Дәріс сабақтарының мазмұны

Сканер (scanner) - деректерді ЭЕМ растрлық түрде жоғары мүмкінділікпен (300-600 dpi және одан көп) аутоматты енгізуге арналған бейнені ұқсастық-сандық ауыстыру қондырғысы.

Сканерлер қолмен жүргізілетін, роликті (парақты созып отыратын), планшетті және барабанды болып  бөлінеді.

Сканерлер растрлық бейнені  компьютерге оператордың араласуынсыз енгізуге мүмкіндік береді. Түрлі-түсті карталар мен түсірімдерді енгізу үшін түрлі-түсті сканерлер керек, панхроматты түсірімдер мен топографиялық карталар үшін арзан тұратын ақ-қара түсті сканерлер жеткілікті. Егер карта деректердің векторлық үлгісінде сақталуы тиіс болса, онда бейне векторлануы тиіс.

Векторизация (vectorization) – кеңістіктік объектілердің векторлық көріністерін растрлық көрініске растр элементтеріне объектілердің векторлық жазбалары элементтерінің сәйкес мәндерін беру жолымен ауыстыру (конвентирлеу). Векторизация компьютерде сканер жұмысына ұқсас жүргізіледі, бірақ бұл жерде алгоритм түзулерді өзі тауып және цифрлық түрге ауыстырады.   Бұл жерде күрделілігі жоғары емес карталар оңай цифрланады.

Позициялаудың Басты  Жүйесінің (GPS) пайда болуы Жердің және жер маңындағы кеңістіктің  кез-келген нүктесінде, тәуліктің кез-келген уақытында GPS аспабы орналасу және қозғалу параметрлерін анықтауда талап ететін кез-келген мәселені шешуге мүмкіндік береді.

1994 жылдан бастап АҚШ  позициялаудың басты жүйесі (GPS) іске қосылды. АҚШ-та 12 млрд.долларға құрылған GPS жүйесі, бақылау станцияларының 24 ғарыштық спутнигі мен арнайы торларынан тұрады. 1998 ж. жазында алты орбитальді жазықтықтарда орналастырылған 27 спутник Жер орбитасына шығарылды.

Ғарыштық спутниктер жер шары маңында «ақпараттық өріс» түзе отырып радиосигналдарды үзіліссіз береді. GPS-қабылдағыш сигналдарды қабылдап, бірнеше ғарыштық спутниктерге  дейінгі қашықтықтарды өлшеу жолымен  координаттарды анықтайды. Бұл жерде спутниктер тіреуіш нүктелері ролін атқарады. Спутникке дейінгі қашықтық спутниктен  GPS-қабылдағышқа дейінгі радиосигналдың өту уақытын өлшеу жолымен анықталады.

Үш координаттарды (ұзындық, ендік және теңіз деңгейінен биіктік) анықтаудан басқа GPS қамтамасыз етеді:

• объект үш жылдамдығын құраушыларды анықтау;
• 0,1 с аз емес дәлдікпен нақты уақытты анықтау;
• объектінің нақты жолдық бұрышын есептеу;
• көмекші ақпаратты қабылдау және өңдеу.

GPS міндеті – Жер  бетіне жақын және жақын ғарыштағы  құрлық пен теңізде орналасқан  объектілердің координаттық нүктелерін анықтау.

GPS ғарыштық кемесінің  "жүрегі" жоғары сапалы генератор  болып табылады. Ақпарат фазалық  модуляциялай тәсілін қолдану  негізінде беріледі. Бұндай ақпарат  L1 жиілігіндегі С/А-кодтан, Р-коданын  және оның L1 мен  L2 жиілігінде Y-кодының кодталған версиясынан радиоканал бойынша берілген навигациялық хабардан және  GPS уақыт форматында сигнал беру уақытынан тұрады.  GPS сигналдары GPS қабылдағыштарымен жазылады. Әрбір қабылдағыштың «жүрегі» қабылдағыш сағатын қозғалысқа әкелетін оның генераторы болып табылады. С/А-код GPS тұтынушыларының барлығына пайдалана алады.

Позициялау  қабылдағыштары (GPS receivers, GLONASS receivers, GPS /GLONA-SS receivers) – позициялау мақсатымен спутниктер сигналдарын қабылдайтын электрондық қондырғылар. Позициялау қабылдағыштарын қай спутниктен сигнал қабылдауына, осы сигналдарды бөлуге, осыларды бақылау жүргізуіне, өлшеуге, нәтижелерді цифрлық формаға ауыстыруына, алдын-ала өңдеуіне, сақтауына және т.б. байланысты бөледі. Позициялау қабылдағыштары кезекті бақылау (1-2 каналды) және параллельді көпканалды бақылау (multi-channel) (6-12 және одан көп каналдар); біржиілікті L, және екі жиілікті L, мен L₂, кодсыз; кішігірім, қолмен жүргізілетін, азгабаритті;  GPS, ГЛОНАСС (GLONASS) сигналдарын қабылдауға немесе екі жүйеге де есептелген болып бөлінеді. Дәлдігі мен құнына байланысты бөледі: ең қарапайым және арзан, кодты, көбінесе генераторларының сапасы онша жоғары емес бірканалды, тек дискретті нүктелердің координаттарын анықтай алатын төменгі дәлдікті (жүз және одан көп метр); қолдық, орташа бағалы, кодтық, салыстырмалы аз дәлдікті (бірлік және ондаған метр),; құны жоғары, көпканалды, кодтық, дециметрлік және метрлік дәлдікті қамтамасыз ететін  антеннасы және сапасы жоғары генераторы бар; қымбат, көпканалды, біржиілікті немесе екі жиілікті күрделі бағдарламалық қамтамасыз етуді талап ететін кодты-фазалы, бір миллиметрден ондаған метрге дейінгі дәлдікті қамтамасыз ететін жоғары дәлдікті.

Ең бастысы, бұл аспап  географиялық координаттардағы объектінің орналасу нүктесін дәл табады.

Орналасу орнын дәл  табу аспаптың өзіне және ішкі саяси  жағдайларына байланысты. Өте қызық  жағдай, саясат үлкен роль атқарады. Жердің кез-келген нүктесінде тұрып  өзіңнің тұрған орныңды 15 М дәлдікпен  анықтауға болады.

GPS-құралдарын қолдану облыстарының саны өте жоғары.

GPS және басқа техникалық  құралдардың үйлесу мүмкіндіктері  негізінде бұрынғы мәселелерді  шешуде жаңа сапалар алуға  мүмкіндік беретін ақпараттық-өлшеу  жүйелері құрылады.

GPS-қабылдағыш көлемі  кішірейіп және бағасы арзандауда, болашақта телефон сияқты жаңа «тұрмыстық аспапқа» айналуы мүмкін.

GPS Жер бетінің әрбір  шаршы метріне ерекше адрес  бере алады, сол себептен адам  қажет объектісін іздеуде адаспайтын  болады.

Негізгі әдебиет  (1 нег.[92-99]) 

Қосымша әдебиет  (1 қос.[156-163])

Бақылау сұрақтары:

1. Дигитайзерлер дегенді қалай түсінесіз?
2. Сканер құралдарының деректерді енгізуде алатын орны?

3.  «Векторизация» терминін қалай түсінесіз?

4. GPS анықтама беріңіз?

5. GPS мақсаты, міндеті,  қолданылу облысы

 

9 - дәріс GPS-құралдарын қолдану облыстары.  GPS- жабдықтарын навигация үшін қолдану. GPS- жабдықтарын топографияда қолдану (дәлдік деңгейі дециметрлік-метрлік жабдықтар).  GPS геодезиялық класс үшін қолдану (дәлдік деңгейі миллиметрлік-сантиметрлік). GPS қалай жұмыс жасайды.  GPS қателері

GPS қолданылу облысы  орасан зор. Жоғарыда айтылғандардан  басқа GPS тұманды ауа-райы кезінде  кемелерді навигациялау үшін, бағалы  жүктердің тасымалдануын бақылау,  ұшақтардың тура қонуын, суға  батқан корабльдерді іздеу және  қауіпті айсбергтерді бақылау үшін қолданылады.

GPS аспаптарының құтқару  жұмыстары кезінде маңыздылығын  да айта кеткен дұрыс. GPS навигациямен  автокөлік жүйелерін басқару  үшін де пайдалы. Автомобильде  сәйкес жабдық орнату арқылы  сіз таныс емес жергілікте  саяхат жасай аласыз. Бақылау координаттарын енгізсеңіз жеткілікті, жүйе сізге жол бұрылыстарын алдын-ала ескертеді.

Инкассатор машинасында  орнатылған GPS-жабдық машинаның барлық жолын бақылауға мүмкіндік береді.

Қажет мәліметтердің  дәлдігіне байланысты GPS жол шаруашылығында қолдану келесі бағытта жүргізілуі мүмкін: навигация, топография, геодезиялық жұмыстар.

Біріншісіне қозғалмалы объектілерді навигациялау облыстарын келтіруге болады. Оған жергілікті ондаған метр қателікпен ғана анықтайтын навигациялық кластың GPS-қабылдағыштары сәйкес келеді. Бұл қабылдағыштар автомобильдерде, өзен, теңіз және ауа кемелерінде, ғарыштық аппараттарда және жаяу жүрген кездерде қолданылады.

Барлық қозғалмалы объектілерге ортақ болып жер бетіне олардың  қозғалыс қатынасы бойынша жылдамдықтың болуы және штурман мәселелерінің дәстүрлі міндеттері табылады. Маршрут бойынша қозғалысты бастар алдында, ауаға көтерілер алдында, автомобильмен жолға шығар алдында экипаж штурманы алдыңғы маршрутты жете қарастырады. Ол маршрутты картаға түсіреді, қажет жылдамдықты және жолдың әртүрлі бұрылыстары бойынша оның өзгеру графигін тұрғызады, жол ұзақтығын және қайту уақытын, жанармай қорларын есептейді. Сонымен қатар алдыңғы маршруттың өзі бақылап, түзетіп отыратын ұшу, жүзу және жол жүру процесінің көптеген басқа элементтерін анықтайды.

Жоғарыда келтірілген  негізгі мәселелерден басқа навигациялық кластың қазіргі GPS-қабылдағыштары жартылай автоматты режимде «ұшу алдындағы дайындық» бойынша  да, «ұшу кезінде» де   барлық штурмандық жұмысты орындайды. Қабылдағыштың міндетіне байланысты оның қондырылған компьютері кейбір көлемдегі келесі сервистік мәселелерді шешеді:

- ұшақ және корабль  кемелеріндегі навигация жағдайы  туралы ақпаратты әлемдік теңіз  порттары мен аэропорттары шектерінде  сақтау және беру (жаңартылатын магниттік карталар);

- әртүрлі навигациялық  және ақпараттық кешендер ортасында  жұмыс жасау;

- қабылдағыштың ішкі  ойында (есінде) әртүрлі статистикалық  өңдеулерді жүргізу үшін өлшеулер  мәліметтерінің массивтерінің жиналуы;

- қабылдағыш жүйелерінің  жұмысын спутникті сигналдар өзгеріп отырған жағдайларда жан-жақты бақылауды қамтамасыз ететін біршама көмекші операцияларды орындау;

-  оператормен достық  интерфейс.

Қозғалыс жылдамдығының  болуы қабылдағыштарды схемалық жобалау кезінде ескерілетін  арнайы талаптар қатарын қалыптастырады. Мысалы, авиациялық мақсаттағы қабылдағыштар тез өтпелі координаттарды анықтауда және объект жылдамдығының өзінен қалмау үшін және қосымша «динамикалық» қателіктер қалыптастырмау үшін қозғалысты болуы тиіс.

Әрине, объектілер қозғалыс диапазоны бойынша және маневр қарқындылығы бойынша ерекшеленеді. Ал олардың штурмандарына сервисті мақсаттардың бірнеше әртүрлі жинағы қажет. Сол себептен ұшақтар мен тікұшақтар, кемелер мен жер беті транспортары үшін штурмандық GPS-қабылдағыштар дамуда және кеңінен қолданылуда. Олардың қолдану нәтижесінде қозғалыс қауіпсіздігі, навигациялық мәселелерді сенімді, әрі дәл шешу дамиды.

Ұсақ және орта масштабты  аймақтық түсірімдер үшін (1:100000, 1:50000), берілген марштур бойынша қозғалыс және қозғалмалы объектілерді (ұшақтар, корабльдер, ғарыштық аппараттар, автокөліктер және т.б.) навигациялау режимінде пунктерді іздеу үшін  портативті GPS қабылдағыштардың арнайы кластары бар.

Іске қосқан соң бірден алынатын кеңістіктік координаттардың  дәлдігі 100 метр шамасын құрайды, ал қозғалыссыз жағдайда нәтижелерді ортақтаудың арнайы функциясымен 30 метрден аспайды.

Операторға тек іске қосу батырмасын басу жеткілікті экранға  алынған жүйенің өтпелі координаттары  немесе алдын-ала картадан немесе каталогтан берілетін әртүрлі маршрутта кез-келген жол нүктелерін шығару үшін навигациялық ақпарат шығады. Осы кезде экранға азимуттарды және оларға дейінгі қашықтықты, сонымен қатар курстық ауытқулар мен есептік келу уақытын да шығаруға болады.

Дәл ГАЖ деректері  мен орташа класты дәлдіктің картографиялық жұмыстарды жинау үшін дециметрлік-метрлік дәлдік деңгейінің жабдықтары арналған. Жаңа GPS технологияларын қуатты деректерді жинағыштармен және бағдарламалық қамтамасызданыдрумен үйлестіріп қолдану геофизикалық және гидрофизикалық зерттеулер кезінде, жол құрылысында, орман және ауыл шаруашылығында, ГАЖ құру мен жаңарту үшін тиімді қолданылатын түсірімдердің дәл нәтижелерін  алуға мүмкіндік береді.

Топографиялық GPS-аспаптар көмегімен қозғалыс кезіндегі өлшеудің әрбір секундында 5 метрден 30 сантимертге дейінгі аралықтағы объектілердің координаттарын анықтаудың дәлдігі қамтамасыз етіледі, ол 1:2000 және одан да ұсақ масштабта карталарды құрастыру кезінде түсірім нүктелерінің санын арттыруға мүмкіндік береді. Объект координаттарын қабылданған Мемлекеттік Жүйелерде де, және де кез-келген жергілікті кооридинаттар жүйесінде де алуға болады.

GPS-құралдарын және  тәсілдерін ең кеңінен қолдану  облыстарының бірі жерді өлшеу  болып табылады.

Қазіргі уақытта осы  қластың GPS қабылдағыштары Мемлекеттік стандарт сертификатын алды және геодезияда, геофизикада, топографияда және жер кадастрында, геодинамикалық және гидрографиялық зерттеулерде кеңінен қолданылады.

GPS мүмкіндіктерінің және  басқа техникалық құралдардың  үйлесуі негізінде бұрынғы мәселелерді жаңа сапамен алуға мүмкіндік беретін ақпараттық-өлшеу жүйелері құрылады.

Ресей нарығында әртүрлі  коммерциялық ұйымдар көбінесе батыс  өндірушілерінің жабдықтарын ұсынады: Ashtech Inc. (США), GeotronicsAB (Швеция), LeicaAG (Швейцария), Magellan (США), Sercel (Франция), Trimble Navigation Ltd. (США).

GPS – жер маңындағы орбиталар бойынша орналастырылатын 24 спутниктен тұратын жүйе.

GPS аспабы есінде барлық спутниктер туралы ақпарат болады.

Осы деректерге сүйеніп GPS аспабы кез-келген объектінің орналасу орнын анықтайды. Бірақ, объект егер осы жергілікте бірінші рет орналастырылса немесе 500-1000 км қашықтыққа ауыстырылса онда аспапқа инициализация жасалу керек. Инициализация – бұл координаттарды анықтауға қатысатын спутниктарды анықтау. Спутниктердің ең аз саны 3-тен кем болмауы тиіс. Биіктікті алу үшін 4 спутник керек.

GPS  аспбының жұмыс  істеу принципі 4 негізгі сатыдан  тұрады. GPS негізі болып спутниктерді "триангуляциялау" табылады. "Триангуляциялау" кезінде GPS қабылдағыш радиотолқындардың өту уақытын пайдаланып қашықтықты өлшейді.

Осы уақытты өлшеу  үшін GPS өте дәл таймерді қолданады. Қашықтықпен бірге спутниктердің  космоста орналасуын нақты білу керек. Жоғары орбиталар және ұқыптылықпен басқару құпия ақпарат болып  табылады.