Геопозиционирование — это процесс определения или оценки географического положения объекта или человека. [1]
Геопозиционирование дает набор географических координат (таких как широта и долгота ) в заданном датуме карты ; позиции также могут быть выражены как направление и диапазон от известного ориентира. В свою очередь, позиции могут определять значимое местоположение, такое как адрес улицы .
Конкретные случаи включают в себя:
Геопозиционирование иногда называют геолокацией , а сам процесс можно также описать как геолокализацию.
Хотя эти термины часто используются взаимозаменяемо, они имеют немного разные значения. Геолокация обычно относится к идентификации или оценке реального географического местоположения объекта, часто конкретно в контексте цифровых или электронных систем, таких как определение местоположения компьютера, мобильного устройства или сетевого узла.
С другой стороны, геозонирование подразумевает создание виртуальной географической границы ( Geofence ), что позволяет программному обеспечению запускать ответ, когда устройство входит в определенную область или покидает ее [3] .
Хотя эти процессы тесно связаны и являются частью более широкой концепции технологий определения местоположения, они отличаются по своим конкретным приложениям и функциям. В то время как геолокация обычно предоставляет набор координат для локализации актива на справочном плане или на карте, геозонирование может просто предоставлять диапазон расстояний или информацию о входе/выходе.
Геопозиционирование использует различные визуальные и электронные методы, включая линии и круги положения , астронавигацию , радионавигацию , системы радио- и Wi-Fi-позиционирования, а также использование спутниковых навигационных систем .
Расчет требует измерений или наблюдений расстояний или углов до опорных точек, чьи положения известны. В двумерных обследованиях наблюдений трех опорных точек достаточно для вычисления положения в двумерной плоскости. На практике наблюдения подвержены ошибкам, возникающим из-за различных физических и атмосферных факторов, которые влияют на измерение расстояний и углов. [4]
Практическим примером получения определения местоположения может служить измерение судном пеленга на трех маяках, расположенных вдоль побережья. Эти измерения можно выполнить визуально с помощью ручного компаса или, в случае плохой видимости, электронным способом с помощью радара или радиопеленгатора . Поскольку все физические наблюдения подвержены ошибкам, полученное определение местоположения также подвержено неточности. Хотя в теории для определения точки достаточно двух линий положения (LOP), на практике «пересечение» большего количества LOP обеспечивает большую точность и уверенность, особенно если линии пересекаются под хорошим углом друг к другу. Три LOP считаются минимумом для практического навигационного определения местоположения. [5] Три LOP, нанесенные на карту, в общем случае образуют треугольник, известный как «треуголка». Навигатор будет более уверен в определении местоположения, которое образовано небольшой треуголкой с углами, близкими к углам равностороннего треугольника . [ 6] Область сомнения, окружающая определение местоположения, называется эллипсом ошибок . Чтобы минимизировать ошибку, электронные навигационные системы обычно используют более трех опорных точек для вычисления определения местоположения, чтобы увеличить избыточность данных . По мере добавления большего количества избыточных опорных точек определение местоположения становится более точным, а площадь результирующего эллипса ошибок уменьшается. [7]
Процесс использования трех опорных точек для расчета местоположения называется трилатерацией , а при использовании более трех точек — мультилатерацией .
Объединение нескольких наблюдений для вычисления определения местоположения эквивалентно решению системы линейных уравнений . Навигационные системы используют алгоритмы регрессии, такие как наименьшие квадраты , для вычисления определения местоположения в трехмерном пространстве. Чаще всего это делается путем объединения измерений расстояния до 4 или более спутников GPS , которые вращаются вокруг Земли по известным траекториям. [8]
Результат определения местоположения называется определением местоположения ( PF ) или просто определением местоположения , местоположением, полученным путем измерения относительно внешних опорных точек. [9] В морской навигации этот термин обычно используется с ручными или визуальными методами, такими как использование пересекающихся визуальных или радиолиний местоположения , а не с использованием более автоматизированных и точных электронных методов, таких как GPS ; в авиации более распространено использование электронных навигационных средств. Визуальное определение местоположения может быть выполнено с помощью любого прицельного устройства с указателем пеленга . Висят два или более объекта с известным местоположением, и пеленги регистрируются. Затем линии пеленга наносятся на карту через местоположения увиденных объектов. Пересечение этих линий является текущим местоположением судна.
Обычно, исправление происходит там, где пересекаются две или более линий положения в любой момент времени. Если можно получить три линии положения, то полученная «треуголка», где три линии не пересекаются в одной точке, а создают треугольник, дает навигатору представление о точности. Наиболее точные исправления происходят, когда линии положения перпендикулярны друг другу. Исчисление является необходимым аспектом навигации с помощью счисления , которая опирается на оценки скорости и курса . Исправление подтверждает фактическое положение во время путешествия. Исправление может вносить неточности, если опорная точка неправильно определена или измерена неточно.
Геопозиционирование можно отнести как к глобальному позиционированию, так и к позиционированию вне помещений, например, с использованием GPS, а также к позиционированию внутри помещений, для всех ситуаций, когда спутниковый GPS не является приемлемым вариантом и процесс локализации должен происходить внутри помещений. Для позиционирования, отслеживания и локализации внутри помещений существует множество технологий, которые можно использовать в зависимости от конкретных потребностей и характеристик окружающей среды [10] .
Медиа, связанные с геолокацией на Wikimedia Commons