GISáček

Vyhodnocení časových snímků dopravy v lomu pořízených GPS

Bc.Pavlištík Roman
Geoinformatika
VŠB - Technická univerzita Ostrava
tř. 17. Listopadu
708 33 Ostrava - Poruba
E - mail: roman.pavlistik@email.cz

ICQ: 211052902

Abstract

English version of abstract

The main point of this diploma is to create application in Visual Basic language and database library Map Objects, which process file DBF 4 (dbase IV) with records of GPS mensuration and which let us make the corresponding operations with them ( for example to make shp files, their interpretation in a browser or make the record statistics).

Abstrakt

Česká verze abstraktu

Cílem této diplomové práce je vytvoření aplikace v programovacím jazyce Visual Basic a knihovny MapObjects, která zpracuje soubor DBF 4 (dBase IV), který obsahuje záznamy získaných při GPS měření a umožní s nimi provádět odpovídající operace, jako vytváření shp souborů, jejich interpretaci v prohlížeči a v neposlední řadě provádět statistiku záznamů

Úvod

Globální polohový systém (dále jen GPS) slouží k určení polohy a času na zemském, nebo nad zemským povrchem, pomocí soustavy družic na oběžné dráze. Systém GPS byl vyvinut pro potřeby armády USA. Dnes je široce používán v civilním sektoru a ovlivnil mnoho různých oblastí lidských činností a mnoho vědních oborů. Kterýkoliv uživatel GPS chce mít v rámci možností, k dispozici nejpřesnější výsledky v určení polohy. Přesnost určení polohy ovlivňuje mnoho faktorů a mezi nimi čtyři výkonnostní parametry. Jedním z těchto parametrů je dostupnost. „Dostupností“ se rozumí procento daného časového intervalu, po které je v jakémkoliv bodu na Zemi, nebo v blízkosti Země, při dané elevační masce viditelný dostatečný počet družic (samozřejmostí je, čím větší počet družic v daném okamžiku, tím lepší výsledky měření). Pro měření jsou nezbytné minimálně 4 družice nad elevační maskou. Elevační maska určuje úhel družice nad horizontem, družice pod touto elevační maskou není možno použít při určování polohy. Geometrie družic je charakterizována koeficienty (DOP) a říká uživateli jak vhodně jsou družice, pomocí kterých se určuje poloha, rozmístěny na obloze.

Některé druhy měření (určování polohy) pomocí GPS, při kterých jsou vyžadovány velmi přesné výsledky, je nutné plánovat dopředu, aby byl zajištěn optimální počet viditelných družic. Plánování měření je v podstatě bezproblémové, pokud se měření provádí v otevřeném terénu bez větších přírodních čí umělých překážek. Tento typ plánování poskytují výrobci přijímačů GPS, kteří ve svých programových produktech, určených pro zpracování přijímačem naměřených dat, distribuují i nástroje pro určení počtu družic nad danou oblastí v daný čas. Tyto nástroje umožňují základní plánování měření. Problém při plánování nastává právě v okamžiku kdy je terén, v němž se bude měřit, členitý nebo se měří v zastavěné oblasti, pak tyto jednoduché nástroje mohou selhávat.

Cílem této práce je vytvořit program v programovacím jazyce Visual Basic, který zpracuje údaje získaných měřením pomocí GPS přijímače viz. níže „Cíle diplomové práce“.

Úkoly

  • Seznámit se strukturou dat časových snímků
  • Rozdělení dat na jednotlivé úseky jízd
  • Rozdělení úseků na jednotlivé operace
  • Zpracování modulu pro automatický převod předpřipravených dat do formátu SHP
  • Zpracování modulu pro generování základních statistik z časového snímku
  • K programování použít jazyk Visual Basic a knihovnu MapObjects

Cíl

  • Předmětem mé práce bylo vytvořit aplikaci v programovacím jazyce Visual Basic, která zpracuje soubor DBF 4 (dBase IV), který obsahuje záznam o projeté trase získané měřením pomocí GPS přijímače. Položky v něm obsažené se týkají souřadného systému, pozičního koordinátoru PDOP, času a datumu měření.

Použité programové produkty

  • Pathfinder Office 2.11
  • ArcInfo 8.3, Erdas Imagine 8.5
  • ArcView GIS 3.2
  • Microsoft Excel 2000, Malování 5.1
  • Microsoft Visual Basic 6.0 – Enterprise edition
  • Map Objects Professional version 2.0.

Použité datové zdroje

  • záznam měření GPS uložených ve formátu DBF (1860 záznamů, 8 položek)
  • naskenovaná mapa lomu Zbraslav

Rozdělení dat

Úkolem bylo rozdělení dat na jednotlivé úseky a rozdělení těchto úseků na jednotlivé operace. Úseky tvoří dvě části, které jsou typově označeny jako „ Etapa I “ a „ Etapa II “. K jednotlivým etapám byly přiřazeny operace, které jsou přehledně popsány v následujících dvou tabulkách a vycházejí z činnosti nákladního vozidla.




Tabulka č. 1 – Etapa I


Tabulka č. 2 – Etapa II

Vzhledem k tomu, že záznam probíhal v lomu a GPS přijímač byl upevněn na nákladním automobilu, tak dané operace jsou předvídatelné a pochopitelné s výjimkou operace s názvem „Prodleva“. Tato operace představuje časovou prodlevu a vzniká z důvodu, že šíře jednotlivých etáží neumožňují plnohodnotný obousměrný provoz. Toto je vyřešeno tak, že na etáži se nachází rozšířené místo, které tento problém řeší! V podstatě nákladní automobil, který přijede k tomuto bodu dříve, musí počkat na druhé, které chce projet stejnou dráhu etáže.



Uživatelské prostředí

Úvodní formulář

Tento formulář je od samého počátku tvořen jako univerzální prohlížeč shp souborů a s nimi spojené určité funkce, které jsou popsaný níže.


Obrázek č. 1 – Úvodní formulář (výřez)

Popis formuláře*: 


1, 	výběr souboru DBF 4 (dBase IV)
	tvorba shp souborů z načteného souboru DBF 4 (dBase IV)
	prohlížení databáze načteného souboru DBF 4 (dBase IV)
	provedení základních statistik z načteného souboru DBF 4 (dBase IV)
	provedení statistik nad cykly
2,	základní funkce pro prohlížeč - select, zoom in a out, pan, identify, full extent
3,	vybarvení vybraných bodových vrstev dle legendy, které mají databázi upravenou podle této diplomové práce 
4,	skrytí všech načtených vrstev najednou a naopak
	načtení výřezu naskenované mapy lomu Zbraslav (soubor mapa08rv.tiff)
	načtení shp souborů a jejich odstranění z prohlížeče
5,	názvy načtených shp souborů
6,	informační okno 
7,	souřadnice v souřadnicích souřadného systému mapy
8,	prohlížeč shp souborů
9, 	legenda pro práci s shp soubory, které mají databázi upravenou podle této diplomové práce 

* u popisu více tlačítek najednou se postupuje zleva doprava

Formulář určený k editaci

Tento formulář jsem si vytvořil pro svou vlastní potřebu. Během tvorby aplikace a podrobnějšího seznámení se záznamy, bylo nutné se vrátit k původnímu přiřazení operací k těmto záznamům a provést konečnou kontrolu a případnou opravu. Programový prostředek Pathfinder Office již nesplňoval mé prvotní požadavky určené k tomuto úkonu. V konečném důsledku vytvoření tohoto formuláře mi zefektivnilo a urychlilo práci.


Obrázek č. 2 – Formulář určený k editaci

Formulář umožňuje následující procesy:
·  body reprezentující jednotlivé záznamy jsou zobrazeny symboly odpovídající
   legendě                         
·  zobrazit * jednotlivý záznam uvedením jeho identifikátoru (ID)
·  procházet záznamy postupně směrem dolů či nahoru
·  editovat záznam s okamžitým promítnutím výsledku v prohlížeči
·  dále jsou tu funkce jako zoom in, zoom out, pan,  select, identify, full extent

* zobrazením záznamu se myslí zvýraznění (zablikání) odpovídajícího bodu

Formulář MSFlexGrid

Informace v něm obsažené se rovnají informacím načteného dbf souboru. Toto prostředí je upraveno tak, aby uživatel mohl provádět úpravy v záznamech; ukládat tyto změny; setřídit záznamy sestupně či vzestupně podle položek MAX_PDOP a ELEVATION; refresh a vyrovnání sloupců, tak aby jednotlivé položky byly zcela viditelné (pro devět položek)..


Obrázek č. 3 – Formulář FrmMSFlexGrid


Formulář pro vyhodnocení statistik

Po zvolení cesty a názvu souboru se formulář stává aktivním. Uživatel nejprve musí v roletách zvolit odpovídající názvy položek a nastavit hodnoty prahu pro dráhu a čas. V tomto případě se sleduje hodnota prahu mezi dvěmi po sobě jdoucími záznamy. Pokud je hodnota překročena, objeví se v odpovídající položce znak „?“.


Obrázek č. 4 – Výřez formuláře FrmVyhodnoceni

Po těchto úkonech je aplikace připravena provést matematické operace. V jednotlivých záložkách se provádí výpočty vycházející z kapitoly "Rozdělení dat". Na následujícím obrázku je znázorněn základní výpočet souboru PosnPnt.dbf, kde označené položky jsou zkopírované právě z tohoto souboru. Ostatní představují samotný výpočet.


Obrázek č. 5 – Výřez formuláře FrmVyhodnoceni

Po ukončení se mohou jednotlivé výpočty uložit jak je patrné na obrázku č.6. Výsledný soubor ve formátu xls se nachází v adresáři, který si zvolil uživatel na samém počátku práce s tímto formulářem. Následující obrázek představuje ukázku souboru, kde je zachycená pouze část výpočtu pro „Etapa I“.


Obrázek č. 6 – Ukázka výpočtu pro „Etapa I“ v souboru vyhodnoceni.xls (výřez)

Formulář pro vyhodnocení statistik nad cykly

Tento formulář jsem vyhotovil jako poslední. Byl naprogramován dle požadavku konzultanta, který požadoval načtení několika početně neomezených souborů u kterých se bude provádět automaticky statistika odpovídající z předcházející kapitole. Po načtení zvoleného počtu souborů se provede celková základní statistika (sumace a průměr jednotlivých položek) z těchto načtených souborů.


Obrázek č. 7 – Výřez formuláře FrmCykly

Na rozdíl od předcházejícího formuláře uložení výpočtu probíhá automaticky. Výsledný soubor ve formátu xls se nachází v adresáři, který si zvolil uživatel na samém počátku práce s tímto formulářem. Následující obrázek zachycuje část výpočtu pro „Cyklus“. Je nutné podotknout, že načtené dva soubory byly shodné, čili jednotlivé průměrové hodnoty a sumace odpovídají tomuto kroku.


Obrázek č. 8 – Ukázka výpočtu pro „Cyklus“ v souboru cyklus.xls (výřez)

Formulář pro převod dat do formátu SHP

Po spuštění formulář čeká na zvolení cesty, kde se budou tvořené soubory ukládat. Dalším nutným krokem je v rolovacích lištách zvolit odpovídající položku, která obsahuje záznamy souřadného systému a typu záznamu . Po těchto úkonech je formulář připraven pracovat ve dvou režimech a to v manuálním a automatickém.

Automatický režim

Po spuštění formulář čeká na zvolení cesty, kde se budou tvořené soubory ukládat. Dalším nutným krokem je v rolovacích lištách zvolit odpovídající položku, která obsahuje záznamy souřadného systému a typu záznamu . Po těchto úkonech je formulář připraven pracovat ve dvou režimech a to v manuálním a automatickém.

Automatický režim pracuje na tom principu, že zcela sám po stisknutí tlačítka „Etapy ?“ provede rozdělení operací do odpovídajících etap a zobrazí výsledek v informačním okně. Pokud je zaškrtnuta nabídka „Načíst etapy do formuláře“, tak toto zmiňované rozdělení se zapíše do formulářového okna určeného k samotné tvorbě souborů (zachyceno na následujícím obrázku).
Před samotným procesem, lze zaškrtnout volbu „Zobrazit vytvořené *.shp soubory“. Pokud je zvolena tato nabídka, tak tvořené soubory se zobrazí automaticky v prohlížeči, který se nachází v úvodním formuláři. Dále je-li zaškrtnuta volba „Uložit informace ve formě (jméno načteného dbf souboru).LOG“, tak v takovém případě se veškeré informace obsažené v informačním okně zkopírujou do toho souboru, který se uloží do adresáře, který byl zvolený na počátku práce s tímto formulářem.


Obrázek č. 9 – Formulář FrmSoubory zachycující automatický režim

Manuální režim

Pracuje v podstatě na stejném principu jako automatický režim s následujícími výjimkami:

· je nutné nejprve zvolit počet souborů k vytvoření
· ve formuláři poté nastavit rozmezí záznamu, ze kterého se budou tvořit soubory


Obrázek č. 10 – Výřez formuláře FrmSoubory zachycující manuální režim




Závěr

Mou prací bylo vypracování aplikace v programovém jazyce Visual Basic s využitím knihovny MapObjects, která zpracuje soubor DBF 4 (dBase IV), který obsahuje záznamy získaných při GPS měření a umožní s ním provádět odpovídající operace, jako vytváření shp souborů, prohlížení vytvořených souborů v prohlížeči a v neposlední řadě provádět statistiku záznamů.
Samotné práci předcházelo obecné seznámení s dodanými daty představující soubor PosnPnt.dbf, který byl vyexportován z programového prostředku Pathfinder Office, ve kterém probíhalo samotné měření v kamenolomu Zbraslav. Dalším datovým zdrojem byla naskenovaná mapa lomu Zbraslav.
Po seznámení a shrnutí poznatků jsem záznamy rozdělil na úseky a jim odpovídající operace, které vychází z činnosti nákladního automobilu, který měl upevněn GPS přijímač. Byly navrhnuty odpovídající formuláře s ovládacími prvky nezbytnými pro snadnou a přehlednou práci s aplikací.
Při mé práci jsem si uvědomil, že není takový problém vytvořit aplikaci jako takovou, ale daleko větším problémem je, ať již z hlediska časového či ekonomického získávat data a s tím spojené informace a v neposlední řadě splnit požadavky, tak aby plně odpovídali představě cílového uživatele.

Literatura

[1] Halvorson, M. Microsoft Visual Basic 6.0 Professional Krok za krokem. Brno: Computer Press, 1999.
[2] Krempl M. Převodník vektorových dat z S-JTSK do WGS-84. VŠB-TU Ostrava 2003.
[3] Kosek, J. PHP – tvorba interaktivních internetových aplikací. Praha: Grada Publishing, 1998.
[4] Esri. An ESRI White Paper - ESRI Shapefile Technical Description. USA: 1998.

Poznámka: Řada cenných informací byla použita prostřednictvím internetu na následujích adresách:

http://www.esri.com
http://msdn.microsoft.com/library/

Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.

NAVRCHOLU.cz