Jak powstają mapy do nawigacji GPS

Wielu użytkowników nawigacji satelitarnej pewnie się zastanawia, jak powstają mapy cyfrowe wykorzystywane w nawigacji GPS, która coraz częściej pojawia się jako jedna z funkcjonalności smartfonów. Spróbujemy to wyjaśnić opisując drogę, jaką pokonują dane, by finalnie znaleźć się w systemie nawigacyjnym AutoMapa - programu do nawigacji działającego w urządzeniach PocketPC.Wielu użytkowników nawigacji satelitarnej pewnie się zastanawia, jak powstają mapy cyfrowe wykorzystywane w nawigacji GPS, która coraz częściej pojawia się jako jedna z funkcjonalności smartfonów. Spróbujemy to wyjaśnić opisując drogę, jaką pokonują dane, by finalnie znaleźć się w systemie nawigacyjnym AutoMapa - programu do nawigacji działającego w urządzeniach PocketPC. Źródła danych W procesie przygotowywania map cyfrowych wykorzystywane są obrazowania Ziemi w postaci zdjęć lotniczych i scen satelitarnych poparte następnie zwiadem terenowym. Zdjęcia wykonuje się przy różnych parametrach spektralnych, gdyż wykorzystywane są w różnych celach. Inne informacje otrzymuje się przy wykorzystaniu widma światła widzialnego, takiego, jakie rejestruje ludzie oko, a inne robiąc to samo zdjęcie w podczerwieni. Obrazy takie po przesłaniu z satelity do ośrodków obliczeniowych na Ziemi trafiają do obróbki cyfrowej obejmującej m.in. korekcję radiometryczną i korekcję geometryczną. Korekcja radiometryczna usuwa efekty zakłóceń spowodowanych wadliwą pracą detektorów, wpływami atmosfery i topografii (zachmurzenie, różnice w oświetleniu wynikające z obiektów terenowych, np. cień rzucany przez góry). Korekcja geometryczna eliminuje zniekształcenia obrazu wynikające z ruchu sensorów oraz faktu rzutowania fragmentu powierzchni kuli ziemskiej (3D) na płaszczyznę (2D). Bardzo ważny w tym procesie jest wybór odpowiedniego odwzorowania kartograficznego i systemu odniesień przestrzennych. Niezbędna jest również tzw. ortorektyfikacja usuwająca zniekształcenia kształtów obiektów widocznych na obrazie spowodowane wpływem rzeźby terenu. Korekcja geometryczna zdjęć lotniczych i satelitarnych wymaga znajomości dokładnych współrzędnych wybranych punktów terenowych widocznych na zdjęciach. AutoMapa Polska 50k powstała na bazie danych wektorowych udostępnionych przez Zarząd Geografii Wojskowej Sztabu Generalnego Wojska Polskiego. W kolejnym etapie dane zostały zweryfikowane na podstawie scen satelitarnych z indyjskiego satelity IRS o rozdzielczości terenowej 5,8 metra. Na tym samym podkładzie powstały dodatkowe elementy treści topograficznej takie jak lasy, jeziora, rzeki, koleje i obrysy miejscowości, itp. AutoMapa zwierająca pełną siatkę dróg utwardzonych oraz pełną siatkę dróg gruntowych, a nawet polnych i leśnych przydatnych nie tylko w wyprawach terenowych ale również w razie konieczności objazdu niespodziewanego korka na głównej drodze. Szczegółowe plany dużych miast tworzone są inaczej. Jako dane pierwotne służą specjalnie w tym celu pozyskiwane zdjęcia lotnicze i wysokorozdzielcze sceny satelitarne satelitów IKONOS i QuickBird. Po przetworzeniu do postaci wektorowej odpowiadają pod względem dokładności mapom topograficznym w skali 1:5000. Ważną zaletą tak przygotowywanych map są obrysy poszczególnych budynków wykonane z dokładnością do 1 metra, uzupełnione w trakcie zwiadu terenowego o precyzyjne punktowe adresowe. Ważnym elementem dobrej mapy nawigacyjnej jest obszerna baza Punktów Użyteczności Publicznej, z języka angielskiego nazywanych POI (Points Of Interest). Są to miejsca o szczególnym znaczeniu na drodze i poza drogą. Do oczywistych zaliczyć należy stacje benzynowe, hotele i restauracje. Niemniej istotna jest kategoria punktów związanych z bezpieczeństwem jazdy, a wśród nich przede wszystkim te, w które ze względu na częstość wypadków policja decyduje się oznaczyć jako tzw. Czarne Punkty lub monitorować z użyciem radarów i fotoradarów. Baza POI w AutoMapie obejmuje obecnie 56 tys. punktów zbieranych przede wszystkim metodą zwiadu terenowego oraz dzięki współpracy z odpowiednimi organizacjami i służbami. Oprócz obszernej bazy punktów użyteczności publicznej i precyzyjnych adresów mapa nawigacyjna musi oczywiście zawierać informacje o położeniu każdej ulicy oraz o tym, jakie manewry są na niej dozwolone, czyli informacje o organizacji ruchu zbierane przede wszystkim przy pomocy zwiadu terenowego. Finalny efekt to precyzyjna mapa, dzięki której można łatwo odnaleźć adres i trafić w pożądane miejsce sprawnie poruszając się w gąszczu ulic. Aktualizacja map Nawet najdokładniejsza mapa nawigacyjna szybko traci swoją przydatność, jeśli nie jest regularnie aktualizowana. Każda aktualizacja zawiera nowe elementy, poprawki w sieci dróg oraz opracowanie licznych uwag przesyłanych przez tysiące użytkowników. Przygotowanie aktualizacji map to bardzo rozbudowany proces. W pierwszej kolejności nanoszone są poprawki wynikające z porównania map z nowymi zdjęciami satelitarnymi lub lotniczymi. Część pracy nad zdjęciami odbywa się przy pomocy specjalnych okularów, które umożliwiają widzenie stereoskopowe (przestrzenne) i dzięki temu ułatwiają identyfikację i dopasowanie obiektów widocznych na zdjęciach do odpowiednich elementów mapy. Po naniesieniu poprawek operator pracujący nad danym sektorem mapy analizuje kolejno zgłoszenia uwag przesłanych przez użytkowników i sprawdza czy uwagi te są nadal aktualne, czy też zostały już uwzględnione i skorygowane na poprzednich etapach pracy. Zdjęcia satelitarne i lotnicze wykonywane są pod różnym kątem, przy różnych warunkach pogodowych i różnych warunkach oświetlenia. Dlatego nawet doświadczony operator potrzebuje czasu, by dostosować swoją percepcję wizualną i przestawić mózg na analizę kolejnej partii zdjęć. Jest to jeden z powodów, dla których opracowanie aktualizacji map odbywa się regionami, a nie według kolejności otrzymanych zgłoszeń. Jeśli przy opracowaniu zdjęć lub uwag od użytkowników operator natrafia na wątpliwości lub, jeśli zmiany obejmują również organizację ruchu operator przekazuje sygnał do uruchomienia zwiadu terenowego. Przyszłość nawigacji GPS Wraz z rosnącą mocą obliczeniową przenośne urządzenia nawigacyjne wzbogacą się stopniowo w elementy obrazowania trójwymiarowego. Pierwszy element wizualizacji przestrzennej dostępny w nawigacji satelitarnej na komputerach kieszonkowych typu PocketPC to tzw. pseudo-perspektywa nazywana potocznie widokiem 3D. Pozwala kierowcy widzieć dalej do przodu oraz ułatwia orientację w przestrzeni dzięki podobieństwu obrazu na ekranie nawigacyjnym do widoku postrzeganego przez szybę pojazdu. Spektakularnym wzbogaceniem systemów nawigacji GPS będzie bez wątpienia włączenie w obraz widoczny na ekranie kolejnych elementów takich jak obraz ukształtowanie terenu, a następnie wysokość poszczególnych budynków i nawet faktura ich powierzchni. Dane o ukształtowaniu terenu są już dziś dostępne i czekają jedynie na odpowiednio silne procesory w urządzeniach nawigacyjnych oraz odpowiednio tanią i pojemną pamięć. Największy skok jakościowy jaki nastąpi w nawigacji GPS w najbliższych latach to jednak nie wizualizacja 3D, a funkcje on-line. Niektóre przeszkody na drodze mają charakter wolnozmienny i te z dobrym skutkiem mogą być aktualizowane na mapie przy okazji zmian mapy podstawowej publikowanych raz na kilka miesięcy. Jednak znakomita większość utrudnień ruchu drogowego ma charakter szybkozmienny. Obok korków występujących o określonych porach dnia lub roku utrapieniem są korki powodowane przez stłuczki, awarie sieci kanalizacyjnej, drobne naprawy drogowe, itp. Lista powodów, dla których faktyczny czas przejazdu może być radykalnie inny niż czas wyliczony na podstawie oficjalnych parametrów drogi jest bardzo długa, a uchwycenie prawdziwej sytuacji panującej w danej chwili na drogach całego kraju jest olbrzymim zadaniem zarówno organizacyjnym jak i finansowym. Niemniej jednak prace trwają i pierwsze cząstkowe rozwiązania dostępne są już dzisiaj. W Europie Zachodniej powoli rozwija się system TMC przekazujący informacje o korkach na głównych trasach przelotowych. W Polsce najwięcej aktualnych informacji drogowych znaleźć można w serwisie www.POI.Mobilne.net, dającym dostęp użytkownikom AutoMapy do kilkudziesięciu tysięcy dodatkowych punktów POI aktualizowanych przez autorów serwisu oraz przez tysiące aktywnych użytkowników serwisu. Są tam zarówno informacje o robotach drogowych, ograniczeniach nośności i wysokości czy o kontrolach drogowych jak i informacje turystyczne. Przyszłość to system nawigacyjny połączony on-line z serwisem kompletnych danych o aktualnej sytuacji drogowej. Dzięki temu w razie istotnej zmiany trasa będzie natychmiast korygowana. Plus pełna informacja pogodowa, plus możliwość dokonywania on-line rezerwacji np. w hotelu, plus podgląd na pozycję na drodze innych samochodów jadących do tego samego lub innego celu (np. grupa znajomych jadących razem z nami na narty), plus dwustronna komunikacja, plus ... bardzo długa lista nowych pomysłów pojawiających się niemal codziennie. Nawigacja satelitarna przeżywa dziś rozkwit podobny do tego, jaki zaledwie przez kilkunastoma laty spotkał telefonię komórkową. W miarę postępującej szybko miniaturyzacji i jeszcze szybszego spadku cen odbiorniki GPS stają się wszechobecne. 3 lata temu znane były tylko małej grupce entuzjastów. 2 lata temu pojawiły się jako element wbudowany w komputery przenośne PocketPC. Rok temu stały się przystępne cenowo. Dziś wybierać można spośród setki modeli o znakomitej czułości odbioru sygnału GPS dostępnych osobno lub wbudowanych w PocketPC, a nawet w telefony GSM.

Google przekracza kolejną granicę. Nie dasz rady się oprzeć

Paczki z Chin droższe nawet o 145 proc. Co z Polską?

x-kom poszedł na grubo. Takiej ładowarki szkoda nie złapać

TikTok wysyłał Twoje dane do Chin. Zapłaci za to 530 mln euro

Apple iPad Air M3 – tu miała być recenzja, ale wszystko już wiecie

Jaki komputer do gier i pracy? Polecane zestawy na maj 2025

Zapomnij, co wiesz o laptopach. RTX 50 wywraca stolik

Nie lubisz gamingowych laptopów? Tego pokochasz

Masz w portfelu taki banknot? Nic dziwnego, że go nie przyjmą

Pensje milionów Polaków do zmiany. Miało być inaczej

Polaków czekają nowe umowy z bankami. Zmiana prawa od 28 czerwca

Strzyżenie bankomatów w Polsce trwa. Liczby nie kłamią

GTA 6 wreszcie z datą wydania. Złe wieści

Xbox podnosi ceny. Za gry zapłacimy krocie

Twórcy Baldur's Gate 3 nie boją się AI. Przyszłość jest dobra

Porzucili Ubisoft i zrobili hit. Ta gra sprzedaje się jak szalona

Jak powstają mapy do nawigacji GPS

Zobacz więcej

5 potrójnie składanych telefonów, w tym jeden, którego nie było

Pierwsze chwile z Mudita Kompakt. Polski smartfon hitem MWC

Technologiczne sekrety EURO 2024

Wyszukiwarka

Menu

Nasze strony