GIS เป็นระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์บนมือถือที่ทันสมัยซึ่งสามารถแสดงตำแหน่งของตนบนแผนที่ได้ คุณสมบัติที่สำคัญนี้อิงจากการใช้เทคโนโลยีสองอย่าง: ข้อมูลทางภูมิศาสตร์และตำแหน่งทั่วโลก หากอุปกรณ์มือถือมีเครื่องรับ GPS ในตัว ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ดังกล่าว คุณจะสามารถระบุตำแหน่งของอุปกรณ์และด้วยเหตุนี้ พิกัดที่แน่นอนของ GIS เอง น่าเสียดายที่เทคโนโลยีและระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ภาษารัสเซียมีสิ่งพิมพ์จำนวนเล็กน้อยซึ่งเป็นผลมาจากแทบไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับอัลกอริธึมที่เป็นรากฐานของการทำงาน
การจัดหมวดหมู่ GIS
การแบ่งระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์เกิดขึ้นตามหลักการอาณาเขต:
- Global GIS ถูกใช้เพื่อป้องกันภัยพิบัติที่มนุษย์สร้างขึ้นและภัยธรรมชาติตั้งแต่ปี 1997 ด้วยข้อมูลเหล่านี้ มันจึงเป็นไปได้สำหรับค่อนข้างทำนายขนาดของภัยพิบัติในเวลาอันสั้น จัดทำแผนสำหรับผลที่ตามมา ประเมินความเสียหายและการสูญเสียชีวิต และจัดระเบียบการดำเนินการด้านมนุษยธรรม
- ระบบข้อมูลภูมิสารสนเทศระดับภูมิภาคที่พัฒนาขึ้นในระดับเทศบาล ช่วยให้หน่วยงานท้องถิ่นสามารถคาดการณ์การพัฒนาของภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งได้ ระบบนี้สะท้อนถึงพื้นที่ที่สำคัญเกือบทั้งหมด เช่น การลงทุน ทรัพย์สิน การนำทางและข้อมูล กฎหมาย ฯลฯ นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าด้วยการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้จึงเป็นไปได้ที่จะทำหน้าที่เป็นผู้ค้ำประกันความปลอดภัยในชีวิตของ ประชากรทั้งหมด ขณะนี้ระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ระดับภูมิภาคกำลังถูกใช้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยดึงดูดการลงทุนและการเติบโตอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจในภูมิภาค
แต่ละกลุ่มข้างต้นมีประเภทย่อยบางอย่าง:
- GIS ทั่วโลกรวมถึงระบบระดับชาติและอนุทวีป มักจะมีสถานะเป็นของรัฐ
- ไปยังภูมิภาค - ท้องถิ่น อนุภูมิภาค ท้องถิ่น
ข้อมูลเกี่ยวกับระบบข้อมูลเหล่านี้สามารถพบได้ในส่วนพิเศษของเครือข่าย ซึ่งเรียกว่า geoportals พวกเขาจะถูกวางไว้ในโดเมนสาธารณะเพื่อตรวจสอบโดยไม่มีข้อจำกัดใดๆ
หลักการทำงาน
ระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ทำงานบนหลักการคอมไพล์และพัฒนาอัลกอริธึม เป็นผู้ที่อนุญาตให้คุณแสดงการเคลื่อนไหวของวัตถุบนแผนที่ GIS รวมถึงการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์พกพาภายในระบบท้องถิ่น ถึงในการอธิบายจุดนี้บนภาพวาดภูมิประเทศ คุณจำเป็นต้องรู้อย่างน้อยสองพิกัด - X และ Y เมื่อแสดงการเคลื่อนที่ของวัตถุบนแผนที่ คุณจะต้องกำหนดลำดับของพิกัด (Xk และ Yk) ตัวบ่งชี้ควรสอดคล้องกับจุดต่างๆ ในช่วงเวลาของระบบ GIS ในพื้นที่ นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดตำแหน่งของวัตถุ
ลำดับของพิกัดนี้สามารถดึงออกมาจากไฟล์ NMEA มาตรฐานของเครื่องรับ GPS ที่มีการเคลื่อนไหวจริงบนพื้น ดังนั้น อัลกอริธึมที่พิจารณาในที่นี้จึงใช้ข้อมูลไฟล์ NMEA ที่มีพิกัดวิถีโคจรของวัตถุในพื้นที่หนึ่ง ข้อมูลที่จำเป็นยังสามารถได้รับจากการสร้างแบบจำลองกระบวนการเคลื่อนไหวตามการทดลองทางคอมพิวเตอร์
อัลกอริทึม GIS
ระบบข้อมูลภูมิสารสนเทศสร้างขึ้นจากข้อมูลเบื้องต้นที่ใช้ในการพัฒนาอัลกอริทึม ตามกฎแล้ว นี่คือชุดของพิกัด (Xk และ Yk) ที่สอดคล้องกับวิถีของวัตถุในรูปแบบของไฟล์ NMEA และแผนที่ GIS ดิจิทัลสำหรับพื้นที่ที่เลือก ภารกิจคือการพัฒนาอัลกอริธึมที่แสดงการเคลื่อนที่ของวัตถุจุด ในระหว่างงานนี้ มีการวิเคราะห์อัลกอริธึมสามชุดที่สนับสนุนการแก้ปัญหา
- อัลกอริทึม GIS แรกคือการวิเคราะห์ข้อมูลไฟล์ NMEA เพื่อแยกลำดับของพิกัด (Xk และ Yk)
- อัลกอริธึมที่สองใช้ในการคำนวณมุมติดตามของวัตถุ ในขณะที่พารามิเตอร์ถูกนับจากทิศทางไปยังตะวันออก
- อัลกอริธึมที่สามใช้สำหรับกำหนดทิศทางของวัตถุที่สัมพันธ์กับจุดสำคัญ
อัลกอรึทึมทั่วไป: แนวคิดทั่วไป
อัลกอริธึมทั่วไปสำหรับแสดงการเคลื่อนที่ของวัตถุจุดบนแผนที่ GIS รวมถึงอัลกอริธึมที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้สามแบบ:
- การวิเคราะห์ข้อมูล NMEA
- การคำนวณมุมติดตามของวัตถุ
- การกำหนดทิศทางของวัตถุที่สัมพันธ์กับประเทศต่างๆ ทั่วโลก
ระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ที่มีอัลกอริธึมทั่วไปติดตั้งองค์ประกอบควบคุมหลัก - ตัวจับเวลา (ตัวจับเวลา) งานมาตรฐานของมันคืออนุญาตให้โปรแกรมสร้างเหตุการณ์ในช่วงเวลาหนึ่ง เมื่อใช้ออบเจกต์ดังกล่าว คุณสามารถกำหนดระยะเวลาที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการชุดของโพรซีเดอร์หรือฟังก์ชันได้ ตัวอย่างเช่น สำหรับการนับถอยหลังที่ทำซ้ำได้ของช่วงเวลาหนึ่งวินาที คุณต้องตั้งค่าคุณสมบัติตัวจับเวลาต่อไปนี้:
- Timer. Interval=1,000;
- Timer. Enabled=True.
ด้วยเหตุนี้ ขั้นตอนการอ่านพิกัด X, Y ของวัตถุจากไฟล์ NMEA จะเปิดตัวทุก ๆ วินาที อันเป็นผลมาจากการที่จุดนี้พร้อมพิกัดที่ได้รับจะแสดงบนแผนที่ GIS
หลักการจับเวลา
การใช้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์มีดังนี้
- สามจุดถูกทำเครื่องหมายบนแผนที่ดิจิทัล (สัญลักษณ์ - 1, 2, 3) ซึ่งสอดคล้องกับวิถีของวัตถุในช่วงเวลาต่างๆเวลา tk2, tk1, tk พวกเขาจำเป็นต้องเชื่อมต่อด้วยเส้นทึบ
- เปิดและปิดตัวจับเวลาที่ควบคุมการแสดงการเคลื่อนไหวของวัตถุบนแผนที่โดยใช้ปุ่มที่ผู้ใช้กด ความหมายและการผสมผสานบางอย่างสามารถศึกษาได้ตามแบบแผน
ไฟล์NMEA
มาอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับองค์ประกอบของไฟล์ GIS NMEA กัน นี่คือเอกสารที่เขียนในรูปแบบ ASCII โดยพื้นฐานแล้ว มันคือโปรโตคอลสำหรับแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเครื่องรับ GPS และอุปกรณ์อื่นๆ เช่น PC หรือ PDA แต่ละข้อความ NMEA เริ่มต้นด้วยเครื่องหมาย $ ตามด้วยการกำหนดอุปกรณ์สองอักขระ (GP สำหรับเครื่องรับ GPS) และลงท้ายด้วย \r\n การขึ้นบรรทัดใหม่และการป้อนบรรทัด ความถูกต้องของข้อมูลในการแจ้งเตือนขึ้นอยู่กับประเภทของข้อความ ข้อมูลทั้งหมดอยู่ในบรรทัดเดียว โดยคั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค
เพื่อให้เข้าใจว่าระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ทำงานอย่างไร ก็เพียงพอที่จะศึกษาข้อความประเภท $GPRMC ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งประกอบด้วยชุดข้อมูลขั้นต่ำแต่พื้นฐาน: ตำแหน่งของวัตถุ ความเร็ว และเวลา
ลองมาดูตัวอย่างกัน ข้อมูลที่ถูกเข้ารหัสในนั้นคืออะไร:
- วันที่กำหนดพิกัดของวัตถุ - 7 มกราคม 2558;
- พิกัด UTC ของเวลาสากล - 10h 54m 52s;
- พิกัดวัตถุ - 55°22.4271' N และ 36°44.1610' E
เราเน้นว่าพิกัดของวัตถุแสดงเป็นองศาและนาที โดยส่วนหลังมีตำแหน่งทศนิยมสี่ตำแหน่งที่แม่นยำ (หรือจุดเป็นตัวคั่นระหว่างส่วนจำนวนเต็มและเศษส่วนของจำนวนจริงในรูปแบบสหรัฐอเมริกา) ในอนาคต คุณจะต้องการว่าในไฟล์ NMEA ละติจูดของตำแหน่งของวัตถุอยู่ในตำแหน่งหลังเครื่องหมายจุลภาคที่สาม และลองจิจูดอยู่หลังจุดห้า ในตอนท้ายของข้อความ เช็คซัมจะถูกส่งต่อหลังอักขระ '' เป็นเลขฐานสิบหกสองหลัก - 6C
ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์: ตัวอย่างการคอมไพล์อัลกอริทึม
ลองพิจารณาอัลกอริธึมการวิเคราะห์ไฟล์ NMEA เพื่อแยกชุดพิกัด (X และ Yk) ที่สอดคล้องกับวิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุ ประกอบด้วยขั้นตอนต่อเนื่องหลายขั้นตอน
การกำหนดพิกัด Y ของวัตถุ
อัลกอริทึมการวิเคราะห์ข้อมูล NMEA
ขั้นตอนที่ 1. อ่านสตริง GPRMC จากไฟล์ NMEA
ขั้นตอนที่ 2. ค้นหาตำแหน่งของลูกน้ำที่สามในสตริง (q).
ขั้นตอนที่ 3 หาตำแหน่งของเครื่องหมายจุลภาคที่สี่ในสตริง (r).
ขั้นตอนที่ 4. ค้นหาอักขระจุดทศนิยม (t) โดยเริ่มจากตำแหน่ง q.
Step 5 แยกอักขระหนึ่งตัวออกจากสตริงที่ตำแหน่ง (r+1).
ขั้นตอนที่ 6 หากอักขระนี้เท่ากับ W ตัวแปรซีกโลกเหนือจะถูกตั้งค่าเป็น 1 มิฉะนั้น -1.
Step 7. แยกอักขระ (r- +2) ของสตริงเริ่มต้นที่ตำแหน่ง (t-2).
ขั้นตอนที่ 8. แยกอักขระ (t-q-3) ของสตริงโดยเริ่มต้นที่ตำแหน่ง (q+1).
ขั้นตอนที่ 9 แปลงสตริงเป็นตัวเลขจริงและคำนวณพิกัด Y ของวัตถุในหน่วยเรเดียน
การกำหนดพิกัด X ของวัตถุ
ขั้นที่ 10. หาตำแหน่งที่ห้าลูกน้ำในสตริง (n).
ขั้นตอนที่ 11 หาตำแหน่งของลูกน้ำที่หกในสตริง (m).
ขั้นตอนที่ 12. เริ่มจากตำแหน่ง n หาอักขระจุดทศนิยม (p)ขั้นตอนที่ 13 ดึงอักขระหนึ่งตัวออกจากสตริงที่ตำแหน่ง (m+1).
ขั้นตอนที่ 14. หากอักขระนี้เท่ากับ 'E' ตัวแปรซีกโลกตะวันออกจะถูกตั้งค่าเป็น 1 มิฉะนั้น -1. ขั้นตอนที่ 15. แยกอักขระ (m-p+2) ของสตริง เริ่มต้นที่ตำแหน่ง (p-2).
ขั้นตอนที่ 16. อักขระแยก (p-n+2) ของสตริงโดยเริ่มต้นที่ตำแหน่ง (n+ 1)
ขั้นตอนที่ 17. แปลงสตริงเป็นจำนวนจริงและคำนวณพิกัด X ของวัตถุในหน่วยเรเดียน
ขั้นตอนที่ 18. หากไฟล์ NMEA ไม่อ่านจนจบ จากนั้นไปที่ขั้นตอนที่ 1 ไม่เช่นนั้น ให้ไปที่ขั้นตอนที่ 19
ขั้นตอนที่ 19 ทำอัลกอริธึมให้เสร็จ
ขั้นตอนที่ 6 และ 16 ของอัลกอริธึมนี้ใช้ตัวแปรซีกโลกเหนือและซีกโลกตะวันออกเพื่อ เข้ารหัสตำแหน่งของวัตถุบนโลกด้วยตัวเลข ในซีกโลกเหนือ (ใต้) ตัวแปรซีกโลกเหนือใช้ค่า 1 (-1) ตามลำดับ ในทำนองเดียวกันในซีกโลกตะวันออก (ตะวันตก) ซีกโลกตะวันออก - 1 (-1)
แอปพลิเคชัน GIS
การใช้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์แพร่หลายในหลายพื้นที่:
- ธรณีวิทยาและการทำแผนที่;
- การค้าและบริการ
- สินค้าคงคลัง;
- เศรษฐศาสตร์และการจัดการ
- ป้องกัน;
- วิศวกรรม;
- การศึกษา ฯลฯ
