korištenu poruku tipa $GPRMC, koja sadrži minimalan, ali osnovni skup podataka: lokaciju objekta, njegovu brzinu i vrijeme.
Razmotrimo određeni primjer, koje su informacije kodirane u njemu:
- datum utvrđivanja koordinata objekta - 7. januar 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 stepenima i minutama, pri čemu je potonji dan sa tačnošću od četiri decimale (ili tačka kao separator između celobrojnih i razlomaka realnog broja u formatu SAD). Ubuduće će vam trebati da u NMEA datoteci geografska širina lokacije objekta bude na poziciji iza trećeg zareza, a geografska dužina nakon petog. Na kraju poruke, kontrolni zbroj se prenosi nakon znaka '' kao dvije heksadecimalne cifre - 6C.
Geoinformacioni sistemi: primjeri kompajliranja algoritma
Razmotrimo NMEA algoritam za analizu fajlova 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 poziciju trećeg zareza u nizu (q).
Korak 3. Pronađite poziciju četvrtog zareza u nizu (r).
Korak 4. Pronađite decimalni znak (t) počevši od pozicije q.
Korak 5 Izvucite jedan znak iz niza na poziciji (r+1).
Korak 6. Ako je ovaj znak jednak W, tada je varijabla Sjeverne hemisfere postavljena na 1, u suprotnom -1.
Korak 7. Izdvojite (r- +2) karaktere 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 poziciju šestog zareza u nizu (m).
Korak 12. Počevši od pozicije n, pronađite znak za decimalni zarez (p). Korak 13. Izvucite 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) karaktera niza, počevši od pozicije (p-2).
Korak 16. Izdvoj (p-n+2) karaktera niza, počevši od pozicije (n+ 1).
Korak 17. Pretvorite nizove u realne brojeve i izračunajte X koordinatu objekta u radijanskoj mjeri.
Korak 18. Ako je NMEA datoteka nije pročitan do kraja, onda idite na korak 1, u suprotnom idite na korak 19.
Korak 19. Završite algoritam.
Koraci 6 i 16 ovog algoritma koriste varijable Sjeverne hemisfere i Istočne hemisfere da numerički kodiraju lokaciju objekta na Zemlji. Na sjevernoj (južnoj) hemisferi, varijabla Sjeverna hemisfera uzima vrijednost 1 (-1), respektivno, slično na istočnoj (zapadnoj) hemisferi, istočna hemisfera - 1 (-1).
GIS aplikacija
Upotreba geografskih informacionih sistema je široko rasprostranjena u mnogim oblastima:
- geologija i kartografija;
- trgovina i usluge;
- inventar;
- ekonomija i menadžment;
- odbrana;
- inženjering;
- obrazovanje, itd.
