Навигация с помошью GPS и бумажной карты

.

Итак , наш приемник GPS не имеет возможности работать с загружаемыми векторными картами или мы не нашли нужной/подробной векторной карты , а пора отправляться в поход в малознакомую местность . В этом случае можно использовать совместно GPS навигатор и почти любую бумажную карту или найденный на просторах интернета сканированный растр нужной местности . Когда-то , на заре моего изучения GPS навигации , я с успехом пользовался данным способом ориентирования .

Замечание. Конечно , при наличии карманного компьютера с GPS модулем и замечательной программы OziExplorer для карманных ПК , можно воспользоваться этой связкой , но - все это годится лишь для использования в автомобиле .В пешем / вело / водном походе , где важна автомность работы , пыле - влаго - защищенность , - нежные КПК пасуют , и живут в лучшем случае лишь до кончины батареи (4-6 часов автомной работы ) или до первой хорошей росы ...

Основными задачами использования GPS навигации ,по-моему , является определение собственного местонахождения на местности / на карте , и определение расстояний до маршрутных точек , которые мы заранее расставили на бумажной карте ...

Настройка нашего GPS навигатора ( на примере русифицированного навигатора Garmin eTrex Legend )

А зачем вообще его настраивать ? Дело в том , что навигаторов которые работали бы в системе координат Pulkovo 1942 ( а именно в такой системе координат составлено 99.9 % общедоступных Российских карт или карт бывшего СССР) , мне пока что не попадались .

В меню нашего навигатора находим раздел Настройки-Система Координа т- выбраем из списка пункт USER ( по умолчанию используется Система координат WGS84 ) и вводим в выпадающее меню прибора примерно следующие параметры :

dX=28 dY=-130 dZ=-95 da=-108 df=0.00480795

Данные цифры - результат решения уравнений так называемого преобразования Молоденского между системами WGS84,используемой по-умолчанию во всех GPS навигаторах ) и системой Pulkovo1942 , используемой в отечественной картографии ; значения - ориентировочные , для Европейской части России , чтобы получить более точные значения для своей местности используйте вот этот файлик .

Затем переключаем отображение координат в навигаторе в километровую сетку . В этом же разделе Настройки-ФорматКоординат-выбираем из списка пункт USER (по умолчанию используютя градусы-минуты-секунды-доли секунд ) и вводим следующие параметры :

Orig = долгота центрального меридиана (например , для Сочи или Москвы 39°)

Scale = 1.0 (не 0.9996 ! )

False E = 500 000

False N = 0

Ну и ,естсественно, все значения , имеющие размерность расстояния – устанавливаем в метры .

Те же самые параметры вводим и в программе OziExplorer при калибровке наших карт растровых карт , в разделе Projection Setup , выбрав проекцию Transverse Mercator-Pulkovo 1942 . ( Проекция Pulkovo 1942 уже поддерживается всеми последними версиями программы OziExplorer ) . Раз уж мы заговорили про OziExplorer и растры , продолжаим потихоньку с бумажными картами .

Любая топографическая карта имеет ( ну или должна иметь :) ) координатную сетку - если мы возьмем довольно широко распространенные в сети карты ГШ масштаба 1:100 000 или 1: 50 000 , то они имеют нанесенную по всей карте километорвую сетку . В картах и атласах регионов России издательства фабрики им. Дунаева масштаба 1:200 000 , которые есть в свободной продаже , также присутствует километровая сетка . Правда , на ней , в оличие от карт ГШ ,отсутствует оцифровка , но сама сетка соответствует топографическим картам ) . Для большей понятности рассмотрим , как устроена эта километровая сетка.

Проекцию Гаусса-Крюгера, применяемую на советских картах, упрощенно можно понять так. Всю поверхность земного шара разрезают по меридианам , на дольки , с шагом 6°. Эти самые «дольки» называют зонами. Затем каждая такая зона разворачивается в плоскость . На всей такой зоне создается обычная прямоугольная система координат с началом отсчета на экваторе в середине зоны : одна ось (назовем ее x ) – вдоль экватора, вторая (y) – вдоль центрального меридиана . Понятие центрального мередиана нам еще пригодится, поэтому уточним: поскольку каждая зона имеет ширину 6 градусов, то долгота центрального меридиана будет 6*N-3 градуса, где N – номер зоны (их принято считать с 1). Для удобства работы, чтобы не было отрицательных координат, принято по оси x к координатам прибавлять 500 км для всех точек(то самое значение false easting в программе OziExplorer ), а по оси y – 10 тыс. км (только для южного полушария) . Обратим внимание, что направление линий сетки не обязательно совпадает с направлениями север-юг или восток-запад , хотя и близко к ним. Отклонения могут достигать 3 градусов вблизи границ зон. На стыке зон, в полосе шириной до 1 градуса, допустимо при необходимости пользоваться сеткой из соседней зоны, для этого на военных топографических картах имеется оцифровка и соседней зоны.

Итак, задача #1 - определим значение координат точки, заданной на карте . Возьмем оцифрованную 500-метровку карт ГШ . По вертикали даны координаты линий сетки в километрах ( значение увеличивается на карте снизу вверх ), мелкими цифрами - первые ( старшие ) разряды , крупными - последние ( младшие ) , причем , чтобы не загромождать карту , мелкие старшие цифры могут не повторяться каждый раз (как раз наш случай), т.к. они везде одинаковы . По горизонтали - то же самое, только первая цифра - номер зоны (1 - от 0° до 6°, ... 7 - от 36° до 42° и т.д.)(значение увеличивается слева напрво , т.е. c запада на восток ) . Попробуем определить координаты высоты 1519 в нашем фрагменте карты . Для этого сначала определяем квадрат в котором находится нужная нам точка - просто найдя ближайший нижний левый узел сетки от нашей точки - посчитаем линии сетки от ближайшего пронумерованного узла сетки (90 / 76) - получаем наш квадрат 74 / 89 или с учетом ооставшихся на краю листа старших разрядов 574 / 4889.

Теперь нам остается только определить смещения точки внутри квадрата и прибавить к координатам линий сетки . Это можно сделать при помощи обычной линейки (с учетом масштаба карты , конечно ) . Значения координат должны быть в метрах . В нашем случае ( сетка у нас километровая ) координаты высоты составляют примерно 950м по гозинтали ( долготе ) и 371м по вертикали (широте ) от ближайшего левого нижнего узла сетки . Добавим полученные координаты к координатам узла сетки и получим искомые координаты отметки 1519м - 574950 Easting , 4889371 Northing . Естественно , те же самые цифры должен показывать наш навигатор , будучи настроен так , как я рассказал выше , находясь на местности в этой отметке .
Обратная задача - нахождение своего местоположения решается подобным же образом , только в обратном порядке :

Допустим наш GPS навигатор показывает координаты как на картинке : 574950E , 4889371N . Для того , чтобы найти свое местоположение на карте сначала отбрасываем младшие три разряда координат ( метры ) , по старшим цифрам (тысячи метров) находим нужный квадрат на нашей бумажной карте (левый нижний узел) , а по младшим разрядам ( 950 , 371 )- смещение в метрах внутри найденного квадрата .

 

Если мы берем с собой карты, напечатанные на отдельных листах типографским способом ( или их копии 1:1) , имеющие километровую сетку, то дополнительной подготовки, как правило, не требуется . Если мы берем атлас фабрики Дунаева , имеющий километровую сетку , но не имеющий оцифровки сетки то , на нее надо вручную нанести оцифровку . Для этого достаточно грубо определить координаты хотя бы одной точки , чтобы найти соответствующий квадрат . Если иных способов нет , то можно обратиться к обзорной карте на первой странице атласа , где есть как минимум один меридиан и одна параллель . Для перевода из долготы/широты можно использовать тот же прибор, временно переключив его в режим отображения координат в градусах , введя новую маршрутную точку с заданными координатами , а затем восстановить настройку.

Самый сложный случай - в нашем распоряжении неизвестные бумажные карты без сетки или сетка не внушает доверия - зачастую со сдвигом и поворотом относительно традиционной километровой сетки - (такая сетка , например , используется на многих , в общем - то неплохих картах отдельных регионов Кавказа , изданных Ростовской ВКЧ или в планах городов - видимо чтобы чтобы врагов окончательно запутать :) )

В этом случае придется снчала отсканировать , затем привязать в программе OziExplorer эту карту - как это сделать , не имея никакой сетки - вопрос другой , но и тут нет ничего невозможного -можно например использовать для привязки спутниковые снимки из того же Google Maps... Затем , в том же OziExplorer включаем отображение километровой сетки привязанной ранее карты , после чего печатаем карту с включенной километровой сеткой из OziExplorer (не забудем выключить Auto Scale в Ozi ! )

При навигации вблизи границы зоны бывает полезно выключить Clip to Neat Line , тогда построенная сетка не будет заканчиваться на границе зоны . Помним , что все это имеет смысл, когда настроена система координат !