Вся правда о GPS-навигации

Когда-то в юности я вместе с друзьями лазил по крымским горам. Дело увлекательное, не спорю, но наша основная задача была — не заблудиться. Вечерами мы собирались у костров и до изнеможения спорили об ориентирах лишь для того, чтобы с утра встать и снова брести наугад. Надо сказать, что во время десятидневного похода мы благополучно заблудились несколько раз. Но это было в те времена, когда о GPS еще и слыхом не слыхивали.

Когда у нас наконец-то появился ярко-желтый гаджет, на котором большими буквами было написано Garmin, радости не было предела. Хотя по сегодняшним меркам возможности того простенького прибора были очень и очень ограниченными — приходилось снимать координаты, а потом самостоятельно находить их на карте. Современные GPS-приемники способны на гораздо большее. Попробуем посмотреть, какие виды навигационных модулей существуют нынче на рынке и что за возможности они предоставляют. Сразу оговорюсь, основное внимание будет уделено приборам Garmin — как бы ни были хороши аналоги, в России их использовать затруднительно.

Что такое GPS

GPS — это аббревиатура общепринятого названия глобальной навигационной системы определения местоположения, Global Positioning System. Таких действующих систем в мире пока две — российская ГЛОНАСС и американская Navstar, которую зачастую называют просто GPS. В скором времени свою систему глобального позиционирования планирует запустить и Европа.

Каждая из таких систем включает в себя группировку низкоорбитальных навигационных спутников, наземные средства слежения и управления и самые разнообразные принимающие приборы для определения координат. Основной принцип системы — определение местоположения путем измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала посылки от спутника к приемнику. То есть для определения трехмерных координат прибору нужно знать положение трех спутников. На деле используются показания с четырех — для устранения погрешности, вызванной разницей между часами спутника и приемника.

На сегодняшний день полностью функциональной является лишь американская система глобального позиционирования Navstar. Она включает в себя 28 искусственных спутников (для полного покрытия всей Земли достаточно 24). Европейская Galileo начнет работу только в 2008-2010 годах, а российская ГЛОНАСС упомянута исключительно из патриотических чувств — сегодня она насчитывает лишь 12 спутников, работает в устаревшей системе координат СК-42, и в ближайшее время модернизации не предвидится — финансирование недостаточно.

Приборы, которые мы выбираем

Начнем с компактных GPS-устройств. Формой и размерами они напоминают сотовые телефоны конца девяностых и отображают на дисплее только навигационную информацию: время, координаты, среднюю скорость движения, высоту над уровнем моря, направление на точку, компас. Кроме того, все современные компактные устройства глобального позиционирования позволяют прокладывать маршруты и сохранять введенные данные. На первый взгляд, этого может показаться недостаточно — ведь карту такие приборы показать не могут. Но если вам нужно пройти заранее проложенным маршрутом, то именно этот вариант оказывается идеальным. Достаточно заранее установить ключевые точки (например, отметить с помощью компьютера интересные места и важные повороты) — и прибор аккуратно выдаст вам все ориентиры, необходимые, чтобы не сбиться с дороги. Кроме того, вернувшись домой, вы сможете проанализировать пройденный маршрут.

Garmin iQue: КПК со встроенным GPS-приемником.

Компактные GPS-приемники работают очень долго без подзарядки — сказывается экономичный монохромный экран, медленный процессор и небольшая память. Кроме того, они неприхотливы к негативным воздействиям внешней среды, да и стоят совсем недорого — около $200. Любителям мобильных гаджетов наверняка придутся по душе гибриды GPS-приемников с GSM-телефонами, которые выпускают компании Garmin и HP.

Если же вам захочется узнать не только свое местоположение, но и о находящихся поблизости объектах, то в этом случае на помощь придут специальные GPS-навигаторы. В них можно загрузить карту в электронном виде, и они отобразят всю необходимую информацию. Конечно же, за это удобство приходится платить — цены на такие приборы колеблются в районе $500-600, да и время автономной работы у них не слишком большое. GPS-навигаторы выпускаются с цветными и монохромными экранами, впрочем, последние все больше выходят из моды, читать на них карты — сущее мучение. Еще одна важная особенность — количество памяти, от нее зависит, сколько карт можно загрузить за один раз. Разумный минимум на сегодня — 32 Мб, но лучше всего взять навигатор с поддержкой карточек расширения памяти. Именно об этих приборах я расскажу подробнее. Еще более специфичная разновидность GPS — автомобильные навигаторы. Обычно они работают от внешнего источника питания, снабжены большим дисплеем и немалым объемом памяти для загрузки карт. Кроме того, на таких устройствах обязательно предусмотрен разъем для подключения внешней антенны — сигналы со спутников не проходят сквозь металлическую крышу.

Тем не менее все эти устройства имеют жестко определенный набор возможностей. Чтобы избавиться от этого ограничения, придется использовать связку GPS с КПК или компьютером. На рынке существует множество адаптеров, которые просто посылают навигационную информацию на дальнейшую обработку специальным программам. В этом случае функциональность уже зависит только от ПО. К примеру, широко распространенный OziExplorer не только позволяет использовать неограниченное количество путевых точек, но и поддерживает работу с растровыми картами. Адаптеры выпускаются в самых разных форм-факторах — начиная от USB и заканчивая CompactFlash и SDIO.

В некоторые GPS-приемники можно загружать карты, а в некоторые - нельзя.

Объем всех карт Европы с дисков Europe City Select v.7 составляет около 1,8 Гб

В последнее время в GPS-приемники все чаще встраивают барометр. Он предназначен для определения высоты над уровнем моря — ведь точность определения этого параметра обычно в 3-6 раз хуже, чем для горизонтальных координат. К сожалению, внятных результатов работы от барометрического измерения пока никому добиться не удалось. Чтобы режим работал, необходимо знать давление над уровнем моря, а оно по радио и телевидению объявляется не слишком точно.

Загрузка неофициальных слонов в Garmin

Изначально результатом работы программ векторизации являются файлы в так называемом «польском» формате, с расширением MAP. Внутреннее устройство их очень простое, и слабый процессор GPS-приемников с ним попросту не справляется, поэтому его нужно отконвертировать в понятный устройству формат.

На сайте Garmin написано, что прибор поддерживает данные только от официальных представителей. К счастью, существует сторонняя утилита, позволяющая загрузить в устройство самодельные карты. Она называется cGPSMapper, и ее можно легко найти в интернете. Основным недостатком является только невыносимо медленная работа ПО. К примеру, конвертирование 100-мегабайтного исходного файла MAP в 20-мегабайтный IMG заняло на моем P4 3,6GHz более получаса.

Информация, которую мы покупаем

В 2000 году, когда правительство США перестало блокировать сигналы со спутников, точность определения положения с помощью приемников GPS значительно улучшилась и достигла 10-20 метров. Этого вполне достаточно для гражданского ориентирования. Тем не менее на территории России достичь столь малой погрешности практически невозможно.

GPS-приемники можно встраивать и в автомобили.

Во-первых, приличных карт регионов нашей страны очень мало. Во-вторых — существуют законодательные барьеры. Несмотря на то, что весь мир давно уже пользуется точной информацией, у нас вся детальная картография с масштабом вплоть до 1:50000 остается секретной. Под строгим запретом находятся и спутниковые снимки с высоким разрешением. Складывается парадоксальная ситуация — карты регионов России, которые на сегодняшний день можно загрузить в GPS, содержат не самую подробную картографическую информацию. Поэтому даже 32 Мб достаточно для того, чтобы загрузить карту одного, двух, а в некоторых случаях и трех регионов РФ. В то время как тем, кто собирается в Европу, может не хватить объема памяти GPS-приемника в 256 Мб. Эти карты содержат подробную информацию о более чем 5 млн объектов, а также поддерживают автоматическую прокладку маршрута. Например, объем всех карт Европы с дисков Europe City Select v.7 производства компании Garmin составляет около 1,8 Гб!

На сегодняшний день в России мало компаний, поставляющих на рынок официальные векторные карты. К примеру, знаменитый «Навиком» является официальным представителем компании Garmin и продает диск под названием «Дороги России», с масштабом для крупных городов 1:20000 и для остальных регионов от 1:100000 до 1:200000. Существуют и версии с поддержкой автороутинга. К сожалению, цена на эти карты прямо-таки неприличная — $25 за диск и от $50 до $100 за активацию каждого региона.

Карта на экране цветного GPS-приемника.

Пару лет назад торговлей картами также занимались компании «Прин-Шоп» и «Навиград», но, к сожалению, сертификации от Garmin они так и не получили, поэтому сейчас на их сайтах в разделе продаж можно увидеть только все те же «Дороги России».

Что мы ищем?

Официальные карты слишком дороги и не всегда точны? Есть альтернатива — в интернете можно найти карты, созданные энтузиастами. Они покрывают практически всю территорию России, причем детализация примерно половины из них находится на уровне «двухкилометровок», хотя встречаются и листы десятикилометрового масштаба. К сожалению, основная проблема бесплатных карт — неактуальность информации и небрежность при оцифровке. В основном файлы создаются на основе двух- или пятикилометровок двадцатилетней давности, и в процессе векторизации энтузиасты могут случайно забыть внести какой-нибудь важный объект — ведь качество их работы никто не проверяет. Таким образом, доверять этим векторным картам можно примерно в той же степени, что и покупным атласам. С другой стороны, в бесплатном доступе (изредка попадаются и настоящие «бриллианты» — аккуратно вычерченные по растровым картам масштаба 1:5000 или 1:10000. К сожалению, у них очень большой размер, да и покрывают они слишком малую площадь. Зато неофициальные векторные карты можно отредактировать, уточнить необходимый участок по имеющейся растровой карте или даже по спутниковому снимку.

Увы, но большинство бесплатных карт не содержит никаких данных по высотам — создатели экономят место и не рисуют горизонталей. В принципе, их можно ввести с растровых карт или воспользоваться общедоступными данными о высотах. Эта информация обычно не отличается большой точностью и не пригодна для использования на равнинах — погрешность может составить порядка 200 метров.

Настройка GPS на PULKOVO-1942 Параметр Значение Что это такое DX +25,0 Насколько эллипсоид смещен по оси X DY -141,0 Его смещение по оси Y DZ -80,0 Разница по оси Z DA -108,0 Разница в длине между большими полуосями эллипсоидов W-84 и Красовского DF +0,00480796 Масштабированная разность сжатия эллипсоидов W-84 и Красовского Правовые вопросы использования GPS

В сетевых форумах и блогах постоянно идет спор — нужно или не нужно получать разрешение на использование GPS-приемника. Прежде всего, проясним ситуацию по поводу покупки GPS в личное пользование. В законодательстве никаких запретов насчет этого найти не удалось — да и в списке запрещенных к продаже приборов GPS не значится. Его нельзя подвести ни под какие косвенные статьи — устройство не является источником электромагнитного излучения.

Точно так же обстоит дело и с устройствами глобального позиционирования. Согласно постановлению Правительства России от 8 июня 2001 года № 453, было утверждено новое положение о лицензировании геодезической и картографической деятельности в РФ и перечень работ, входящих в состав лицензируемой геодезической и картографической деятельности. Сегодня получение разрешения требуется только для применения GPS при выполнении строительных, геодезических и топографических работ, при проведении инженерных изысканий, эксплуатации зданий и сооружений, межевании земель, ведении кадастров, а также иных изысканий и специальных работ. Конечно, формулировка про «специальные работы» звучит слишком уж расплывчато, тем не менее, подвести под нее частный туризм вряд ли удастся.

Так что со стороны законодательства особых препятствий нет. Но и точных карт тоже не наблюдается. Конечно, раскопать, откуда взялась та или иная информация, очень сложно — поди докажи, что указанный «векторник» сделан именно с генштабовских километровок. Так что по сути своей с 2001 года все разговоры о лицензировании покупки и использования устройств глобального позиционирования беспочвенны. Поэтому не стоит обращать внимания на объявления типа «получите разрешение на GPS всего за $35».

На что ориентируемся?

Удобнее всего привязать GPS-приемник к ноутбуку или КПК. В этом случае работа идет с растровыми картами, которые обычно на порядок подробнее векторных. Удобнее всего это делать в программе OziExplorer, которая позволяет добавлять путевые точки, маршруты и пути на карту, а также загружать эти данные в навигатор или показывать текущее местоположение в реальном времени. Для этого потребуется устройство с поддержкой интерфейса NMEA. Программа работает под управлением как Windows, так и Windows CE/Pocket PC. Для связки GPS с компьютером могут использоваться самые разные интерфейсы — начиная со стандартных COM-разъемов и заканчивая Bluetooth. Разумеется, поддерживаются и специализированные GPS-приемники — в форм-факторах CompactFlash и SDIO.

Несмотря на всю функциональность GPS-приемников, без бумажной карты в походы ходить не рекомендуется.

В интернете полным-полно растровых карт неплохого разрешения и большого формата. Я не буду давать на них ссылки, вы сами без труда найдете всю необходимую информацию — достаточно поискать в «Яндексе» или кинуть клич на одном из специализированных форумов. Единственная сложность при работе с растровыми картами — необходимость точной привязки. Закрепить картографические данные можно и самостоятельно, для этого достаточно указать координаты трех (а лучше четырех) точек на растре.

Компьютерные настройки

В работе с GPS — как в связке с КПК, так и отдельно — присутствует один маленький нюанс, связанный с «национальными особенностями». Дело в том, что во всем мире для создания карт используется система WGS-84, в то время как большая часть российского материала доступна в Pulkovo-1942 (она же СК-42).

Новая игра по имени Геокэшинг – поиск специальных «кладов» требует использования GPS-приемников.

В последнее время GPS-приемники, которые поставляются в Россию по официальным каналам, зачастую уже настроены на работу с отечественной системой. В противном случае для получения максимальной точности вам придется задавать параметры вручную. Для этого нужно подправить параметры User Datum — эта возможность предусмотрена во всех GPS. Без этой корректировки при использовании неадаптированных карт на наших широтах ошибка может составить до 150 м.

Следующий пункт — настройка OziExplorer. Это особенно актуально при использовании связки GPS и КПК. В программе нужно поменять файл datums.dat на адаптированный (его можно скачать в интернете), после чего переключиться в выбранную систему координат. Надо сказать, что при переносе информации о треках из GPS в OziExplorer ее все равно придется конвертировать — какая бы модель ни использовалась в устройстве глобального позиционирования, данные оно отдает в WGS-84.

Земля в иллюминаторе

Как ни крути, а даже растровые карты стремительно устаревают. Все самые засекреченные материалы были актуальны лет эдак 60 назад. С тех пор многое изменилось, а потому большинство пользователей предпочитает ориентироваться по спутниковой съемке. В Сети предостаточно ресурсов, бесплатно предоставляющих фотографии из космоса. А на некоторых сайтах можно скачать и в формате GeoTiff с привязкой в системе координат WGS-84, которые впоследствии без проблем конвертируются в новых версиях OziExplorer.

Последний писк моды — программа Google.Earth. Основу данных представляют спутниковые снимки Landsat и Quickbird, а также топографические карты. Любая точка мира отображается с точностью до 1:25000 на основе данных, полученных после 1999 года. Эти снимки предоставлены компанией EarthSat и сделаны с разрешением до 15 м на пиксель, а крупные города и некоторые районы отображаются вплоть до масштабов порядка 1:2000, при этом разрешение фотографий составляет до 2 метров на пиксель. Данные находятся в географической системе координат WGS-84. К сожалению, информация по России пока еще далеко не полна, особенно в части топографических карт, но работа в этом направлении ведется.

Программный интерфейс Google.Earth открыт для всех желающих, что позволяет создавать ПО, работающее с данными позиционирования в реальном времени. Например, программы GPS Track Maker для Windows и GPS2GE для КПК позволяют отображать координаты, пройденный путь в Google Earth, а также задавать трековые данные. В принципе, ничто не мешает работать и в режиме online — но мощностей GPRS-соединения для этого недостаточно, так что придется подождать пришествия в Россию сотовой связи третьего поколения.

***

Развитие GPS в России идет полным ходом, но пока лишь силами добровольцев. Законодательные ограничения не позволяют компаниям создавать официальные подробные картографические материалы. Сегодня GPS в России — это увлечение для энтузиастов или прецизионный прибор специалиста. Неизвестно, придем ли мы в ближайшее десятилетие к цивилизованному рынку обслуживания систем глобального позиционирования. В любом случае, пока это зависит не от наших желаний и намерений, а лишь от доброй воли правительства.

Полезные ссылки

В интернете существует множество сайтов, посвященных GPS, топосъемке и ориентированию. Я приведу лишь некоторые из них, те, на которых можно найти легальную и полезную информацию.

— огромное количество теоретической информации по топосъемке и преобразованию координатных систем. Встречаются описания программ и сервисов.

— ресурс прямо-таки переполнен полезной информацией, и хостинг на «Народе» этому не помеха. Здесь можно найти и карты, и инструкции по использованию GPS-приемников (причем на русском языке).

— очень полезный ресурс, здесь можно найти множество самой разнообразной (подчас противоречивой) информации, да и карт там предостаточно. Следует учесть, что, как и на всех тематических форумах, посетители в основном общаются между собой на устоявшемся жаргоне, который неподготовленному человеку может показаться птичьим языком.

— официальный сайт клуба любителей GPS-ориентирования. Присутствует некоторое количество карт разрешенного масштаба, информации не слишком много.

— проект ГИС «Русса» — любительское картографирование всей России. Точность пока оставляет желать лучшего. Зато прямо на сайте можно заказать бесплатный учебный курс, обучающий необходимым для векторизации навыкам.

— множество полезной информации, начиная от бланковых карт и заканчивая списками объектов для OziExplorer. Есть ссылки на интересные картохранилища.

SW_TOOLS/NIMAMUSE/webinter/ — на сайте выложены высококачественные спутниковые карты для множества стран мира, в том числе и России.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.