GIS سیستم های اطلاعات جغرافیایی سیار مدرنی هستند که توانایی نمایش موقعیت مکانی خود را بر روی نقشه دارند. این ویژگی مهم مبتنی بر استفاده از دو فناوری اطلاعات جغرافیایی و موقعیت‌یابی جهانی است. اگر دستگاه تلفن همراه دارای گیرنده GPS داخلی باشد، با کمک چنین دستگاهی می توان مکان آن و در نتیجه مختصات دقیق خود GIS را تعیین کرد. متأسفانه، فن‌آوری‌ها و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در ادبیات علمی روسی زبان با تعداد کمی از انتشارات نشان داده می‌شوند، در نتیجه تقریباً هیچ اطلاعاتی در مورد الگوریتم‌های زیربنایی عملکرد آنها وجود ندارد.
طبقه بندی GIS
تقسیم سیستم های اطلاعات جغرافیایی بر اساس اصل سرزمینی صورت می گیرد:
- GIS جهانی از سال 1997 برای جلوگیری از بلایای مصنوعی و طبیعی استفاده شده است. با تشکر از این داده ها، برای نسبتا امکان پذیر استمقیاس فاجعه را در مدت زمان کوتاهی پیش بینی کنید، برنامه ای برای عواقب بعدی ترسیم کنید، خسارات و تلفات جانی را ارزیابی کنید و اقدامات بشردوستانه را سازماندهی کنید.
- سیستم اطلاعات جغرافیایی منطقه ای توسعه یافته در سطح شهرداری. این به مقامات محلی اجازه می دهد تا توسعه یک منطقه خاص را پیش بینی کنند. این سیستم تقریباً تمام حوزه‌های مهم مانند سرمایه‌گذاری، املاک، ناوبری و اطلاعات، حقوقی و غیره را منعکس می‌کند. همچنین شایان ذکر است که به لطف استفاده از این فناوری‌ها، می‌توان به عنوان ضامن ایمنی زندگی افراد اقدام کرد. کل جمعیت. سیستم اطلاعات جغرافیایی منطقه ای در حال حاضر به طور کاملاً مؤثر استفاده می شود و به جذب سرمایه گذاری و رشد سریع اقتصاد منطقه کمک می کند.
هر یک از گروه های فوق دارای زیرگروه های خاصی هستند:
- GIS جهانی شامل سیستم‌های ملی و شبه قاره‌ای است که معمولاً وضعیت دولتی دارند.
- به منطقه - محلی، زیر منطقه ای، محلی.
اطلاعات مربوط به این سیستم های اطلاعاتی را می توان در بخش های خاصی از شبکه یافت که به آنها ژئوپورتال می گویند. آنها بدون هیچ محدودیتی برای بازبینی در دامنه عمومی قرار می گیرند.
اصل کار
سیستم های اطلاعات جغرافیایی بر اساس اصل تدوین و توسعه یک الگوریتم کار می کنند. این اوست که به شما امکان می دهد حرکت یک شی را روی نقشه GIS نشان دهید، از جمله حرکت یک دستگاه تلفن همراه در سیستم محلی. بهبرای به تصویر کشیدن این نقطه بر روی نقشه زمین، باید حداقل دو مختصات را بدانید - X و Y. هنگام نمایش حرکت یک جسم روی نقشه، باید دنباله مختصات (Xk و Yk) را تعیین کنید. شاخص های آنها باید با نقاط مختلف زمانی سیستم GIS محلی مطابقت داشته باشد. این مبنایی برای تعیین مکان شی است.
این دنباله مختصات را می توان از یک فایل استاندارد NMEA یک گیرنده GPS که حرکت واقعی روی زمین انجام داده است استخراج کرد. بنابراین، الگوریتم در نظر گرفته شده در اینجا مبتنی بر استفاده از داده های فایل NMEA با مختصات مسیر حرکت جسم در یک قلمرو خاص است. داده‌های لازم را نیز می‌توان در نتیجه مدل‌سازی فرآیند حرکت بر اساس آزمایش‌های رایانه‌ای به‌دست آورد.
الگوریتم های GIS
سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی بر اساس داده‌های اولیه ساخته شده‌اند که برای توسعه الگوریتم گرفته شده‌اند. به عنوان یک قاعده، این مجموعه ای از مختصات (Xk و Yk) مربوط به برخی از مسیر شی در قالب یک فایل NMEA و یک نقشه دیجیتال GIS برای یک منطقه انتخاب شده است. وظیفه توسعه الگوریتمی است که حرکت یک جسم نقطه ای را نشان می دهد. در طول این کار، سه الگوریتم که زیربنای حل مسئله هستند، تجزیه و تحلیل شد.
- اولین الگوریتم GIS تجزیه و تحلیل داده های فایل NMEA برای استخراج دنباله ای از مختصات (Xk و Yk)،
- الگوریتم دوم برای محاسبه زاویه مسیر جسم استفاده می شود، در حالی که پارامتر از جهت به شمارش می شود.شرق.
- الگوریتم سوم برای تعیین مسیر یک شی نسبت به نقاط اصلی است.
است.
الگوریتم تعمیم یافته: مفهوم کلی
الگوریتم تعمیم یافته برای نمایش حرکت یک جسم نقطه ای بر روی نقشه GIS شامل سه الگوریتم ذکر شده قبلی است:
- تجزیه و تحلیل داده NMEA؛
- محاسبه زاویه مسیر جسم؛
- تعیین مسیر یک شی نسبت به کشورهای سراسر جهان.
سیستم های اطلاعات جغرافیایی با یک الگوریتم تعمیم یافته مجهز به عنصر کنترل اصلی - تایمر (تایمر) هستند. وظیفه استاندارد آن این است که به برنامه اجازه می دهد رویدادها را در فواصل زمانی مشخص تولید کند. با استفاده از چنین شیئی می توانید دوره مورد نیاز برای اجرای مجموعه ای از رویه ها یا توابع را تعیین کنید. به عنوان مثال، برای شمارش معکوس قابل تکرار یک بازه زمانی یک ثانیه، باید ویژگی های تایمر زیر را تنظیم کنید:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=True.
در نتیجه روال خواندن مختصات X,Y شی از فایل NMEA هر ثانیه راه اندازی می شود که در نتیجه این نقطه با مختصات دریافتی روی نقشه GIS نمایش داده می شود.
اصل تایمر
استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی به شرح زیر است:
- روی نقشه دیجیتالی سه نقطه مشخص شده است (نماد - 1، 2، 3)، که مطابق با مسیر حرکت جسم در لحظات مختلف است.زمان tk2، tk1، tk. آنها لزوماً توسط یک خط ثابت به هم متصل هستند.
- فعال و غیرفعال کردن تایمری که نمایش حرکت شی را روی نقشه کنترل می کند با استفاده از دکمه های فشار داده شده توسط کاربر انجام می شود. معنی آنها و یک ترکیب خاص را می توان بر اساس این طرح مطالعه کرد.
فایل NMEA
اجازه دهید به طور خلاصه ترکیب فایل GIS NMEA را شرح دهیم. این سندی است که با فرمت اسکی نوشته شده است. در اصل، پروتکلی برای تبادل اطلاعات بین گیرنده GPS و دستگاه های دیگر مانند رایانه شخصی یا PDA است. هر پیام NMEA با علامت $ شروع می‌شود، به دنبال آن یک نام دستگاه دو نویسه (GP برای گیرنده GPS) و با \r\n، یک نویسه بازگشت کالسکه و تغذیه خط پایان می‌یابد. دقت داده ها در اعلان بستگی به نوع پیام دارد. تمام اطلاعات در یک خط و با فیلدهایی که با کاما از هم جدا شده اند.
موجود است.
برای درک نحوه عملکرد سیستم های اطلاعات جغرافیایی، کافی است پیام نوع $GPRMC که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد را مطالعه کنید، که حاوی مجموعه ای حداقلی اما اساسی از داده ها است: مکان یک شی، سرعت و زمان آن.
بیایید مثال خاصی را در نظر بگیریم که چه اطلاعاتی در آن رمزگذاری شده است:
- تاریخ تعیین مختصات شی - 7 ژانویه 2015؛
- مختصات UTC زمان جهانی - 10h 54m 52s;
- مختصات شی - 55°22.4271' شمالی و 36°44.1610' E
ما تاکید می کنیم که مختصات جسمبه درجات و دقیقه ها ارائه می شوند که دومی با دقت چهار رقم اعشار (یا یک نقطه به عنوان جداکننده بین اعداد صحیح و کسری یک عدد واقعی در قالب ایالات متحده) ارائه می شود. در آینده، شما نیاز دارید که در فایل NMEA، عرض جغرافیایی مکان شی در موقعیت بعد از کاما سوم و طول جغرافیایی بعد از پنجم باشد. در پایان پیام، جمع کنترل پس از کاراکتر '' به صورت دو رقم هگزا دسیمال - 6C منتقل می شود.
سیستم های اطلاعات جغرافیایی: نمونه هایی از کامپایل یک الگوریتم
بیایید یک الگوریتم تجزیه و تحلیل فایل NMEA برای استخراج مجموعه ای از مختصات (X و Yk) مربوط به مسیر حرکت جسم در نظر بگیریم. از چندین مرحله متوالی تشکیل شده است.
تعیین مختصات Y یک شی
الگوریتم تجزیه و تحلیل داده NMEA
مرحله 1. رشته GPRMC را از فایل NMEA بخوانید.
مرحله 2. موقعیت کاما سوم را در رشته (q) پیدا کنید.
مرحله 3. موقعیت کامای چهارم را در رشته (r) بیابید.
مرحله 4. کاراکتر نقطه اعشار (t) را با شروع از موقعیت q پیدا کنید.
مرحله 5 یک کاراکتر از رشته در موقعیت (r+1) استخراج کنید.
مرحله 6. اگر این کاراکتر برابر با W باشد، متغیر نیمکره شمالی روی 1 و در غیر این صورت -1 تنظیم می شود.
Step 7. استخراج (r- +2) کاراکترهای رشته که از موقعیت (t-2) شروع می شود.
مرحله 9. رشته ها را به اعداد واقعی تبدیل کنید و مختصات Y جسم را در اندازه رادیان محاسبه کنید.
تعیین مختصات X یک شی
مرحله 10. موقعیت پنجم را پیدا کنیدکاما در رشته (n).
مرحله 11. موقعیت کاما ششم را در رشته (m) بیابید.
مرحله 12. با شروع از موقعیت n، کاراکتر نقطه اعشار (p) را پیدا کنید.مرحله 13. یک کاراکتر از رشته در موقعیت (m+1) استخراج کنید.
مرحله 14. اگر این کاراکتر برابر با 'E' باشد، متغیر نیمکره شرقی روی 1 تنظیم می شود، در غیر این صورت -1. مرحله 15. استخراج (m-p+2) کاراکترهای رشته، با شروع از موقعیت (p-2).
مرحله 16. استخراج (p-n+2) کاراکترها از رشته، از موقعیت (n+ 1) شروع می شود.
مرحله 17. رشته ها را به اعداد واقعی تبدیل کنید و مختصات X جسم را در اندازه رادیانی محاسبه کنید.
مرحله 18. اگر فایل NMEA تا آخر خوانده نمی شود، سپس به مرحله 1 بروید، در غیر این صورت به مرحله 19 بروید.
مرحله 19. الگوریتم را به پایان برسانید. به صورت عددی مکان جسم روی زمین را رمزگذاری کنید. در نیمکره شمالی (جنوبی)، متغیر نیمکره شمالی به ترتیب مقدار 1 (-1) را می گیرد، به طور مشابه در نیمکره شرقی (غربی) نیمکره شرقی - 1 (-1).
برنامه GIS
استفاده از سیستم های اطلاعات جغرافیایی در بسیاری از زمینه ها گسترده است:
- زمین شناسی و نقشه برداری؛
- تجارت و خدمات؛
- موجودی;
- اقتصاد و مدیریت؛
- دفاع;
- مهندسی;
- آموزش و غیره.
