Исторические предпосылки возникновения геоинформационных систем

Введение

 

Радикальные изменения, происшедшие в области измерительной техники, информационных и компьютерных технологий определили ориентацию на новую область знаний – геоинформатику, связанную со сбором, хранением, обработкой и использованием геоинфорнмации (пространственно-координированной информации) в различных сферах человеческой деятельности.

В последние годы информатика приобрела новые мощные средства управления общественным развитием: геоинформационные системы (ГИС), новейшие
аэрокосмические технологии сбора пространственно-распределенной информации. Кроме того, человечество впервые в истории получило преимущественную пространственно-временную систему координат с началом в центре масс Земли, зафиксированную с помощью спутников глобальных навигационных систем определения местоположения GPS (США) и ГЛОНАСС (Россия) и соответствующих наземных пунктов. Приемники спутниковых навигационных систем позволяют с высокой точностью определять положение подвижных объектов в режиме реального времени, что делает их, в сочетании с ГИС, незаменимым средством управления транспортными объектами. Сами ГИС являются многофункциональными автоматизированными системами, способными интегрировать в себя существующие автоматизированные системы инвентаризации, проектировании и управления. Их основу составляют цифровые и электронные карты, планы, цифровые мод ели местности и сооружений. Эту информацию получают путем обработки существующих графических материалов, результатов геодезических и спутниковых измерений, аэроснимков и данных дистанционного зондирования. Собранная графическая и цифровая информация хранится в памяти ЭВМ в виде многослойной структуры. Слои имеют точную координатную привязку, что позволяет совмещать их и выполнять комплексный пространственно-временной анализ исследуемых объектов.

Метрическая информация дополняется базами данных любой природы и интегрируется с автоматизированными системами инвентаризации, проектирования и управления. Неслучайно ГИС-технологии уже находят широкое применение для решения задач управления территориями, инженерными сетями и транспортными потоками на правительственном, отраслевом и региональном уровнях, безусловно, геоинформационные системы (по своей сути - пространственно координированные системы) могут стать основой информационной системы железнодорожного транспорта страны.

 

Структура и функции ГИС

В конце ХХ в. благодаря активной автоматизации и компьютеризации информатизация проникла во все сферы науки и практики – от школьного образования до высокой государственной политики.

На базе информационных технологий созданы географические информационные системы (ГИС) – особые аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие сбор, обработку, отображение и распространение пространственно координированных данных. Однако из основных функций ГИС – создание и использование компьютерных (электронных) карт, атласов и других картографических произведений.

Первая ГИС была разработана в Канаде на базе ЭВМ и пакетной системы обработки данных в начале 1960-х гг. Позже стало разрабатываться специальное программное обеспечение для решения различных геоинформационных задач.
В середине 1980-х гг. были созданы программные продукты для систем автоматизированного проектирования (САПР), с помощью которых производилось автоматизированное составление карт. Появилась возможность создавать системы послойного типизированного представления чертежей и других изображений.

Появление интегрированных программных продуктов и информационных систем, позволяющих осуществлять интеграцию различных видов информации, ознаменовало в начале 1990-х гг. новый этап в развитии ГИС как автоматизированной интегрированной информационной системы.

В настоящее время в рамках ГИС исследуется не только географическая информация, но и все процессы и явления, которые происходят на земной поверхности. Современные ГИС являются интегрированными, поскольку совмещают в себе как данные, так и технологии.

В промышленно развитых странах существуют тысячи ГИС, используемых в экономике, политике, экологии, науки, образовании и т. д.

В создании ГИС участвуют многие международные организации (ООН, ЮНЕСКО и др.), правительственные учреждения, министерства, ведомства, частные фирмы, научно-исследовательские институты и университеты.

Во многих странах образованы национальные и региональные органы, в задачи которых входит развитие ГИС, а также определение государственной политики в области геоинформатики.

В государственных программах России, много внимания уделяется созданию и развитию ГИС разного ранга и назначения для целей управления.

Принято различать следующие территориальные уровни ГИС и соответствующие им масштабы (табл. 2.1).

 

Территориальные уровни ГИС

 

Вид ГИС	Охват территории	Масштабы
Глобальные	5*108 км2	1:1 000 000–1:1 00 000 000
Национальные	104–107 км2	1:1 000 000–1:10 000 000
Региональные	103–105 км2	1:100 000–1:2 500 000
Муниципальные	103 км2	1:1 000 000–1:1 000 000 000
Локальные (заповедники, национальные парки и др.)	102–103 км2	1:1000–1:50 000

 

ГИС подразделяются и по проблемной ориентации (тематике). Созданы специализированные земельные информационные системы (ЗИС), кадастровые (КИС), экологические (ЭГИС), учебные, морские, и многие другие системы.

К обязательным признакам ГИС относятся:

 географическая пространственная привязка данных;

 генерирование новой информации на основе синтеза имеющихся данных;

 отражение пространственно-временных связей объектов;

 обеспечение принятия решений;

 возможность оперативного обновления баз данных за счет вновь поступающей информации.

Любая ГИС базируется:

 на аппаратных средствах – различных типах компьютеров;

 программном обеспечении – программных продуктах, обеспечивающих хранение, анализ, визуализацию пространственной информации и т. п.;

 информационном обеспечении – данных о географическом положении, включая материалы дистанционного зондирования, кадастра и т. д.

Управление ГИС осуществляют пользователи, которые разрабатывают и поддерживают систему или просто решают поставленные задачи.

Структуру ГИС обычно представляют как набор информационных слоев. Слой – это совокупность однотипных пространственных объектов, относящихся к одной теме или классу объектов в пределах некоторой территории и в системе координат, общих для набора слоев. Геоинформационная структура данных в ГИС представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Геоинформационная структура данных в ГИС

 

Основу любой ГИС составляет автоматизированная картографическая система – комплекс приборов и программных средств, обеспечивающих создание и использование карт, которая состоит из ряда подсистем, важнейшие из которых являются подсистемы ввода, обработки и вывода информации. Функциональные возможности ГИС многообразны, основные из них:

 ввод в компьютер цифровых данных;

 преобразование данных, трансформация картографических проекций, конвертирование данных в различные форматы;

 хранение и управление данными;

 картометрические операции и др.

Функции ГИС представлены на рис. 2.2.

 

 

Рис. 2.2. Функции ГИС

В ГИС все объекты представлены пространственными объектами, которые подразделяются на четыре типа: точки, линии, области и поверхности. Вместе они могут представлять большинство природных и социальных феноменов, которые мы встречаем каждый день. В рамках ГИС объекты реального мира явно представляются тремя типами объектов из указанных. Точки, линии и области могут представляться соответствующими символами, поверхности же представляются чаще всего либо высотами точек, либо контурами рельефа или другими компьютерными средствами.

Точечные объекты – это такие объекты, каждый из которых расположен только в одной точке пространства, например, деревья, отметки высот и мн. др. О таких объектах говорят, что они дискретные, в том смысле, что каждый из них может занимать в любой момент времени только определенную точку пространства. В целях моделирования считают, что у таких объектов нет пространственной протяженности, длины или ширины, но каждый из них может быть обозначен координатами своего местоположения. Говорят, что точки имеют нулевое количество пространственных измерений. В действительности, конечно, все точечные объекты имеют некоторую пространственную протяженность, пусть самую малую, иначе мы просто не смогли бы их увидеть.

Линейные объектыпредставляются как одномерные в нашем координатном пространстве. Такими «одномерными» объектами могут быть дороги, реки, границы, любые другие объекты, которые существенно длинны и узки.

Полигоны или площадные объектыпредставляются как двумерные в координатном пространстве, т. е. у них есть длина и ширина. Ими могут быть озера, поля, здания и т. д.

Карты предназначены для того, чтобы представлять не только объекты на ее поверхности, но и форму Земли. Глобус – традиционный способ отображения формы Земли. Картографы разработали набор методов, называемых картографическими проекциями,которые предназначены для изображения с приемлемой точностью сферической Земли на плоском носителе. Каждый из этих методов, как первоначально представлялось, создает так называемое семейство проекций. Сегодня процесс проецирования сферической поверхности на плоский носитель выполняется с использованием методов геометрии и тригонометрии, которые воспроизводят физический процесс проецирования света через глобус.

Наиболее широко распространенной в ГИС системой проекций и координат является универсальная поперечная Меркатора. Она используется в большинстве работ с дистанционным зондированием, подготовке топографических карт, построении баз данных природных ресурсов, так как она обеспечивает точные измерения в метрической системе, принятой в большинстве стран и научным сообществом в целом. В ней основной единицей измерения длины является метр.

Однако для описания картографической информации недостаточно только метрических параметров-координат. Поэтому для указания тематических и временных характеристик применяется атрибутивная информация.

Атрибут – это элементарное данное, описывающее свойство какого-либо элемента модели (объектами понятия). Атрибутами могут быть символы (названия), числа (отражающие статистические характеристики), графические признаки (цвет, рисунок, графическая структура контура и т. п.). Ими также удобно отражать временные параметры. Обычно атрибуты группируют в виде специальных таблиц, что весьма удобно для организации взаимосвязанного координатного и атрибутивного описаний. Это обусловлено тем, что именно в таблице могут храниться как координаты объектов (координатные данные), так и описательные характеристики-атрибуты. С помощью атрибутов можно упорядочивать и типизировать данные, проводить анализ баз данных с использованием различных алгоритмов. Таблицы производят строгое ранжирование параметров, определяющих различные признаки объектов, поскольку каждому объекту соответствует строка в таблице, а каждому тематическому признаку отводится свой столбец.

Точность вычисления в ГИС может быть очень высока, т. е. значительно превосходить точность самих данных. Поэтому важное значение должно быть уделено получению первоначальных, исходных данных - именно они прежде всего требуют достоверности, полноты.

 

Географические сети

Важным объектом исследований в географии являются различные Географические сети, представляющие собой совокупности линейных фрагментов природного (например, речные, орографические, тектонические) и антропогенного (например, дорожные, электрические, коммуникационные) характера. В общем случае в понятие "географическая сеть" включаются все пространственные (территориальные) связи и отношения, существенные для изучения пространственной организации природных и социально-экономических систем. В этом случае географическая реальность может быть представлена в виде суперпозиции (объединения, наложение) большого количества разнообразных пространственных отношений и связей (транспортных, технологических, экологических, миграционных, информационных и др.) между различными геообъектами (населенными пунктами, предприятиями, административными и экономическими районами, экосистемами и др.). При этом географичность данных отношений состоит в том, что в указанную суперпозицию всегда включается отношение взаимного размещения, которое и придает всему комплексу территориальный, географический характер.

Целью изучения географических сетей является выявление закономерностей их строения, формирования и развития, а также мониторинг, оптимизация и управление (например, в случае транспортных и коммуникационных сетей). ГИС-технология обеспечивает возможность компьютерного представления, моделирования и анализа, сколь угодно больших по числу вершин и ребер сетевых объектов, в сочетании с автоматизированным тематическим картографированием, интерактивным редактированием и визуализацией (включая мультимедиа) соответствующих сетевых моделей.

Пространственный анализ

Растровая модель данных

Растровая модель данных - цифровое представление пространственных объектов в виде совокупности ячеек растра (пикселов) с присвоенными им значениями класса объекта. Р.м. предполагает позиционирование объектов указанием их положения в соответствующей растру прямоугольной матрице единообразно для всех типов пространственных объектов (точек, линий, полигонов и поверхностей).

· Разбивает всю изучаемую территорию на элементы регулярной сетки или ячейки

· Каждая ячейка содержит только одно значение

· Является пространственно заполненной, поскольку каждое местоположение на изучаемой территории соответствует ячейке растра, иными совами - растровая модель оперирует элементарными местоположениями

Векторная модель данных

Векторно-нетопологическое представление данных (см. модель "спагетти") - цифровое представление точечных, линейных и полигональных пространственных объектов в виде набора координатных пар, с описанием только геометрии объектов.

Векторно-топологическое представление (линейно-узловое представление) - разновидность векторного представления линейных и полигональных пространственных объектов, описывающего не только их геометрию, но и топологические отношения между полигонами, дугами и узлами.

Векторная модель данных:

· Основана на векторах (направленных отрезках прямых)

· Базовым примитивом является точка

· Объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами

· Площади определяются набором линий

· Представляет собой объектно-ориентированную систему

Типы векторных объектов, основанные на определении пространственных размеров

Безразмерные типы объектов

Точка - определяет геометрическое местоположение

Узел - топологический переход или конечная точка, также может определять местоположение

Одномерные типы объектов

Линия - одномерный объект

Линейный сегмент - прямая линия между двумя точками

Строка - последовательность линейных сегментов

Дуга - геометрическое место точек, которые формируют кривую определенную математической функцией

Связь - соединение между двумя узлами

Направленная связь - связь с одним определенным направлением

Цепочка - направленная последовательность непересекающихся линейных сегментов или дуг с узлами на их концах

Кольцо - последовательность непересекающихся цепочек, строк, связей или замкнутых дуг

Двумерные типы объектов

Область - ограниченный непрерывный объект, который может включать или не включать в себя собственную границу

Внутренняя область - область, которая не включает собственную границу

Полигон (контур) - 2-мерный (площадной) объект, внутренняя область, образованная замкнутой последовательностью дуг в векторно-топологических представлениях или сегментов в модели "спагетти". Различают простой П., не содержащий внутренних П., и составной П, содержащий внутренние П., называемые также "островами" (island) и анклавами (hole).

Пиксель - элемент изображения, который является самым малым неделимым элементом изображения

 

Преимущества

Растровая модель	Векторная модель
1. Простая структура данных 2. Эффективные оверлейные операции 3. Работа со сложными структурами 4. Работа со снимками	1. Компактная структура 2. Топология 3. Качественная графика

 

D Моделирование

Геоинформационные системы (ГИС), обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных (пространственных данных) являются незаменимым инструментом при инвентаризации ресурсов (в том числе кадастровых), анализе, оценке, мониторинге, управлении и планировании, а также служат поддержкой при принятии решений. ГИС с применением трехмерного моделирования включают в себя материалы в виде векторных карт, космических снимков, фотографий, трехмерных моделей, схем, планов, диаграмм, графиков, таблиц, баз данных, мультимедийной информации и текстовых документов.

Применение технологий трёхмерного моделирования в геоинформационных системах в значительной степени повышает эффективность решения широкого спектра задач в градостроительстве, архитектурном планировании, при создании систем навигации и пр.

 

Трехмерная геоинформационная система　

Разработка современного инструмента управления городами и регионами, основанного на применении 3D- технологий для обеспечения устойчивого развития государства

Повышение эффективности использования созданных и вновь создаваемых информационных систем государственного значения

Интеграция ГИС-данных из различных источников в единую систему

 

Преимущества использования 3D-ГИС

Быстрота оценки ситуации и точность принятия решения

Обеспечение доступа к информации, которую трудно получить из других источников

Низкие затраты на моделирование процессов, связанных с существенным изменением облика города

Наглядность ситуационной и аналитической информации

 

Возможности 3D-ГИС

Мониторинг транспортных средств с использованием навигационных систем

Использование единой адресно-информационной базы данных с многофакторным поиском

 

Ввод с помощью клавиатуры

· Главным образом, для атрибутивных данных

· Редко используется для пространственных данных

· Может быть совмещен с ручным цифрованием

Координатная геометрия

Координатная геометрия - математические и программные средства, используемые для автоматизации обработки данных геодезических съемок.

· Очень высокий уровень точности, полученной, за счет полевых геодезических измерений

· Очень дорогой

· Используемый для земельного кадастра

Цифрование.

Цифрование - преобразование аналоговых графических и картографических документов (оригиналов) в форму цифровых записей, соответствующих векторным представлениям пространственных объектов. По методу цифрование различают:

· Цифрование с помощью дигитайзера. (Этот способ наиболее

широко используется для ввода пространственных данных с традиционных карт. Эффективность и качество оцифровки зависит от качества программного обеспечения оцифровки и умения оператора. Данный способ требует больших временных затрат и допускает наличие ошибок.) Рисунок 1 - Дигитайзер

· Цифрование c использованием сканирующих устройств (сканеров) с последующей векторизацией растровых копий оригиналов (Позволяющее получать их цифровое изображение. Современные высокоразрешающие сканеры позволяют сканировать карты с разрешением около 20 микрон (0.02 мм). Полученный цифровой снимок нуждается в обработке и редактировании для улучшения качества. При этом изображение преобразовывают в векторный формат. Сканированные изображения могут непосредственно использоваться для производства карт);

· Ручное цифрование манипулятором типа "мышь" по растровой картографической подложке (map background) или полуавтоматическое видеоэкранное цифрование, а также гибридные методы. (Ручное цифрование наиболее широко используется при вводе пространственных данных с карт; эффективность метода зависит от качества сканируемого материала, программного обеспечения цифрования и умения оператора; требует много времени и допускает наличие ошибок)

Рисунок 2 - IRIScan Mouse: компьютерная мышь со встроенным сканером

Проблемы цифрования карт

· Уровень ошибок в базе данных ГИС непосредственно связан с уровнем ошибок исходных карт

· Карты не всегда адекватно отображают информацию и не всегда точно передают данные о местоположении

Навигация

Навигация – само это понятие не отделимо от транспорта. Навигация позволяет определить местоположение ТС, груза. Существует на данный момент большое количество различных пакетов, но основным их недостатком является их несовместимость с другими средствами ГИС.

Картография

Картогра́фия — наука об исследовании, моделировании и отображении пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы и общества. В более широкой трактовке картография включает технологию и производственную деятельность.

Объектами картографии являются Земля, небесные тела, звёздное небо и Вселенная. Наиболее популярными плодами картографии являются образно-знаковые модели пространства в виде: плоских карт, рельефных и объёмных карт, глобусов. Они могут быть представлены на твёрдых, плоских или объёмных материалах (бумага, пластик) или в виде изображения на видеомониторе.

Составление и оформление карт

Составление и оформление карт — область картографии, область технического дизайна, изучающая наиболее адекватные способы отображения картографической информации. Эта область картографии тесно взаимосвязана с психологией восприятия, семиотикой, и т. п. гуманитарными аспектами.

Поскольку на картах отображается информация, относящаяся к самым различным наукам, выделяют также такие разделы картографии как историческая картография, геологическая картография, экономическая картография, почвоведческая картография и т. д. Эти разделы относятся к картографии лишь как к методу, по содержанию они относятся к соответствующим наукам.

Цифровая картография

Относительно недавно появилась цифровая (компьютерная) картография, занимающаяся компьютерной обработкой картографических данных. Цифровая картография является не столько самостоятельным разделом картографии, сколько её инструментом, обусловленным современным уровнем развития технологии. Например, не отменяя способов пересчёта координат при отображении поверхности Земли на плоскости (изучается таким фундаментальным разделом, как Математическая картография), цифровая картография изменила способы визуализации картографических произведений (изучаются разделом Составление и оформление карт).

Математическая картография изучает способы отображения поверхности Земли на плоскости. Поскольку поверхность Земли (приблизительно сферическая, для описания которой часто пользуются понятием земного сфероида) имеет определенную, не равную бесконечности кривизну, её нельзя отобразить на плоскости с сохранением всех пространственных соотношений одновременно: углов между направлениями, расстояний и площадей. Можно сохранить только некоторые из этих соотношений. Важное понятие в математической картографии — картографическая проекция, - функция, задающая преобразование сфероидических координат точки (т.е., координат на земном сфероиде, выражающихся в угловой мере) в плоские прямоугольные координаты в той или иной картографической проекции (проще говоря, в лист карты, который можно разложить перед собой на поверхности стола). Другой значительный раздел математической картографии — картометрия, которая позволяет по данным карты измерять расстояния, углы и площади на реальной поверхности Земли.

Так, если раньше авторский оригинал карты чертился тушью, то на сегодняшний момент он вычерчивается на экране монитора компьютера. Для этого используют Автоматизированные картографические системы (АКС), созданные на базе специального класса программного обеспечения (ПО). Например, GeoMedia, Intergraph MGE, ESRI ArcGIS, EasyTrace, Панорама, Mapinfo и др.

При этом не следует путать АКС и Географические информационные системы (ГИС), т. к. их задачи различны. Однако, на практике один и тот же набор ПО является интегрированным пакетом, используемым для построения и АКС, и ГИС (яркие примеры — ArcGIS, GeoMedia и MGE).

Картографическая семиотика – дисциплина, занимающаяся системами картографических знаков, правилами их употребления.

Картографическое источниковедение разрабатывает методы оценки и систематизации картографических источников, а картографическая топонимика изучает географические названия, их смысловое значение с точки зрения правильной передачи на картах. В задачи этой дисциплины входит нормализация и стандартизация названий и терминов, показываемых на картах.

Планирование и оптимизация маршрута следования

Перед государственными и коммерческими компаниями, осуществляющими транспортировку грузов и пассажиров в разных отраслях транспортной сферы, стоит задача планирования и оптимизация маршрута следования. Результат выполнения этой задачи зависит от того, насколько оперативно будет собран, систематизирован и проанализирован большой объем исходных данных, которые могут меняться во времени. ГИС - удобный инструмент для выполнения данной задачи.

Планирование перевозочного процесса на железнодорожном транспорте осуществляется по принципу нахождения кратчайшего расстояния. Маршрут прокладывается в зависимости от станций отправления/назначения и промежуточных станций. Путь отображается с учетом выбранного плана формирования и даты перевозки. Также возможно построение нескольких альтернативных маршрутов и работа с ними.

Построение оптимальных маршрутов для автотранспортных компаний осуществляется на реальной улично-дорожной сети с ее возможностями и ограничениями (пропускная способность улиц, разрешенные направления движения, повороты, нештатные ситуации).

Транспортные компании чаще всего оптимизируют маршрут не по расстоянию, а по наименьшей стоимости перевозки. Эта задача решается с помощью теории графов, где каждой дуге и каждому узлу сети присваивается определенное значение. Это может быть как среднее время прохождения участка, так и коэффициент, учитывающий пропускную способность, расход топлива, возможность проезда по данному участку в определенное время и любые другие параметры.

Если для транспортировки необходимо использование нескольких видов транспорта, то геоинформационные системы в этом случае являются самой подходящей основой, поскольку они способны совмещать информацию по множеству транспортных сетей в единой базе данных и/или на одной электронной карте.

Нахождение оптимального маршрута для с/х техники — это отдельная технически сложная и экономически важная задача в агробизнесе.

Главная проблема состоит в том, чтобы свести к минимуму перекрытия и пропуски между соседними загонками и при этом повысить производительность, сократить затраты на семена, удобрения, химикаты и ГСМ.

Формирование маршрутной сети для всех видов транспорта и ее анализ в среде ГИС на базе картографической и атрибутивной информации зависит от полноты и достоверности необходимых исходных данных. В результате это позволяет существенно снизить трудоемкость и повысить оперативность всех проводимых работ, связанных с рассматриваемой тематикой. Ошибки в планировании существенно влияет на эффективность деятельности предприятия и качество обслуживания клиентов.

В больших городах, где существует не один вид городского транспорта, существует еще одна задача, решаемая средствами ГИС — построение оптимального маршрута для населения. Для того, чтобы добраться в пункт назначения, необходимо оптимизировать маршруты движения всего транспорта в комплексе: метро, автобусы, трамваи, троллейбусы, электропоезда пригородного сообщения.

В настоящее время начали распространяться различные интернет-сервисы. Это интерактивные информационные системы, позволяющего любому желающему посмотреть схемы маршрутов на карте города, найти остановку городского транспорта на карте и посмотреть соответствующие номера маршрутов, а также найти варианты проезда между двумя выбранными остановками с учетом пересадок и пеших переходов между близкорасположенными остановками.

Оценка длины пути маршрутов

При использовании ГИС для каждого рейса по карте прокладывается оптимальный маршрут движения, что дает хорошую оценку длины пути на маршруте. Это является важным инструментом по контролю километража транспортных средств.

Как правило, до внедрения ГИС контроль топлива обычно заключается в снятии показаний спидометра и оценки «на глаз», нет ли значительного превышения километража. При такой оценке практически невозможно выявить случаи, когда водители ездят по своим делам. Кроме экономии топлива на оптимизации маршрутов, можно сэкономить еще порядка 20% на контроле водителей посредством gps-мониторинга. Водители в такой системе могут получать ГСМ по километражу, рассчитанному системой Оптимум ГИС (плюс-минус несколько литров на простой/объезд пробок), а не по надуманным заявкам. Таким образом, оценка суммарной экономии по топливу составляет 16+20=36%. Эти цифры могут незначительно отличаться в зависимости от расстояния между точками доставки, дисциплинированности водителей и других факторов, но, в целом, они верны для большинства транспортных компаний в России.

Мониторинг грузов

Слежение за подвижными объектами в транспортной сфере включает не только мониторинг транспортных средств, но также и грузов. Наиболее актуальной задачей является перевозка опасных грузов. Чтобы исключить промедление, принятие неверных решений или усугубляющих ситуацию действий, применяются специальные диспетчерские системы, которые обеспечивают:

· надежую связь с транспортным средством;

· слежение за состоянием водителя, транспортного средства, груза;

· определение координат при передвижении транспортного средства и его отображение на карте;

· уведомление диспетчера в случае ЧС;

· прогнозирвоание возможных последствий ЧС;

· разрешение вопроса о выборе необходимых сил и средств для проведения спасательной операции и т. д.

 

ГЛОНАСС и GPS

Допустим, у некой транспортной компании есть 20 грузовых автомобилей и каждый ежедневно простаивает в многокилометровых пробках или делает крюки, тогда как возможны другие, оптимальные маршруты, пусть и объездные. Сколько убыточных километров проходит каждая машина в день? В неделю? За год? Сколько бензина сжигает впустую? А если подсчитать убытки транспортных компаний страны... Повсеместное внедрение навигационных технологий способно повысить эффективность работы транспорта – сократить общий пробег, минимизировать холостой, повысить скорость передвижения, ускорить доставку товаров.

Как это работает? С околоземных орбит спутники передают сигналы, по которым навигационное устройство вычисляет свои координаты на местности. Затем они отображаются в виде метки на карте.

Далее сравним эти две системы.

GPS                                                       ГЛОНАСС

GPS (англ. Global Positioning System — система глобального позиционирования, читается Джи Пи Эс) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe во всемирной системе координат WGS 84. Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США.

Глоба́льная навигацио́нная спу́тниковая систе́ма (ГЛОНА́СС, GLONASS) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации.

ГЛОНАСС предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Доступ к гражданским сигналам ГЛОНАСС в любой точке земного шара, на основании указа Президента РФ, предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений.

История

В 1973 году была инициирована программа DNSS, позже переименованная в Navstar-GPS, а, затем, в GPS. Первый тестовый спутник выведен на орбиту 14 июля 1974 г., а последний из всех 24 спутников, необходимых для полного покрытия земной поверхности, был выведен на орбиту в 1993 г., таким образом, GPS встала на вооружение. Стало возможным использовать GPS для точного наведения ракет на неподвижные, а затем и на подвижные объекты в воздухе и на земле.

Всего с октября 1982 г. по декабрь 1998 г. на орбиту были выведены 74 КА «Ураган» и 8 массо-габаритных макетов. В период развертывания системы 6 «Ураганов» оказались утерянными из-за отказов разгонного блока 11С861. Согласно оценкам, проведённым в 1997 году, на развёртывание ГЛОНАСС было потрачено около 2,5 млрд долларов. 2 сентября 2010 года группировка спутников пополнена ещё тремя спутниками и общее количество спутников в группировке доведено до 26.

Первоначально GPS — глобальная система позиционирования, разрабатывалась как чисто военный проект. Но после того, как в 1983 году вторгшийся в воздушное пространство Советского Союза из-за дезориентации экипажа в пространстве самолёт Корейских Авиалиний с 269 пассажирами на борту был сбит, президент США Рональд Рейган с целью не допустить в будущем подобные трагедии разрешил частичное использование системы навигации для гражданских целей. Во избежание применения системы для военных нужд точность была уменьшена специальным алгоритмом.

 

3 октября 2011 года успешно выведен на орбиту ещё один спутник. Общее количество на орбите — 27

4 ноября 2011 с помощью ракеты-носи