Формы представления поверхностей

В отличие от цифровых моделей ориентированы на визуальное представление.

1. Изолинии. Основной, традиционный метод представления поверхностей. Изолинии – линии уровня, представляющие собой горизонтальные сечения поверхности. Шаг сечений может быть регулярным или произвольным. В ГИС изолинии описываются линейными объектами, в качестве атрибута которой ставится значение изолинии.

2. Изоконтуры (полосовые контуры) – разновидность изолинейного способа – это обрасти, ограниченные двумя соседними изолиниями. Область определения поверхности разделяется на дискретный набор зон-изоконтуров, в ГИС это будут полигоны с атрибутами соответственно начального и конечного уровней.

3. Растровый способ – для гридов – каждому узлу сетки сопоставляется пиксель определенного цвета. Используется градиентная раскраска, шкала – обязательна.

А теперь немножко про GPS – Global Positioning System, оно же система глобального позиционирования – спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположение во всемирной системе координат WGS 84.

Спутниковая система навигации состоит из наземного и космического оборудования, обеспечивающего определение местоположения (географических координат и высоты), точного времени, параметров движения наземных, водных и воздушных объектов…

Сюда входят: орбитальная группировка спутников (от 2 до 30), излучающих радиосигналы; наземная система управления и контроля (включает блоки измерения текущего положения спутников и передачи на них полученной информации для корректировки информации об орбитах); аппаратура, используемая потребителями для определения координат (спутниковые навигаторы). Для повышения точности определения координат может использоваться наземная система радиомаяков и информационная радиосистема для передачи пользователям поправок…

Конкретно GPS система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США, при этом в настоящее время доступна для использования для гражданских целей.

Как это работает?

Принцип работы спутниковой системы основан на измерении расстояния от объекта, координаты которого нужно получить (от антенны приемника на этом объекте), до спутников, положение которых известно с большой точностью. Пользовательский GPS приёмник навигационных сигналов измеряет задержку распространения сигнала от каждого из видимых (ему) спутников до приемника. Метод измерения расстояния от спутника до антенны приёмника основан на определённости скорости распространения радиоволн. Из принятого сигнала приемник получает информацию о положении спутника. Кроме того, каждый спутник излучает сигналы точного времени, используя точно синхронизированные с системным временем атомные часы. При работе приёмника его часы синхронизируются с системным временем, и при дальнейшем приёме сигналов вычисляется задержка между временем излучения, содержащимся в самом сигнале, и временем приёма сигнала.

Каждый спутник передаёт в своём сигнале таблицу положений всех спутников (она называется альманахом), которой должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел – использует его. Зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных геометрических построений, на основе альманаха, можно вычислить положение объекта в пространстве.

Видимые конкретному приемнику спутники как бы являются центрами сфер, радиусы которых равны дальности до каждого из спутников. Решив на основе этих данных некоторую систему уравнений, приемник может найти координаты пользователя… Для определения широты и долготы приемнику необходимо принимать сигналы как минимум от трех спутников; прием сигнала от четвертого спутника позволяет определить и высоту объекта над поверхностью.

При определении координат объекта возникают ошибки, связанные с влиянием ионосферы, температуры воздуха, атмосферного давления и влажности (каждый фактор вносит свою погрешность до 30 м). Разница между расчетным и реальным положением спутника составляет от 1 до 5 м. В итоге, суммарная ошибка может достигать 100 м…

Еще возникает куча технических проблем, типа:

Отсутствие атомных часов в большинстве навигационных приёмников.

Неоднородность гравитационного поля Земли, влияющая на орбиты спутников;

Неоднородность атмосферы, из-за которой скорость и направление распространения радиоволн может меняться в некоторых пределах;

Отражения сигналов от наземных объектов, что особенно заметно в городе;

Невозможность разместить на спутниках передатчики большой мощности, из-за чего приём их сигналов возможен только в прямой видимости на открытом воздухе…

Для уменьшения погрешностей приемник пользователя может получать поправки к своим координатам от базовой станции. Обычно они передаются в реальном времени по радиоканалу. В результате точность определения координат достигает 15 м. С использованием различных алгоритмов точность определения координат может быть улучшена до 1 см.