Применение геоинформационных систем в отраслях производственной деятельности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Молодой учёный №15 (149) апрель 2017 г.

Дата публикации: 13.04.2017

Статья просмотрена: 34 раза

Библиографическое описание:

Новосельский К., Чумичев П. О. Применение геоинформационных систем в отраслях производственной деятельности // Молодой ученый. — 2017. — №15.1. 15- — URL https://moluch.ru/archive/149/42136/ (дата обращения: 14.08.2018).



Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) – система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах. Они имеют более широкую область практического использования. Приставка «гео» означает лишь использование «географического», то есть пространственного принципа организации и использования информации. Поэтому ГИС сегодня находят применение почти во всех сферах человеческой деятельности. Приведем несколько примеров:

– управление земельными ресурсами, земельные кадастры;

– инвентаризация и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими;

– проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве;

– тематическое картографирование для различных областей применения;

– морская картография и навигация;

– аэронавигационное картографирование и управление воздушным движением;

– навигация и управление движением наземного транспорта;

– дистанционное зондирование Земли;

– управление природными ресурсами;

– мониторинг окружающей среды;

– реагирование на чрезвычайные ситуации;

– оперативное управление транспортными перевозками;

– маркетинг и анализ рынка;

– управление территориями;

– сельское хозяйство;

– лесное хозяйство;

– военное дело и разведка.

В широкой области приложений ГИС следует выделить три основных направления. Первое связано с решением задач учетно-инвентаризационного типа, в которых акцент делается на данных и координатных измерениях. Это наиболее распространенная сфера приложения ГИС. Другое направление связано с управлением и принятием решений. В третьем направлении акцент делается на моделировании и анализ сложных ситуаций и явлений. Эпоха открытия радиоволн существенно упростила задачу навигации и открыла новые перспективы перед человечеством во многих сферах жизни и деятельности, а с открытием возможности покорения космического пространства совершился огромный прорыв в области определения координат местоположения объекта на Земле.

Искусственные спутники Земли стали опорными станциями для радионавигации и на сегодняшний день системы спутниковой навигации стали доступны не только военным или морякам, но и простым людям, частным лицам и компаниям, для которых навигация необходима.

Виды навигации:

Автомобильная навигация – технология вычисления оптимального маршрута проезда транспортного средства по дорогам и последующего ведения по маршруту с помощью визуальных и голосовых подсказок о манёврах. Использует GPS/Инерциальную навигацию, автомобильную навигационную карту и оперативную информацию о пробках.

Астрономическая навигация – метод определения координат судов и летательных аппаратов, основанный на использовании радиоизлучения или светового излучения небесных светил.

Бионавигация – способность животных выбирать направление движения при регулярных сезонных миграциях.

Воздушная навигация – прикладная наука о точном, надёжном и безопасном вождении в воздухе летательных аппаратов.

Инерциальная навигация – метод определения параметров движения и координат объекта, не нуждающийся во внешних ориентирах или сигналах. Информационная навигация – процесс вождения пользователя по логически связанным данным.

Космическая навигация – управление движением космического летательного аппарата; включает в себя подвид – Астроинерциальная навигация – метод навигации космического летательного аппарата, комбинирующий средства инерциальной системы навигации и астрономической навигации.

Морская навигация – основной раздел судовождения. Радионавигация – теоретические вопросы и практические приёмы вождения судов и летательных аппаратов с помощью радиотехнических средств и устройств.

Подземная навигация – практическое применение различных средств измерений, для определения местонахождения и направления движения подземных проходческих комплексов.

Навигационная система – это электронная система, установленная на борту судна или транспортного средства в целях вычисления оптимального маршрута движения.

Рис. 1. Спутниковая навигация – практическое применение средств ГЛОНАСС/GPS

Для определения местонахождения и направления движения.

Навигационные системы обеспечивают ориентацию с помощью:

- карт, имеющих видео, графический или текстовый форматы;

- определяют местоположение с помощью датчиков или других внешних источников;

- автономных средств, таких как спутниковая связь и т.п.;

- получают информацию от других объектов.

Спутниковая система навигации – комплексная электронно-техническая система, состоящая из совокупности наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат и высоты), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов.

Основные элементы (сегменты) спутниковой системы навигации:

- Космический сегмент, состоящий из навигационных спутников (от 2 до 30), излучающих специальные радиосигналы, представляет собой совокупность источников радионавигационных сигналов, передающих одновременно значительный объем служебной информации. Основные функции каждого спутника – формирование и излучение радиосигналов, необходимых для навигационных определений потребителей и контроля бортовых систем спутника;

- Наземный сегмент – наземная система управления и контроля, включающая блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах.

В его состав входят космодром, командно-измерительный комплекс (КИК) и центр управления.

Космодром обеспечивает вывод спутников на требуемые орбиты при первоначальном развертывании навигационной системы, а также периодическое восполнение спутников по мере их выхода из строя или выработки ресурса. Главными объектами космодрома являются техническая позиция и стартовый комплекс. Техническая позиция обеспечивает прием, хранение и сборку ракет-носителей и спутников, их испытания, заправку и состыковку. В число задач стартового комплекса входят: доставка носителя с навигационным спутником на стартовую площадку, установка на пусковую систему, предполетные испытания, заправка носителя, наведение и пуск. Командно-измерительный комплекс служит для снабжения навигационных спутников служебной информацией, необходимой для проведения навигационных сеансов, а также для контроля и управления ими как космическими аппаратами. Центр управления, связанный информационными и управляющими радиолиниями с космодромом и командно-измерительным комплексом, координирует функционирование всех элементов спутниковой навигационной системы;

- Пользовательский сегмент – это приёмное клиентское оборудование (аппаратура потребителей – «спутниковые навигаторы»), используемое для определения координат. Она предназначается для приема сигналов от навигационных спутников, измерения навигационных параметров и обработки измерений. Для решения навигационных задач в аппаратуре потребителя предусматривается специализированный встроенный компьютер. Разнообразие существующей аппаратуры потребителей обеспечивает потребности наземных, морских, авиационных и космических (в пределах ближнего космоса) потребителей;

- Опциональный сегмент: информационная радиосистема для передачи пользователям поправок, позволяющих значительно повысить точность определения координат.

Основной принцип использования системы – определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Но поскольку разница между часами спутника и приёмника может внести в решение огромную ошибку, один из космических аппаратов (КА) используется как «базовый», с него получают время, остальные три используются для определения координат. Таким образом для определения координат и высоты приёмника, используются сигналы как минимум с четырёх спутников.

Навигационная спутниковая система (GNSS) – это очень сложный и дорогостоящий механизм и принадлежит он государству (министерству обороны той страны, где разрабатывался и внедрялся). GNSS являются также стратегическим видом вооружения тех стран, которым принадлежат. В случае возникновения боевых действий мирная с виду технология может быть задействована для наведения высокоточного оружия, десантирования грузов, ориентирования на местности целых подразделений, проведения разведывательно-диверсионных операций и, как результат – серьёзное преимущество в скорости и точности позиционирования перед противником, не имеющим собственных технологий спутникового позиционирования.

Литература:

  1. Житарь Я. И., Польшакова Н. В. Применение геоинформационных систем в мониторинге земель сельскохозяйственного назначения в Орловской области // Молодой ученый. 2015. № 7 (87). С. 64-66.
  2. Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. – Москва: Кудиц-пресс, 2009. – 272 с.
  3. Информационные системы в экономике Польшакова Н. В., Коломейченко А. С., Яковлев А. С. Учебник / Москва, 2016. Сер. Высшее образование.
  4. Капралов Е., Кошкарев А., Тикунов В., Лурье И., Семин В., Серапинас Б., Сидоренко В., Симонов А. Геоинформатика. В 2 книгах. – Москва: Academia, 2010.
  5. Котова Е. И., Черникова К. С., Польшакова Н. В. Использование геоинформационных технологий в мониторинге сельскохозяйственных земель // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2014. № 12-2. С. 330-332.
  6. Некрасова В. В., Польшакова Н. В. Современные технологии в сельском хозяйстве // В сборнике: Перспективы развития аграрного сектора экономики: ключевые направления повышения эффективности По материалам всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2013. С. 103-105.
  7. Польшакова Н. В. Навигационные системы для сельскохозяйственной техники // Молодой ученый. 2014. № 4. С. 432-434.
Основные термины (генерируются автоматически): GPS, GNSS, направление движения, координата, командно-измерительный комплекс, спутник, инерциальная навигация, космический летательный аппарат, навигационная система, астрономическая навигация.


Похожие статьи

Сравнение космической и инерциальной навигации на примере...

Космические навигационные системы. Спутниковая система навигации — совокупность технических средств, предназначенных для определения координат местоположения, точного времени и параметров движения.

Основы спутниковой навигации | Статья в журнале...

спутники навигации, GPS, ГЛОНАСС, производство, принцип работы, космические аппараты. Похожие статьи. Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования в условиях замкнутого пространства.

Проблемы и перспективы глобальной навигационной...

Этот алгоритм определения координат спутников ГЛОНАСС, опубликованный в

– Развитие системы ГЛОНАСС в направлении улучшения ее тактико-технических характеристик с целью

Основные термины (генерируются автоматически): GPS, навигационная спутниковая...

Автономная система ориентирования беспилотного летательного...

С середины 1990-х годов благодаря появлению и началу эксплуатации Глобальной навигационной спутниковой системы GPS США стали стремительно развиваться беспилотные летательные аппараты (БЛА).

Анализ существующих современных радионавигационных систем

GPS, система, космический сегмент, PPS, навигационная точность, наземный командно-измерительный комплекс, европейский проект, околоземное пространство, пользовательский сегмент, EGNOS.

Автономная система ориентирования беспилотного летательного...

Проведен анализ инженерных решений, характеристик и возможностей построения систем навигации, ориентирования и наведения БЛА с

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БЛА), навигационная система, автономная система ориентирования, камера...

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале...

Спутниковая навигационная система обеспечивает привязку координат (топопривязку) БЛА и наблюдаемых объектов по

Бортовой комплекс БПЛА является полнофункциональным средством навигации и управления беспилотного летательного аппарата.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

Система навигации ПНО решает задачи определения координат местоположения, параметров движения и углов ориентации подвижного

6. Интегрированная инерциальная навигационная система «КомпаНав-2М» [Электронный ресурс]: Каталог/ ОАО «ТеКнол» — Электрон.дан.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

Характеристика навигационных систем. Система навигации ПНО решает задачи определения координат местоположения, параметров движения

Инерциальная навигационная система может быть платформенного и бесплатформенного типа. измеритель магнитного поля Земли...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Сравнение космической и инерциальной навигации на примере...

Космические навигационные системы. Спутниковая система навигации — совокупность технических средств, предназначенных для определения координат местоположения, точного времени и параметров движения.

Основы спутниковой навигации | Статья в журнале...

спутники навигации, GPS, ГЛОНАСС, производство, принцип работы, космические аппараты. Похожие статьи. Анализ и выбор систем навигации робота для позиционирования в условиях замкнутого пространства.

Проблемы и перспективы глобальной навигационной...

Этот алгоритм определения координат спутников ГЛОНАСС, опубликованный в

– Развитие системы ГЛОНАСС в направлении улучшения ее тактико-технических характеристик с целью

Основные термины (генерируются автоматически): GPS, навигационная спутниковая...

Автономная система ориентирования беспилотного летательного...

С середины 1990-х годов благодаря появлению и началу эксплуатации Глобальной навигационной спутниковой системы GPS США стали стремительно развиваться беспилотные летательные аппараты (БЛА).

Анализ существующих современных радионавигационных систем

GPS, система, космический сегмент, PPS, навигационная точность, наземный командно-измерительный комплекс, европейский проект, околоземное пространство, пользовательский сегмент, EGNOS.

Автономная система ориентирования беспилотного летательного...

Проведен анализ инженерных решений, характеристик и возможностей построения систем навигации, ориентирования и наведения БЛА с

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат (БЛА), навигационная система, автономная система ориентирования, камера...

Системы автоматического управления БПЛА | Статья в журнале...

Спутниковая навигационная система обеспечивает привязку координат (топопривязку) БЛА и наблюдаемых объектов по

Бортовой комплекс БПЛА является полнофункциональным средством навигации и управления беспилотного летательного аппарата.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

Система навигации ПНО решает задачи определения координат местоположения, параметров движения и углов ориентации подвижного

6. Интегрированная инерциальная навигационная система «КомпаНав-2М» [Электронный ресурс]: Каталог/ ОАО «ТеКнол» — Электрон.дан.

Системы навигации подвижных наземных объектов и их...

Характеристика навигационных систем. Система навигации ПНО решает задачи определения координат местоположения, параметров движения

Инерциальная навигационная система может быть платформенного и бесплатформенного типа. измеритель магнитного поля Земли...

Задать вопрос