GIS sont des systèmes de géoinformation mobiles modernes qui ont la capacité d'afficher leur emplacement sur une carte. Cette propriété importante repose sur l'utilisation de deux technologies: la géoinformation et le positionnement global. Si l'appareil mobile dispose d'un récepteur GPS intégré, à l'aide d'un tel appareil, il est possible de déterminer son emplacement et, par conséquent, les coordonnées exactes du SIG lui-même. Malheureusement, les technologies et systèmes de géoinformation dans la littérature scientifique en langue russe sont représentés par un petit nombre de publications, à la suite desquelles il n'y a presque aucune information sur les algorithmes sous-jacents à leur fonctionnalité.
Classification SIG
La division des systèmes d'information géographique se fait selon le principe territorial:
- Global GIS est utilisé pour prévenir les catastrophes d'origine humaine et naturelle depuis 1997. Grâce à ces données, il est possible pour relativementprédire l'ampleur de la catastrophe dans un court laps de temps, dresser un plan pour les suites, évaluer les dégâts et les pertes en vies humaines et organiser des actions humanitaires.
- Système régional de géoinformation développé au niveau communal. Il permet aux autorités locales de prévoir le développement d'une région particulière. Ce système reflète presque tous les domaines importants, tels que l'investissement, la propriété, la navigation et l'information, le juridique, etc. Il convient également de noter que grâce à l'utilisation de ces technologies, il est devenu possible d'agir en tant que garant de la sécurité des personnes. toute la population. Le système régional d'information géographique est actuellement utilisé assez efficacement, contribuant à attirer les investissements et la croissance rapide de l'économie de la région.
Chacun des groupes ci-dessus a certains sous-types:
- Le SIG mondial comprend des systèmes nationaux et sous-continentaux, généralement avec un statut d'État.
- Au régional - local, sous-régional, local.
Les informations sur ces systèmes d'information peuvent être trouvées dans des sections spéciales du réseau, appelées géoportails. Ils sont placés dans le domaine public pour examen sans aucune restriction.
Principe de fonctionnement
Les systèmes d'information géographique fonctionnent sur le principe de la compilation et du développement d'un algorithme. C'est lui qui permet d'afficher le mouvement d'un objet sur une carte SIG, y compris le mouvement d'un appareil mobile au sein du système local. Pourpour représenter ce point sur le dessin du terrain, vous devez connaître au moins deux coordonnées - X et Y. Lors de l'affichage du mouvement d'un objet sur une carte, vous devrez déterminer la séquence de coordonnées (Xk et Yk). Leurs indicateurs doivent correspondre à différents moments du système SIG local. C'est la base pour déterminer l'emplacement de l'objet.
Cette séquence de coordonnées peut être extraite d'un fichier NMEA standard d'un récepteur GPS ayant effectué un déplacement réel au sol. Ainsi, l'algorithme considéré ici est basé sur l'utilisation des données du fichier NMEA avec les coordonnées de la trajectoire de l'objet sur un certain territoire. Les données nécessaires peuvent également être obtenues à la suite de la modélisation du processus de mouvement sur la base d'expériences informatiques.
Algorithmes SIG
Les systèmes de géoinformation sont construits sur les données initiales qui sont prises pour développer l'algorithme. En règle générale, il s'agit d'un ensemble de coordonnées (Xk et Yk) correspondant à une trajectoire d'objet sous la forme d'un fichier NMEA et d'une carte SIG numérique pour une zone sélectionnée. La tâche consiste à développer un algorithme qui affiche le mouvement d'un objet ponctuel. Au cours de ce travail, trois algorithmes ont été analysés qui sous-tendent la solution du problème.
- Le premier algorithme SIG est l'analyse des données du fichier NMEA pour en extraire une séquence de coordonnées (Xk et Yk),
- Le deuxième algorithme est utilisé pour calculer l'angle de suivi de l'objet, tandis que le paramètre est compté de la direction versest.
- Le troisième algorithme sert à déterminer la trajectoire d'un objet par rapport aux points cardinaux.
Algorithme généralisé: concept général
L'algorithme généralisé d'affichage du mouvement d'un objet ponctuel sur une carte SIG comprend les trois algorithmes mentionnés précédemment:
- Analyse des données NMEA;
- calcul de l'angle de suivi de l'objet;
- détermination de la trajectoire d'un objet par rapport aux pays du monde entier.
Les systèmes d'information géographique avec un algorithme généralisé sont équipés de l'élément de contrôle principal - la minuterie (Timer). Sa tâche standard est de permettre au programme de générer des événements à certains intervalles. A l'aide d'un tel objet, vous pouvez définir la période requise pour l'exécution d'un ensemble de procédures ou de fonctions. Par exemple, pour un compte à rebours répétable d'un intervalle de temps d'une seconde, vous devez définir les propriétés de minuterie suivantes:
- Timer. Interval=1000;
- Timer. Enabled=Vrai.
En conséquence, la procédure de lecture des coordonnées X, Y de l'objet à partir du fichier NMEA sera lancée toutes les secondes, à la suite de quoi ce point avec les coordonnées reçues est affiché sur la carte SIG.
Le principe de la minuterie
L'utilisation des systèmes d'information géographique est la suivante:
- Trois points sont marqués sur la carte numérique (symbole - 1, 2, 3), qui correspondent à la trajectoire de l'objet à différents momentstemps tk2, tk1, tk. Ils sont obligatoirement reliés par un trait plein.
- L'activation et la désactivation de la minuterie qui contrôle l'affichage du mouvement de l'objet sur la carte s'effectue à l'aide des boutons enfoncés par l'utilisateur. Leur signification et une certaine combinaison peuvent être étudiées selon le schéma.
Fichier NMEA
Décrivons brièvement la composition du fichier SIG NMEA. Il s'agit d'un document écrit au format ASCII. Il s'agit essentiellement d'un protocole d'échange d'informations entre un récepteur GPS et d'autres appareils, tels qu'un PC ou un PDA. Chaque message NMEA commence par un signe $, suivi d'une désignation d'appareil à deux caractères (GP pour un récepteur GPS) et se termine par \r\n, un retour chariot et un saut de ligne. L'exactitude des données de la notification dépend du type de message. Toutes les informations sont contenues sur une seule ligne, avec des champs séparés par des virgules.
Pour comprendre le fonctionnement des systèmes d'information géographique, il suffit d'étudier le message de type $GPRMC largement utilisé, qui contient un ensemble minimal mais basique de données: la localisation d'un objet, sa vitesse et son heure.
Prenons un certain exemple, quelles informations y sont encodées:
- date de détermination des coordonnées de l'objet - 7 janvier 2015;
- Coordonnées UTC du temps universel - 10h 54m 52s;
- coordonnées de l'objet - 55°22.4271' N et 36°44.1610' E
Nous soulignons que les coordonnées de l'objetsont présentés en degrés et minutes, ces derniers étant donnés avec une précision de quatre décimales (ou un point comme séparateur entre la partie entière et la partie fractionnaire d'un nombre réel au format USA). À l'avenir, vous aurez besoin que dans le fichier NMEA, la latitude de l'emplacement de l'objet soit dans la position après la troisième virgule et la longitude après la cinquième. A la fin du message, la somme de contrôle est transmise après le caractère '' sous la forme de deux chiffres hexadécimaux - 6C.
Systèmes de géoinformation: exemples de compilation d'un algorithme
Considérons un algorithme d'analyse de fichier NMEA pour extraire un ensemble de coordonnées (X et Yk) correspondant à la trajectoire de mouvement de l'objet. Il est composé de plusieurs étapes successives.
Déterminer la coordonnée Y d'un objet
Algorithme d'analyse de données NMEA
Étape 1. Lire la chaîne GPRMC à partir du fichier NMEA.
Étape 2. Trouvez la position de la troisième virgule dans la chaîne (q).
Étape 3. Trouvez la position de la quatrième virgule dans la chaîne (r).
Étape 4. Trouvez le caractère de la virgule décimale (t) à partir de la position q.
Étape 5. Extrayez un caractère de la chaîne à la position (r+1).
Étape 6. Si ce caractère est égal à W, alors la variable Hémisphère Nord est définie sur 1, sinon -1.
Étape 7. Extraire (r- +2) caractères de la chaîne commençant à la position (t-2).
Étape 8. Extraire (t-q-3) caractères de la chaîne commençant à la position (q+1).
Étape 9. Convertissez les chaînes en nombres réels et calculez la coordonnée Y de l'objet en radian.
Déterminer la coordonnée X d'un objet
Étape 10. Trouvez la position du cinquièmevirgule dans la chaîne (n).
Étape 11. Trouvez la position de la sixième virgule dans la chaîne (m).
Étape 12. À partir de la position n, trouvez le caractère décimal (p). Étape 13. Extrayez un caractère de la chaîne à la position (m+1).
Étape 14. Si ce caractère est égal à 'E', alors la variable EasternHemisphere est mise à 1, sinon -1. Étape 15. Extraire (m-p+2) caractères de la chaîne, en commençant à la position (p-2).
Étape 16. Extraire (p-n+2) caractères de la chaîne, en commençant à la position (n + 1).
Étape 17. Convertissez les chaînes en nombres réels et calculez la coordonnée X de l'objet en radian.
Étape 18. Si le fichier NMEA n'est pas lu jusqu'au bout, passez à l'étape 1, sinon passez à l'étape 19.
Étape 19. Terminez l'algorithme.
Les étapes 6 et 16 de cet algorithme utilisent les variables NorthernHemisphere et EasternHemisphere pour coder numériquement l'emplacement de l'objet sur Terre. Dans l'hémisphère nord (sud), la variable NorthernHemisphere prend la valeur 1 (-1), respectivement, de même dans l'hémisphère est (ouest) EasternHemisphere - 1 (-1).
Application SIG
L'utilisation des systèmes d'information géographique est répandue dans de nombreux domaines:
- géologie et cartographie;
- commerce et services;
- inventaire;
- économie et gestion;
- défense;
- ingénierie;
- éducation, etc.
