Выбор устройств для GPS-навигации

Особенности карт и преобразования форматов

Выбор устройств для GPS-навигации

Популярность устройств, позволяющих определять своё местоположение с помощью системы GPS, растёт во всём мире с каждым днём. Разнообразие GPS-устройств, способных с точностью до 5-10м показать где именно вы или кто-то другой находится в текущий момент, просто поражает – глобальные системы слежения и мониторинга за движением транспорта, железнодорожных составов, кораблей, оборудование для изучения природных явлений, персональные GPS навигаторы, карманные компьютеры, мобильные телефоны, браслеты, ошейники для собак и многое другое.

Каждое такое устройство предназначено для использования в совершенно различных условиях, но всегда выполняет одну и ту же задачу – определение и вывод географических координат того места, в котором оно в данный момент находится. Что происходит далее с этими координатами, зависит только от того устройства или программы, которым они передаются. В самом начале это были простые GPS навигаторы с примитивными черно-белыми дисплеями, которые были способны записывать и отображать координаты в виде пути движения (трека) и путевых точек. Ни о каких картах тогда не было и речи. Теперь их место заняли GPS навигаторы нового поколения, карманные компьютеры и смартфоны, способные отображать карты на цветных дисплеях с различным разрешением.

Можно сказать, что в настоящее время в России сформировался рынок персональных навигационных устройств. У туристов, рыбаков, охотников особым уважением пользуются GPS навигаторы производства Garmin и Magellan. Деловые люди предпочитают карманные компьютеры или смартфоны со встроенными или внешними GPS приемниками и специальными навигационными программами. Всё это сейчас есть на рынке и предлагается множеством продавцов по вполне приемлемым ценам. Информация о технических характеристиках и возможностях таких устройств тоже имеется в изобилии. Однако каждый владелец GPS-устройства рано или поздно сталкивается с одним и тем же вопросом – «Где взять достоверные карты нужной местности?». А вот про карты, про то какие они бывают, информации в сети не очень много. В данной статье будут рассмотрены некоторые такие особенности.

В настоящее время всех производителей GPS-оборудования и разработчиков навигационных программ можно условно разделить на две категории – с закрытым и открытым процессом создания и редактирования карт.

В первом случае, после приобретения программы и карт, пользователю будет закрыта возможность самому исправить найденные в картах неточности. Он может только сообщить об ошибке производителю и покорно ждать, когда он их исправит. Скорее всего, к этому времени уже обнаружатся следующие неточности и т.д. Конечно, не идёт речь о самостоятельном создании карты «под себя» так, как это частенько бывает нужно практически всем. Туристам – тропу и место стоянки, рыбакам – удачное место рыбалки, автомобилисту – понравившееся место, «правильная» АЗС и т.д. Как правило, такие производители предлагают довольно ограниченные по охвату карты. Чаще всего это Москва, Санкт-Петербург, Московская область и ещё максимум одна-две области. Остальная территория остаётся «белым пятном». Следует заметить, что качество платных карт у всех приблизительно одинаковое и позволяет достаточно уверенно ориентироваться в пределах имеющихся карт.

Для второго случая характерно наличие платных не редактируемых карт в указанном выше объёме плюс отсутствие ограничений на возможность создания своих и редактирования бесплатных карт. Немаловажным в этом случае является и то, что сама такая возможность позволяет найти в сети Интернет, сделанные кем-то готовые карты совершенно различных мест.

Для начала исключим вариант, который обычно приходит в голову при слове «карта». Я наверняка не ошибусь, если предположу, что большинство людей представит себе те бумажные карты, которые они видели с раннего детства. Да, действительно, есть навигационные программы, позволяющие работать с отсканированными картами. То есть с растровыми картинками. Одной из самых популярных считается программа OziExplorer. Но отсканированная карта является простым растром, со всеми вытекающими последствиями – ограниченностью масштабирования без потери качества и с большими трудностями при коррекции.

Гораздо лучше пользоваться векторными картами, где каждый объект карты – озеро, дорога, населённый пункт, является самостоятельным объектом и может быть перемещён, уточнён, удалён или добавлен. К тому же, в большинстве случаев, в таких картах может быть реализован метод многоуровневости, когда в определённом масштабе отображается оптимальная для него карта. Это полностью соответствует принципу масштабов для любых карт – чем больше масштаб, тем детальнее карта.

Теперь коснёмся вопроса «привязки» карты. Термин «привязка» означает, что каждый элемент карты имеет свои собственные координаты. Эти координаты должны находится в той же системе отсчёта, в какой их передаёт GPS-устройство. Без привязки программа не сможет определить, в каком именно месте на карте показать метку текущего положения. Для векторных карт все данные о привязке содержатся в каждом объекте карты. Поэтому их можно копировать из одной карты в другую и при этом не бояться того, что этот объект «убежит» куда-то в сторону. Растры хранят информацию о привязке сразу для всего изображения в целом. В этом случае его нельзя просто так обрезать или объединить с другими растрами. После таких действий потребуется повторная привязка.

Вопрос формата хранения векторных карт, хотя и кажется второстепенным, но, тем не менее, может дать ответы на многие вопросы и вполне может сэкономить некоторое количество денег. В основном потому, что карты из одного формата вполне возможно преобразовать во второй.  Какие из форматов могут заинтересовать пользователя, решившего окунуться в интереснейшее дело создания карт? Какие программы могут потребоваться? Все дальнейшие примеры будут основываться на работе с картографическим редактором GPSMapEdit, разработанным российским программистом К. Галичским. Именно этот инструмент нам поможет разобраться что есть что. Итак, начнём.

  Из всего списка поддерживаемых редактором форматов, нас интересуют только те, что предназначены для загрузки и сохранения карт:

1.    MP – Польский формат. Используется для хранения «исходников» карт.

2.     IMG – формат карт для навигаторов Garmin.

3.     RUS – формат карт программы ГИС Русса.

4.     NTM – формат карт для программы Навител Навигатор.

Есть ещё форматы карт для навигаторов Alan map и Holux, но в России их крайне мало и здесь их особенности рассматриваться не будут.

Кроме этого, так же интересны два импортируемых формата:

1.   SHP – формат хранения картографических данных от компании ESRI.

2.   MIF – формат популярной ГИС MapInfo.

Рассмотрим особенности и возможности использования каждого формата.

Польский формат является исходным на любом этапе работы с картой. Он позволяет хранить данные о карте без их оптимизации под задачи конечных устройств. Одним из самых важных преимуществ данного формата можно назвать отсутствие так называемой «нарезки» объектов, которая производится для ускорения отображения карт. Без нарезки работа по редактированию объектов значительно упрощается.

Навигаторы Garmin имеют довольно развитый формат хранения карт и позволяют использовать очень многие полезные функции. Однако, официального компилятора для преобразования в этот формат не существует. Непосредственно GPSMapEdit в данный формат не сохраняет. Для этого он использует специальный компилятор cGPSmapper. Открытие карты с расширением .IMG происходит без участия cGPSmapper. Этот компилятор имеет как бесплатную версию, так и несколько вариантов платных. Поэтому есть некоторые ограничения. Например, создание обычной карты из нескольких уровней детализации возможно в бесплатной версии, а вот для поиска объектов на карте или поддержки автоматической прокладки маршрутов понадобится уже платная версия.

Форматы навигационных программ ГИС Русса и Навител Навигатор очень похожи по характеристикам и возможностям. Сохранение в этих форматах возможно прямо из редактора GPSMapEdit. Единственное отличие между ними это то, что при сохранении в формат ГИС Русса не сохраняются атрибуты запретов поворотов, иногда использующиеся в процессе автоматической прокладки маршрута.

Форматы .SHP и .MIF являются одними из самых распространённых в среде профессиональных геоинформационных систем. При импорте этих форматов, возможно, потребуется знание определённых терминов и параметров карты.

Особенности преобразования форматов

Все перечисленные выше форматы карт можно свободно преобразовывать друг в друга. Это значительно облегчает процесс поиска карт для перечисленных выше навигаторов и навигационных программ. Но в процессе конвертирования можно натолкнуться на специфические проблемы, связанные с некоторыми особенностями форматов. Именно о них и пойдёт речь далее. Пример специально будет построен на преобразовании карты из формата навигационной программы Навител Навигатор в формат навигаторов Garmin.

Во-первых, это связано с тем, что в последнее время именно эта программа наиболее динамично развивается и, как следствие, следует ожидать появления всё большего количества карт для этой программы, а во-вторых, потому что именно это направление конвертации имеет наибольшее количество особенностей. Обратная конвертация обычно проходит без проблем. К тому же, как Навител Навигатор, так и ГИС Русса могут работать с картами формата Garmin и преобразования форматов в данном случае не требуется. Все действия будут производиться в картографическом редакторе GPSMapEdit. Все его основные инструменты и функции описаны на сайте «В дорогу, народ!».

Для начала просто загрузим карту – «File->Open…» или Ctrl+O. Если карта не защищена, а это бывает в основном с платными картами, она будет видна в окне программы.

Теперь стоит посмотреть на свойства карты: «File -> Map Properties» или Alt+Enter. В первую очередь необходимо обратить внимание на раздел заголовка - Header.

В этом разделе необходимо сделать следующее:

1.     Поменять набор объектов (Type set) с «Navitel» на «Garmin»;

2.     Присвоить восьмизначный номер карты в поле «ID»;

3.    Установить кодовую страницу в соответствии с возможностями навигатора.

Теперь об этом чуть подробнее.

       Набор отображаемых объектов – полигонов, линий и точек из которых состоит карта, жестко задан, исходя из возможностей навигатора или программы. Каждый объект описан соответствующим кодом. Нельзя использовать объект, кода которого нет в данном наборе.

       Следует сказать, что количество объектов у навигаторов Garmin заметно меньше, чем у Навител Навигатор. Поэтому, выполнив переключение на новый набор, обязательно следует сохранить карту под новым именем. Сохранять карту следует обязательно в Польском формате.

       Карты для навигаторов Garmin должны иметь уникальный восьмизначный номер. Он отображается в поле “ID”. Очень частой ошибкой является то, что поле “ID” просто не заполнено. Обычно, карты для Навител Навигатора не имеют этого номера или состоят из большего или меньшего количества символов. Условие присвоение очень простое – номер карты должен состоять только из цифр и не совпадать с номерами тех карт, которые планируется одновременно загружать в навигатор.

       С кодовой страницей не всё однозначно. Дело в том, что эта настройка сильно зависит от прошивки навигатора. Основным моментом является вопрос - русифицирована эта прошивка или нет.

      Оригинальные прошивки не русифицированы. Так же есть некоторые нюансы в качестве этой русификации. Об этом будет сказано ниже. А в выпадающем поле выбора напротив “Code page:”, следует выбрать или «1251 (ANSI – кириллица) для полностью русифицированных навигаторов, или «0 (7-bit ACSII)» для других.

      Определить качество русификации довольно просто. Если все горизонтально расположенные надписи на карте отображаются правильно, а надписи с наклоном, характерные для линий, видны какими-то «закорючками», то это неполная русификация. В этом случае, как и в варианте оригинальной прошивки, лучше всего перевести названия объектов карты в транслит. Для этого нужно воспользоваться  функцией преобразования названий: «Tools->Convert Labels». В появившемся окне выбрать «Transliterate» и исходный язык. После этого все названия будут переведены на написание латинскими буквами. Тем, у кого полная русификация, изменять кодовую страницу не нужно.

      Теперь следует перейти на вкладку настройки уровней детализации – «Levels».

Понятие уровней детализации проще всего представить себе набором карт одной и той же местности, но с разным масштабом. Увеличивая и уменьшая масштаб в навигаторе, мы как будто рассматриваем карту соответствующего масштаба. Каждый масштаб имеет свой номер уровня детализации. Чем больше этот номер, тем меньше масштаб. Этот принцип одинаковый как в программе Навител Навигатор, так и в навигаторах Garmin. Есть только одно отличие. Оно заключается в том, что максимальный номер уровня детализации для Навител Навигатора равен 26, а для Garmin – 24.

 Как видно на рисунке, 26 уровень детализации отображается на масштабе от 0 до 30м, а 24 – от 0 до 120м. Задача, стоящая при преобразовании карты в том, чтобы проверить соответствие уровней детализации ограничениям формата. Если это не так, то нужно поменять эти значения на допустимые. Обязательным условием является то, чтобы номера уровней детализации шли по возрастающей. Тоже самое относится и к значениям в поле «MapSource zoom». Изменить эти настройки можно выбрав нужный уровень детализации и нажав кнопку «Change…». После этого окно свойств карты можно закрыть.

Теперь остался наиболее сложный и трудоёмкий процесс устранения последствий смены набора объектов. Дело в том, что тем объектам, кодов которых нет к наборе Garmin, просто присваивается нулевой код и они идентифицируются как неизвестные объекты. Они видны как полигоны в красными границами и штриховкой. Точки – как знак вопроса. Линии преобразуются к нужному типу автоматически. Таким объектам нужно по новой присвоить соответствующий тип. Впрочем, это не всегда обязательная процедура потому что, если на исходной карте типы объектов, хоть и были с набором Навител Навигатора, но попали в пределы типов набора Garmin, то в этом случае неизвестных объектов не будет. Но очень часто всё-таки приходится видеть на картах такие объекты. Есть несколько приёмов избавления от неизвестных типов.

Во-первых, как и было указано выше, можно сохранить карту с новыми настройками как отдельный файл, найти все объекты неизвестного типа – «Edit-Select…-By type…» и преобразовать их в любой их подходящих. Для этого надо щелкнуть правой кнопкой мыши на одном из выделенных объектов и в контекстном меню выбрать – «Modify-Type…» Затем, в появившемся окне выбора, указать нужный тип. Все выделенные объекты изменят тип на указанный.

Второй способ более трудоёмок, но даёт лучшие результаты. Но для этого нужно знать, какие типы из имеющихся на исходной карте не поддерживаются в наборе объектов Garmin. Для этого придётся создать простую табличку. На исходной карте последовательно находятся и выделяются все объекты одного, неподдерживаемого в конечной карте, типа и им присваивается новый подходящий тип. Это позволит более гибко присваивать каждому типу объектов отдельный тип из набора Garmin.

Обычно после всех этих действий карта уже готова к конвертированию в формат IMG с помощью компилятора cGPSmapper. Встречаются проблемы и на этом этапе, но это зависит уже от многих случайных факторов, которые в данной статье описать просто нет возможности. В таких случаях нужно внимательно прочитать сообщение об ошибке, выводимое компилятором. Так же следует заметить, что процесс преобразования больших карт может занять довольно значительное время. Поэтому не стоит думать, что компьютер «завис».

Боле подробно о принципах и методике самостоятельного создания и редактирования  карт можно почитать на сайте «В дорогу, народ!» На вопросы по этой тематике вам смогут ответить на форуме программы Навител Навигатор.

Автор: Владимир (v-dorogu@mail.ru)

 Дополнительно о картах и их использовании

Классификатор карт

Обзор некоторых программ