НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ

НАВИГАЦИЯ ПО КАРТЕ С ПОМОЩЬЮ ОБЫЧНОГО GPS


- ДОМА, готовим прибор и данные

- В ПОЛЕ, идем по трекам и точкам

- СНОВА ДОМА, анализируем матерьялы

- Дополнительные соображения

Как подготовить карты для полевой работы с GPS? Как их эффективно использовать на местности, имея лишь микро-экранчик? Несмотря на большое количество хороших, полезных статей по этим вопросам, пользователи задают вопросы, а новички не могут взять в толк: как с этой штукой двигаться в незнакомой местности? Как затолкать в нее карты и ориентиры? Причин этому несколько:

- Детально описаны важные, но лишь отдельные моменты работы с GPS: привязка карты, загрузка данных в GPS... Но это только звенья цепочки;

- Рассматривается куча основного и вспомогательного софта, обычно из неизбывного желания "сделать все красиво". Хотя вопрос прост как пареная репа и для подготовки данных к навигации нужна одна, максимум две программы - или даже вообще ни одной!

- Часто речь идет об использовании дорогостоящих приемников с большой памятью под размещение карт, тогда как подавляющая масса населения пользуется простейшими дешевыми GPS-приборами;

- Мало говорится о работе на местности, особенно с картой, о привязке, передвижении: предполагается, что пользователь это умеет. Но это было раньше, когда пользователями становились опытные туристы или профессионалы, а нынче это не так: простые геометрические задачи на местности, которые раньше решались "в уме" на коленке без приемников, теперь ставят в тупик чайников с 1000-долларовым чудом техники;

Все это, а также активный опыт применения GPS для навигации по незнакомой местности вызывает желание поделиться опытом, предложить наиболее простые варианты использования, не вдаваясь в детали. Нюансы будут даны ссылками на те статьи, где они уже изложены, или курсивом. В этом смысле статья объединяющая и всеупрощающая :) Да, приёмы оттестированы на Гарминовских GPS72, Foretrex101, Etrex - с другими могут быть ньюансы :)

Итак, приступим к изложению:

ДОМА, готовим прибор и данные

1. Самое главное - решительно меняем в самом приборе сетку с географической на User Grid (в разделе меню Setup/Location Format, или, у кого по русски, "УСТ.ЕД.ИЗМ./ФОРМАТ КООРДИНАТ"). User Grid (он же СЕТКА ПОЛЬЗ.) сразу запросит параметров. По умолчанию обычно выставлены параметры американской системы UTM. Меняем их на отечественные "пулковские", точнее Гаусс-Крюгеровские. Тогда прибор будет показывать именно те координаты, которые есть в виде квадратов на нашей родной топографической карте! Жирные цифры по квадратам листа означают десятки километров, для компактности, но в углах можно видеть и соответствующие тысячи - 7498 и 6466 км в нашем случае от начала гаусскрюгеровских координат. Прибор будет показывать метры. Впрочем, и это можно перенастроить.

По сути, мы настраиваем проекцию, поэтому делать все нужно аккуратно. Параметры такие - Longitude Origin (ЦЕНТР. МЕРИДИАН) должен соответствовать центральному меридиану зоны Гаусса-Крюгера. В подмосковье зона седьмая, её центральный меридиан 39-й. Scale (МАСШТАБ) = 1. False Easting (ОТКЛ. ВОСТ) - сдвиг начала координат - для каждой зоны равен 500000 метров, но спереди приписывается еще и номер зоны ГК - в нашем подмосковном примере семерка, итого +7500000. False Northing (ОТКЛ. СЕВ) = 0. СтОит проверить, что реальные координаты соответствуют сетке распечатанной карты на вашу "домашнюю" местность, еще ДО выезда в поле - ведь достаточно ошибиться в одном нуле и вы уедете довольно далеко :)

В некоторых приборах эта сетка называется UTM user grid, это то же самое. Проекции UTM (Universal Transverse Mercator) и ГК аналогичны, и состоят из шестиградусных меридиональных зон, дольками разрезающих земной шар от полюса к полюсу, вспомните школьный атлас, там это было. Если не вспомнили, то номер зоны можно установить по нашей топокарте, вычтя 30 из номера колонки листа. Например, если номенклатура карты "N-37-...", Значит, зона ГК седьмая от гринвичского меридиана. Следовательно, центральный меридиан зоны равен 6 умножить на 6 (за счёт предыдущих зон) плюс 3 (половина текущей зоны). Итого для седьмой зоны, в которую попадает середина ЕТР, центральный меридиан будет 36+3=39. Несложно вычислять центральный меридиан и сразу по географической долготе, как - подумайте сами. Более подробно о проекциях и координатах можно прочитать здесь, там же есть и схема зон ГК.

2. Другое важное дело - меняем геодезическую систему координат (Map Datum/ДАТУМ КАРТЫ) в самом приборе. Поскольку наши карты, как правило, выполнены в системе координат "Пулково-42", то ее параметры и выставляем в настройках (там же, в Setup/Location). Без этого координаты будут врать примерно на 100 метров. Как произвести настройку, описано на ГИС-лаб достаточно подробно. Не ломайте голову над смыслом отдельных значений, для работы достаточно знать, что это параметры отклонения системы координат Пулково-42 от мировой WGS, так называемый "датум". Подробнее о датумах можно почитать тут.

В некоторых приборах есть возможность видеть одновременно и географические координаты, и прямоугольные. Эту возможность стоит поискать в разделе Trip Data, настроив одно поле на показ Lat/Lon, а другое - на Location. Как ни странно, в понимании Garmin это разные вещи.

3. Распечатываем и берем с собой топокарты, обязательно с рамкой, для работы с прямоугольными координатами. На топокартах есть и географические координаты, что несложно заметить. Однако эта градусная сетка не разрисована квадратами, надписана лишь в углах и в центре карты, и пользоваться ею сложнее. К тому же она не прямоугольная, а слегка трапецевидная. Если вы все же соберетесь пользоваться именно градусами, учтите, что настройку датума - пункт 2 - все равно нужно сделать, иначе тоже получите стометровый сдвиг.

Кроме этого, для реальной навигации ничего не нужно! На карту благодаря сетке вы легко вынесете любую точку с экрана, как только привыкнете к сокращенной нотации квадратов. Да и карандаш не понадобится - увидев на экране координаты вида 7491400 6463300, вы легко сообразите, что находитесь возле села Ивановского (см. рис.), в двухкилометровом квадрате 90-62, достаточно немного попрактиковаться. Если ваши маршруты динамичные, требуют издевательской точности и к тому же вам некогда хрустеть бумагами, если вы все же хотите видеть удобное подобие карты на экране прибора, тогда идем далее. Надо заложить в прибор основные ориентирные слои - можно это сделать, используя заготовленные по карте точки и треки.

4. Берем в руки уже теперь компьютер. Привязываем растровую карту. Как это делать в ОZI Explorer, описано здесь, на Южноуральском сайте. Процесс привязки в ArcView и АrcMap детально изложен на нашем сайте, начиная отсюда. Перед привязкой нужно установить проекцию, в которой выполнена карта, то есть "Пулково-42" с указанием соответствующей зоны. В ArcView для этого надо выбрать проекцию Transverse Mercator и выставить вручную данные нужной зоны, как описано выше. В ArcMap - просто выбрать нужную зону Пулково-42 из списка, в нашем случае седьмую.

Вопрос датума при привязке карты также нужно учесть. В ОЗИ датум настраивается вручную. Наиболее просто настраивать его, вводя необходимые параметры в файлы настроек, как рассказано здесь. После этого лучше проверить привязку по известным точкам, поглядеть, "куда карта села". ArcView не поддерживает преобразование датумов штатными средствами, придется это сделать вручную ПОСЛЕ окончания векторизации. ArcMap знает про датумы и умеет их учитывать автоматически, но нужно обязательно проверить параметры преобразования.

5. Векторизуем - а попросту обводим основные ориентирные слои - берег, дороги, просеки. Так делают многие, у кого приемники не поддерживают карт. Конечно, нужны еще точки-ориентиры (станции, нас. пункты, мосты, мысы и т.п.). Кроме того, для удобства навигации по квадратам бумажной карты можно заготовить узловые точки сетки, той самой, что на карте нанесена. Это просто - ставите точки в узлы, потом в свойствах точек "округляете" им координаты. После можете копировать их, поняв ритмику рядов и колонок. Есть в интернете и готовые сетки, и утилиты для их построения, но ей-богу, быстрее нарисовать три десятка точек, чем искать. После отрисовки ваша карта будет выглядеть примено так:

Можно вести работу так, что данные будут формироваться сразу в географических координатах, что обязательно для ввода в GPS. Как? В ArcView нужно просто начать рисовать по привязанной растровой картинке. Если проекция вида уже установлена, то слой будет формироваться "в географии", в географических координатах, только так ArcView и умеет. ArcMap может работать с любыми слоями в любых проекциях одновременно, поэтому следует задать проекцию слоя явно, выбрав ее из списка. Лучше сразу указать географическую проекцию WGS. Эти сведения сохранятся в файле *.prj, который для остальных файлов можно просто раскопировать. Если вы этого не отследите, и слой отрисуется в прямоугольных координатах ГК, то придется заниматься еще и преобразованием "в географию".

6. Думаем, как будем между всех этих слоев двигаться:

- Если движение будет по открытой воде, нужно все опасные объекты - предполагаемые мели, камни, берег векторизовать с запасом в море и с учетом колебаний уровня. Если есть информация о приливах, сбросах, нагонах, возможно, стОит сделать две линии берега - минимальную и максимальную;

- Если у вас болота, то нужны высокие ориентиры - башни, трубы, горные вершины. Безуспешно бродя в тумане, вы выучите недоступные объекты по экрану :) Но, как только приоткроется видимость, вы тут же и без GPS сможете сориентироваться. Разумеется, нужен край болота (если он есть) и опорные линии окрестных дорог и просек;

- Для рек своя ситуация - мосты, приметные скалы, основные пороги, возможно их придется нанести по описанию, счисляя от населенных пунктов - опять же, делайте упреждение;

- Озера часто имеют извилистую береговую линию, наносить которую бессмысленно. Мели, шхеры часто показаны неточно на карте. В таком случае проще ограничиться линией фарватера;

- на трассе: надежные бензоколонки, места отдыха, приметные пункты, мосты. Возможно, многое придется нанести по легенде трассы;

- В горах ориентироваться сложно, особенно если кругом лес и уклоны далеки от горизонта. Придется лазить на скалы, искать поляны, задирать прибор высоко в небо. Подумайте об этом заранее, глядя на карту. Не лишним будет иметь барометр (альтиметр) и компас;

- везде в ненаселенке добавьте места спасения, хоть и удаленные от маршрута - посадочные площадки, лагеря, жилье, хотя бы в список координат - не исключено, к ним придется топать не один день;

Для того, чтобы представить, что мы увидим в поле на экране прибора, что будем иметь для навигации, утопив все бумажные карты, достаточно отключить растровую подложку.

Поразмыслив, добавляем нужных слоев и точек. Лишние убираем, так как память приборов ограничена. Типовые GPS поддерживают 500 точек (WayPoints) и 10000 узлов треков, этого более чем достаточно - но нужно ведь оставить место и для новых данных :) Поэтому горизонтали и прочее, что не имеет точного положения и явного выражения на местности, для навигации будет лишним: если вы, конечно, не собираетесь вести земляные работы или клады искать. Вообще можно сэкономить на том, что не очень нужно для ориентировки и к тому же очевидно на бумаге.

7. Сохраняем слои как шейп-файлы... Помните, что для ArcView придется поменять датум c пулковского на WGS самостоятельной конвертацией: самое простое - воспользоваться бесплатным скриптом datum.avx от Y. Chukanski. Вот тут есть исправленный вариант, он применяется с файлом параметров, где нужные показатели dx,dy,dz уже заложены. Можно применять мощную и точную утилиту DNR Garmin, есть и другие средства. По сути, почти всегда приходится иметь два комплекта данных - в ArcView на раcтре мы глядим пулковские данные, в прибор закачиваем данные WGS. Хотя разница между ними метров сто, но это существенно для многих задач.

8. Закачиваем подготовленные данные в GPS как треки. Для шейп-файлов проще всего это сделать через программу TrackMaker (демо-версия бесплатна), она в отличие от ОZI без лишних вопросов импортирует шейп-файлы, и грамотно грузит их в прибор. Для точек спрашивает, откуда, из какой колонки брать имена - это важно.

Имена - графа "Name" в описании точки - потом видны в окне прибора, как это видно справа. Поэтому они должны быть максимально краткими и латинскими. Надо также помнить, что одинаковые имена не пройдут в GPS, прибор следит за уникальностью. Можно передавать имена и для отдельных треков. Это полезно, если треков много и каждый представляет отдельный объект - автотрассу, озеро, остров, черту города.

Проверяем, что получилось в приборе:

Обратите внимание, какие координаты показывает прибор в правом верхнем углу - это те самые прямоугольные метры, синхронные с квадратами карты.

Вообще для компактности лучше треки иметь в приборе не как активные, а как именованные, т.е. сохраненные под каким-либо именем: "COAST", "MAINROAD", "OSTROV_E". Удаляется информация о времени прохождения, иногда сам трек сглаживается с целью наилучшей упаковки. Лучше этот процесс не отдавать на откуп прибору, а провести самостоятельно и сглаживание, и нарезку на куски. Для этого полезно знать, сколько точек в приборе дается на активные треки, сколько - на сохраненные. В старых приборах немного, например, в GPS72 активный трек может содержать всего 2048 узлов, а сохраненных может быть 10 штук по 250 узлов. Сглаживание (упрощение), нарезку на куски, сохранение треков можно делать в ArcView, Arcmap, OZI и даже MapSource - в последних версиях работа с треками довольно удобно организована. Если делать это в приборе, то рисованные треки непредсказуемо объединяются, замыкаются, сглаживаются, обрезаются, иногда даже могут и глючить - в приборах мозги на них не рассчитаны.

Помните, "для навигации нужны максимум две программы"? Вот, ArcView плюс TrackMaker. Но несмотря на достаточность нашей треково-точечной карты, все же распечатываем и бумажные оригиналы, как и в простом варианте: бумага в дороге не помеха :) Можно на карте перед распечаткой дополнительно нанести и даже надписать заготовленные точки и треки, для полной идентификации с экраном прибора. ArcView это умеет, как видно выше, на втором рисунке.

Пользуемся всем этим на здоровье.

В ПОЛЕ, идем по трекам и точкам

- Идем по трекам и точкам, внося поправки в треки и точки. При необходимости стираем ошибочные данные - тут-то и поможет именованная система хранения треков;

- В случае утери трека пользуемся точками - понимаааем задним числом, что неплохо когда точки стоят на характерных изломах треков - мысах, бухтах, перекрестках дорог :) ;

- В случае утери даже и точек пользуемся координатами прибора и сеткой на листе;

- Зная систему координат, можем вбивать и новые точки с листа, если надо, а также умеем восстанавливать старые. Можно также иметь распечатку координат всех точек вообще, для такой работы;

- Привозим новые точки и треки (правленые, желательно заверенные несколько раз в разные дни);

- При проблемах с GPS на суше пользуемся ограничивающими треками (в лесу или на болоте). Окаймляющие дороги, просеки, края леса, берега озер, пересечение которых трудно пропустить. Пересекая окаймляющие, уточняем их по GPS на будущее - ставим точки, например;

- На воде в ясную погоду видно берег и приметные ориентиры, так что двигаться можно чисто по визуальным пеленгам. GPS можно использовать только для контроля и уточнения. Если ориентиров нет, открытое море, ночь, туман, то берем замеры как можно чаще, и тщательно следим за движением по GPS. Приближаясь к невидимым объектам, следует брать упреждение на точность, не меньше 100-200 м плюс "ширина отмелей" за счет изменений уровня. Следует помнить, что "ширина отмели" есть и у многих точечных объектов - затопленных церквей, камней, банок;

СНОВА ДОМА, анализируем матерьялы

- Сбрасываем точки в MapSource (для хранения и последующей закачки). Удобно для архива использовать и ОЗИ, тем более если вы там привязывали карту;

- Перед сохранением редактируем данные, убираем старые точки, мусорные треки, ошибочные выбросы и т.п.;

- Если основная карта у вас в ArcView, то из MapSource вы туда не сможете передать треки. Поэтому исправленные данные закачиваем в ОЗИ. Оттуда сохраняем как шейп-файл;

- Грузим шейп-файлы в ArcView. Установить датум обратно в пулковский можно и как описано выше, с помощью datum.avx, но в обратную сторону;

- Загрузить можно и сразу из прибора в Arcview/ArcMap, в этом поможет бесплатная программа DNR Garmin (максимум две программы!);

- Не надо забывать про преобразование датума. Если скачивать с помощью DNR Garmin, то можно исправлять датум "на лету", это описано здесь.

Есть и другие способы загрузки в ГИС, многие перечислены тут А.В.Стороженко

После всего этого кладем полевые данные на привязанную ранее карту, где там она у вас? Любуемся. Удивляемся куда занесло в туман на болоте. Замеряем расстояния, площади, невязки, недоходы и недоплывы, корректируя GPS по карте и по здравому смыслу - прибор-таки вероятностный... :)

Повторяем цикл сначала. Планируем будущие маршруты...

Дополнительные соображения

- Вопрос софта, как вы поняли, можно решить по разному. OZI бесплатна лишь демоверсия, она вяжет карты по двум точкам и не дает проекций. Arcview и ArcMap не имеют демо вообще. Ищите ответов на форумах (ну или нам пишите - поможем советом :)

- Можно даже карты целиком векторизовать и вставлять, если у вас GPSMap. Но это сплошной геморрой, и что интересно, в цепочке опять-таки задействован ArcView ;)

- онлайн-навигация возможна и в ArcView и OZI, но нужен ноутбук. Первый вариант описан на Гис-Лаб, потребуется еще и DNR-Garmin. Второй вариант прост и рассказан в help по ОЗИ. Используется стандарт обмена NMEA, т.е. в обоих случаях потребуется настроить и сам GPS;

Более подробно обо всем этом можно почитать в статье Василия Лисова.

Будущих вам маршрутов!

Lalex

Обсудить статью можно на форуме GeoFAQ.