6. Глобальные системы позиционирования и основы навигации

Основные возможности GPS-системы (при наличии приемника GPS-сигнала):

- определение местонахождения мобильного абонента;  - определение наиболее короткого и удобного пути до пункта назначения;  - определение обратного маршрута;  - определение скорости движения (максимальной, минимальной, средней);  - определение времени в пути (прошедшего и сколько потребуется еще) и др.

(ГСП), система определения координат и высот пунктов посредством одновременного измерения расстояний до четырёх (или более) специальных искусственных спутников Земли с помощью электронных приёмников, получающих радиосигналы с этих спутников. ГСП используют для создания геодезических сетей, обеспечения навигации на суше, в море и в воздухе, съёмок и картографирования всех видов, привязки данных дистанционного зондирования, проведения инженерно-строительных работ и т. п. Гл. преимущества ГСП перед другими геодезическими системами определения координат – их глобальность, автономность (независимость от наземных геодезических сетей), оперативность и высокая экономичность. 

7. Основные типы задач пространственного анализа

Наиболее мощным отличием ГИС от прочих информационных систем является возможность пространственного анализа.  Это наиболее важные функции ГИС, и от их эффективности напрямую зависит эффективность и полезность самих ГИС. Все множество базовых функций пространственного анализа можно представить в виде совокупности 8 подгрупп.

 Определение геометрических характеристик геопространства (измерительные операции):

     1) длина прямой между двумя заданными точками;

    2) длина кривой между двумя заданными точками;

    3) периметр полигона;

    4) площадь полигона;

    5) кратчайшее расстояние от заданной точки до полигона;

    6) кратчайшее расстояние между полигонами.

 Определение топологических характеристик геопространства пространственных отношений объектов):

     1) пересечение;

    2) примыкание;

    3) содержание;

    4) включение;

    5) соседство.

 Выполнение булевых операций над объектами:

     1) объединение;

    2) пересечение;

    3) разность.

 Построение буферных зон:

 Буферная зона, как область, ограниченная эквидистантными линиями, может быть построена при постоянном значении влияния различных факторов (буферизация без взвешивания) либо, в зависимости от влияния какого-либо фактора (буферизация с взвешиванием), вокруг объектов разной пространственной локализации:

     1) вокруг точечного объекта (объектов);

    2) вокруг линейного объекта (объектов);

    3) вокруг площадного объекта (объектов).

  Оверлей - топологическое наложение слоев:

     1) точки - на точки, на линии, на полигоны;

    2) линии - на точки, на линии, на полигоны;

    3) полигоны - на точки, на линии, на полигоны.

  Анализ сетей:

     1) поиск кратчайшего пути между двумя точками сети (по какому-то фактору - например, по расстоянию, по времени, по затраченным ресурсам);

    2) выбор оптимального (по разным факторам) маршрута на множестве точек сети (задача коммивояжера);

    3) распределение ресурсов и размещение центров сети;

    4) поиск ближайшего соседа.

 Для решения данных задач требуется сеть, представленная определенным образом. На примере задачи оптимизации движения транспорта сетью является карта дорог. Причем необходима информация о связности отдельных участков между собой. Одним из продуктов, решающий данную задачу, является Network Analyst американской фирмы ESRI.

 Анализ поверхностей:

     1) вычисление углов наклона, определение линий стока;

    2) определение экспозиции склонов;

    3) построение изолиний и генерация профилей заданных сечений;

    4) интерполяция высот;

    5) определение границ зон видимости/невидимости;

    6) моделирование сети тальвегов и водоразделов;

    7) вычисление объемов относительно заданной плоскости по модели рельефа;

    8) оконтуривание водосборных бассейнов;

    9) генерация трехмерных изображений;

    10) совмещение трехмерных и двухмерных изображений.

 Данный анализ требует трехмерной модели местности. Трехмерная модель местности может быть представлена векторными и (или) матричными данными. Трехмерная векторная модель это электронная карта, содержащая объекты местности с координатным описанием XYH или характеристикой АБСОЛЮТНАЯ ВЫСОТА. В ряде случаев также используются другие характеристики: ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЫСОТА, ГЛУБИНА и др. Векторная модель описывает рельеф местности отдельными объектами, чем выше плотность объектов, тем точнее модель местности. Информацию о высоте местности в такой модели можно получить в точке, принадлежащей любому объекту. Для получения информации в точках, расположенных между объектами (другими словами в любой точке местности) применяют матричные модели: GRID и TIN. Эти модели являются производными от векторных данных, их точность напрямую зависит от плотности объектов векторной карты и точность представления информации на ней. Матрица высот рельефа также может быть получена фотограмметрическими методами по стереопаре снимков.

Компании ESRI и MapInfo разработали программные модули соответственно под названием 3D Analyst и Vertical Mapper для своих базовых продуктов ArcView и MapInfo. Отечественные разработчики ГИС «Нева» и «Панорама» также имеют модули трехмерного моделирования.

 Анализ пространственного распределения объектов:

     1) расстановка;

    2) порядок;

    3) концентрация или рассредоточенность;

    4) связность или бессвязность.

 Функции пространственного анализа, реализованные в Arcview, можно сгруппировать следующим образом.