Kapitola 10: GPS
1
10. GPS 10.1 Základní pojmy GPS
Určování pozice
Složky přijímačů
Účely použití
Další funkce přístrojů
Doplňky k přístrojům
Sledování polohy
GPS (Global Positioning System) je systém pro určování pozice s několikametrovou přesností. Původně byl v 70. letech 20. století vyvinut pro vojenské účely, od 90. let byl uvolněn pro civilní účely, nejprve se zanesenou chybou, od roku 2000 bez chyby s přesností na 5 – 10 metrů. Fungování GPS umožňuje 24 družic, které obíhají zeměkouli na 6 drahách. Družice vysílají tzv. navigační zprávy. Uživatel potřebuje k zjištění své polohy GPS přijímač. Přijímače poslouchají zprávy od minimálně 3 a maximálně 12 družic. Z přijatých dat vyhodnocují svou pozici, rychlost a směr posunu. K určení polohy stačí signál tří družic, pro zjištění nadmořské výšky alespoň 4 družic. Čím vyšší počet družic je zachycen, tím přesněji je vyhodnocena pozice. V ČR lze přijímat signál 8 družic. Uživatel se nepohybuje vždy ve zcela otevřeném terénu, proto má část oblohy zakrytu a není proto pro něj dostupných všech 8 družic. Pozici nelze určovat v budovách, neboť zde není výhled na oblohu. Přijímače se skládají ze tří složek: − mapové podklady: mezi nejznámější firmy, které tvoří v Evropě mapové podklady, patří Tele Atlas a Navteq, − navigační aplikace: software na využití mapových podkladů, příkladem navigačních aplikací jsou Navigon (s mapovými podklady Navteq), iGo MyWay, − hardware: přístroj, v němž funguje navigační aplikace, mezi výrobce navigačních přístrojů patří Tomtom, Garmin, Sony, Mio Technology, Panasonic. Přijímače jsou někdy integrovány do mobilních telefonů, PDA, fotoaparátů. Existují také externí moduly připojitelné k jinému zařízení prostřednictvím Bleutooth. Externí moduly určují pouze polohu, kterou předávají jinému přístroji. Přijímače jsou odlišné dle účelu použití: − automobilové, zvláštním případem jsou přístroje na motocykl, − turistické (jiné podkladové mapy, větší fyzická odolnost, delší výdrž baterií), − námořní, − letecké. Navigační přístroje jsou někdy doplněny o další funkce: − přehrávání MP3 souborů, − prohlížení fotografií, − příjem digitální televize. Součástí navigačních přístrojů bývají někdy vhodné doplňky: − držák do auta, − držák na řídítka kola, − pouzdro na navigační přístroj, − datové karty pro rozšíření paměti přístroje. Ve spojení s mobilními telefony je možné využívat navigační přístroje k sledování polohy osob či aut. Mohou tak vznikat podklady pro knihy jízd. Sledování polohy vyžaduje speciální software, jehož cena bývá odvozena od doby používání a počtu sledovaných objektů. V dalším výkladu si předvedeme použití navigačního přístroje: − k plánování trasy jízdy auta z Prahy do Jeseníků na Červenohorské sedlo, − k záznamu turistického lyžařského výletu z Červenohorského sedla na Vřesovou studánku, − k přiřazení GPS údajů k fotografiím z výletu.
10.2 Plánování trasy K demonstraci plánování a záznamu trasy využijeme program MapSource verze 6.10.2 firmy Garmin s mapovým podkladem Topo Czech (turistická mapa firmy Picodas dodávaná k turistickým navigačním přístrojům eTrex Venture Cx firmy Garmin). Navigační aplikaci včetně mapového podkladu instalujeme do počítače z instalačního CD.
Kapitola 10: GPS Body
2
Postup plánování: − Spustíme program MapSource na počítači (v nabídce START ve skupině Garmin). − Nejprve nastavíme místa, mezi nimiž plánujeme trasu: • V menu zadáme HLEDAT, HLEDAT MÍSTA. • V dialogovém okně Hledat místa klepneme na záložku Adresa. • Do pole Město zapíšeme Praha. • Klepneme do tlačítka Vybrat, abychom vybrali ulici v zadaném městě. • V dialogovém okně Vybrat ulici zapíšeme Churchilla a z nabídky ulici vybereme Nám. Winstona Churchilla. • Klepneme do tlačítka Hledat. Našla se dvě téměř totožná místa. Vybereme první z nich a klepneme do tlačítka Uložit jako bod (viz obr. 10-1). OBR. 10-1: DIALOGOVÉ OKNO HLEDAT MÍSTA
− V dialogovém okně Vlastnosti bodu je připraven název bodu, který je z důvodu přenosu do navigačního přístroje zbaven háčků, čárek, mezer a zkrácen na 15 znaků. Můžeme pro něj vybrat vhodný symbol (viz obr. 10-2). Klepneme do tlačítka OK. Také v dialogovém okně Hledat místa klepneme do tlačítka OK. OBR. 10-2: DIALOGOVÉ OKNO VLASTNOSTI BODU
− Obdobně vyhledáme cíl: • V menu zadáme HLEDAT, HLEDAT MÍSTA. • V dialogovém okně Hledat míst místa klepneme na záložku Prvek. • Do pole Název vybereme postupným zápisem z nabídky Cervenohorske sedlo. • Klepneme do tlačítka Uložit jako bod. • V dialogovém okně Vlastnosti bodu vyhledáme k názvu CervenhorskeSe vhodný symbol a klepneme do tlačítka OK. V dialogovém okně Hledat místa klepneme do tlačítka OK.
Kapitola 10: GPS Trasa
3
− Z nastavených míst připravíme trasu: • Z menu zadáme ÚPRAVY, NOVÁ TRASA. • V dialogovém okně Vlastnosti trasy (viz obr. 10-3) klepneme do tlačítka Vložit bod. Ze seznamu bodů vybereme Nam.WinstonaChu. • Znovu klepneme do tlačítka Vložit bod. Ze seznamu bodů vybereme CervenohorskeSe. • Klepneme do tlačítka Přepočítat a potom do tlačítka Zobrazit na mapě. OBR. 10-3: DIALOGOVÉ OKNO VLASTNOSTI TRASY
• Klepneme do tlačítka OK a prohlédneme mapu s vyznačenou trasou (viz obr. 10-4). 1
plan_autem.gdb
OBR. 10-4: TRASA V MAPĚ
• Aplikace vypočítala délku a čas trasy, v našem případě 244 km v čase 3:41:45 h.
1
Navržená trasa se může lišit dle nastavení parametrů výpočtu příkazem ÚPRAVY, NASTAVENÍ v kartě Automatický výpočet trasy, zejména dle nastavené preference komunikací. Pokud preferujeme vedlejší silnice, můžeme dosáhnout kratší délky trasy avšak většinou s prodloužením doby cesty.
Kapitola 10: GPS Trasa do přístroje
4
− Po připojení navigačního přístroje USB kabelem exportujeme vytvořené body a trasy do navigačního přístroje příkazem PŘENOS, NAHRÁT DATA DO PŘÍSTROJE. − V navigačním přístroji potom můžeme trasu vybrat a spustit navigaci dle trasy. V přístroji potom vidíme trasu zakreslenou do mapy, můžeme také zobrazit nejbližší křižovatku či seznam křižovatek.
10.3 Záznam prošlé trasy Záznam trasy
Analýza prošlé trasy
prosle.gdb
Navigační přístroj sleduje naši polohu v pravidelných intervalech 2 . Zjištěné polohy přístroj ukládá, abychom mohli prošlou trasu prohlédnout, využít k cestě zpátky nebo k archivaci. 3 31. ledna 2008 odpoledne jsme absolvovali krátký výlet na běžkách z Červenohorského sedla na Vřesovou studánku a zpět 4 . S sebou jsme měli turistický navigační přístroj Grarmin eTrex Ventrure Cx (na poutku pod větrovkou se zapnutým záznamem prošlé trasy) a fotoaparát se správně nastaveným časem. Po návratu z výletu prošlou trasu analyzujeme: − Prošlou trasu načteme z přístroje do počítače příkazem PŘENOS, NAČÍST DATA Z PŘÍSTROJE. − Pro přehlednost jsme v počítači cestu příkazem NÁSTROJE, ROZDĚLIT PROŠLOU TRASU rozdělili na dvě části tam a zpět a doplnili jsme body hotel Červenohorské sedlo (začátek trasy tam) a Vřesová studánka (konec trasy tam). − V uživatelských záložkách v levé části okna programu MapSource klepneme na záložku Prošlé trasy. − Poklepáním zobrazíme prošlou trasu tam. Zobrazí se dialogové okno Záznam prošlé trasy – vlastnosti (viz obr. 10-5). OBR. 10-5: DIALOGOVÉ OKNO ZÁZNAM PROŠLÉ TRASY – VLASTNOSTI
• V dialogovém okně vidíme přehled jednotlivých úseků prošlé trasy. » Trasa jich má celkem 334. » Klepnutím do úseku a klepnutím s klávesou Shift do dalšího úseku můžeme označit souvislý rozsah úseků a ve spodní části okna vidět souhrnné údaje k více úsekům (počet bodů, délku, plochu v mapě, čas souhrnu úseků, průměrnou rychlost).
2
3
4
Interval ukládání je možné nastavit v přístroji na automatické ukládání dle vyhodnocení přístrojem nebo v intervalech zadaných časem či délkou v kilometrech. Počet uložených prošlých tras bývá omezen např. na 20. Potom se automaticky nejstarší přepisují novými. Jednotlivé uložené prošlé trasy je možné odlišit v přístroji barevně. K plánování turistických výletů se bohužel zatím navigační přístroje přímo použít nedají, neboť navigační programy hledají cestu po síti silnic, nikoliv po síti značených turistických cest. Plánovanou trasu by bylo možné vytyčit ručně nastavenou prošlou trasou.
Kapitola 10: GPS
5
» Zaškrtnutím pole Zobrazit vybraný prvek na mapě se změní měřítko mapy a v detailu se zobrazí označený úsek či rozsah úseků. » Klepnutím do tlačítka Zobrazit v mapě zobrazíme v mapě celou prošlou trasu. » Klepnutím do tlačítka Zobrazit profil zobrazíme dialogové okno Výškový profil trasy (viz obr. 10-6):
Výškový profil trasy
OBR. 10-6: DIALOGOVÉ OKNO VÝŠKOVÝ PROFIL TRASY
Klepnutím do tlačítka Red Marker Tool a do bodu trasy označíme v obrázku první bod (např. ve vzdálenosti 1,33 km od začátku trasy). Klepnutím do tlačítka Blue Marker Tool a do bodu trasy označíme v obrázku druhý bod (např. ve vzdálenosti 2,44 km od začátku trasy). V obrázku se zobrazí vzdálenost mezi body (1,11 km) a výškový rozdíl (80 m). Zaškrtnutím pole Zobrazit body záznamu bychom na trase mohli vidět body, v nichž byla prošlá trasa zaznamenána. Tlačítkem Zoom Tool a tažením v obrázku bychom mohli vymezit část trasy, kterou chceme zobrazit podrobně.
10.4 Přiřazení GPS údajů do fotografií Odhad polohy
prosle.gpx
(jpg) 2008_0131_45 2008_0131_46 2008_0131_47 2008_0131_48
Na výletě jsme pořídili 4 fotografie. Většina fotoaparátů ukládá do fotografií čas, kdy byl snímek pořízení. V uložené prošlé trase máme záznam naší polohy v čase. Záznam je pořízen jen v jednotlivých bodech. Polohu v ostatních časových bodech můžeme odhadnout: − jako polohu předchozího známého bodu nebo − interpolací polohy předchozího a následujícího bodu. Přiřazení GPS údajů do fotografií provedeme programem Zoner Photo Studio verze 10 5 : − Prošlou trasu uložíme na počítači programem MapSource příkazem SOUBOR, ULOŽIT JAKO do formátu gpx 6 . − V programu Zoner Photo Studio zobrazíme adresář s fotografiemi z výletu. − Klepneme do miniatury prvního snímku a současně s klávesou Shift do miniatury posledního snímku. − Z menu zadáme INFORMACE, GPS, PŘIŘAZENÍ GPS ÚDAJŮ. Zobrazí se dialogového okno Přiřazení GPS údajů údajů. V něm klepneme do tlačítka Načíst data z GPS záznamu trasy a vyhledáme soubor ve formátu gpx se záznamem trasy a klepneme do tlačítka Aplikovat na vše 7 . 5 6 7
Přiřazení je možné provést verzí 9 a novější. Program Zoner Photo Studio vyžaduje data v tomto formátu gpx, tj. GPs eXange. V poli Určení pozice je možné vybrat metodu určení pozice mezi dvěma body (Poslední známá pozice nebo Lineární proložení hodnot).
Kapitola 10: GPS
6
− V pravém horním rohu miniatury snímků se nyní zobrazuje ikona zeměkoule. Poklepáním na ikonu zobrazíme polohu snímku v mapě číslem 1 (viz obr. 10-7). OBR. 10-7: POZICE FOTOGRAFIE V MAPĚ
− Pro jednotlivé fotografie můžeme v jejich informacích zjistit polohu (příkazem INFORMACE, INFORMACE O OBRÁZKU v sekci GPS informac informacee). − V programu MapSource doplníme alespoň dva body s místy fotografií příkazem ÚPRAVY, NOVÝ BOD. Do symbolu vybereme fotoaparát. Upřesníme pole Souřadnice. Souřadnice můžeme zapsat formou stupňů, minut a sekund oddělených mezerami. Zadáme takto body: Název Souřadnice Výška Komentář Odkaz Lukas N50 8 37.84 E17 8 1.49 1270 rolba u vleku G 2008_0131_45 rolba N50 7 33.13 E17 8 51.87 1058 Lukáš u Vřesové studánky 2008_0131_48 − Do pole Zobrazit vybereme pro oba body Symbol & Komentář. − Výsledný stav mapy v programu MapSource je v obr. 10-8. OBR. 10-8: MAPA VÝLETU
− Poklepáním na bod v uživatelské záložce Body zobrazíme vlastnosti bodu. Pro fotografie tak můžeme klepnutím do tlačítka Open se žlutou šipkou zobrazit odkaz, tj. v našem případě fotografii. Odkaz může vést na webovou adresu či soubor v jiném programu, např. dokument ve Wordu. − Pozice GPS se uloží do fotografie a mohou ji využít i jiné programy (např. Panoramio).
