GIS son modernos sistemas móviles de geoinformación que tienen la capacidad de mostrar su ubicación en un mapa. Esta importante propiedad se basa en el uso de dos tecnologías: la geoinformación y el posicionamiento global. Si el dispositivo móvil tiene un receptor GPS incorporado, con la ayuda de dicho dispositivo es posible determinar su ubicación y, en consecuencia, las coordenadas exactas del propio SIG. Desafortunadamente, las tecnologías y los sistemas de geoinformación en la literatura científica en ruso están representados por una pequeña cantidad de publicaciones, por lo que casi no hay información sobre los algoritmos que subyacen a su funcionalidad.
Clasificación SIG
La división de los sistemas de información geográfica se produce según el principio territorial:
- Global GIS se ha utilizado para prevenir desastres naturales y provocados por el hombre desde 1997. Gracias a estos datos, es posible que relativamentepredecir la escala del desastre en poco tiempo, elaborar un plan para las consecuencias, evaluar los daños y la pérdida de vidas y organizar acciones humanitarias.
- Sistema de geoinformación regional desarrollado a nivel municipal. Permite a las autoridades locales predecir el desarrollo de una región en particular. Este sistema refleja casi todas las áreas importantes, como inversión, propiedad, navegación e información, legal, etc. También vale la pena señalar que gracias al uso de estas tecnologías, se hizo posible actuar como garante de la seguridad de la vida de los La población entera. El sistema de información geográfica regional se está utilizando actualmente con bastante eficacia, ayudando a atraer inversiones y al rápido crecimiento de la economía de la región.
Cada uno de los grupos anteriores tiene ciertos subtipos:
- El SIG global incluye sistemas nacionales y subcontinentales, generalmente con estatus estatal.
- A lo regional - local, subregional, local.
La información sobre estos sistemas de información se puede encontrar en secciones especiales de la red, que se denominan geoportales. Se colocan en el dominio público para su revisión sin ninguna restricción.
Principio de funcionamiento
Los sistemas de información geográfica funcionan según el principio de compilar y desarrollar un algoritmo. Es él quien le permite mostrar el movimiento de un objeto en un mapa GIS, incluido el movimiento de un dispositivo móvil dentro del sistema local. Parapara representar este punto en el dibujo del terreno, debe conocer al menos dos coordenadas: X e Y. Al mostrar el movimiento de un objeto en un mapa, deberá determinar la secuencia de coordenadas (Xk e Yk). Sus indicadores deben corresponder a diferentes puntos en el tiempo del sistema SIG local. Esta es la base para determinar la ubicación del objeto.
Esta secuencia de coordenadas se puede extraer de un archivo NMEA estándar de un receptor GPS que haya realizado un movimiento real en el suelo. Así, el algoritmo considerado aquí se basa en el uso de datos de archivos NMEA con las coordenadas de la trayectoria del objeto sobre un territorio determinado. Los datos necesarios también se pueden obtener como resultado del modelado del proceso de movimiento basado en experimentos informáticos.
Algoritmos SIG
Los sistemas de geoinformación se construyen a partir de los datos iniciales que se toman para desarrollar el algoritmo. Por regla general, se trata de un conjunto de coordenadas (Xk e Yk) correspondientes a la trayectoria de algún objeto en forma de un archivo NMEA y un mapa GIS digital para un área seleccionada. La tarea es desarrollar un algoritmo que muestre el movimiento de un objeto puntual. En el transcurso de este trabajo se analizaron tres algoritmos que subyacen a la solución del problema.
- El primer algoritmo GIS es el análisis de datos de archivos NMEA para extraer de ellos una secuencia de coordenadas (Xk e Yk),
- El segundo algoritmo se utiliza para calcular el ángulo de seguimiento del objeto, mientras que el parámetro se cuenta desde la dirección hastaeste.
- El tercer algoritmo es para determinar el curso de un objeto relativo a los puntos cardinales.
Algoritmo generalizado: concepto general
El algoritmo generalizado para mostrar el movimiento de un objeto puntual en un mapa GIS incluye los tres algoritmos mencionados anteriormente:
- Análisis de datos NMEA;
- cálculo del ángulo de seguimiento del objeto;
- determinar el curso de un objeto en relación con países de todo el mundo.
Los sistemas de información geográfica con un algoritmo generalizado están equipados con el elemento de control principal: el temporizador (Timer). Su tarea estándar es que permite que el programa genere eventos en ciertos intervalos. Usando dicho objeto, puede establecer el período requerido para la ejecución de un conjunto de procedimientos o funciones. Por ejemplo, para una cuenta regresiva repetible de un intervalo de tiempo de un segundo, debe configurar las siguientes propiedades del temporizador:
- Intervalo.del.temporizador=1000;
- Temporizador. Habilitado=Verdadero.
Como resultado, el procedimiento para leer las coordenadas X, Y del objeto del archivo NMEA se iniciará cada segundo, como resultado de lo cual este punto con las coordenadas recibidas se muestra en el mapa GIS.
El principio del temporizador
El uso de los sistemas de información geográfica es el siguiente:
- Tres puntos están marcados en el mapa digital (símbolo - 1, 2, 3), que corresponden a la trayectoria del objeto en diferentes momentostiempo tk2, tk1, tk. Están necesariamente conectados por una línea continua.
- La activación y desactivación del temporizador que controla la visualización del movimiento del objeto en el mapa se realiza mediante los botones presionados por el usuario. Su significado y una cierta combinación se pueden estudiar de acuerdo con el esquema.
Archivo NMEA
Vamos a describir brevemente la composición del archivo GIS NMEA. Este es un documento escrito en formato ASCII. En esencia, es un protocolo para intercambiar información entre un receptor GPS y otros dispositivos, como una PC o PDA. Cada mensaje NMEA comienza con un signo $, seguido de una designación de dispositivo de dos caracteres (GP para un receptor GPS) y termina con \r\n, un carácter de retorno de carro y s alto de línea. La precisión de los datos en la notificación depende del tipo de mensaje. Toda la información está contenida en una línea, con campos separados por comas.
Para entender cómo funcionan los sistemas de información geográfica, basta con estudiar el ampliamente utilizado mensaje de tipo $GPRMC, que contiene un conjunto mínimo pero básico de datos: la ubicación de un objeto, su velocidad y tiempo.
Veamos un cierto ejemplo, qué información está codificada en él:
- fecha de determinación de las coordenadas del objeto - 7 de enero de 2015;
- Coordenadas UTC de tiempo universal - 10h 54m 52s;
- coordenadas del objeto - 55°22.4271' N y 36°44.1610' E
Res altamos que las coordenadas del objetose presentan en grados y minutos, dándose estos últimos con una precisión de cuatro decimales (o un punto como separador entre las partes enteras y fraccionarias de un número real en formato estadounidense). En el futuro, necesitará que en el archivo NMEA, la latitud de la ubicación del objeto esté en la posición después de la tercera coma y la longitud esté después de la quinta. Al final del mensaje, la suma de verificación se transmite después del carácter '' como dos dígitos hexadecimales: 6C.
Sistemas de geoinformación: ejemplos de compilación de un algoritmo
Consideremos un algoritmo de análisis de archivos NMEA para extraer un conjunto de coordenadas (X e Yk) correspondientes a la trayectoria de movimiento del objeto. Se compone de varios pasos sucesivos.
Determinar la coordenada Y de un objeto
Algoritmo de análisis de datos NMEA
Paso 1. Lea la cadena GPRMC del archivo NMEA.
Paso 2. Encuentra la posición de la tercera coma en la cadena (q).
Paso 3. Encuentra la posición de la cuarta coma en la cadena (r).
Paso 4. Encuentra el carácter del punto decimal (t) comenzando desde la posición q.
Paso 5 Extraiga un carácter de la cadena en la posición (r+1).
Paso 6. Si este carácter es igual a W, entonces la variable Hemisferio Norte se establece en 1, de lo contrario -1.
Paso 7. Extraiga (r- +2) caracteres de la cadena que comienza en la posición (t-2).
Paso 8. Extraiga (t-q-3) caracteres de la cadena que comienza en la posición (q+1).
Paso 9. Convierta cadenas en números reales y calcule la coordenada Y del objeto en radianes.
Determinación de la coordenada X de un objeto
Paso 10. Encuentra la posición de la quintacoma en la cadena (n).
Paso 11. Encuentra la posición de la sexta coma en la cadena (m).
Paso 12. Comenzando desde la posición n, encuentra el carácter del punto decimal (p). Paso 13. Extraiga un carácter de la cadena en la posición (m+1).
Paso 14. Si este carácter es igual a 'E', entonces la variable Hemisferio Oriental se establece en 1, de lo contrario -1. Paso 15. Extraiga (m-p+2) caracteres de la cadena, comenzando en la posición (p-2).
Paso 16. Extraiga (p-n+2) caracteres de la cadena, comenzando en la posición (n+ 1).
Paso 17. Convierta las cadenas a números reales y calcule la coordenada X del objeto en radianes.
Paso 18. Si el archivo NMEA no se lee hasta el final, vaya al paso 1, de lo contrario, vaya al paso 19.
Paso 19. Finalice el algoritmo.
Los pasos 6 y 16 de este algoritmo utilizan las variables Hemisferio Norte y Hemisferio Oriental para codificar numéricamente la ubicación del objeto en la Tierra. En el hemisferio norte (sur), la variable NorthernHemisphere toma el valor 1 (-1), respectivamente, de manera similar en el hemisferio este (occidental) EasternHemisphere - 1 (-1).
aplicación SIG
El uso de los sistemas de información geográfica está muy extendido en muchas áreas:
- geología y cartografía;
- comercio y servicios;
- inventario;
- economía y gestión;
- defensa;
- ingeniería;
- educación, etc.
