Геоақпараттық жүйенің бөліктері
Аннотация
Работа посвящена разработке информационной подсистемы управления
виртуальным роботом с использованием геоинформационной системы.
В настоящее время широкое распространение получили беспилотные
летательные аппараты (БПЛА или дрон). Приведены результаты исследований
по разработке информационной подсистемы управления виртуальным
роботом на платформе Microsoft Visual Studio C#.net Framework. Применен
один из вариантов муравьиного алгоритма для поиска безопасной траектории
виртуального дрона. Подробно описаны работоспособная виртуальная модель
управления роботом. Задействованы виртаульный дрон и дрон-разведчик.
Приведены исходные коды. Использована технология визуализации.
Результаты можно использовать при создании полномасштабной
информационной подсистемы управления дроном.
Аңдатпа
Жұмыс геоақпараттық жүйелерді пайдалану арқылы виртуалды роботты
басқаруға арналған ақпараттық жүйесінің бөлігін құрастыруға қарастырылған.
Қазіргі таңда үлкен масштабта ұшқышсыз
ұшатын апараттар
қолданыста (ҰҰА немесе дрон). Microsoft Visual Studio C#.net Framework
платформасында виртуалды роботты басқаруға арналған ақпараттық жүйенің
бөлігін зерттеу жұмыстары жасалды. Виртуалды дронның қауыпсыз жол
табуға құмырсқалы алгоритмнің бір түрі пайдаланылды. Роботты басқару
виртуалды моделдің жұмыс істеу мүмкіндіктері терең қарастырылған.
Вирталды дрон мен барлаушы дрон қолданылды. Пайдаланылған кодтар
көрсетілген. Визуализация техналогиясы орын алды. Жұмыстың нәтижелерін
толық қамды дронды басқаруға арналған ақпараттық жүйенің бөлігін
құрастыруға болады.
Annotation
This diploma work is devoted to developing informational subsystem of
manipulating of virtual robot, using geoinformational system.
Nowadays, unmanned aerial vehicles (UAV or dron) has wide range of using.
Given results of researches of developing informational subsystem of manipulating
robot by Microsoft Visual Studio C#.net Framework platform. Used one of variants
of ant algorithm for searching safe trajectory of virtual dron. Workable virtual
model of manipulating system of robot is described in details. Involved virtual dron
and dron-scout. Given source codes. Used visualization system. Results can be used
on developing full-scale informational subsystem of manipulating of dron.
Мазмұны
Кіріспе
1.Аналитикалық бөлім
1.1 Геоақпараттық жүйелер туралы негізгі түсінік
1.2 Геоақпараттық жүйелердің шығу тарихы
1.3 Кеңістікте сараптау
1.4 GPS -- позициялаудың басты жүйесі
1.5 Дрон
1.6 Бағдарламадағы дронның ұшатын алаңы
2.Жобалау бөлімі
2.1 Пәндік саланы моделдеу
2.2 Microsoft Visual Studio аспабы
2.3 С# тілі
2.4 Матиматикалық модель
3.Эксперименталды бөлім
3.1 Бағдарламаны сипаттау
3.2 Жұмыста қолданылатын басты функциялар
3.3 Жұмыстың жазылған кодтар түсініктемесі
4.Экономикалық бөлім
4.1 Жұмыстың сипаттамасы мен қажеттілігінің негіздемесі
4.2 Атқарылған жұмысты бағалау
5.Еңбекті қорғау бөлімі
5.1 Еңбек қорғауды ұйымдастыру шаралары
5.2 Техникалық - қауіпсіздік шаралары
5.3 Санитарлық - гигиеналық шаралар
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
А Қосымшасы
Ә Қосымшасы
8
9
9
14
17
19
24
31
32
32
38
42
46
51
51
61
63
66
66
67
73
73
74
76
80
81
82
87
Кіріспе
Мемлекет нысандардың арақашықтығының алыстығы мен РК жолдар
инфроструктурасының әлсіздігі кеңістік коммуникацияларына мүде береді.
Ұшатын құрылғыда
тікелей
пилот-адамның міндетті болуы
эксплуатацияға енгізуге көптеп қыйындатып және қымбаттатады.Ұшқышпен
ұшатын апрататтар орнын техника мен технкалогия даму үрдісінен ұшқышсыз
ұшатын апараттар (ҰҰА) келуде,
негізгі термині дрон болып табылады.
Геоақпараттық жүйелерді қолданысқа кіргізбегенге дейін дрондарды басқару
тек көру қашықтығымен шектелетін. Осы шектерден шыққан кездердін көбісі
дронды жоғалтумен аяқталатын. Геоақпаратты жүйелерді пайдалу дрондарды
әлемдік әрбір нүктесінде басқаруға мүмкіндік берді. Мұндай кезде аса бір
қарастыратын жағдай дронның жермен соғылмауы. Мыңдаған қашықтықта
орналасып, ғаламтор арқылы дронды басқарып отырған оператор кртикалық
жағдайда кенеттен пайда болған бөгеттен дронды сақтап қалуға қыйынға
соғады. Осыған негізделе дронды басқаратын ақпараттық жүйелердің бөлігін
құрастыру актуалды болып келді. Ақпараттық жүйенің бөлігінің басты
мақсаты дронның жермен соғылудан сақтау.
Бұл жүйенің бөлігі дронның өзінде қондырылуы керек, өйткені ол
жылдам жұмыс істеуі мен ғаламтор трафигін азайтуға көмек береді. Алғашқы
ұшқышсыз ұшатын жоба жасау үшін виртуалды техналогиясын қолдану
ыңғайлырақ, басқаша айтқанда дрон виртуалды күйде болады.
Бағдарламалық коды өмірге алып келу үшін матиматикалық моделі мен
алгоритм құру қажет. Соңғы кезде табиғи алгоритмдер үлкен қолданыста. Бұл
алгоритмдер көптеген жан - жануарлардың өмірімен тексеріліп қазірде
жетілген болып есептелінеді. Осы жұмыста көптеген құмырсқалы
алгоритмдердің бірі қарастырылған. Мағнасы құмырсқалар басшысы өзінің
құмырсқалары үшін тағам іздеу барысында жол іздеуші құмырсқаны жібереді,
егер жіберілген құмырсқа қайтпаған жағдайда (өлген), бағыты өзгертіп басқа
құмырсқаны жібереді, осылай қауыпсіз жол тапқанша жүреді.
Біздің жағдайда виртуалды робот белігіл бір биіктік пен жылдамдықта
ұша бара алдына өзінен үлкен жылдамдықпен ұшатын виртуалды дронды
(қызыл) жолдайды. Егер қызыл дрон алдыңғы жер бетіне соғылса, негізгі
виртуалды робот биіктігін көбейтіп, тағыда қызыл дронды алдына жолдайды.
Жұмыс қауыпсіз биіктікке шықпағанға дейін қайталанады. Осындай жағдайда
виртуалды робот өмір сүру ықтималдылығы көбейіп, тек қызыл виртуалды
дрон апатқа ұшырайды. Жоба жасау барысында екі өлшемді жүйе қолданыста
болады. Осы жүйені үш өлшемдіге өңдегенен кейін оны реалды дронда
қолдануға болады. Дронның дұрыс биіктік алмаған соң кейін апатқа соғылуын
қаупін төмендетеді. Эканоимкалық тұрғыдан бұл тиімді. Құрылғы негізінде
Microsoft Visual Studio C#.net Framework заманауи жүйесі алынған. C# коды
басқа операционды жүйемен қолдануға мүмкіндік беріп, қолданылған
кодтардағы қатені нөлге жақындатуға көмек береді.
8
1 Аналитикалық бөлім
1.1 Геоақпараттық жүйелер туралы негізгі түсінік
Геоақпараттық жүйелер ұшқышсыз ұшатын апраттардын негізі ретінде
қарастырғанымыз жөн болады. Өткен ғасырда дрондар тек ойын ретінде
немесе бір теориялық құрылғы ретінде қарастырылатын. Көбіне адамдар
көзқарастары бұл тәжірбиенің болашағы жоқ деп ойлайтын. Қазіргі таңда
геоақпараттық жүйелер пайда болғанан кейін бірнеше қадам алға басып үлкен
болащаққа келе жатыр.
Геоақпаратты жүйелермен бұрынғы уақытта айналысу қиял тәріздес
болатын. Сонымен қатар қазіргі таңда дрондар осындай дәрежеге жетеді деген
сенім аз болған.
Геоақпараттық жүйелер туралы ақпарат елуінші жылдың соңы мен
алпысыншы жылдың басында ақпараттық жүйелердің бір бөлігі --
геоақпаратты жүйелер (ГАЖ) дүниеге келді. Осы жүйенің көмегімен өндірісте
жүздеген бөліктерін ұйымдастыруға мүмкіндік берді.
Қазақстанда "ГАЖ" туралы ақпараттар 1992 жылдан үлкен орын алды.
Қазіргі кезде геоақпараттық жүйелерді дамытуда ірі әлемдік компаниялар
еңбек етуде. Бұл жүйенің шешетін жұмыстары барлық саланы қамтиды:
телекоммуникация, жол, ауыл-шаруашлығы, құырылыс, ғылым және т.б.
салаларын ашып беруге үлкен көмек береді .Үлкен және аумақтық
кәсіпорындарды басқаруға аса атап кету қажет, өйткені сол аумақтағы
жағдайды білмей отыра сол өңірдегі кіші кәсіпорындардын жағдайын шешу
мүмкін емес. Жер аумағы жағынан Канада аса үлкен мемлекеттің бірі.
Топографиялық карта салу үшін ондағы сол саладағы қызметкерлер саны
жетпеуші еді. Әр жер маңайын зерттеу үшін ол маңайдың бар карталары мен
жаңа техналогиялардан бастаған жөн. Канада мемлекетінде алғашқы
геоақпараттық жүйе жер қорын зерттеу үшін арналған.
Геоақпараттық жүйелерді дамуына елеулі аса зор үлес қосқан
мемлекеттер -- АҚШ, Швеция , Франция, Сауд Арабиясы, ал қазіргі таңда
Қазақстан даму үрдісін алға қоюда.
Геоақпараттық жүйелер
аттрибуттағы деректер
жиынтығында
бағдарламалар мен процедураларын айқындайтын физикалық құралды
ыңғайлы түрде қолданылатын құрылғының автоматтандырылған жүйелерінде
алға шыққан тологиялардан шығады.
Геоақпараттық жүйелер арқасында ақпараттарды жинау, ақпараттарды
басқару, ақпараттарды анализдеу, карталар құрыстыру ұйымдастырылады.
Жұмыстың алға қойған мақсатына байланысты картаны бірнеше түрде
жасауға болады. Ондағы көшелер, сулар, үйлерді қолдану арқылы шынайы
бейнеге жақындатып көрсетуге ыңғайлы болады.
Картаны толықтай қарастыратын болсақ, онда көптеген әр түрлі
көрсеткіштер бар.
Үшбұрыш, төртбұрыш, дөңгелек және т.с.с
9
көрсеткіштермен ашып береді. Карталарды атрибуттар мен нысындар арқылы
ашып көрсету мүмкін.
Геоақпараттық жүйелердегі ақпараттарды көрсету түрлі карта, график,
үшөлшемді бет т.б. экранға бейнелеу тәріздетіп принтер немесе плоттерде
алып шығаруға мүмкіндік бар.
Геоақпараттық жүйелердің ерекшеліктердің бірі, бейнелеу үрдісінде
қарастыру және тасымалдаудың бірнеше түрлі жағдайларын, осыған мысал,
карта пайдаланып бірінің үстіне бірі анализ жасау тиімді.
Қарапайым түрде айтқанда, географиялық ақпараттық жүйелер (ГАЖ) -
жерге қарастырылған кеңістікегі деректерді зерттеу. Геоақпараттық жүйелер
туралы қатып тұрағн анықтама болмайды, ол әр түрлі факторларға
байланысты болып табылады.
Көп қолданысқа ие болған тұтынушыға анықтама геоақпартттық
жүйелер жайында еш қажет емес, ал жанадан бастаушылар үшін анықтаманы
білген жақсырақ болар еді. Соған мыслар ретінде Дэвид Райандом
геоақпараттық жүйелерге мынандай анықтама берген: геоақпараттық жүйелер
жерге қарастырылған деректерді сұрыптау, интеграциялау мен қарастыру
мақсатында орнатылған компьютерлік жүйе. Осы анықтаманың маңыздылығы
алғашында геоақпараттық жүйелер жермен тығыз орын алғаны туралы
айтылғаны болса, кейінен интеграциялау және анализдеу мен пайдалану
туралы тұжырым геоақпараттық жүйелердің кез келген топтарына арналған
болып табылады.
Геоақпараттық жүйелер қолмен және компьютермен анализдеу туралы
деректер жеткілікті. Қарастырған анықтамалардың бәрін қорытындылай келе
геоақпараттық жүйе
--
географиялық координатындағы ақпараттарын
пайдаланылатын ақпаратты жүйе екендігі ақиқат.
Геоақпараттық жүйе -- географиялық координаттанған ақпараттарды
математика-картографиялық модельдеу және геокеңістік ақпараттың кейпін
көрсететін
алгоритмдік процедуралар мен аппараттық программалар
құралдарының жиынтығы. Анықтамаларға қарасақ геоақпараттық жүйелер
кеңістіктерден негізделеді, бірақ компъютерлерге тікелей байланысты кездер
өтте көп.
Геоақпараттық жүйелер келесі ішкі жүйелерден құралған:
Деректерді жинау -- әр жерден ақпараттарды жинап, алдын ала барлық
жиналған деректерді анализдиді. Бұл кеңістіктеге деректерге нақты қатысты
болып табылады.
Деректерді сақтау және таңдау -- ақпараттарды кеністікте таңдау
мақсатты белгілеп басқаруға үлес қосады
Деректерді басқару және сараптау -- ақпараттарды қосу, бөлу және т.б іс
әрекеттер жасайды.
Шығару -- жиналған ақпараттарды, диаграмма қалпында көрсетеді.
Геоақпараттық жүйелер өзінде ақпараттар жиналған ортамен жүйелік
басқару мүмкіндігі бар. Сонымен қатар геология, метралогия, жер зерттеу,
10
экалогия, муниципалды басқаруда, транспортта, эканомикада, қорғаныс және
басқа салаларда үлкен қолданысқа ие болады[1].
1.1.1 Геоақпараттық жүйенің бөліктері . Геоақпараттық жүйелер бес әр
түрлібөліктен тұрады. Бес бөлікке ақпараттық кұрал, бағдарламамен
қамсыздандыру, деректер, орындаушылар және әдістер жатады.
Ақпараттық құрал
Геоақпараттық жүйелер -- бағдарламалармен орындалатын техникалық
қамтамасыздандырылған компьютер. Бүгінгі таңда Геоақпараттық жүйелер --
бірлескен әлемдік серверлермен жұмыс жасайды, ал дербес комьютерлерде
жекешелендіріп белгілі бір платформаларда жұмыс жасайды.
Бағдарламамен қамтамасыздандыру. Геоақпараттық жүйелер
технологиясы әр түрлі функциялық іс-кұжаттармен толықтай жиынтығымен
қамқорландырылған. Осылар геоақпараттық жүйелерді басқаруға, сақтауға
қарастырылған.
Деректер -- бұл геоақпараттық жүйелердің аса ең бір маңызды бөлігінің
бірі болып есептелінеді. Деректер -- нысанды баяндайтын факторлар немесе
нысанды қарастырғанан шыққан ақпараттар.
Орынлаушылар. Геоақпараттық жүйелерді өмірге алып келетін және
оны дамытатындар адамдар немесе басқаша айтқанда мамандар болып
табылады. Геоақпараттық жүйелерді пайдаланушылар техникалық мамандар
немесе қарапайым адамдарды жатқызуға болады. Бұл азаматтар үшін
геоақпараттық жүйелер күнделікті болып тұратын мәселелерді шешу үшін
арнайы құрылғы.
Әдістер. Геоақпараттық жүйелер пайдаланған кезде дұрыс қолданып,
пайда алу үшін ұйымдастыруға үлкен маңыз қажет. Осы жағдай өндірістің
алға қойған қандайда мақсатына байланысты болып табылады. Геоақпараттық
жүйелерді пайдаланған кезде әр пайдаланушы бір бөлімшесі болып
есептелінеді.
Геоақпараттық жүйелер бөлінеді:
Териториялық көлеміне байланысты
Глобалды(Global GIS), субконтинитальді, националды көлемде, белгілі
тарапта мемлекеттік статусында, аймақтық машстабта(regional GIS),
субаймақтық және локалді мен жергілікті (local GIS) болады.
Ақпараттық моделдеудін пәндік аумақ. Қалалық(муницпалды) (urban
GIS), тау
-
геологиялық геоақпараттық жүйелер, табиғиқорғаныс
геоақпараттық жүйелер(environmental GIS) және т.б.;осылардын ішінде аса бір
ерекше атау алған және орны бөлек ол жерлік ақпараттық жүйелер[3].
Мәселені бағыттауына байланысты
Алға қойған мақсаттарды шешу жолына (ғылыми немесе салалық)
анализ, баға беру, мониторинг, жоспарлау және басқару, шешім қабылдауды
қолдау болады. Полимасштабы немесе тәуелсіз масштабты геоақпараттық
жүйелер (multiscale GIS) көптік немесе полимасштабты кеңістіктегі нысанға
негізделген(multiple represention, multiscale represention). Бейнелік немесе
картографикалық жұмыс жасауы масштабтағы қатардағы бір таңдаған
11
қабаттын кандай да бір кеңістікгі үлкен бір ғана ақпаратты теру арқылы
орындалады.
Уақытаралық - кеңістік геоақпараттық жүйелер ( spatio-temportal GIS)
уақытаралық
-
кеңістік ақпараттармен
араласып
жұмыс жасайды.
Геоақпараттық жобалардың дүниеге алып келуі (GIS project), геоақпараттық
жүйелер дүниеге алып келуі бернеше бөлімдерден тұрады: жобалау
алдындағы зерттеулер (feasibility study), сонымен қатар функционалды
мүмкіндіктері мен пайдаланушылардың (user requirements) сұранысын
қанағаттандыруды зерттеу болып табылады, эканомикалық негіздеу, шығын
мен кірістің арақатынасын бағалау(costsbenefits); геоақпараттық жүйелердің
жүйелік түрде жобалау (GIS desigining), жаңа құру кезеіңін қосқанмен
қарастырғанда (pilot project), геоақпараттық жүйелер құрастыру (GIS
development); белгілі бір териториялық аймақта тестілеу жүргезу (test area),
прототиптеу немесе одан да терең протоптипті жасау
(prototype);
геоақпараттық жүйелерді
эксплуатациялау жүргізу.
енгізу
(GIS implementation);қолдану және
1.1.2
Геоақпараттық жүйелердің
шешетін тапсырмалары.
Геоақпараттық жүйелер түбінде бес түрлі мәселені шешуге негізделген --
енгізу, манипуляциялау, басқару, сауал және анализдеу мен бейнелеуді
қарастырады[1].
1.1.3 ГАЖ-дың қолдану мүмкіншіліктері және қолдану аймағы.
Көптеген саладағы мамандар геоақпараттық жүйелерді пайдаланып жүріп
біраз мәселелерді шешеді:
Ағашпен айналасатындар белгілі бір територияда ағаштың неше алуан
түрі бар екенін анықтап қолданады;
Жедел жәрдем кызметкерлері, шақырушыға ең қысқа оптималды жолды
немесе маршрутты табуға пайдаланады;
Демография және социология жағдайларын қарастырады;
Саудамен айналысатындар қай тауар тез өтетенідігін анализдейді;
Полиция жұмыскерлері тәртіп бұзушыларды іздеуде.
Әскери адамдар соғыс кезінде керекті жолын өз мақсатындағы табуда;
Ғылымда әр түрлі жаңа индустрияға аяқ басуға және т.с.с.
Яғни өмірде, ғылымда, қоғамда және басқа көптеген салада
қолданылады.
Бүгінгі күнде картографияны геоақпараттық жүйелер негізінде цифрлық
картографиляқ тақырыптық қабаттар жасау, бір-бірімен қатынасын қарастыру
(1.1-сурет) геоақпараттық технологияның болашаққа бірнеше қадам басқаны
деуге әбден болады.
Санақ есептеме ауданы
Жолдар
Автобус маршруттары
Сауда орталықтары
Индустриялык аудандар
12
1.1сурет - Жер аумағында негізделген нысандарды тақырыптық
қабаттарға бөлу
Жер бетінде орналасқан нысандарды тақырыптык, қабаттарға бөлу.
Бүгінгі күні геоақпараттық жүйелер тақырыптық қабаттағы ақпараттарды
автоматты түрде сұрыптап дұрыс нәтижеге жете алатын мүмкіндік алды. Осы
кезден бастап геоақпараттық жүйелердің жұмыс істеу барысы, ақпараттарды
сақтау туралы көзқарастар жаңа орын алды.
1.1.4 Ақпаратты жүйе түсінігі. Ақпаратты жүйе толық қамды
ақпараттық жүйеге анықтама берместен бұрын, бөлек терминдерге түсінік
айқындаған дұрыс болар. Жүйе (грек тілінен systеma -- бүтін, бөлшектерден
құралу), бірнеше элементтермен қосылып бір толық қамды бүтін құрауы.
Басқаша айтқанда жүйе -- элементтер мен үрдістердің бір-бірімен тығыз
байланысқан түрі. "Ақпарат" термині
қарапайым өте тар ұғыммен
түсіндіріледі. Ақпаратты сан, бейне ретінде қарастырсақ болады. Барлық
қолданылатын тәсіледер: бағдарламалық, техникалық, матиматикалық оның
толықтай барлығы ақпараттарды сақтау, жинау үшін пайдаланылып, ал
осының қолданылатын құралдардын ақпараттық техналогиялар деп анықтама
береміз. Басқаша айтқанда ақпараттық технология -- ақпаратты іздеу, сақтау
және ақпаратты шығару жүйесімен негізделіп жасалған технология ретінде
аламыз. Осындай процедуралар ақпаратты жүйенің негізгі басты ерекшеліктік
көрсеткіші
болып есептелінеді және
тыс
ақпараттық жүйелерден
артықшылығын нақтылай көрсетеді.
Ақпаратты жүйенің жұмысы бір-біріне қарсы екі ағында көмек
көрсетеді: жаңа ақпаратты енгізу және бар ақпаратты жағдайға байланысты
шығару. Ақпараттық жүйенеің басты ұстанымы -- сатып алушыларға көмек
көрсету жүйесін құрастыру, сәйкесінше тұтынушылардың әрқайсыысна тез
және максималды эффективті түрде керекті көмек беру қажет.
Ақпаратты жүйенің негізгі ойы ЭВМ дүниеге келгенге дейін болатын.
Қоршаған ортаның көбісі ақпараттық жүйелер сипатына келеді. Әрине өмірде
белігі түрде ақпарат алмасу заман тарихынан келе жатыр. Ал соның барлығын
саралап белгілі бір ақпараттандырылған жүйе құру ол заман талабының алға
даму әсерінен болар. Қазіргі кездегі Архивтер, үй сатып алу бюросы
--
осының барлығы ақпараттық жүйелер. Ал даму үрдісінже компьютерлер осы
үрдістің дамуын ары қарай үлкен қадамдармен аса маңызды үлес қосты[1]
13
1.2 Геоақпараттық жүйелердің шығу тарихы
Геоақпараттық жүйелер өмірге келгенінен жарты ғасыр уақыт өтіп,
соңғы он жылда қарқынды тез даму үрдісі жүріп жатыр. Оның басты факторы
техника мен техналоягиялар дамығандығы болды. Геоақпараттық жүйелерді
көтере алатын ЭВМ-дар саны өте аз болған. Соған байланысты үлкен
компаниялар мен үлкен қаладағы кәсіпорындар көбінесе қолдануда.
Геоақпараттық жүйелерді меншікке алу үшін 1990 жылы 500 мың ш.б.
(шартты бірлік), бағдарламалық пен аппараттық қамтамасыздандыруға 1 млн
ш.б. керек. Заман талабына байланысты техниканың дамуына көптеген ЭВМ-
дар бағасы төмендеп кетті. Оның барлығы геоақпараттық жүйелермен
қолданушылар санын күнен күнге көбейтуде. Бұған негізделе қазірге таңда
геоақпараттық жүйелерді
машстабыты емес
қалалар мен облыстар,
кәсіпорындар, білім беру мекемелері, т. б. Меншік алуға мүмкіндік алды. 1993
жылы Denver-based Research Corporation жүргізген масштабты емес қалалар
мен 3,5 млн азаматтар бар қалалардың 386 респондентін қолданған
геоақпараттық жүйелер нарығын зерттеу негізінің түбінде, Солтүстік Америка
қалалары мен қала жағалауындағы кіші қалашықтар белгілі 40 %
геоақпараттық жүйелерді қолданғанын айқындап бейнеледі. Соған орай ол
азаматтардың 15 %-і болашақ 12 ай арасында, ал 45 %-і 2-3 жылдан кейін
өзінің меншікті иемендігіне алу туралы ой туғызды[2].
Келген соңғы 10-15
жылда әлемдік
тәжірибеде геоақпараттық
жүйелердің аса көп бөлігі ақпараттық жүйелер екендігін айқындады.
Геоақпараттық жүйелердің жасалуы мен тез арада таралуына:
а)топографиялық жағдай, аса маңыздысы тақырыптық бағытталған
картографияның үлкен тәжірибесі.
б)картографиялық үрдісті автоматтандыру жұмыстары;
в)жаңа техналогияның дамуы, соның ішінде комъютерлік
техналоягилардың алға аяқ басуы.
Көптеген салаларды қамтый отыра, олардың нысандарын тәуелдену
үлкен ыңғайлық беретін геоақпараттық жүйелер.
Геоақпараттық жүйелер техналоягисын дамуы үрдіі төрт негізгі кезеңге
бөліп қарастыруға болады.
1.2.1 Геоақпараттык жүйелердің даму кезеңдері. Даму кезеңдер тарихи
тұрғыда бірнеше бөлімдерден немесе кезендерден өтеді.
1.2.1.1 Пионерлік кезең. Пионерлік кезең артағы ғасырдың ортасында
ЭВМ-дердің даму кезінде дисплейлер мен графикалық интерфейстердің және
сыртқы жадтардың дамуына байланысты болып келді. Осы кезенде
географиялық сандық әдістер мен кеңістіктегі жұмыстар қарқынды даму
үрдсін алға алды. Геоақпараттық жүйелер мен геоинформатиканың даму
үрдісіне тікелей Канада Географиялық Ақпараттық Жүйесінің (Canada
Geographic Information System CGIS) қатысты болды. Осы жағдай өткен
ғасырдың алпысыншы жылдарында жасалып, қазіргі күнге дейін үлкен
қолданыста.
14
Канадалық геоақпараттық жүйелердің "атасы" Роджер Томлинсон
бастауымен бірнеше концепниялық жетістіктерге технологиялық сұрақтарға
жауап табылды және өмірге алып келді.
Осығант негізделе Канада мемлекетінің геоақпараттық жүйелерге деген
қаншама ерен еңбегі бар екені өзі жауап беруде.
Картографиялық белгілі бір салаларға тарату үшін "атрибуттік деректер
кестесін" кұрастыру концепциясы орнатылды. Осы жасалған еңбек (пландық)
геометриялық геоақпаратты көптеген файлға салу нысандардың орналасқан
жері жайлы геоақпарат файлы және нысан туралы түсінікті атты ақпараттар
файлы.
Геоақпараттық жүйелер
технологиясының
алға басуы
Гарвард
университетінің компьютерлік графика және Массачусетс технологиялық
университетінің кеңістікті анализдеу зертханалары аса үлкен еңбек сіңірді.
Гарвард зертханасының бағдарламалары аса үлкен масштабта жайылып,
көптеген геоақпараттық жүйелер қосымшаларына ақпарат қорын өмірге алып
келуге көмек берді.
Осы уақыттағы Гарвард зертханасының әйгілі бағдарламалары:
а) SYMAP(көпбағытты картографиялық бейнелеме жүйесі);
ә) CALFORM (картографиялық бейнелерді плоттерге басып шығару
бағдарламасы);
Б) SYMVU(үшөлшемді бейнелерді анықтау);
в) ODYSSEY (атақты ARSINFO-ның фундаметін салушы).
1.2.1.2 Мемлекетттік кезең. Мемлекетттік кезең. 1970 жылдың басы мен
1980 жылдың аяғына қарастырылған. Аса үлкен геоақпараттық жүйелерді
мемлекет жағынан қамқорлыққа алған кез. Өйткені осы кезде кіші топтар
геоақпараттық жүйелерді үлкен қолданысқа ие бола бастады және мемлекет
ішінде институттар шыға бастаған кезең.
Бұның басты факторы, АҚШ-тағы алпысыншы жылдың басында
геоақпараттық жүйелер арқылы адамдары санау үшін пайдаланылған
болатын. Бұл бағдарламаны іске асыруда АҚШ-тың Ұлттық Санау Бюросы
жасалып (ҰСБ), сонымен қатар "санақ географиясы" атты картографиялық
ақпараттарды бейнелеу мақсатында белгіленген
формат
DIME(Dual
Independent Map Encoding) алынды. Кеңістіктегі нысандардың қарым
қатынастарын осы жағдай белгілей алды.
Басқаша айтқанда осы кезеңде алғашқы рет аса үлкен масштабта
геоақпараттарды басқару тополоягиялық жағдайы қолданылды және осы
тәсілдерде кеіңстікте нысандардың бір-бірімен
тағыз
байланысы
матиматикалық түрде негізеліп қарастырылды.
Мемлекет қамқорынын арқасында геоақпараттық жүйелер одан әрі дами
түсті, DІМЕ -- файлын пайдаланып құрастырылған тәжірибелік іс-әрекеттер
геоақпараттық жүйелер аймағында көптеген жұмыстар жасауға көмектесті.
Яғни геоақпараттық жүйелер технологиясының елге қамқорлық жасау
үрдісінже көрсеткен жетістіктер:
-Навигация жүйесін максималды автоматтандыру;
15
-Қала қоқыстарынан құтылу жүйесі;
-Эксронды жағдай болған кезде қаладан шығу жолдарын ұсыну т.б.
Осы кезенде үлкен қалалардың карталары құрастырылды.
1.2.1.3 Коммерциялық өркендеу кезеңі. Коммерциялық өркендеу кезеңі
1980 жылдан кейінгі уақытта болды. Бұл кезеңінде күнделікті қолданысқа ие
болатын геоақпараттық жүйелер мен керекті құжаттар пайда болды.
Техналогиялардың кеңістікте ғана емес басқа бөліктердегі ақпараттар мен
нысандарды интеграциялану жүрді. Көптеген қолданысқа бола бастады.
Осы кезеңде негізгі екі мәселесі бар:
Алғашында осы кезеңде Джек Денджермонд экология жүйесін
қарастыратын
институт
жасалды
(Environmental Systems Reseearch
Institute.ENRI Inc.). Осы институттың басты бағдары Гарвард зертханасы және
сыртқы мемлекеттердің
геоақпараттық жүйелерінің
технологиясының
тәсілдеріне, технологиясына және бастапқы қатарлы ой саналар негізделді.
1980-жылдардың алғашқы кезінде атағы шыққан ARSINFО --
технологиясы өмірде қолданылды және ARSINFО қазіргі кезде жоғарғы
техналогиялар деп саланады. Осы технологияда Канада геоақпараттық
жүйелердегі
идеялар,
басқаша айтқанда
ақпаратты
бірнеше тәсілде,
графикалық және атрибуттік бөлімге бөліп сақтау, және бейнелеу іске
қосылады.
Яғни, атрибутті деректі өңдеу және сонымен қолдануда (INFО)
стандартты реляциялық басқару жүйесі іске қосылады, сонмен қатар
графикалық объектерді өңдеу және қолдану үшін (ARS) бөлек бағдарлама
жасалады. ARSINFО дербес компьютерлерге арнап жасалған бағдарламалық
пакет. Бұл пакет (ARSINFО) жат техникалық платформамен, үлкен
масштабты операциялық жүйелермен бірге іске аса береді. Бүгінгі таңда бұл
бағдарламалық
құжат
жабдық,
ESRI.Inc компаниясының жеке
компьютерлерінде, сонымен қатар жұмыс станцияларында басқару әлемде
бірінші орындарың бірі болып келеді
Кейіннен аппаратты-программалық коммерциялық Intergraph Corp.
(Mapinfo Pro) даму үрдісі тез аяқ басты. Осы компания геоақпараттық
жүйелерді жасауда алдағы компанияның бірі болды. Бұны 1969 жылы М5
Computing атымен ІВМ компаниясының экс қызметкері Джим Мидлок
жасаған.
Қазіргі заман талабына байланысты станциялар мен геоақпараттқ
жүйелерді жасауда бірінші орындарда болып келеді.
1.2.1.4 Пайданушылар кезеңі. Пайданушылар кезеңі 1980 жылдың аяғы
мен қазіргі уақытқа дейін қамтиды. Геоақпараттық жүйелерді жасаушылар
арасында үлкен масштабта бәсекелестік пайда болып, кейінгі кезде
пайдаланушылар үшін максималды түрде ыңғайлы және қуатты
бағдарламалар қамтамасыз ету үрдісі жақсы дамыды.
Осы кезеіде жасаушылар мен қолданушылар арасында ыстық байланыс
пайда болып, бір-бірімен пайдалы істер жасай білді.
Осы кезде GRASS бағдарламалары ғаламтор көмегімен ашық түрде
жайылуда. Бәсекелестік бар болғанан кейін ESRI Inc.. 1994 жылы (Arc View
16
for Windows) ғаламторда ашық жайылуға бой берді. Бәсекелестік жақсы
дамыған арқасында дербес компбютерлерге арнайлы бағдарламалар шығуы
жақсы дамыды. Осы кезде геоақпараттық жүйелер саласындағы мамандар аса
ірі фирмаларға тәуекел етті.
Геоақпараттық жүйелер тыс ақпараттық жүйелерден дара тұрғандықтан
және өндіріс салаларын аса көп қамтуына байланысты нақты бір сөзбен
анықтама беру қыйын.
1.3. Кеңістікте сараптау
1.3.1 Кеңістіктік нысандары. Кеністіктегі сараптау деп айтатынымыз
кеңістікте болатын нысандар мен ақпараттар өзара араласуын мойна алатын
функцияларды айтамыз. Осы функцияларға мынаны жатқыамыз: торларды
анализдеу, нысанның арақашықтығын сараптау, өндеу, буферлі орта шегіндегі
нысандарды кеңістіктікте анализдеу жатады[1].
Нысандарды өмірлік түрде көрсету негізі аттрибуттар болып табылады.
Кеңістіктегі нысандар негізінде төрт түрлі болып келеді: нүктелік,
сызықтық, аудандық немесе полигондық, контурлық және беттік, аталуын
сәйкес 0-, 1-, 2- соған қоса үшөлшемдік, соған қоса т.б. денелер.
Геоақпараттық жүйелерді өмірлік түрде осы төрт түрде сипаттап бейнелеуге
болады. Осының барлығының әрқайсысына байланысты нақты бейнелулері
бар.
Қарастырылған төрт нысаның барлығын табиғатта нақытлап көрсетуге
болады.
Деректерді ұсыну
Геоақпараттық жүйелерде нақты нысандар көрсетіледі. Оларға: жолдар,
құрлыстар, орманды жерлер және тағыда басқалар. Нақты нысандар екі
абстракті бөлімге бөлуге болады: дискретті (үйлер, аймақтық зоналар) және
үздіксіз (рельеф, жауын-шашын деңгейі). Осы екі бөлімдегі нысанды көрсету
үшін растрлық және векторлы ақпараттар іске қосылады.
Растрлық деректер тікбұрышты торлар ретінде сақталынады. Осы
тордың ұяшықтары пиксел аталынады. Ең бір үлкен қолданысқа ие болатын
растрлық деректерді жер бетінен алу, ол дистанционнды зондтау. Ол
спутниктар көмегімен жұмыс істеледі. Растрлық деректер графикалық
форматта жадыда қала алады, мысалға TIF немесе JPEG, болмаса ақпарат
жиналған ортада бинарды түрде болуы мүмкін.
Векторлық деректер
Ең бір аса көп қолданысқа ие болатын векторлық нысандар үлгісі олар:
Нүктелер
Бұл түрде графикалық нысанды ашық етіп көрсету арқылы бейнелеу
мақсатында жасалады, онда бастысы оның формасы немесе көлемінің
мөлшері емес, қай жерде орналасқандығы маңыздырақ болған жағдайда
тиімді пайда болып келеді.
17
Әлемдік картада
барлық қалалар нүкте арқылы белгіленіп
көрсетілмеген. Қалалар картасында көптеген нысандармен көрсетілген.
Геоақпараттық жүйелерде нақты нысан белгілі бір геометриялық фигуранын
түрімен көрсетіліп айқындалады (төртбұрыш, үшбұрыш, крест) немесе
пикторграммамен нақты нысанның үлгісін жеткізе алатын болады.
Полилинии
Тізбекті нысанедарды көрсету үшін жұмыс жасайды. Полилиния -
сынған сызық ретінде беріледі, тік сызықтардың бөліктері мен бөлікшелерінен
құрылған. Полилинялар арқылы жолдар, темір жолдар, өзендер, көшелер,
құбырлар көрсетіліп бейнеленеді. Полилиния нысандардың көрсеткіші тікелей
картаның масштабына байланысты. Мысалға континенттін үлкен өзені
сызықты нысан болып көресетіп бейнелеуге болады. Сызықты нысанның
көрсеткіші ол белгіленген оның ұзындығы.
Көпбұрыштар (полигоны)
Белгілі бір аудандық нақты шекарасы шығарылған нысандарды көрсету
үшін арналған. Бұған мысал болатындар - көлдер, ғимараттар, мемлекеттер,
континенттер. Ауданы мен ұзындық көрсеткіштерімен сипатталады.
Семантикалық деректер векторлыққа тізгінделуі мүмкін. Мысалға
картадағы территориялды зондтау аудандық нысанға тізгіндеулі болады.
Құрылым мен деректер үлгілерін
пайдаланушы
таңдайды. Сандық
көрсеткіштерге негізделе отырып белгілі бір бағыттағы карта
ұйымдастырылып жасалуы мүмкін. Сол картаның ішіндегі нысандар
бояулармен немесе шеңберлі көлеммен көрсетіліп бейнеленеді.
Үздіксіз бөліктер көрсеткіші векторлық ақпараттармен көрсетіледі.
Бөліктер изосызықтар, болмаса контурлы сызықтар ретінде болады. Релефті
көрсету бір түрі, ол бірқалыпсыз триангуляционды тор (TIN, triangulated
irregular networks) арқылы. Бұндай тор тізгінделген көрсеткіші көптеген
нүктелер орналастыру арқылы көрсетіледі.
Векторлық деректер расторлық деректерге қарағанда әлде қайда кіші
көлем алады. Оларды трансформалау және бинарды операция орындау өтте
тиімді. Векторлық деректер көптеген анализдеу түрлерін мойнына ала алады.
Мысалға жол үстінде жүргенде ең қысқа жолды табуға үлкен елеулі үлес қоса
алады.
1.3.2 Өлшем шкалалары. Атрибут (аtributе) дегеніміз -- өзіне сай
идентификаторы орналасқан немесе сандық және сапалық түрдегі ұқсамайтын
басқаға нөмірі ерекше кеңістік нысаның сипатталуы.
Кеңістік координаттары туарлы мәлімет. Координаттар деп -- белгілі
бір кеңістікте, жазықтықта ашылып бейнеленген нүктенің орналасқан орнын
шығарып беретін сандарды айтады.
Тік бұрышты немесе декарт координаттары. Бұл мезет кезде бір-біріне
перпендикуляр X (абсцисса) және Ү (ордината) тік бұрышты сызықтардан
тұратын, "0" нүктесінде қыйлысатын және" -- " белгіленумен көрсетілетін
кеңістік координаттар бөлімдерін жатқызамыз. Бір жақта тұрған үш өлшемді
X, Ү, Z координаттарының басы "0- ге"түйіседі.
18
Геоақпараттық жұмыстар істеген кезде бір нүкте негізінде айқындалып
шығатын
координаталар жүйесі
полюстік
деп атаймыз.
Нүктелердің
жазықтықтағы
тұрған жүйеде
нүктелердің
анықталған
жері
екі
координатамен; а -- полюстік осімен шығарып анықтаған нүктеге карай
көрсетілген кесіндінің арақашықтығы горизонталь бұрышпен; б -- полюстен
шығарылатын
нүктеге
жеткенге
дейінгі қарастырылған қашықтық
горизонталь арақашықтықпен есептеліп шығарылады. Полюстік бұрыштар 0°-
тан 360° арасында саналады. Осы координаталар жүйесі теодолиттік түсіру
және жобадағы барлау жұмыстарының ұңғымасын горизонталь бетіндегі
орналастырылған жерін табуға негізделіп шығарылады.
1.3.3 Картографиямен геоақпараттық аралық байланысы. "Геоақпарат"
термині үш негізгі ұғым шағарады -- география, ақпараттану және
автоматика. Бүгінгі таңдағы күні геоақпарат ғылым, өндіріс, өмірде
қарапайым қолдансқа ие. Осы үштік: ғылым -- техника -- өндіріс,
геоақпараттық картография негізін, геоақпаратты бірлестіреді, үйтекені бұл
бағыттар бір бірне өте жақын.
Бастысы -- компьютерлік модельдеу және сонымен шоғырланған
геоақпараттық картографиялау шығапылады[1].
1.4 GPS -- позициялаудың басты жүйесі
Позициялаудың негізгі жүйесі (GРS) өмірге келуі жердің және жер
қасындағы аумақтың кездейсоқ орналасу жерінде, күнің әр кезінде GРS
құралының болуы және жылжу парамерлерін айқындауда талап көрсететін
қайсыбір жағдайды оң жағына дұрыс шешім жасауға көмектеседі.
1994 жылдан АҚШ-та позициялаудың негізгі жүйесі (GРS) жасалады.
АҚШ-та 12 млрд. долларға жасалған GРS жүйесі, қарастыру құрылғыларының
24 ғарыштық жер серігі мен осыған негізделген құрылғылардан тұрады. 1998
ж. алты орбиталық кеңістікте қондырылған 27 Жер серігі Жер орбитасына
алып шығады.
Ғарыштық Жер серіктері жер планетасының айналасында "ақпараттық
өріс" жасай жүріп радиосигналдарды тоқтатпай жібереді. GРS - келген
сигналдарды сақтап, көптеген ғарыштық Жер серіктеріне жеткенге дейінгі
арақашықтықты есептеу үшін координатарды есептейді. Осы жердін негізін
тіреуші ретінде қарастырсақ болады. Жер серігінен GРS
- енгізушілік
арақашықтығы радиосигналдың өтіп кету уақытын есептеуімен көрсетіледі.
Координаттардың үш түрі (бойлық, ендік, сомен қоса теңіз деңгейінен
биіктік) көрсетуден кейін GРS:
нысанның үш түрлі жылдамдық бөліктерін көрсетеді;
0,1 сек-тан үлкен дәлдікпен дәл уақытты көрсетуді;
нысанның дәл жолдық бұрышын санауы;
қалған ақпаратты сақтау және өндеуді қамқорландырылады.
GРS жұмысы -- жер мен суда. Жер беті қасында және алым емес жерде
орналасқан нысандардың координаталық жерлерін көрсетеді.
19
GPS ғарыштык ұшатын құрылғының "жүрегі" мықты генератор деп
есептелінеді. Деректер фазалық модуляциялау түрінмен пайдалану ретінде
беріледі. Осындай деректер L1 жиілігінде СА-кодтан, Р-кодын сонымен қоса
бұның L1 мен L2 жиілігін үістінде Ү-кодының кодталған түрлерін радиоканал
бойынша жіберілген навигациялық ақпараттан және GPS форматында сигнал
айқындап жіберу уақытынан нақтылап негізделген. GPS сигналдары GPS
енгізушілермен бірге жазылады. Барлық енгізушіліктің "жүрегі" қабылдағыш
уақытынан өткен қозғалтатын оның генераторы пайда болады. СА-код GPS
пайдаланушылар толық пайдаланып қолдана алады.
Позициялау кабылдағыштары (GPS гесеivers, GLONASS гесеivers, GPS
GLONA-ss гесеivers) - позициялау жолымен (2.3 - сурет)
Жер серіктері
сигналдарын
кіргізетін
электрондық
құрылғылар.
Позициялау
енгізушіліктерін қай Жер серігі сигнал енгізуіне, бұл сигналдарды ажыратуға,
бұларға нықтылап бақылау көрсетуге, есептеп шығаруға, шығарылған
мәндерді цифрлық мәнге ауыстыруға, жиналуына және т.б. тікелей
қарастырып
байланысы болады.
Позициялау
енгізушіліктері кейінгі
қарастыру (1-2 каналды) және параллельді бірнеше каналды белгілеп
қарастыру (multi-channel) (6-12 және одан көп каналдар); бір ғана жиілікті L,
немесе екі жиілікті L, мен L2, коды жоқ; азғантай, қолмен
басқарылатын,кішкентай; GPS, ГЛОНАСС (GLONASS сигналдарын енгізуге
және екі жүйеге өлшенген болады.
Жұмыс істеу сапасына байланысты бұл құрылғылар арзан және өте
қарапайым болады. Оның арақашықта жетізуі жүз және одан көп жағдайды
қарастыра алады. Бұлар дискртетті сигналдарды ғана ала алатын төменгі
дәлдікті боылп табылады; қолдық, орташа есептелген бағамен негізделген
дәлдігі орта есепен болатын, бірден ондаған метр арасында жұмыс атқарыла
істейді; Аса жоғары дәлдікті бағасы тым қымбат. Екі жиілікті талап ететін,
генераторы аса тым жоғары, кодтық құрылғы.
Басты аса мүмкіншілігі геогарафиялық жерде орналасқан кезде осы
құрылғы орналасуын нақты анықтап табады.
Тұрған жерін нақты көрсетіп беру, ол құрылғының ішкі өзіне және басқа
факторларға тікелей байланысты. Осы жағдайда саяси тұрғысынан көп
нәрсені шындығында шешеді. Өйткені АҚШ мемелекеті мен болған
жағдайларда осы саланың даму үрдісіне тікелей нақты әсер етті. Жер бетінің
әр нақты бір жерінде орналасып, өзінің қандай жерде орналасқанын 15 м
дәлдікпен шығарылып, жақындатып көрсетуге мүмкіндік бар.
GPS - құрылғысының қолдануы өте көп салалы болып табылады.
GPS техникалық сала мен басқа жағдайларды дамуына аса үлесі шексіз.
Бұрынғы кезде шеше алмау мүмкін емес деген жағдайларды қамтып кетіп,
осыған нақты шешуге мүмкіндіктер берді.
GPS - қабылдағышының габариттері заманның талабына байланысты
уақыт өте азайып, сатып алу бағасы төмендеп келе жатыр, оның барлығы
қолданушылардың тым көбеюіне алып келеді.
20
GPS адам өмірінде адасауының кепілі ретінде қарастырғанымыз жөн
болады.
1.4.1 GPS -- құралдарын қолдану аумақтық салалары. GPS -ті пайдалану
саласы аса салалары көп. GPS ауа райы жаман болып, адам көзі көрмеген
кезде кемелерді навигациялауға болады, аса маңызды заттардың бір нүктеден
келесі нүктеге дейін жіберуді бақылап қарастыруға үлкен мүмкіндік,
ұшақтардың нақты қону орталығын бақылап қауыпсіздігін сақтауға, суға
батқан нысандарды іздеу мақсатында қолданысқа кіргізуге болады. GPS
құрылғыларының адам өмірін құтқару кезінде үлкен көмек беріп көрсете
алады.
Автомобил жүйелерін анықтап бақылауға болады. Бакылау
координаттарын нақтыласақ, жүйе нақты қыйлыстар мен бұрылыстарды
ескертіп ашып тұрады[2].
1.4.2 GPS -- жабдықтарын навигацияда анық қолдану. Бұған
қозғалмалы нысандарды навигациялау бөлігін қарастырсақ болады. Осыған аз
ғана қателікпен көрсететін GPS - қабылдағыштары бола алады. Осы
қабылдағыштар адамның қандай жерде, қандай бөлікте орналасқанының
маңызысыз барлық жерде қолданылады.
Барлық қозғалмалы нысандарда байланыстыратын жылдамдығы мен
бағыттаушысы болады.
Осыдан жолдын ұзындығын, маршрутын, кететін
отынның есептеуге мүмкіндік алады.
Бұның барлығын GPS -қабылдағыштары екі түрлі режимде орындай
алады.
Кабылдағыштың
қойылған басты
міндетіне
қарап, оның
орналастырылған компьютері бірнеше сервистік мәселелерді шешеді:
Ауа бетімен және теңіз бойымен жүзетін денелерде навигациялық
жағдай туралы бұларды қабылдайтын орталықтар біледі.
Көптеген навигациялық және ақпараттық бөліктер кезінде жұмыс істеу;
Қабылдағыштың жадына көптеген статистикалык жұмыстарды өткізу
мақсатында өлшеулер мәліметтерінін массивтерінің сақталуы;
Нысандардың түрленуі олардың жылдамдығы мен тез қозғалуымен
ерекшелінеді. Басқаратын азаматтарға сервисті мақсаттардың түрлі жинағы
керек. Соған орай осындай нысандарда GPS - қабылдағыштар алға аяқ басуда
және көптеген сұранысқа ие. Құрылғы қазіргі тағда үлкен сұраныстарда.
Нарықта көптеген компаниялар сатып алып өзінің технологиясының дамуына
үлес қосуына немесе жасалған технологиясының алға аяқ басуына көмек
болады. Ұшқыш компаниялардың барлығына міндетті түрде лицензиялы
түрде алып бағыттау мақсатында ұшақтарына қолдануда. Қарапаймы түрде
күнделікті өмірде адам ұялы телефонынан жоғалып қалған жағдайда қолдана
алады, сол сиқяты дронның қолдануы бағыт бағдар алу мақсатында. Дрондар
GPS-ті навигация ретінде қарастырады, өйткені дистанционды басқарылатын
ұшқышсыз ұшатын апараттар алыс жерде орналасып, тікелей көре алмайды.
Соған орай белгілі бағыттаушы бағдар қажет болады. Қазіргі таңда дрондарды
әлемдік тұжырымда қолданылатын компаниялар бірден осы құрылғыны
навигацияда қолдануда. Осыларды пайдалану кезінде ұшу қауыпсіздігі,
навигациялық жағдайларды сенімді және нақты табу тез түседі.
21
1.2 сурет - GPS-ті навигация мақсатында пайдалау
Кіші және орта масштабты аумақтық көрсетімдер (1:100000, 1:50000),
алға қойған жол және қозалмалы нысандарды навигациялау кезінде
нүктелерді анықтау мақсатында портативті GPS -қабылдағыштардың белгілі
класстары болады.
Жұмысты бастағанан кейін координаттар негізі 100 метр шамасын
анықтайды, жүріп бара жатқан кезде орталықтандыру 30 метрден асып
түспейді.
Операторға бастау батырмасын қосу ғана керек болады, экран бетіне
навигациялау керек деректер шығарылып көрсетеліеді. Бұл кезде қажетті
нысандардың барлығын анықтап енгізсе болады.
GPS -тің қолданушы сегменті ретінде (а) коммуникация торабы (б)
негізінде автомобильдің орналасқан жерін (с) басқару станциясына (д)
жолдайды.
GPS
жұмыс істеу кезінде және басқа
тыс
құрылғылардың
мүмкіндікберімен жиналып бірігіп жаңа иновациялы жұмыстар жасауға үлкен
мүмкіндіктер бере бастады.
Осыған мысал ретінде Ресейде осы бағытта: Ashtech Inc (АҚШ),
Geotronics (Швеция),
LeicaAG(Швейцария)
Magellan
(АҚШ),
Sегсе1
(Франция), Trimble Navigation Ltd (АҚШ) құрал-жабдықтарын береді.
GPS жұмыс істеу принциптері.
GPS
- жердің
маңайында
айналадырып
орбиталар негізінде
қондырылған 24 Жер серіктерінен құралған (1.2-сурет).
GPS құрылғысында барлық спутниктер туралы анық деректер болады.
Осы ақпаратқа негізделе, GPS құрылғысы кез келген нысанның тұрған
жерін көрсетіп шығарып береді. Алайда нысан жақын маңайда қондырылса
немесе 500-1000 км арақашықтыққа аударылған жағдайда, онда құрылғыға
инициализация жасаған дұрыс.
22
Инициализация
-- координаттарды көрсетуге көмек беретін
жер
серікгерін шығару. Жер серіктерінің өте кіші саны үштен аз болмауы керек.
Биіктігін анықтау үшін төрт жер серігі қажет.
GPS құрылғысының жұмыс жасауы төрт негізгі бөлікке қарастырылған.
GPS
фундаменті негізінде
жер серіктерін "триангуляциялау"
келеді.
"Триангуляциялау" болған жағдайда GPS құрылғысы радиотолқындардың
уақытын өткенін қолданып арақашықтықты есептейді.
1.4.2.1 Бірінші саты. Жер серіктерінің "триангуляциясы". Жер серігінен
белігілі арақашықта есептеген жөн. Бұны 11 000 мильге тең екенін көреміз.
Осында сфера қабатында 11000 миль арақашықта ықтималдылығы жоғары
нысандар мына радиуста (1.3-сурет).
Кейінгі жер серікке жетуге жетпеген арақашықтықты 12000 миль-ге
тура екенін анықтаймыз. Оы нысан екі жер серігіне 12000 миль арақашықтағы
сферада қондырылғанын бейнелейді.
Басқаша айтқанда белгілі нысан осы
көрсетілген сфералар қыйлысқан жерінде қондырылған.
1.3 сурет - Жер маңайындағы жер сеіктерінің сұлбалық түрдегі көрінісі
1.4.2.2 Екінші саты. Жер серігінен кашыктықты өлшеу. Бұл жағдайда
кейінгі жер серігін өлшейтін болсақ 13000 миль арақашықтықта орналасқан,
осы ұзындықтағы 13000 миль сфера айтылға екі сфера қыйлысу кезінен пайда
болған ақпараттар.
Бұл тәсілмен үш жер серігінен есептеу санын алып, кеңістіктегі екі
нүктеге қондыру негізін келтіру қажет.
Осылардың қайсы бірі ақиқат екенін шығапу үшін төртінші
коэффициентті өлшеу керек. Әр жағдайда әр түрлі болуы мүмкін. Бір кездері
екеуіде сенімсіз болуы мүмкін және ол жағдайда есептеусіз жолдауға болады.
Қашықтықтан өлшеу әрқашан өз орнын өмрлік қолданыста табады.
1.4.2.3 Үшінші саты. Уақытты абсолютті өлшеу. Жер серіктерінде өте
үлкен атомдық уақыт көрсеткіштерін ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Работа посвящена разработке информационной подсистемы управления
виртуальным роботом с использованием геоинформационной системы.
В настоящее время широкое распространение получили беспилотные
летательные аппараты (БПЛА или дрон). Приведены результаты исследований
по разработке информационной подсистемы управления виртуальным
роботом на платформе Microsoft Visual Studio C#.net Framework. Применен
один из вариантов муравьиного алгоритма для поиска безопасной траектории
виртуального дрона. Подробно описаны работоспособная виртуальная модель
управления роботом. Задействованы виртаульный дрон и дрон-разведчик.
Приведены исходные коды. Использована технология визуализации.
Результаты можно использовать при создании полномасштабной
информационной подсистемы управления дроном.
Аңдатпа
Жұмыс геоақпараттық жүйелерді пайдалану арқылы виртуалды роботты
басқаруға арналған ақпараттық жүйесінің бөлігін құрастыруға қарастырылған.
Қазіргі таңда үлкен масштабта ұшқышсыз
ұшатын апараттар
қолданыста (ҰҰА немесе дрон). Microsoft Visual Studio C#.net Framework
платформасында виртуалды роботты басқаруға арналған ақпараттық жүйенің
бөлігін зерттеу жұмыстары жасалды. Виртуалды дронның қауыпсыз жол
табуға құмырсқалы алгоритмнің бір түрі пайдаланылды. Роботты басқару
виртуалды моделдің жұмыс істеу мүмкіндіктері терең қарастырылған.
Вирталды дрон мен барлаушы дрон қолданылды. Пайдаланылған кодтар
көрсетілген. Визуализация техналогиясы орын алды. Жұмыстың нәтижелерін
толық қамды дронды басқаруға арналған ақпараттық жүйенің бөлігін
құрастыруға болады.
Annotation
This diploma work is devoted to developing informational subsystem of
manipulating of virtual robot, using geoinformational system.
Nowadays, unmanned aerial vehicles (UAV or dron) has wide range of using.
Given results of researches of developing informational subsystem of manipulating
robot by Microsoft Visual Studio C#.net Framework platform. Used one of variants
of ant algorithm for searching safe trajectory of virtual dron. Workable virtual
model of manipulating system of robot is described in details. Involved virtual dron
and dron-scout. Given source codes. Used visualization system. Results can be used
on developing full-scale informational subsystem of manipulating of dron.
Мазмұны
Кіріспе
1.Аналитикалық бөлім
1.1 Геоақпараттық жүйелер туралы негізгі түсінік
1.2 Геоақпараттық жүйелердің шығу тарихы
1.3 Кеңістікте сараптау
1.4 GPS -- позициялаудың басты жүйесі
1.5 Дрон
1.6 Бағдарламадағы дронның ұшатын алаңы
2.Жобалау бөлімі
2.1 Пәндік саланы моделдеу
2.2 Microsoft Visual Studio аспабы
2.3 С# тілі
2.4 Матиматикалық модель
3.Эксперименталды бөлім
3.1 Бағдарламаны сипаттау
3.2 Жұмыста қолданылатын басты функциялар
3.3 Жұмыстың жазылған кодтар түсініктемесі
4.Экономикалық бөлім
4.1 Жұмыстың сипаттамасы мен қажеттілігінің негіздемесі
4.2 Атқарылған жұмысты бағалау
5.Еңбекті қорғау бөлімі
5.1 Еңбек қорғауды ұйымдастыру шаралары
5.2 Техникалық - қауіпсіздік шаралары
5.3 Санитарлық - гигиеналық шаралар
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
А Қосымшасы
Ә Қосымшасы
8
9
9
14
17
19
24
31
32
32
38
42
46
51
51
61
63
66
66
67
73
73
74
76
80
81
82
87
Кіріспе
Мемлекет нысандардың арақашықтығының алыстығы мен РК жолдар
инфроструктурасының әлсіздігі кеңістік коммуникацияларына мүде береді.
Ұшатын құрылғыда
тікелей
пилот-адамның міндетті болуы
эксплуатацияға енгізуге көптеп қыйындатып және қымбаттатады.Ұшқышпен
ұшатын апрататтар орнын техника мен технкалогия даму үрдісінен ұшқышсыз
ұшатын апараттар (ҰҰА) келуде,
негізгі термині дрон болып табылады.
Геоақпараттық жүйелерді қолданысқа кіргізбегенге дейін дрондарды басқару
тек көру қашықтығымен шектелетін. Осы шектерден шыққан кездердін көбісі
дронды жоғалтумен аяқталатын. Геоақпаратты жүйелерді пайдалу дрондарды
әлемдік әрбір нүктесінде басқаруға мүмкіндік берді. Мұндай кезде аса бір
қарастыратын жағдай дронның жермен соғылмауы. Мыңдаған қашықтықта
орналасып, ғаламтор арқылы дронды басқарып отырған оператор кртикалық
жағдайда кенеттен пайда болған бөгеттен дронды сақтап қалуға қыйынға
соғады. Осыған негізделе дронды басқаратын ақпараттық жүйелердің бөлігін
құрастыру актуалды болып келді. Ақпараттық жүйенің бөлігінің басты
мақсаты дронның жермен соғылудан сақтау.
Бұл жүйенің бөлігі дронның өзінде қондырылуы керек, өйткені ол
жылдам жұмыс істеуі мен ғаламтор трафигін азайтуға көмек береді. Алғашқы
ұшқышсыз ұшатын жоба жасау үшін виртуалды техналогиясын қолдану
ыңғайлырақ, басқаша айтқанда дрон виртуалды күйде болады.
Бағдарламалық коды өмірге алып келу үшін матиматикалық моделі мен
алгоритм құру қажет. Соңғы кезде табиғи алгоритмдер үлкен қолданыста. Бұл
алгоритмдер көптеген жан - жануарлардың өмірімен тексеріліп қазірде
жетілген болып есептелінеді. Осы жұмыста көптеген құмырсқалы
алгоритмдердің бірі қарастырылған. Мағнасы құмырсқалар басшысы өзінің
құмырсқалары үшін тағам іздеу барысында жол іздеуші құмырсқаны жібереді,
егер жіберілген құмырсқа қайтпаған жағдайда (өлген), бағыты өзгертіп басқа
құмырсқаны жібереді, осылай қауыпсіз жол тапқанша жүреді.
Біздің жағдайда виртуалды робот белігіл бір биіктік пен жылдамдықта
ұша бара алдына өзінен үлкен жылдамдықпен ұшатын виртуалды дронды
(қызыл) жолдайды. Егер қызыл дрон алдыңғы жер бетіне соғылса, негізгі
виртуалды робот биіктігін көбейтіп, тағыда қызыл дронды алдына жолдайды.
Жұмыс қауыпсіз биіктікке шықпағанға дейін қайталанады. Осындай жағдайда
виртуалды робот өмір сүру ықтималдылығы көбейіп, тек қызыл виртуалды
дрон апатқа ұшырайды. Жоба жасау барысында екі өлшемді жүйе қолданыста
болады. Осы жүйені үш өлшемдіге өңдегенен кейін оны реалды дронда
қолдануға болады. Дронның дұрыс биіктік алмаған соң кейін апатқа соғылуын
қаупін төмендетеді. Эканоимкалық тұрғыдан бұл тиімді. Құрылғы негізінде
Microsoft Visual Studio C#.net Framework заманауи жүйесі алынған. C# коды
басқа операционды жүйемен қолдануға мүмкіндік беріп, қолданылған
кодтардағы қатені нөлге жақындатуға көмек береді.
8
1 Аналитикалық бөлім
1.1 Геоақпараттық жүйелер туралы негізгі түсінік
Геоақпараттық жүйелер ұшқышсыз ұшатын апраттардын негізі ретінде
қарастырғанымыз жөн болады. Өткен ғасырда дрондар тек ойын ретінде
немесе бір теориялық құрылғы ретінде қарастырылатын. Көбіне адамдар
көзқарастары бұл тәжірбиенің болашағы жоқ деп ойлайтын. Қазіргі таңда
геоақпараттық жүйелер пайда болғанан кейін бірнеше қадам алға басып үлкен
болащаққа келе жатыр.
Геоақпаратты жүйелермен бұрынғы уақытта айналысу қиял тәріздес
болатын. Сонымен қатар қазіргі таңда дрондар осындай дәрежеге жетеді деген
сенім аз болған.
Геоақпараттық жүйелер туралы ақпарат елуінші жылдың соңы мен
алпысыншы жылдың басында ақпараттық жүйелердің бір бөлігі --
геоақпаратты жүйелер (ГАЖ) дүниеге келді. Осы жүйенің көмегімен өндірісте
жүздеген бөліктерін ұйымдастыруға мүмкіндік берді.
Қазақстанда "ГАЖ" туралы ақпараттар 1992 жылдан үлкен орын алды.
Қазіргі кезде геоақпараттық жүйелерді дамытуда ірі әлемдік компаниялар
еңбек етуде. Бұл жүйенің шешетін жұмыстары барлық саланы қамтиды:
телекоммуникация, жол, ауыл-шаруашлығы, құырылыс, ғылым және т.б.
салаларын ашып беруге үлкен көмек береді .Үлкен және аумақтық
кәсіпорындарды басқаруға аса атап кету қажет, өйткені сол аумақтағы
жағдайды білмей отыра сол өңірдегі кіші кәсіпорындардын жағдайын шешу
мүмкін емес. Жер аумағы жағынан Канада аса үлкен мемлекеттің бірі.
Топографиялық карта салу үшін ондағы сол саладағы қызметкерлер саны
жетпеуші еді. Әр жер маңайын зерттеу үшін ол маңайдың бар карталары мен
жаңа техналогиялардан бастаған жөн. Канада мемлекетінде алғашқы
геоақпараттық жүйе жер қорын зерттеу үшін арналған.
Геоақпараттық жүйелерді дамуына елеулі аса зор үлес қосқан
мемлекеттер -- АҚШ, Швеция , Франция, Сауд Арабиясы, ал қазіргі таңда
Қазақстан даму үрдісін алға қоюда.
Геоақпараттық жүйелер
аттрибуттағы деректер
жиынтығында
бағдарламалар мен процедураларын айқындайтын физикалық құралды
ыңғайлы түрде қолданылатын құрылғының автоматтандырылған жүйелерінде
алға шыққан тологиялардан шығады.
Геоақпараттық жүйелер арқасында ақпараттарды жинау, ақпараттарды
басқару, ақпараттарды анализдеу, карталар құрыстыру ұйымдастырылады.
Жұмыстың алға қойған мақсатына байланысты картаны бірнеше түрде
жасауға болады. Ондағы көшелер, сулар, үйлерді қолдану арқылы шынайы
бейнеге жақындатып көрсетуге ыңғайлы болады.
Картаны толықтай қарастыратын болсақ, онда көптеген әр түрлі
көрсеткіштер бар.
Үшбұрыш, төртбұрыш, дөңгелек және т.с.с
9
көрсеткіштермен ашып береді. Карталарды атрибуттар мен нысындар арқылы
ашып көрсету мүмкін.
Геоақпараттық жүйелердегі ақпараттарды көрсету түрлі карта, график,
үшөлшемді бет т.б. экранға бейнелеу тәріздетіп принтер немесе плоттерде
алып шығаруға мүмкіндік бар.
Геоақпараттық жүйелердің ерекшеліктердің бірі, бейнелеу үрдісінде
қарастыру және тасымалдаудың бірнеше түрлі жағдайларын, осыған мысал,
карта пайдаланып бірінің үстіне бірі анализ жасау тиімді.
Қарапайым түрде айтқанда, географиялық ақпараттық жүйелер (ГАЖ) -
жерге қарастырылған кеңістікегі деректерді зерттеу. Геоақпараттық жүйелер
туралы қатып тұрағн анықтама болмайды, ол әр түрлі факторларға
байланысты болып табылады.
Көп қолданысқа ие болған тұтынушыға анықтама геоақпартттық
жүйелер жайында еш қажет емес, ал жанадан бастаушылар үшін анықтаманы
білген жақсырақ болар еді. Соған мыслар ретінде Дэвид Райандом
геоақпараттық жүйелерге мынандай анықтама берген: геоақпараттық жүйелер
жерге қарастырылған деректерді сұрыптау, интеграциялау мен қарастыру
мақсатында орнатылған компьютерлік жүйе. Осы анықтаманың маңыздылығы
алғашында геоақпараттық жүйелер жермен тығыз орын алғаны туралы
айтылғаны болса, кейінен интеграциялау және анализдеу мен пайдалану
туралы тұжырым геоақпараттық жүйелердің кез келген топтарына арналған
болып табылады.
Геоақпараттық жүйелер қолмен және компьютермен анализдеу туралы
деректер жеткілікті. Қарастырған анықтамалардың бәрін қорытындылай келе
геоақпараттық жүйе
--
географиялық координатындағы ақпараттарын
пайдаланылатын ақпаратты жүйе екендігі ақиқат.
Геоақпараттық жүйе -- географиялық координаттанған ақпараттарды
математика-картографиялық модельдеу және геокеңістік ақпараттың кейпін
көрсететін
алгоритмдік процедуралар мен аппараттық программалар
құралдарының жиынтығы. Анықтамаларға қарасақ геоақпараттық жүйелер
кеңістіктерден негізделеді, бірақ компъютерлерге тікелей байланысты кездер
өтте көп.
Геоақпараттық жүйелер келесі ішкі жүйелерден құралған:
Деректерді жинау -- әр жерден ақпараттарды жинап, алдын ала барлық
жиналған деректерді анализдиді. Бұл кеңістіктеге деректерге нақты қатысты
болып табылады.
Деректерді сақтау және таңдау -- ақпараттарды кеністікте таңдау
мақсатты белгілеп басқаруға үлес қосады
Деректерді басқару және сараптау -- ақпараттарды қосу, бөлу және т.б іс
әрекеттер жасайды.
Шығару -- жиналған ақпараттарды, диаграмма қалпында көрсетеді.
Геоақпараттық жүйелер өзінде ақпараттар жиналған ортамен жүйелік
басқару мүмкіндігі бар. Сонымен қатар геология, метралогия, жер зерттеу,
10
экалогия, муниципалды басқаруда, транспортта, эканомикада, қорғаныс және
басқа салаларда үлкен қолданысқа ие болады[1].
1.1.1 Геоақпараттық жүйенің бөліктері . Геоақпараттық жүйелер бес әр
түрлібөліктен тұрады. Бес бөлікке ақпараттық кұрал, бағдарламамен
қамсыздандыру, деректер, орындаушылар және әдістер жатады.
Ақпараттық құрал
Геоақпараттық жүйелер -- бағдарламалармен орындалатын техникалық
қамтамасыздандырылған компьютер. Бүгінгі таңда Геоақпараттық жүйелер --
бірлескен әлемдік серверлермен жұмыс жасайды, ал дербес комьютерлерде
жекешелендіріп белгілі бір платформаларда жұмыс жасайды.
Бағдарламамен қамтамасыздандыру. Геоақпараттық жүйелер
технологиясы әр түрлі функциялық іс-кұжаттармен толықтай жиынтығымен
қамқорландырылған. Осылар геоақпараттық жүйелерді басқаруға, сақтауға
қарастырылған.
Деректер -- бұл геоақпараттық жүйелердің аса ең бір маңызды бөлігінің
бірі болып есептелінеді. Деректер -- нысанды баяндайтын факторлар немесе
нысанды қарастырғанан шыққан ақпараттар.
Орынлаушылар. Геоақпараттық жүйелерді өмірге алып келетін және
оны дамытатындар адамдар немесе басқаша айтқанда мамандар болып
табылады. Геоақпараттық жүйелерді пайдаланушылар техникалық мамандар
немесе қарапайым адамдарды жатқызуға болады. Бұл азаматтар үшін
геоақпараттық жүйелер күнделікті болып тұратын мәселелерді шешу үшін
арнайы құрылғы.
Әдістер. Геоақпараттық жүйелер пайдаланған кезде дұрыс қолданып,
пайда алу үшін ұйымдастыруға үлкен маңыз қажет. Осы жағдай өндірістің
алға қойған қандайда мақсатына байланысты болып табылады. Геоақпараттық
жүйелерді пайдаланған кезде әр пайдаланушы бір бөлімшесі болып
есептелінеді.
Геоақпараттық жүйелер бөлінеді:
Териториялық көлеміне байланысты
Глобалды(Global GIS), субконтинитальді, националды көлемде, белгілі
тарапта мемлекеттік статусында, аймақтық машстабта(regional GIS),
субаймақтық және локалді мен жергілікті (local GIS) болады.
Ақпараттық моделдеудін пәндік аумақ. Қалалық(муницпалды) (urban
GIS), тау
-
геологиялық геоақпараттық жүйелер, табиғиқорғаныс
геоақпараттық жүйелер(environmental GIS) және т.б.;осылардын ішінде аса бір
ерекше атау алған және орны бөлек ол жерлік ақпараттық жүйелер[3].
Мәселені бағыттауына байланысты
Алға қойған мақсаттарды шешу жолына (ғылыми немесе салалық)
анализ, баға беру, мониторинг, жоспарлау және басқару, шешім қабылдауды
қолдау болады. Полимасштабы немесе тәуелсіз масштабты геоақпараттық
жүйелер (multiscale GIS) көптік немесе полимасштабты кеңістіктегі нысанға
негізделген(multiple represention, multiscale represention). Бейнелік немесе
картографикалық жұмыс жасауы масштабтағы қатардағы бір таңдаған
11
қабаттын кандай да бір кеңістікгі үлкен бір ғана ақпаратты теру арқылы
орындалады.
Уақытаралық - кеңістік геоақпараттық жүйелер ( spatio-temportal GIS)
уақытаралық
-
кеңістік ақпараттармен
араласып
жұмыс жасайды.
Геоақпараттық жобалардың дүниеге алып келуі (GIS project), геоақпараттық
жүйелер дүниеге алып келуі бернеше бөлімдерден тұрады: жобалау
алдындағы зерттеулер (feasibility study), сонымен қатар функционалды
мүмкіндіктері мен пайдаланушылардың (user requirements) сұранысын
қанағаттандыруды зерттеу болып табылады, эканомикалық негіздеу, шығын
мен кірістің арақатынасын бағалау(costsbenefits); геоақпараттық жүйелердің
жүйелік түрде жобалау (GIS desigining), жаңа құру кезеіңін қосқанмен
қарастырғанда (pilot project), геоақпараттық жүйелер құрастыру (GIS
development); белгілі бір териториялық аймақта тестілеу жүргезу (test area),
прототиптеу немесе одан да терең протоптипті жасау
(prototype);
геоақпараттық жүйелерді
эксплуатациялау жүргізу.
енгізу
(GIS implementation);қолдану және
1.1.2
Геоақпараттық жүйелердің
шешетін тапсырмалары.
Геоақпараттық жүйелер түбінде бес түрлі мәселені шешуге негізделген --
енгізу, манипуляциялау, басқару, сауал және анализдеу мен бейнелеуді
қарастырады[1].
1.1.3 ГАЖ-дың қолдану мүмкіншіліктері және қолдану аймағы.
Көптеген саладағы мамандар геоақпараттық жүйелерді пайдаланып жүріп
біраз мәселелерді шешеді:
Ағашпен айналасатындар белгілі бір територияда ағаштың неше алуан
түрі бар екенін анықтап қолданады;
Жедел жәрдем кызметкерлері, шақырушыға ең қысқа оптималды жолды
немесе маршрутты табуға пайдаланады;
Демография және социология жағдайларын қарастырады;
Саудамен айналысатындар қай тауар тез өтетенідігін анализдейді;
Полиция жұмыскерлері тәртіп бұзушыларды іздеуде.
Әскери адамдар соғыс кезінде керекті жолын өз мақсатындағы табуда;
Ғылымда әр түрлі жаңа индустрияға аяқ басуға және т.с.с.
Яғни өмірде, ғылымда, қоғамда және басқа көптеген салада
қолданылады.
Бүгінгі күнде картографияны геоақпараттық жүйелер негізінде цифрлық
картографиляқ тақырыптық қабаттар жасау, бір-бірімен қатынасын қарастыру
(1.1-сурет) геоақпараттық технологияның болашаққа бірнеше қадам басқаны
деуге әбден болады.
Санақ есептеме ауданы
Жолдар
Автобус маршруттары
Сауда орталықтары
Индустриялык аудандар
12
1.1сурет - Жер аумағында негізделген нысандарды тақырыптық
қабаттарға бөлу
Жер бетінде орналасқан нысандарды тақырыптык, қабаттарға бөлу.
Бүгінгі күні геоақпараттық жүйелер тақырыптық қабаттағы ақпараттарды
автоматты түрде сұрыптап дұрыс нәтижеге жете алатын мүмкіндік алды. Осы
кезден бастап геоақпараттық жүйелердің жұмыс істеу барысы, ақпараттарды
сақтау туралы көзқарастар жаңа орын алды.
1.1.4 Ақпаратты жүйе түсінігі. Ақпаратты жүйе толық қамды
ақпараттық жүйеге анықтама берместен бұрын, бөлек терминдерге түсінік
айқындаған дұрыс болар. Жүйе (грек тілінен systеma -- бүтін, бөлшектерден
құралу), бірнеше элементтермен қосылып бір толық қамды бүтін құрауы.
Басқаша айтқанда жүйе -- элементтер мен үрдістердің бір-бірімен тығыз
байланысқан түрі. "Ақпарат" термині
қарапайым өте тар ұғыммен
түсіндіріледі. Ақпаратты сан, бейне ретінде қарастырсақ болады. Барлық
қолданылатын тәсіледер: бағдарламалық, техникалық, матиматикалық оның
толықтай барлығы ақпараттарды сақтау, жинау үшін пайдаланылып, ал
осының қолданылатын құралдардын ақпараттық техналогиялар деп анықтама
береміз. Басқаша айтқанда ақпараттық технология -- ақпаратты іздеу, сақтау
және ақпаратты шығару жүйесімен негізделіп жасалған технология ретінде
аламыз. Осындай процедуралар ақпаратты жүйенің негізгі басты ерекшеліктік
көрсеткіші
болып есептелінеді және
тыс
ақпараттық жүйелерден
артықшылығын нақтылай көрсетеді.
Ақпаратты жүйенің жұмысы бір-біріне қарсы екі ағында көмек
көрсетеді: жаңа ақпаратты енгізу және бар ақпаратты жағдайға байланысты
шығару. Ақпараттық жүйенеің басты ұстанымы -- сатып алушыларға көмек
көрсету жүйесін құрастыру, сәйкесінше тұтынушылардың әрқайсыысна тез
және максималды эффективті түрде керекті көмек беру қажет.
Ақпаратты жүйенің негізгі ойы ЭВМ дүниеге келгенге дейін болатын.
Қоршаған ортаның көбісі ақпараттық жүйелер сипатына келеді. Әрине өмірде
белігі түрде ақпарат алмасу заман тарихынан келе жатыр. Ал соның барлығын
саралап белгілі бір ақпараттандырылған жүйе құру ол заман талабының алға
даму әсерінен болар. Қазіргі кездегі Архивтер, үй сатып алу бюросы
--
осының барлығы ақпараттық жүйелер. Ал даму үрдісінже компьютерлер осы
үрдістің дамуын ары қарай үлкен қадамдармен аса маңызды үлес қосты[1]
13
1.2 Геоақпараттық жүйелердің шығу тарихы
Геоақпараттық жүйелер өмірге келгенінен жарты ғасыр уақыт өтіп,
соңғы он жылда қарқынды тез даму үрдісі жүріп жатыр. Оның басты факторы
техника мен техналоягиялар дамығандығы болды. Геоақпараттық жүйелерді
көтере алатын ЭВМ-дар саны өте аз болған. Соған байланысты үлкен
компаниялар мен үлкен қаладағы кәсіпорындар көбінесе қолдануда.
Геоақпараттық жүйелерді меншікке алу үшін 1990 жылы 500 мың ш.б.
(шартты бірлік), бағдарламалық пен аппараттық қамтамасыздандыруға 1 млн
ш.б. керек. Заман талабына байланысты техниканың дамуына көптеген ЭВМ-
дар бағасы төмендеп кетті. Оның барлығы геоақпараттық жүйелермен
қолданушылар санын күнен күнге көбейтуде. Бұған негізделе қазірге таңда
геоақпараттық жүйелерді
машстабыты емес
қалалар мен облыстар,
кәсіпорындар, білім беру мекемелері, т. б. Меншік алуға мүмкіндік алды. 1993
жылы Denver-based Research Corporation жүргізген масштабты емес қалалар
мен 3,5 млн азаматтар бар қалалардың 386 респондентін қолданған
геоақпараттық жүйелер нарығын зерттеу негізінің түбінде, Солтүстік Америка
қалалары мен қала жағалауындағы кіші қалашықтар белгілі 40 %
геоақпараттық жүйелерді қолданғанын айқындап бейнеледі. Соған орай ол
азаматтардың 15 %-і болашақ 12 ай арасында, ал 45 %-і 2-3 жылдан кейін
өзінің меншікті иемендігіне алу туралы ой туғызды[2].
Келген соңғы 10-15
жылда әлемдік
тәжірибеде геоақпараттық
жүйелердің аса көп бөлігі ақпараттық жүйелер екендігін айқындады.
Геоақпараттық жүйелердің жасалуы мен тез арада таралуына:
а)топографиялық жағдай, аса маңыздысы тақырыптық бағытталған
картографияның үлкен тәжірибесі.
б)картографиялық үрдісті автоматтандыру жұмыстары;
в)жаңа техналогияның дамуы, соның ішінде комъютерлік
техналоягилардың алға аяқ басуы.
Көптеген салаларды қамтый отыра, олардың нысандарын тәуелдену
үлкен ыңғайлық беретін геоақпараттық жүйелер.
Геоақпараттық жүйелер техналоягисын дамуы үрдіі төрт негізгі кезеңге
бөліп қарастыруға болады.
1.2.1 Геоақпараттык жүйелердің даму кезеңдері. Даму кезеңдер тарихи
тұрғыда бірнеше бөлімдерден немесе кезендерден өтеді.
1.2.1.1 Пионерлік кезең. Пионерлік кезең артағы ғасырдың ортасында
ЭВМ-дердің даму кезінде дисплейлер мен графикалық интерфейстердің және
сыртқы жадтардың дамуына байланысты болып келді. Осы кезенде
географиялық сандық әдістер мен кеңістіктегі жұмыстар қарқынды даму
үрдсін алға алды. Геоақпараттық жүйелер мен геоинформатиканың даму
үрдісіне тікелей Канада Географиялық Ақпараттық Жүйесінің (Canada
Geographic Information System CGIS) қатысты болды. Осы жағдай өткен
ғасырдың алпысыншы жылдарында жасалып, қазіргі күнге дейін үлкен
қолданыста.
14
Канадалық геоақпараттық жүйелердің "атасы" Роджер Томлинсон
бастауымен бірнеше концепниялық жетістіктерге технологиялық сұрақтарға
жауап табылды және өмірге алып келді.
Осығант негізделе Канада мемлекетінің геоақпараттық жүйелерге деген
қаншама ерен еңбегі бар екені өзі жауап беруде.
Картографиялық белгілі бір салаларға тарату үшін "атрибуттік деректер
кестесін" кұрастыру концепциясы орнатылды. Осы жасалған еңбек (пландық)
геометриялық геоақпаратты көптеген файлға салу нысандардың орналасқан
жері жайлы геоақпарат файлы және нысан туралы түсінікті атты ақпараттар
файлы.
Геоақпараттық жүйелер
технологиясының
алға басуы
Гарвард
университетінің компьютерлік графика және Массачусетс технологиялық
университетінің кеңістікті анализдеу зертханалары аса үлкен еңбек сіңірді.
Гарвард зертханасының бағдарламалары аса үлкен масштабта жайылып,
көптеген геоақпараттық жүйелер қосымшаларына ақпарат қорын өмірге алып
келуге көмек берді.
Осы уақыттағы Гарвард зертханасының әйгілі бағдарламалары:
а) SYMAP(көпбағытты картографиялық бейнелеме жүйесі);
ә) CALFORM (картографиялық бейнелерді плоттерге басып шығару
бағдарламасы);
Б) SYMVU(үшөлшемді бейнелерді анықтау);
в) ODYSSEY (атақты ARSINFO-ның фундаметін салушы).
1.2.1.2 Мемлекетттік кезең. Мемлекетттік кезең. 1970 жылдың басы мен
1980 жылдың аяғына қарастырылған. Аса үлкен геоақпараттық жүйелерді
мемлекет жағынан қамқорлыққа алған кез. Өйткені осы кезде кіші топтар
геоақпараттық жүйелерді үлкен қолданысқа ие бола бастады және мемлекет
ішінде институттар шыға бастаған кезең.
Бұның басты факторы, АҚШ-тағы алпысыншы жылдың басында
геоақпараттық жүйелер арқылы адамдары санау үшін пайдаланылған
болатын. Бұл бағдарламаны іске асыруда АҚШ-тың Ұлттық Санау Бюросы
жасалып (ҰСБ), сонымен қатар "санақ географиясы" атты картографиялық
ақпараттарды бейнелеу мақсатында белгіленген
формат
DIME(Dual
Independent Map Encoding) алынды. Кеңістіктегі нысандардың қарым
қатынастарын осы жағдай белгілей алды.
Басқаша айтқанда осы кезеңде алғашқы рет аса үлкен масштабта
геоақпараттарды басқару тополоягиялық жағдайы қолданылды және осы
тәсілдерде кеіңстікте нысандардың бір-бірімен
тағыз
байланысы
матиматикалық түрде негізеліп қарастырылды.
Мемлекет қамқорынын арқасында геоақпараттық жүйелер одан әрі дами
түсті, DІМЕ -- файлын пайдаланып құрастырылған тәжірибелік іс-әрекеттер
геоақпараттық жүйелер аймағында көптеген жұмыстар жасауға көмектесті.
Яғни геоақпараттық жүйелер технологиясының елге қамқорлық жасау
үрдісінже көрсеткен жетістіктер:
-Навигация жүйесін максималды автоматтандыру;
15
-Қала қоқыстарынан құтылу жүйесі;
-Эксронды жағдай болған кезде қаладан шығу жолдарын ұсыну т.б.
Осы кезенде үлкен қалалардың карталары құрастырылды.
1.2.1.3 Коммерциялық өркендеу кезеңі. Коммерциялық өркендеу кезеңі
1980 жылдан кейінгі уақытта болды. Бұл кезеңінде күнделікті қолданысқа ие
болатын геоақпараттық жүйелер мен керекті құжаттар пайда болды.
Техналогиялардың кеңістікте ғана емес басқа бөліктердегі ақпараттар мен
нысандарды интеграциялану жүрді. Көптеген қолданысқа бола бастады.
Осы кезеңде негізгі екі мәселесі бар:
Алғашында осы кезеңде Джек Денджермонд экология жүйесін
қарастыратын
институт
жасалды
(Environmental Systems Reseearch
Institute.ENRI Inc.). Осы институттың басты бағдары Гарвард зертханасы және
сыртқы мемлекеттердің
геоақпараттық жүйелерінің
технологиясының
тәсілдеріне, технологиясына және бастапқы қатарлы ой саналар негізделді.
1980-жылдардың алғашқы кезінде атағы шыққан ARSINFО --
технологиясы өмірде қолданылды және ARSINFО қазіргі кезде жоғарғы
техналогиялар деп саланады. Осы технологияда Канада геоақпараттық
жүйелердегі
идеялар,
басқаша айтқанда
ақпаратты
бірнеше тәсілде,
графикалық және атрибуттік бөлімге бөліп сақтау, және бейнелеу іске
қосылады.
Яғни, атрибутті деректі өңдеу және сонымен қолдануда (INFО)
стандартты реляциялық басқару жүйесі іске қосылады, сонмен қатар
графикалық объектерді өңдеу және қолдану үшін (ARS) бөлек бағдарлама
жасалады. ARSINFО дербес компьютерлерге арнап жасалған бағдарламалық
пакет. Бұл пакет (ARSINFО) жат техникалық платформамен, үлкен
масштабты операциялық жүйелермен бірге іске аса береді. Бүгінгі таңда бұл
бағдарламалық
құжат
жабдық,
ESRI.Inc компаниясының жеке
компьютерлерінде, сонымен қатар жұмыс станцияларында басқару әлемде
бірінші орындарың бірі болып келеді
Кейіннен аппаратты-программалық коммерциялық Intergraph Corp.
(Mapinfo Pro) даму үрдісі тез аяқ басты. Осы компания геоақпараттық
жүйелерді жасауда алдағы компанияның бірі болды. Бұны 1969 жылы М5
Computing атымен ІВМ компаниясының экс қызметкері Джим Мидлок
жасаған.
Қазіргі заман талабына байланысты станциялар мен геоақпараттқ
жүйелерді жасауда бірінші орындарда болып келеді.
1.2.1.4 Пайданушылар кезеңі. Пайданушылар кезеңі 1980 жылдың аяғы
мен қазіргі уақытқа дейін қамтиды. Геоақпараттық жүйелерді жасаушылар
арасында үлкен масштабта бәсекелестік пайда болып, кейінгі кезде
пайдаланушылар үшін максималды түрде ыңғайлы және қуатты
бағдарламалар қамтамасыз ету үрдісі жақсы дамыды.
Осы кезеіде жасаушылар мен қолданушылар арасында ыстық байланыс
пайда болып, бір-бірімен пайдалы істер жасай білді.
Осы кезде GRASS бағдарламалары ғаламтор көмегімен ашық түрде
жайылуда. Бәсекелестік бар болғанан кейін ESRI Inc.. 1994 жылы (Arc View
16
for Windows) ғаламторда ашық жайылуға бой берді. Бәсекелестік жақсы
дамыған арқасында дербес компбютерлерге арнайлы бағдарламалар шығуы
жақсы дамыды. Осы кезде геоақпараттық жүйелер саласындағы мамандар аса
ірі фирмаларға тәуекел етті.
Геоақпараттық жүйелер тыс ақпараттық жүйелерден дара тұрғандықтан
және өндіріс салаларын аса көп қамтуына байланысты нақты бір сөзбен
анықтама беру қыйын.
1.3. Кеңістікте сараптау
1.3.1 Кеңістіктік нысандары. Кеністіктегі сараптау деп айтатынымыз
кеңістікте болатын нысандар мен ақпараттар өзара араласуын мойна алатын
функцияларды айтамыз. Осы функцияларға мынаны жатқыамыз: торларды
анализдеу, нысанның арақашықтығын сараптау, өндеу, буферлі орта шегіндегі
нысандарды кеңістіктікте анализдеу жатады[1].
Нысандарды өмірлік түрде көрсету негізі аттрибуттар болып табылады.
Кеңістіктегі нысандар негізінде төрт түрлі болып келеді: нүктелік,
сызықтық, аудандық немесе полигондық, контурлық және беттік, аталуын
сәйкес 0-, 1-, 2- соған қоса үшөлшемдік, соған қоса т.б. денелер.
Геоақпараттық жүйелерді өмірлік түрде осы төрт түрде сипаттап бейнелеуге
болады. Осының барлығының әрқайсысына байланысты нақты бейнелулері
бар.
Қарастырылған төрт нысаның барлығын табиғатта нақытлап көрсетуге
болады.
Деректерді ұсыну
Геоақпараттық жүйелерде нақты нысандар көрсетіледі. Оларға: жолдар,
құрлыстар, орманды жерлер және тағыда басқалар. Нақты нысандар екі
абстракті бөлімге бөлуге болады: дискретті (үйлер, аймақтық зоналар) және
үздіксіз (рельеф, жауын-шашын деңгейі). Осы екі бөлімдегі нысанды көрсету
үшін растрлық және векторлы ақпараттар іске қосылады.
Растрлық деректер тікбұрышты торлар ретінде сақталынады. Осы
тордың ұяшықтары пиксел аталынады. Ең бір үлкен қолданысқа ие болатын
растрлық деректерді жер бетінен алу, ол дистанционнды зондтау. Ол
спутниктар көмегімен жұмыс істеледі. Растрлық деректер графикалық
форматта жадыда қала алады, мысалға TIF немесе JPEG, болмаса ақпарат
жиналған ортада бинарды түрде болуы мүмкін.
Векторлық деректер
Ең бір аса көп қолданысқа ие болатын векторлық нысандар үлгісі олар:
Нүктелер
Бұл түрде графикалық нысанды ашық етіп көрсету арқылы бейнелеу
мақсатында жасалады, онда бастысы оның формасы немесе көлемінің
мөлшері емес, қай жерде орналасқандығы маңыздырақ болған жағдайда
тиімді пайда болып келеді.
17
Әлемдік картада
барлық қалалар нүкте арқылы белгіленіп
көрсетілмеген. Қалалар картасында көптеген нысандармен көрсетілген.
Геоақпараттық жүйелерде нақты нысан белгілі бір геометриялық фигуранын
түрімен көрсетіліп айқындалады (төртбұрыш, үшбұрыш, крест) немесе
пикторграммамен нақты нысанның үлгісін жеткізе алатын болады.
Полилинии
Тізбекті нысанедарды көрсету үшін жұмыс жасайды. Полилиния -
сынған сызық ретінде беріледі, тік сызықтардың бөліктері мен бөлікшелерінен
құрылған. Полилинялар арқылы жолдар, темір жолдар, өзендер, көшелер,
құбырлар көрсетіліп бейнеленеді. Полилиния нысандардың көрсеткіші тікелей
картаның масштабына байланысты. Мысалға континенттін үлкен өзені
сызықты нысан болып көресетіп бейнелеуге болады. Сызықты нысанның
көрсеткіші ол белгіленген оның ұзындығы.
Көпбұрыштар (полигоны)
Белгілі бір аудандық нақты шекарасы шығарылған нысандарды көрсету
үшін арналған. Бұған мысал болатындар - көлдер, ғимараттар, мемлекеттер,
континенттер. Ауданы мен ұзындық көрсеткіштерімен сипатталады.
Семантикалық деректер векторлыққа тізгінделуі мүмкін. Мысалға
картадағы территориялды зондтау аудандық нысанға тізгіндеулі болады.
Құрылым мен деректер үлгілерін
пайдаланушы
таңдайды. Сандық
көрсеткіштерге негізделе отырып белгілі бір бағыттағы карта
ұйымдастырылып жасалуы мүмкін. Сол картаның ішіндегі нысандар
бояулармен немесе шеңберлі көлеммен көрсетіліп бейнеленеді.
Үздіксіз бөліктер көрсеткіші векторлық ақпараттармен көрсетіледі.
Бөліктер изосызықтар, болмаса контурлы сызықтар ретінде болады. Релефті
көрсету бір түрі, ол бірқалыпсыз триангуляционды тор (TIN, triangulated
irregular networks) арқылы. Бұндай тор тізгінделген көрсеткіші көптеген
нүктелер орналастыру арқылы көрсетіледі.
Векторлық деректер расторлық деректерге қарағанда әлде қайда кіші
көлем алады. Оларды трансформалау және бинарды операция орындау өтте
тиімді. Векторлық деректер көптеген анализдеу түрлерін мойнына ала алады.
Мысалға жол үстінде жүргенде ең қысқа жолды табуға үлкен елеулі үлес қоса
алады.
1.3.2 Өлшем шкалалары. Атрибут (аtributе) дегеніміз -- өзіне сай
идентификаторы орналасқан немесе сандық және сапалық түрдегі ұқсамайтын
басқаға нөмірі ерекше кеңістік нысаның сипатталуы.
Кеңістік координаттары туарлы мәлімет. Координаттар деп -- белгілі
бір кеңістікте, жазықтықта ашылып бейнеленген нүктенің орналасқан орнын
шығарып беретін сандарды айтады.
Тік бұрышты немесе декарт координаттары. Бұл мезет кезде бір-біріне
перпендикуляр X (абсцисса) және Ү (ордината) тік бұрышты сызықтардан
тұратын, "0" нүктесінде қыйлысатын және" -- " белгіленумен көрсетілетін
кеңістік координаттар бөлімдерін жатқызамыз. Бір жақта тұрған үш өлшемді
X, Ү, Z координаттарының басы "0- ге"түйіседі.
18
Геоақпараттық жұмыстар істеген кезде бір нүкте негізінде айқындалып
шығатын
координаталар жүйесі
полюстік
деп атаймыз.
Нүктелердің
жазықтықтағы
тұрған жүйеде
нүктелердің
анықталған
жері
екі
координатамен; а -- полюстік осімен шығарып анықтаған нүктеге карай
көрсетілген кесіндінің арақашықтығы горизонталь бұрышпен; б -- полюстен
шығарылатын
нүктеге
жеткенге
дейінгі қарастырылған қашықтық
горизонталь арақашықтықпен есептеліп шығарылады. Полюстік бұрыштар 0°-
тан 360° арасында саналады. Осы координаталар жүйесі теодолиттік түсіру
және жобадағы барлау жұмыстарының ұңғымасын горизонталь бетіндегі
орналастырылған жерін табуға негізделіп шығарылады.
1.3.3 Картографиямен геоақпараттық аралық байланысы. "Геоақпарат"
термині үш негізгі ұғым шағарады -- география, ақпараттану және
автоматика. Бүгінгі таңдағы күні геоақпарат ғылым, өндіріс, өмірде
қарапайым қолдансқа ие. Осы үштік: ғылым -- техника -- өндіріс,
геоақпараттық картография негізін, геоақпаратты бірлестіреді, үйтекені бұл
бағыттар бір бірне өте жақын.
Бастысы -- компьютерлік модельдеу және сонымен шоғырланған
геоақпараттық картографиялау шығапылады[1].
1.4 GPS -- позициялаудың басты жүйесі
Позициялаудың негізгі жүйесі (GРS) өмірге келуі жердің және жер
қасындағы аумақтың кездейсоқ орналасу жерінде, күнің әр кезінде GРS
құралының болуы және жылжу парамерлерін айқындауда талап көрсететін
қайсыбір жағдайды оң жағына дұрыс шешім жасауға көмектеседі.
1994 жылдан АҚШ-та позициялаудың негізгі жүйесі (GРS) жасалады.
АҚШ-та 12 млрд. долларға жасалған GРS жүйесі, қарастыру құрылғыларының
24 ғарыштық жер серігі мен осыған негізделген құрылғылардан тұрады. 1998
ж. алты орбиталық кеңістікте қондырылған 27 Жер серігі Жер орбитасына
алып шығады.
Ғарыштық Жер серіктері жер планетасының айналасында "ақпараттық
өріс" жасай жүріп радиосигналдарды тоқтатпай жібереді. GРS - келген
сигналдарды сақтап, көптеген ғарыштық Жер серіктеріне жеткенге дейінгі
арақашықтықты есептеу үшін координатарды есептейді. Осы жердін негізін
тіреуші ретінде қарастырсақ болады. Жер серігінен GРS
- енгізушілік
арақашықтығы радиосигналдың өтіп кету уақытын есептеуімен көрсетіледі.
Координаттардың үш түрі (бойлық, ендік, сомен қоса теңіз деңгейінен
биіктік) көрсетуден кейін GРS:
нысанның үш түрлі жылдамдық бөліктерін көрсетеді;
0,1 сек-тан үлкен дәлдікпен дәл уақытты көрсетуді;
нысанның дәл жолдық бұрышын санауы;
қалған ақпаратты сақтау және өндеуді қамқорландырылады.
GРS жұмысы -- жер мен суда. Жер беті қасында және алым емес жерде
орналасқан нысандардың координаталық жерлерін көрсетеді.
19
GPS ғарыштык ұшатын құрылғының "жүрегі" мықты генератор деп
есептелінеді. Деректер фазалық модуляциялау түрінмен пайдалану ретінде
беріледі. Осындай деректер L1 жиілігінде СА-кодтан, Р-кодын сонымен қоса
бұның L1 мен L2 жиілігін үістінде Ү-кодының кодталған түрлерін радиоканал
бойынша жіберілген навигациялық ақпараттан және GPS форматында сигнал
айқындап жіберу уақытынан нақтылап негізделген. GPS сигналдары GPS
енгізушілермен бірге жазылады. Барлық енгізушіліктің "жүрегі" қабылдағыш
уақытынан өткен қозғалтатын оның генераторы пайда болады. СА-код GPS
пайдаланушылар толық пайдаланып қолдана алады.
Позициялау кабылдағыштары (GPS гесеivers, GLONASS гесеivers, GPS
GLONA-ss гесеivers) - позициялау жолымен (2.3 - сурет)
Жер серіктері
сигналдарын
кіргізетін
электрондық
құрылғылар.
Позициялау
енгізушіліктерін қай Жер серігі сигнал енгізуіне, бұл сигналдарды ажыратуға,
бұларға нықтылап бақылау көрсетуге, есептеп шығаруға, шығарылған
мәндерді цифрлық мәнге ауыстыруға, жиналуына және т.б. тікелей
қарастырып
байланысы болады.
Позициялау
енгізушіліктері кейінгі
қарастыру (1-2 каналды) және параллельді бірнеше каналды белгілеп
қарастыру (multi-channel) (6-12 және одан көп каналдар); бір ғана жиілікті L,
немесе екі жиілікті L, мен L2, коды жоқ; азғантай, қолмен
басқарылатын,кішкентай; GPS, ГЛОНАСС (GLONASS сигналдарын енгізуге
және екі жүйеге өлшенген болады.
Жұмыс істеу сапасына байланысты бұл құрылғылар арзан және өте
қарапайым болады. Оның арақашықта жетізуі жүз және одан көп жағдайды
қарастыра алады. Бұлар дискртетті сигналдарды ғана ала алатын төменгі
дәлдікті боылп табылады; қолдық, орташа есептелген бағамен негізделген
дәлдігі орта есепен болатын, бірден ондаған метр арасында жұмыс атқарыла
істейді; Аса жоғары дәлдікті бағасы тым қымбат. Екі жиілікті талап ететін,
генераторы аса тым жоғары, кодтық құрылғы.
Басты аса мүмкіншілігі геогарафиялық жерде орналасқан кезде осы
құрылғы орналасуын нақты анықтап табады.
Тұрған жерін нақты көрсетіп беру, ол құрылғының ішкі өзіне және басқа
факторларға тікелей байланысты. Осы жағдайда саяси тұрғысынан көп
нәрсені шындығында шешеді. Өйткені АҚШ мемелекеті мен болған
жағдайларда осы саланың даму үрдісіне тікелей нақты әсер етті. Жер бетінің
әр нақты бір жерінде орналасып, өзінің қандай жерде орналасқанын 15 м
дәлдікпен шығарылып, жақындатып көрсетуге мүмкіндік бар.
GPS - құрылғысының қолдануы өте көп салалы болып табылады.
GPS техникалық сала мен басқа жағдайларды дамуына аса үлесі шексіз.
Бұрынғы кезде шеше алмау мүмкін емес деген жағдайларды қамтып кетіп,
осыған нақты шешуге мүмкіндіктер берді.
GPS - қабылдағышының габариттері заманның талабына байланысты
уақыт өте азайып, сатып алу бағасы төмендеп келе жатыр, оның барлығы
қолданушылардың тым көбеюіне алып келеді.
20
GPS адам өмірінде адасауының кепілі ретінде қарастырғанымыз жөн
болады.
1.4.1 GPS -- құралдарын қолдану аумақтық салалары. GPS -ті пайдалану
саласы аса салалары көп. GPS ауа райы жаман болып, адам көзі көрмеген
кезде кемелерді навигациялауға болады, аса маңызды заттардың бір нүктеден
келесі нүктеге дейін жіберуді бақылап қарастыруға үлкен мүмкіндік,
ұшақтардың нақты қону орталығын бақылап қауыпсіздігін сақтауға, суға
батқан нысандарды іздеу мақсатында қолданысқа кіргізуге болады. GPS
құрылғыларының адам өмірін құтқару кезінде үлкен көмек беріп көрсете
алады.
Автомобил жүйелерін анықтап бақылауға болады. Бакылау
координаттарын нақтыласақ, жүйе нақты қыйлыстар мен бұрылыстарды
ескертіп ашып тұрады[2].
1.4.2 GPS -- жабдықтарын навигацияда анық қолдану. Бұған
қозғалмалы нысандарды навигациялау бөлігін қарастырсақ болады. Осыған аз
ғана қателікпен көрсететін GPS - қабылдағыштары бола алады. Осы
қабылдағыштар адамның қандай жерде, қандай бөлікте орналасқанының
маңызысыз барлық жерде қолданылады.
Барлық қозғалмалы нысандарда байланыстыратын жылдамдығы мен
бағыттаушысы болады.
Осыдан жолдын ұзындығын, маршрутын, кететін
отынның есептеуге мүмкіндік алады.
Бұның барлығын GPS -қабылдағыштары екі түрлі режимде орындай
алады.
Кабылдағыштың
қойылған басты
міндетіне
қарап, оның
орналастырылған компьютері бірнеше сервистік мәселелерді шешеді:
Ауа бетімен және теңіз бойымен жүзетін денелерде навигациялық
жағдай туралы бұларды қабылдайтын орталықтар біледі.
Көптеген навигациялық және ақпараттық бөліктер кезінде жұмыс істеу;
Қабылдағыштың жадына көптеген статистикалык жұмыстарды өткізу
мақсатында өлшеулер мәліметтерінін массивтерінің сақталуы;
Нысандардың түрленуі олардың жылдамдығы мен тез қозғалуымен
ерекшелінеді. Басқаратын азаматтарға сервисті мақсаттардың түрлі жинағы
керек. Соған орай осындай нысандарда GPS - қабылдағыштар алға аяқ басуда
және көптеген сұранысқа ие. Құрылғы қазіргі тағда үлкен сұраныстарда.
Нарықта көптеген компаниялар сатып алып өзінің технологиясының дамуына
үлес қосуына немесе жасалған технологиясының алға аяқ басуына көмек
болады. Ұшқыш компаниялардың барлығына міндетті түрде лицензиялы
түрде алып бағыттау мақсатында ұшақтарына қолдануда. Қарапаймы түрде
күнделікті өмірде адам ұялы телефонынан жоғалып қалған жағдайда қолдана
алады, сол сиқяты дронның қолдануы бағыт бағдар алу мақсатында. Дрондар
GPS-ті навигация ретінде қарастырады, өйткені дистанционды басқарылатын
ұшқышсыз ұшатын апараттар алыс жерде орналасып, тікелей көре алмайды.
Соған орай белгілі бағыттаушы бағдар қажет болады. Қазіргі таңда дрондарды
әлемдік тұжырымда қолданылатын компаниялар бірден осы құрылғыны
навигацияда қолдануда. Осыларды пайдалану кезінде ұшу қауыпсіздігі,
навигациялық жағдайларды сенімді және нақты табу тез түседі.
21
1.2 сурет - GPS-ті навигация мақсатында пайдалау
Кіші және орта масштабты аумақтық көрсетімдер (1:100000, 1:50000),
алға қойған жол және қозалмалы нысандарды навигациялау кезінде
нүктелерді анықтау мақсатында портативті GPS -қабылдағыштардың белгілі
класстары болады.
Жұмысты бастағанан кейін координаттар негізі 100 метр шамасын
анықтайды, жүріп бара жатқан кезде орталықтандыру 30 метрден асып
түспейді.
Операторға бастау батырмасын қосу ғана керек болады, экран бетіне
навигациялау керек деректер шығарылып көрсетеліеді. Бұл кезде қажетті
нысандардың барлығын анықтап енгізсе болады.
GPS -тің қолданушы сегменті ретінде (а) коммуникация торабы (б)
негізінде автомобильдің орналасқан жерін (с) басқару станциясына (д)
жолдайды.
GPS
жұмыс істеу кезінде және басқа
тыс
құрылғылардың
мүмкіндікберімен жиналып бірігіп жаңа иновациялы жұмыстар жасауға үлкен
мүмкіндіктер бере бастады.
Осыған мысал ретінде Ресейде осы бағытта: Ashtech Inc (АҚШ),
Geotronics (Швеция),
LeicaAG(Швейцария)
Magellan
(АҚШ),
Sегсе1
(Франция), Trimble Navigation Ltd (АҚШ) құрал-жабдықтарын береді.
GPS жұмыс істеу принциптері.
GPS
- жердің
маңайында
айналадырып
орбиталар негізінде
қондырылған 24 Жер серіктерінен құралған (1.2-сурет).
GPS құрылғысында барлық спутниктер туралы анық деректер болады.
Осы ақпаратқа негізделе, GPS құрылғысы кез келген нысанның тұрған
жерін көрсетіп шығарып береді. Алайда нысан жақын маңайда қондырылса
немесе 500-1000 км арақашықтыққа аударылған жағдайда, онда құрылғыға
инициализация жасаған дұрыс.
22
Инициализация
-- координаттарды көрсетуге көмек беретін
жер
серікгерін шығару. Жер серіктерінің өте кіші саны үштен аз болмауы керек.
Биіктігін анықтау үшін төрт жер серігі қажет.
GPS құрылғысының жұмыс жасауы төрт негізгі бөлікке қарастырылған.
GPS
фундаменті негізінде
жер серіктерін "триангуляциялау"
келеді.
"Триангуляциялау" болған жағдайда GPS құрылғысы радиотолқындардың
уақытын өткенін қолданып арақашықтықты есептейді.
1.4.2.1 Бірінші саты. Жер серіктерінің "триангуляциясы". Жер серігінен
белігілі арақашықта есептеген жөн. Бұны 11 000 мильге тең екенін көреміз.
Осында сфера қабатында 11000 миль арақашықта ықтималдылығы жоғары
нысандар мына радиуста (1.3-сурет).
Кейінгі жер серікке жетуге жетпеген арақашықтықты 12000 миль-ге
тура екенін анықтаймыз. Оы нысан екі жер серігіне 12000 миль арақашықтағы
сферада қондырылғанын бейнелейді.
Басқаша айтқанда белгілі нысан осы
көрсетілген сфералар қыйлысқан жерінде қондырылған.
1.3 сурет - Жер маңайындағы жер сеіктерінің сұлбалық түрдегі көрінісі
1.4.2.2 Екінші саты. Жер серігінен кашыктықты өлшеу. Бұл жағдайда
кейінгі жер серігін өлшейтін болсақ 13000 миль арақашықтықта орналасқан,
осы ұзындықтағы 13000 миль сфера айтылға екі сфера қыйлысу кезінен пайда
болған ақпараттар.
Бұл тәсілмен үш жер серігінен есептеу санын алып, кеңістіктегі екі
нүктеге қондыру негізін келтіру қажет.
Осылардың қайсы бірі ақиқат екенін шығапу үшін төртінші
коэффициентті өлшеу керек. Әр жағдайда әр түрлі болуы мүмкін. Бір кездері
екеуіде сенімсіз болуы мүмкін және ол жағдайда есептеусіз жолдауға болады.
Қашықтықтан өлшеу әрқашан өз орнын өмрлік қолданыста табады.
1.4.2.3 Үшінші саты. Уақытты абсолютті өлшеу. Жер серіктерінде өте
үлкен атомдық уақыт көрсеткіштерін ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz