Что такое GPS

GPS, расшифровывается как Global Positioning System (Глобальная система позиционирования) - это навигационная система, разработанная американскими военными и предназначенная для определения географических координат на местности.

Изначально системы спутникового позиционирования создавались для точного наведения межконтинентальных баллистических ракет. США и Советский Союз начали их разработку в начале 70-х годов прошлого века. Первый спутник американской системы GPS (Global Positioning System) был запущен в 1978 г., а советской Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) - в 1982 г. На данный момент GPS представляет собой группировку из 24 спутников - таково минимальное число, которое позволяет точно определять координаты объекта практически в любой точке Земли. В 1995 г. ГЛОНАСС составляла 24 спутника, однако к 2001 г. на орбите их осталось лишь восемь. Существующее оборудование (работающее одновременно с GPS и ГЛОНАСС) громоздко, дорого, засекречено и недоступно простым пользователям.

Европа тоже не осталась в стороне от процесса создания навигационных систем. Некоторое время назад Европейский Союз рассматривал возможность помочь России с финансированием ГЛОНАСС, однако затем Европа приняла решение о создании собственной навигационной системы. К счастью для всех пользователей, Европа и США договорились о том, что и Европейская система и следующая версия GPS будут использовать один и тот же формат сигналов. Пока эта система находится лишь в стадии проектирования. Планируется, что к 2008 году она будет состоять из 38 спутников.

Бытовые приемники GPS появились в продаже в конце восьмидесятых - начале девяностых годов. Но они долгое время были очень дороги, и простому туристу оставалось о них только мечтать, разглядывая каталоги зарубежных фирм. К счастью в последнее время ситуация изменилась, и простейший прибор можно свободно купить в магазине по цене от 150$. Какую же пользу можно извлечь из GPS? Как выбрать прибор и как максимально использовать его возможности? На эти вопросы я постараюсь ответить в этой статье.

Хочу заметить, что эта статья ориентирована на использование "бытовых" навигационных приборов. Существуют и специальные GPS применяемые в геодезии, это очень дорогие и очень точные приборы, позволяющие получить точность измерений порядка миллиметров. Надо понимать, что от бытовых приборов они серьезно отличаются не только ценой, но и методами обработки сигналов, которые и позволяют достигнуть такой точности. Достигнуть такой же точности с использованием бытовых приборов физически невозможно - их приемники попросту не в состоянии измерить параметры сигнала с необходимой точностью. Профессиональные геодезисты утверждают, что бытовым прибором невозможно получить даже точность +/- 5 метров (хотя приемник будет утверждать, что он определил точнее). Впрочем, на самом деле не все так плохо…

Как можно использовать GPS

Какой же прок можно получить от этой маленькой черной коробочки?… Любой приемник GPS в первую очередь умеет определять собственные координаты в пространстве. Однако во многих случаях координаты - это только база для тех возможностей, которые предоставляет GPS.

В первую очередь GPS позволяет ориентироваться на местности. Даже если вокруг ночь, туман, вы всегда знаете, где вы находитесь, откуда и куда идете, как далеко осталось до цели. Если в приемник загружена карта местности, то вы просто видите свое положение на ней. Даже если карты нет, то можно сопоставить траекторию своего перемещения (Трек) в пространстве с картой и понять, где вы сейчас находитесь.

Возможность запоминать точки позволит в любой момент узнать, в каком направлении и на каком расстоянии от вас находится ранее запомненный ориентир, например, оставленный рюкзак, лагерь, начало горной тропы. Найдите в Интернет координаты неизвестной вам пещеры и введите их в прибор - и он уверенно выведет вас к входу даже в незнакомом районе. Запомнив координаты новой пещеры, вы всегда сможете вернуться к ней или отправить туда друзей.

Определенные GPS-координаты можно использовать и для создания карт. С его помощью вы сможете "привязать" и скорректировать аэрофотоснимок или бумажную карту, нанести на нее входы в пещеры и другие интересующие вас объекты (только не следует забывать про ограничения точности бытовых приборов).

Но помните, что, как и с любой другой сложный прибор, GPS сможет создать вам много проблем, если вы не умеете им пользоваться. Слепо доверившись прибору в густом лесу или горах можно зайти совсем не туда, куда хотелось. И уж точно он вам ничем не поможет, если внезапно сядут батарейки. Для того чтобы получить максимум от GPS, нужно понимать, как он работает, изучить его слабые и сильные стороны. И не забудьте взять с собой обычный компас!

Какие бывают GPS

На Российском рынке GPS-приемников почти безраздельно господствует продукция фирмы Garmin. Рассмотрим основные модели приемников, подходящих для туристов:

• "Старые" приемники, серия GPS 12 (12, 12CX, 12XL), GPS II+

  Это одни из первых появившихся в продаже приемников, которые, тем не менее, до сих пор пользуются популярностью. Они характеризируются хорошим качеством приема сигналов, прочны и надежны. Поддержка картографии отсутствует, разрешение экрана мало по сравнению с современными моделями. Потребление энергии также больше, чем у более новых моделей. Эти приемники можно рекомендовать для тех, кто ограничен в средствах, но хочет получить качественный приемник, в котором есть все необходимое, и нет ничего лишнего.

• Приемники III+, 12MAP
  Одни из первых приемников с поддержкой картографии. Те же характеристики, что и у предыдущей группы, но есть (очень мало) память для карт. На настоящий момент они сняты с производства. Все бы хорошо, но цена очень велика, по сравнению с новыми моделями.

• Серия eTrex
  Эта серия, видимо, ориентирована на широкий круг пользователей, которые хотят видеть в руках скорее игрушку, чем прибор. По сравнению с 12-ой серией можно обнаружить отсутствие некоторых весьма полезных функций (вроде усреднения координат), "детский" интерфейс и… значительное ухудшение качества приема.

• еMap
  Весьма неплохой по функциям прибор, но, наверное, единственный незащищенный от воды, что осложняет его применение в походных условиях (впрочем, есть специальный резиновый чехол). Качество приема также страдает, как и у eTrex.

• GPS 72, 76, 76MAP
  Эти приборы должны были придти на смену 12-ой серии. Большие, с хорошими дисплеями, функциональные, воды не только не боятся но даже не тонут… Но вот поставить туда хороший приемник фирма Garmin забыла.

• Geko
  Дальнейшее развитие серии eTrex - недорогие приемники для походов за грибами. Но некоторые функции (например, объем памяти) значительно улучшились. Но прием остался на слабом уровне.

• Garmin 60C, 76C, Legend C, Vista C.
  60- это новая серия приемников, тогда как 76С и Vista C кажутся старыми приемниками с новым экраном… Экран, действительно, замечательный - цветной, высокого разрешения и отлично видимый днем - аналогов этому экрану пока нет. Но и это еще не все - фирма Garmin наконец-то вспомнила, что главная функция GPS - это определение координат, и взялась за качество приема. К сожалению, в данный момент нет данных, удалось ли вернуться к уровню приема GPS 12, но в любом случае это лучше чем все, что было после 12. Так что, наконец, появилась возможность купить современный приемник Garmin c хорошими возможностями и уверенным приемом - главное, чтобы хватило денег.

Наряду с Garmin, можно приобрести в России и приемники фирмы Magellan. Они распространены гораздо меньше, чем Garmin, и, как мне представляется, это незаслуженно. В данный момент доступны две серии приемников Magellan - SportTrack и Meridian. Серия SportTrack включает в себя как простые приборы без картографии, так и более сложные с поддержкой карт, электронным компасом, цветным экраном (который, впрочем, не идет ни в какое сравнение с Garmin 60). Meridian'ы - более дорогие приборы, все они поддерживают картографию.

Основное преимущество приборов Magellan перед Garmin - хорошее качество приема. Выбирая приемник Magellan, не придется выбирать между хорошей функциональностью и устойчивым приемом, как в случае с Garmin. Но есть и минусы - карты к Magellan дороже и менее доступны, чем Garmin'овские, они также не поддерживают генерализацию¹. Впрочем, продавцы обещают эту проблему решить (уже давно…). С другой стороны в приемниках Magellan для расширения картографической памяти используются стандартные карты памяти, а Garmin использует собственный формат, не забывая при этом продавать карты на порядок дороже обычных.

В последнее время в продаже появилось много китайских GPS-приемников, предназначенных для подключения к компьютерам, ноутбукам или КПК. Такое устройство часто называют "GPS-мышь". Приборы фирм GlobalSat, Holux, Haicom недороги (от 100$) и обеспечивают отличное качество приема, по утверждению некоторых, якобы, превосходящее не только новые, но и старые Garmin'ы серии 12. Секрет этого кроется в том, что они построены на высококачественном чипсете фирмы Sirf.

Однако такой прибор невозможно применять отдельно - на нем нет ни экрана, ни кнопок. Для получения полноценного навигационного устройства необходимо добавить ноутбук или КПК. Возможны различные варианты подключения: через USB, RS-232 (COM-порт), PCMCIA, CompactFlash, SDIO, BlueTooth. К сожалению, необходимость использования ноутбука или КПК существенно ограничивает возможность применения этих устройств в походных условиях. Полученная конструкция получается довольно громоздкой, боится воды и требует частой подзарядки питания. При использовании с КПК время работы с установленным CF-приемником составляет порядка 2-2.5 часов. Интересно заметить, что при использовании BlueTooth время автономной работы существенно увеличивается, за счет того, что приемник использует собственный аккумулятор, а BlueTooth потребляет меньше энергии, чем GPS. Но через несколько часов все равно придется искать розетку. Такое решение хорошо подойдет к тем, кто уже имеет КПК и не планирует длительных походов вдали от цивилизации.

Сейчас выпускаются КПК со встроенными модулями GPS. В качестве таких устройств можно назвать Garmin iQue, построенный на платформе Palm, и Mitac MIO 168 на базе ОС Windows CE. В ближайшее время ожидается появление КПК Palmax z720. Эти устройства имеют те же достоинства и недостатки, что и обычные связки КПК+CF GPS. К сожалению, даже Garmin не позаботился защитить iQue от воды…

Карты для GPS

Наличие карты в GPS приемнике очень сильно упрощает ориентирование на местности и, безусловно, является одним из самых больших плюсов приемника. Какие же карты доступны для GPS?

Все автономные приемники GPS используют векторные карты. Это означает, что карты в них хранятся в виде наборов координат, описывающих картографические объекты - дороги, реки, леса, города. Такое представление имеет много преимуществ - небольшой размер, возможность масштабирования и генерализации. Недостатком используемых в GPS форматов является то, что они официально являются закрытыми и возможности по изменению и созданию карт для GPS крайне ограничены.

К сожалению доступные в данный момент карты не так хороши, как могли быть. Для приемников Garmin можно купить карты областей России соответствующие по наполнению 2-километровым картам (для центральной части, для Сибири, возможно, не будет даже 2-километровок). На этих картах также отсутствует информация о рельефе.

Кроме коммерческих карт, можно найти в интернете и бесплатные самодельные карты. Как правило, такие карты конвертируются с дисков, продаваемых фирмой Ingit, и имеют примерно такое же качество, что и продаваемые за деньги. Процесс конвертации стал возможен благодаря действиям программистов-любителей, которые смогли расшифровать формат Garmin и написали ряд программ для их редактирования. Эти программы доступны в интернете и позволяют при желании создавать собственные карты.

Для Magellan также имеются в продаже 2-километровые карты. Эти карты создаются в программе, распространяемой фирмой Magellan вместе с одним из своих приемников. К сожалению, эта программа не позволяет создавать карты, поддерживающие генерализацию.

Двухкилометровые карты хорошо подходят для езды по местности на машине, однако, для пешего туризма и спелеологии это, мягко говоря, не самый подходящий масштаб. Мне представляется, что, учитывая наличие средств создания карт, вполне возможно составление карт крупного масштаба для регионов, интересующих спелеологов. На такие карты можно нанести и нужную спелеологам информацию, отсутствующую на коммерческих картах - например рельеф, входы пещер.

При использовании GPS совместно с ноутбуком, как правило, используют растровые карты. Такие карты представляют собой сканированное изображение карты, которое "привязывают", указав координаты некоторых опорных точек. Наиболее популярной программой для работы с такими картами является OziExplorer. Создать растровую карту очень просто - достаточно иметь сканер и обычную карту нужного масштаба. Однако есть и минусы - растровые карты занимают намного больше еста и не позволяют менять масштаб изображения.

При использовании GPS с КПК раньше пользовались растровыми картами и программой OziExplorer CE. Однако отсутствие масштабирования сильно затрудняет использование растровых карт на КПК - на маленьком экране виден лишь небольшой фрагмент карты, и приходится постоянно крутить карту, чтобы понять общую ситуацию. Недавно появилась программа GIS Russa, которая позволяет работать как с растровыми картами, так и с векторными картами различных форматов, включая Garmin. Эта программа, безусловно, намного улучшила возможности применения КПК в роли GPS, так как она позволяет при необходимости использовать масштабируемые растровые карты для понимания общей ситуации и подробные растровые карты - для точного ориентирования на местности.

GPS и компас

Все приборы GPS имеют режим навигации на точку, в котором приемник показывает на экране стрелку, ориентированную на заданную точку. Понятно, что для того, чтобы нарисовать эту стрелку правильно, прибор должен понимать, в каком направлении движется его хозяин. Однако, большинство приборов GPS не имеют встроенного магнитного компаса и не могут определить свою ориентацию в пространстве. Как же прибор определяет направление? Очень просто - фиксируя изменение своих координат.

Однако такой подход имеет некоторые недостатки. Во-первых, прибор не может определить, куда вы повернулись, если вы стоите на одном месте. Таким образом, стрелка на экране всегда показывает направление на точку относительно того направления, которое было последним направлением вашего движения. Но к этому достаточно легко привыкнуть.

Вторая проблема на самом деле сложнее. Если условия приема далеки от идеальных (например, в лесу), то точность определения координат GPS может быть порядка 10 метров. Если прибор при этом перемещается медленно (человек идет пешком), то изменения координат, вызванные ошибками измерения, могут стать больше, чем реальное перемещение прибора. В этом случае прибор просто не сможет правильно определить свою ориентацию, и стрелка будет показывать куда угодно, кроме правильного направления. К такой ситуации надо быть готовым, иначе можно уйти совсем не в ту сторону, которую бы хотелось.

В некоторых моделях GPS имеется встроенный магнитный компас, который позволяет определять ориентацию прибора (как и обычный компас). Такие приборы должны быть лишены недостатков, описанных выше. К сожалению, в большинстве моделей компас выполнен примитивно, и, вследствие конструктивных недостатков, правильно определяет направление, только если находится в строго горизонтальном положении. Такой компас нельзя использовать для топосъемки, однако он может быть полезен в ситуации медленного перемещения. Приборы, которые имеют встроенный компас, как правило, имеют настройку, позволяющую задать скорость, ниже которой будет использоваться магнитный компас, а выше - измерения по координатам.

Насколько известно автору, "правильный" магнитный компас, показания которого не зависят от угла наклона, имеется в приборе Magellan SportTrack Color, и, по обещанию фирмы, будет использоваться во всех ее новых моделях.

Какие выбрать GPS

При выборе конкретной модели приемника необходимо, в первую очередь, учитывать функциональные возможности прибора. В этом разделе я постараюсь описать основные характеристики и возможности

• Разрешение экрана. Чем выше разрешение экрана, тем больше информации на нем можно отобразить. Как правило, высокое разрешение имеют экраны приборов, поддерживающих картографию. Даже если у Вас не будет подробной карты на нужный район, на таком экране будет гораздо лучше видны треки и точки, с которыми Вы будете работать.

• Цветной экран. Карты на цветном экране гораздо более информативны, чем на черно-белом. Однако во многих случаях цветной экран плохо видно на солнце (или не видно совсем). Исключение составляют новые приборы фирмы Garmin - 60C,76CS, Vista/Legend C, в которых установлены трансфлективные экраны нового поколения. Экран на этих приборах замечательно читается на солнце даже без подсветки.

• Поддержка картографии. Возможность отображения карт существенно улучшает возможности использования прибора для ориентирования на местности.

• Объем памяти для карт. Чем больше объем памяти, тем больше карт можно будет загрузить в прибор. Например 2-километровая карта Московской области для Garmin занимает более 2 MБ.

• Размер памяти для TrackLog. В TrackLog записывается траектория перемещения прибора (и его владельца). Приборы могут поддерживать до трех режимов записи: точки ставятся через фиксированное расстояние, через фиксированный интервал времени или автоматически (прибор "выбрасывает" точки находящиеся на одной прямой, но оставляет те, которые находятся на повороте, сохраняя таким способом форму маршрута). В автоматическом режиме записи 1000 точек хватает примерно на 6 часов движения автомобиля по лесу.

  Некоторые приборы позволяют сохранять несколько вариантов TrackLog'а в памяти. При этом надо учитывать, что во многих случаях при сохранении происходит значительное "огрубление" трека и для хранения используется та же память, что и для рабочего трэка. То есть вы имеете не 4 TrackLog по 2000 точек, как можно было бы подумать, прочитав рекламный буклет, а 1 из 2000 или 4 по 500. В идеальном случае может иметься возможность неограниченной записи трека на карту памяти прибора.

• Память для путевых точек (Waypoint). Ограничивает число точек, которые вы можете хранить в приборе. При работе над уточнением карт нам удавалось поставить за короткое время более 1000 точек в одном районе. Однако такой режим работы все равно требует наличия рядом компьютера, на котором все эти данные будут обрабатываться. Трудно представить, зачем так много точек может потребоваться в простом походе.

• Размер и число маршрутов (Route). Маршрут состоит из последовательности точек, которые вы предполагаете проходить по ходу своего движения. При движении по маршруту прибор указывает направление на следующую точку, автоматически переключается на следующую при достижении заданной, показывает расчетное время прибытия в следующую или конечную точку маршрута и другие параметры. В приборах, как правило, ограничено число маршрутов и число точек, из которых состоит маршрут. Также может присутствовать режим навигации по маршруту в обратном направлении.

• Режим усреднения координат. Используется для увеличения точности определения координат при запоминании Waypoint. В приборах Magellan включается автоматически, если прибор неподвижен. В приборах Garmin включается по команде. Некоторые приборы могут не иметь такого режима.

• Подключение внешней антенны. Необходимо для использования приемника в автомобиле, в пешеходном варианте используется редко.

• Поддержка DGPS, WAAS. Системы коррекции влияния атмосферных помех на точность определения координат. В старой системе DGPS информация передается с наземных станций, в новых - со спутников. Насколько известно автору, в России имеется только одна станция DGPS в районе Санкт-Петербурга. Сигнал WAAS можно принимать со спутников, однако, эта информация корректна только на расстоянии до нескольких сотен километров от ближайшей наземной станции измерений, которых в России нет. Эти системы могут быть использованы только рядом с западными границами России, а на остальной территории могут привести, скорее, к ухудшению точности.

• Звуковые сигналы. Могут быть полезны, чтобы, например, предупредить пользователя о потере сигнала со спутников. Еще лучше, когда имеется возможность отключить эту функцию.

• Электронный компас. Может быть полезен для корректной работы указателя на точку при передвижении с небольшой скоростью и/или плохих условиях приема сигнала. Бесполезен для топосъемки.

• Барометр и высотомер. Может использоваться для измерения давления, предсказания погоды и уточнения показаний высоты, неточно измеренной GPS, по (не менее неточным) показаниям барометрического альтиметра, или наоборот.

• Время работы от батарей. Тут все понятно, чем больше, тем лучше. Надо еще не забыть посмотреть, 2 или 4 батареи нужны прибору.

• Водонепроницаемость. Безусловно, необходима туристу. Практически все приборы за редкими исключениями (Garmin eMap) хорошо защищены от воды и способны выдерживать длительное пребывание под водой. Многие современные приборы, кроме того, еще и не тонут в воде.

Можно также отметить возможное присутствие большого числа дополнительных функций, включая информацию о восходе и заходе солнца или луны, калькуляторы времени рыбалки, определения времени приливов и т.д.

Как работать с GPS

GPS - это безусловно замечательный прибор, однако для того, чтобы полностью использовать его возможности, необходимо понимать, как он работает, и какие факторы влияют на его работу.

Если вы обмениваетесь данными с другими пользователями GPS, или определяете по координатам свое положение на карте, то, в первую очередь, необходимо убедиться, что все ваши данные указаны в одинаковой системе координат. Один мой друг как-то провел около часа, пытаясь найти в болоте дорогу, координаты которой, как потом оказались, были записаны в "неправильной" системе координат. Поэтому если вы публикуете свои координаты, обязательно указывайте, в какой системе координат вы работаете.

GPS поддерживают до нескольких сотен систем координат, да и в одной системе координат данные могут отображаться в разном виде (например, секунды или сотые доли минут). "По умолчанию" приемники GPS работают в системе координат WGS-84 (World Geodesic System 1984). Советские карты выполнены в системе координат Пулково-1942. Разница между этими системами координат в центральной России составляет порядка 200 метров. К сожалению, СК Пулково-42 не поддерживается приборами Garmin и Magellan, однако, если есть необходимость в ее использовании, то можно настроить параметры СК вручную. Как это сделать, описано на многих сайтах в интернете, например: http://ne-grusti.narod.ru/GPS/garmin12.html

При работе с GPS и обычным компасом необходимо учитывать существование магнитного склонения. GPS имеют настройки, которые позволяют выбрать, в каком виде выдавать азимуты и углы - в истинном (от направления на географический полюс) или с учетом магнитного склонения. В последнем случае также можно воспользоваться автоматическим определением склонения прибором или ввести значение склонения вручную.

Включаем прибор

Для того чтобы GPS смог определить свое положение, он должен принимать сигналы со спутников и иметь информацию об их положении в пространстве. А чтобы узнать, с каких именно спутников нужно принимать сигнал, приемник должен знать текущее время и свое положение, тогда он сможет рассчитать, какие спутники находятся в небе над ним.

Данные о положении спутников различаются на грубые (альманах), которые позволяют установить, какие спутники должны быть видны в конкретный момент в конкретном месте, и точные - эфемериды, которые содержат точную информацию о положении спутника, необходимую для расчета координат.

В зависимости от того, какая информация есть у GPS, могут быть три варианта запуска приемника:

1. Горячий старт. Происходит, если приемник выключался на короткое время. В этом случае GPS знает точное время и имеет полные данные о расположении спутников, что позволяет быстро начать работу.

2. Холодный старт. Приемник выключался на более длительное время, но не перемещался на значительные расстояния. В этом случае приемнику может потребоваться около минуты, чтобы синхронизовать часы и принять эфемериды спутников.

3. Автоопределение. Если приемник был выключен надолго, или перемещен на большое расстояние, то ему может не удаться определить свое положение, используя метод холодного старта. В этом случае он начинает перебирать все возможные спутники, до тех пор, пока не сможет найти какие-либо из них. Вы можете помочь приемнику, указав точное время и примерное положение. Этот режим требует максимального времени, порядка 5 минут. В случае же, если будет повреждена внутренняя память приемника, то может потребоваться вплоть до нескольких часов работы.

В то время, пока приемник находится в состоянии запуска, не рекомендуется перемещать его в пространстве - это может увеличить время запуска.

Альманах и эфемериды передаются со спутников, чтобы приемники могли принять и скорректировать свою информацию. Однако, передаются они постепенно и не очень быстро. Поэтому, первое время после запуска приемник может не иметь эфемерид с части спутников, и не сможет использовать их для вычисления позиции, даже если сигнал с них принимается. Приемники фирмы Garmin обозначают это состояние не закрашенным столбиком уровня сигнала на странице спутников (впрочем, некоторые приемники могут так отображать спутники, для которых эфемериды есть, но их сигнал не используется для расчетов по другим причинам). Уровень сигнала со спутников, для которых приемнику известны эфемериды, отображается закрашенным столбиком. Если требуется максимальная точность определения координат, то после включения прибора нужно дождаться момента, когда не останется не закрашенных столбиков уровня сигнала. Сами приборы, как правило, переключаются со страницы спутников раньше - как только смогут определить (весьма неточно) свое положение.

Какие факторы влияют на точность GPS

Одну из самых больших проблем при навигации с GPS представляют ситуации, когда из-за "плохого приема" сильно падает точность определения координат. Из-за чего же это может происходить?

Для работы прибора GPS необходимо, чтобы он имел возможность принимать сигналы от спутников, находящихся на огромном расстоянии. Сигнал со спутника очень слабый, и его легко можно блокировать. Сигнал может блокироваться элементами рельефа (горы), домами, деревьями, крышей автомашины и даже самим человеком, который держит прибор. Влажность, а особенно снег или дождь, могут существенно усилить поглощение сигнала в лесу.

Заблокировать сигнал можно и материалами, которые, казалось бы, не должны блокировать радиоизлучение. Например, стекла новых иномарок часто покрывают каким-то составом, который препятствует работе GPS. Мне пришлось в свое время убедиться, что если примотать антенну GPS абсолютно безвредным малярным скотчем к лыжной палке из углепластика, то прибор перестает работать. Как только освободил антенну - появился сигнал со спутников. Помещение прибора в карман куртки тоже не способствует улучшению приема.

Вторым фактором, влияющим на точность определения координат, является геометрическое расположение спутников, сигнал которых удалось принять. Дело в том, что если спутники окажутся расположенными примерно вдоль одной линии, то прибор сможет хорошо определить свое положение вдоль этой линии, но точность в поперечном направлении окажется низкой. Такая ситуация может возникнуть в горном ущелье, а может и в обычном лесу, если спутники, находящиеся у горизонта, будут закрыты лесом, а находящиеся вверху окажутся расположены неудачно.

Если удалось "поймать" только три спутника, то прибор будет работать в так называемом 2-D режиме, предполагая что ваша высота над уровнем моря не изменяется (будет использовано последнее известное значение высоты, или можно ввести ее вручную). Работа в этом режиме также может повлечь ухудшение точности, особенно если высота на самом деле изменяется. Для полного определения координат прибору необходимо принять сигнал не менее чем с 4 спутников.

Как же работать с прибором, если вы оказались в неблагоприятных условиях приема? Прежде всего, необходимо регулярно контролировать точность определения координат. Не забывайте иногда заглядывать на страничку с расположением спутников и ошибкой определения координат. Если ваш прибор поддерживает такую возможность, выведите значение ошибки в качестве одного из информационных полей на экране с картой или компасом. Это поможет вам заранее понять, что GPS неправильно оценивает ваше положение.

При плохом определении координат в первую очередь страдает определение направления движения, поэтому от использования экрана со стрелкой в такой ситуации лучше сразу отказаться (если у вас приемник без электронного компаса). Если необходимо, воспользуйтесь обычным компасом, ведь если точка далеко, то прибор достаточно точно знает азимут на точку, просто он не знает своего направления движения. Если вы близко к точке, воспользуйтесь экраном карты. Как правило, человек может, глядя на экран, определить, какое перемещение вызывается его движением, а какое - ошибкой.

Если точность определения координат совсем низкая, воспользуйтесь страничкой со спутниками, и постарайтесь определить, что мешает приему сигнала. Постарайтесь исключить влияние препятствий, например, выйдите на поляну в лесу или заберитесь на гору.

GPS и компьютер

Подключая GPS к компьютеру, вы получаете возможность обмениваться с ним данными и обрабатывать информацию на ПК. Наиболее распространенной среди обычных пользователей является, наверное, программа OziExplorer. Это shareware программа, предназначенная специально для работы с GPS. Используя OziExplorer, можно посмотреть траекторию (Track) своего перемещения на карте, редактировать и создавать точки и маршруты. Есть режим "движущейся карты", который позволяет оперативно отслеживать свое положение в пространстве и отображать его на карте.

Для работы с OziExplorer, в первую очередь, необходима карта. К счастью, ее не сложно найти в интернете, или сделать свою. В качестве основы для карты можно сосканировать обычную бумажную карту или использовать аэрофотосъемку, космическую съемку. Чтобы превратить изображение в карту ее нужно "привязать", то есть указать координаты опорных точек. Если на изображении есть градусная или километровая сетка, то сделать это несложно. Главное - не забыть указать координатную систему Pulkovo-42. Привязывать по километровой сетке получается точнее, чем по градусной. Если же сетки нет, то придется определить на местности координаты хорошо заметных на карте или снимке объектов и использовать их в качестве опорных.

Итак, у нас есть карта, и можно подключать GPS. Почти все современные приемники имеют возможность подключения к компьютеру. Исключения составляют редкие простейшие модели. Большинство приборов работают через RS-232 порт (COM-порт) и для их подключения требуется специальный кабель. К сожалению, в современных ноутбуках RS-232 порт ставится очень редко, поэтому приходится использовать переходники USB <> RS-232. Однако, в новых приемниках Garmin уже появился и USB порт.

Для передачи данных (точек, треков и маршрутов) нужно указать в OziExplorer модель GPS и номер порта, к которому он подключен. В самом приборе нужно также установить режим передачи данных (протокол Garmin/Garmin в приемниках Garmin). Старые приемники работали на скорости 9600, в более новых есть возможность увеличить скорость передачи.

Для работы в режиме "движущейся карты" в GPS-приемнике нужно выбрать протокол передачи NMEA. Это стандартный навигационный протокол, поддерживаемый всеми приемниками GPS (и не только ими). По стандарту режим передачи - скорость 4800, 8N1.

Как повысить точность определения координат

Как я уже говорил, с бытовыми приборами невозможно достичь точности, необходимой для серьезных геодезических измерений. Что же делать, если все-таки нужно как можно более точно измерить, например, координаты входа пещеры? Постарайтесь как можно более полно использовать те возможности, которые у вас есть:

1. Не производите важных измерений сразу после запуска прибора. Дождитесь, пока будут приняты эфемериды со всех спутников, которые могут быть задействованы.

2. Проверьте, насколько благоприятно расположение спутников. Как правило, в сутках бывает несколько часов, когда расположение спутников неудачно. Оценить это можно, например, пронаблюдав значение точности, показанное прибором. В нормальных условиях на открытой местности оно должно быть не хуже 4-5 метров.

3. Постарайтесь выбрать место так, чтобы спутники не были загорожены препятствиями (рельеф, деревья и пр.). В конце концов, не загораживайте спутники собой. Поднимите приемник как можно выше. При снятии координат входа в пещеру не всегда надо пытаться залезть как можно дальше в воронку, точность определения координат от этого может пострадать больше, чем если бы вы стояли на открытом месте в 5 метрах от входа.

4. Используйте режим усреднения координат, если он есть в вашем приемнике (лучше чтобы был). Как показали эксперименты с бытовыми приемниками (смотри ссылку 11), максимальный эффект от усреднения можно получить, проводя его на протяжении 6 часов, дальше заметного улучшения не происходит. Однако на самом деле не обязательно стоять так долго, наибольший эффект достигается в первое время, далее изменения не так уж и велики.

Полезные ссылки

1. http://www.oziexplorer.com/ Cайт авторов OziExplorer.
2. http://www.gisrussa.ru/ Сайт ГИС Русса.
3. http://www.rusroads.ru/ Информация и инструкции по использованию OziExplorer на русском языке.
4. ftp://ftp.gps-team.ru/ Карты для OziExplorer, в основном атласы областей России.
5. http://ne-grusti.narod.ru/waypoints.html
   Информация о системах координат и проекциях, как их использовать и как настраивать GPS. Библиотека маршрутных точек.
6. http://www.webcenter.ru/~brownfox/gps/gpsandprintedmaps.htm
   Статья Василия Лисова о том, как совместно использовать GPS и бумажные карты.
7. http://www.arecom.ru/offroad/gps/
   Информация по установке программы MapSource. Карты для Garmin.
8. http://www.lib.berkeley.edu/EART/topo.html
   Коллекция сканированных карт университета Berkley.
9. http://optics.npi.msu.su/turizm/karty/podmosk/
   http://users.northnet.ru/maps/
   http://info.poehali.net/c00000/1/
   http://mapy.mk.cvut.cz/index_r.html
   Карты для OziExplorer.
10. ftp://ftp.glcf.umiacs.umd.edu/glcf/ Спутниковая съемка, в том числе с разрешением 15 метров (поддиректории ETM). В поддиректории Mosaic_Landsat/ "склееная" съемка в формате MrSID. Соответствие названий файлов местности можно посмотреть на
    https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid.
    В поддиректории Landsat/ исходные файлы (меньшей площади покрытия, формат GeoTiff). Как в этом ориентироваться читайте тут:
    http://gps.boston.ru/cgi-bin/forum/showpost.pl?Board=gpsgeneral&Number=42316
11. http://users.erols.com/dlwilson/gps.htm
    Статьи о точности GPS.
12. http://gps.chrisb.org/
    Программа GPSMap для создания карт в формате Garmin.
13. http://www.geopainting.com/
    Редактор карт в форматах Garmin, ГИС Русса, GPSMap и других.
14. http://ingit.narod.ru/cmap.htm
    Конвертер карт из формата Ingit в формат GPSMap.

____________________________

¹Генерализация - изменение насыщенности объектами карты при изменении масштаба.

Вариация на тему морфогенеза

Вертикальная проницаемость