МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

Проектування та реалізація електронної карти для gps навігаторів типу garmin методичні вказівки

до курсової роботи

з дисципліни "Прикладна геоінформатика"

для студентів магістерської підготовки спеціальності

08010105 – "Геоінформаційні системи і технології"

Затверджено на засіданні кафедри фотограмметрії та геоінформатики. Протокол № 3 (565) від 2.10.2012 р.

Львів –2013

Проектування та реалізація електронної карти для GPS навігаторів типу Garmin: Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни "Прикладна геоінформатика" для студентів магістерської підготовки спеціальності 08010105 – "Геоінформаційні системи і технології", Львівська політехніка", -2012.–17с.

Укладачі

Колб І.З., канд. техн. наук, доц. Четверіков Б.В., асистент.

Відповідальний за випуск

Дорожинський О.Л., д-р техн. наук, проф.

Рецензенти		Согор А. Р., канд. техн. наук, доц.,
		Іванчук О.М., канд. техн. наук, доц.

Теоретичні положення

1. Загальні відомості

GPS-приймач, як пристрій позиціонування, здатен визначати координати місцеположення і відображати його на цифровій карті. Існує достатньо багато видів комп’ютерних програм, які можуть створювати карти, придатні для використання на платформі GPS-навігатора, отримувати від такого пристрою дані і відображати їх на картах. Досить повний каталог програм такого класу Ви можете знайти на сайті http://www.hpc.ru/soft/softlist.phtml та на сайтах виробників GPS-обладнання. Процес прийому і опрацювання даних із супутників можна простежити на прикладі кількох досить поширених безкоштовних комп’ютерних програм. Одна з таких програм GPS Viewer, не тільки показує значення прострових координат, але й дозволяє оперативно діагностувати функції GPS в КПК чи іншому пристрої.

В GPS-навігаторах можна використовувати растрові і векторні карти. Растрові карти допускають масштабування в досить невеликих межах і не мають підтримки механізму маршрутизації. Тому в туристичних та автомобільних навігаційних системах, де зміна масштабу карти при збереженні її інформативності, простоти читання є дуже важливою, зазвичай використовують векторні карти.

При наявності GPS-пристрою його можна підключити до комп’ютера, імпортувати точки маршруту та відслідковувати об’єкти в інструментальних ГІС чи WEB-ресурсах типу Google Планета Земля, які призначено для масового користувача (див.http://earth.google.com/products.html). Здебільшого інструментальні ГІС підтримують формати найбільш відомих виробників пристроїв GPS: Garmin і Magellan. При застосуванні не підтримуваного типу пристрою можна спробувати імпортувати дані GPS з пристрою на комп’ютер у виді файлу .gpx або .loc, і далі відкрити його в ГІС. При імпорті даних з GPS в ГІС вони можуть бути класифіковані у відповідності з типом об’єктів:

• Точки GPS-маршруту – це точки, введені користувачем самостійно. Зазвичай вони поіменовані, наприклад, "дім" або "місце розвороту".

• Треки (або точки треків) – це точки, які регулярно автоматично записуються пристроєм GPS протягом запису маршруту. Їх можна імпортувати в програму у вигляді шляхів.

• Маршрути формуються з точок, зафіксованих пристроєм GPS при відслідковуванні переміщення. Маршрути можна проектувати перед переміщенням згідно із заданими умовами (наприклад типом доріг чи типом транспортного засобу, дорожніми умовами тощо). Точки маршруту можуть мати декілька зв’язаних інструкцій по переходу для динамічного коригування у випадку зміни умов проходження маршруту. Їх також можна імпортувати в програми ГІС у вигляді шляхів.

При підключенні портативного комп’ютера до пристрою GPS можна переглядати інформацію GPS в реальному часі. Наприклад, курс і маршрут можна переглянути на екрані ноутбука в програмі Google Планета Земля, подорожуючи в автомобілі. Для цього небхідно перейти на вкладку «В реальному часі», вибрати відповідні параметри (інтервал опитування пристрою, обмеження на кількість імпортованих точок, встановити прапорець слідування шляхом) і вибрати протокол передачі даних (наприклад NMEA).

В ГІС також можна послідовно переглянути дані, що містять інформацію про час. Наприклад, в Google Планета Земля можна переглянути маршрути, що були записані пристроєм GPS протягом певного періоду часу. Можна також відновити хронологію подій і керувати темпом відтворення.

2. Особливості картографічного забезпечення пристроїв для GPS-навігації

Популярність пристроїв, які дозволяють визначати місцеположення з допомогою системи GPS, росте щоденно. Різноманітність GPS-пристроїв, здатних з точністю до 5-10м показати де саме ви чи хтось інший знаходиться в поточний момент, просто вражає – глобальні системи слідкування і моніторингу за рухом поїздів, кораблів, обладнання для вивчення природніх явищ, персональні GPS навігатори, мобільні телефони, браслети й інше.

Хоч ринок персональних навігаційних пристроїв практично вже сформовано, однак забезпечення навігаторів актуальними та достовірними картами досі є невирішеним завданням. В наш час всіх виробників GPS-обладнання і розробників навігаційних програм можна умовно розділити на дві категорії – з закритим і відкритим процесом створення і редагування карт.

 В першому випадку, після придбання програми і карт, користувачу не може сам виправити знайдені в картах неточності. Він може тільки повідомити про помилку виробника і покірно чекати, коли він їх виправить. Швидше за все, до цього часу вже будуть виявлені наступні неточності і т.д. Не йдеться про самостійне створення карти «під себе», хоча це часто буває потрібно практично всім. Туристам – стежку і місце стоянки, рибалкам – вдале місце риболовлі, автомобілісту – своє місце, «правильна» АЗС і т.д. Як правило, такі виробники пропонують доволі обмежені за охопленням території карти. Найчастіше це великі міста і центральні області. Решта територій відображена на основі карт 1:200 000.

Для іншого випадку характерним є наявність платних нередагованих карт у вказаному вище об’ємі та відсутність обмежень на створення своїх власних і редагування безплатних карт. Важливим є й те, що існує можливість знайти в мережі Інтернет та використати вже готові карти.

Існують навігаційні програми, які дозволяють працювати з відсканованими растровими картами (напр. програма OziExplorer). Але відсканована карта є простим растром, з усіма недоліками – обмеженістю масштабування без втрати якості і з великими труднощами при корекції.

 Значно зручніше користуватись векторними картами, де кожен об’єкт – озеро, дорога, населений пункт, є самостійним об’єктом на карті і може бути переміщеним, редагованим, видаленим чи доданим. В більшості випадків в таких картах можна реалізувати метод масштабної генералізації.

 Для векторних карт всі дані щодо геоприв’язки містяться в кожному об’єкті карти. Тому їх можна копіювати з однієї карти на іншу і бути впевненим, що при цьому об’єкт не «втече» кудись вбік. Растри зберігають інформацію про прив’язку відразу для всього зображення в цілому. Тому растр не можна просто так обрізати чи об’єднати з іншими растрами. Після таких дій необхідна повторна геоприв’язка.

  З усього списку форматів даних, які підтримуються ГІС-редакторами виділимо ті, що призначені для завантаження і зберігання навігаційних карт:

1.    MP – «Польський формат». Використовується для зберігання вхідних карт.

2.    IMG – формат карт для навігаторів Garmin.

3.    RUS – формат карт програми ГИС Русса.

4.    NTM – формат карт для програми Навител Навигатор.

Існують формати карт для відносно малопоширених навігаторів Alan map та Holux.

 Розглянемо особливості і можливості використання деяких форматів.

 «Польський формат» є вихідним на будь-якому етапі роботи з картою. Він дозволяє зберігати дані карти без їх оптимізації під конкретний тип пристрою. Важливою перевагою даного формату є відсутність так званої «нарізки» об’єктів, яка виконується для прискорення відображення карт. Тому робота з редагування об’єктів значно спрощується.

 Навігатори Garmin мають доволі розвинутий формат зберігання карт і дозволяють використовувати багато корисних функцій. В якості компілятора для перетворення в цей формат можна використати програму cGPSmapper.

 Формати навігаційних програм ГИС Русса і Навител Навигатор доволі схожі за характеристиками і можливостями. Збереженя в цих форматах є можливим прямо з редактора GPSMapEdit. Єдина відмінність між ними полягає в тому, що при збереженні в формат ГИС Русса не зберігаються атрибути заборони поворотів, які іноді використовуються в процесі автоматичної прокладки маршрута.