CC BY
110
УДК 528.94
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ НАВИГАЦИОННЫХ КАРТ
Ярослава Георгиевна Пошивайло
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доцент кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: yaroslava_po@mail.ru
Юлия Николаевна Андрюхина
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант, кафедра картографии и геоинформатики, тел. (999)466-00-90, e-mail: andryukhina.yuliya@yandex.ru
Наличие функционала навигации сегодня пользуется большим спросом среди пользователей смартфонов. Мобильные устройства занимают огромную долю рынка, поэтому значительно возросла аудитория пользователей навигационных карт. Актуальной является разработка специальных приложений для смартфонов, планшетных компьютеров с возможностями навигации.
В статье рассмотрена технология сбора и обработки ДДЗ для создания навигационных карт, применяемая в компании Here Maps.
Ключевые слова: навигационные карты, космические снимки, цифровой слой, адресация, оцифровка, панорамные изображения.
MODERN METHODS AND TECHNOLOGY OF CREATION OF NAVIGATION MAPS
Yaroslava G. Poshivailo
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Associate Professor of the Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: yaroslava_po@mail.ru
Yuliya N. Andryukhina
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., masters student, Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (999)466-00-90, e-mail: andryukhina.yuliya@yandex.ru
The presence of functional navigation among smartphone users in great demand today. Mobile devices occupies a huge market share, because significantly increased user base of navigation maps. The development of special applications with navigation capabilities for smartphones, tablets is actual now.
The technology of collection and treatment ERS for creation of navigation maps used in company HERE Maps are considered.
Key words: navigation maps, space images, digital layer, addressing, digitization, panoramic images.
Внедрение информационных технологий во все сферы научной деятельности и отрасли народного хозяйства является отличительной чертой нашего времени. Навигационное программное обеспечение в наши дни представлено широким ассортиментом программных продуктов, к которым относятся: 2ГИС, HERE MAPS, Яндекс.Навигатор, Яндекс.карты, Googlemaps, GoogleEarth, На-вител - навигационные мобильные сервисы и сервисы для ПК.
Компании-производители довольно часто выпускают новые версии своих продуктов и добавляют дополнительные возможности в построение запросов на поиск нужных объектов, совершенствуют функции прокладки маршрутов, расширяют информацию об интересующих объектах (так называемых точках интереса), например, указывают время работы предприятий и организаций, расположение входа в нужное здание на цифровой карте и многое другое.
Навигационные сервисы для мобильных телефонов существуют с 2002 года, но серьезную угрозу для персональных навигаторов, которые до этого времени безраздельно господствовали на рынке навигации, они начали представлять только в последние годы, когда начала расти производительность смартфонов и степень их распространения. По оценкам Berglnsight, в конце 2012 года количество пользователей мобильных навигационных приложений с ежемесячной активностью по всему миру составило 150 миллионов [1].
Технология обработки ДДЗ и создания цифровых карт для навигационных приложений, как мобильных устройств, так и персональных навигаторов сводится к одной общей схеме. Первым этапом является получение космических снимков высокого разрешения для создания цифровой основы. Как правило, создается несколько сеансов покрытий снимков одной территории в разные времена года, для того чтобы при получении нечетких или с облачными помехами снимков можно было воспользоваться снимками, созданными раннее. На рис. 1 представлены снимки территории г. Астаны.
(а) (б)
Рис. 1. Космические снимки г. Астана
а) Снимок с облачными помехами (2013 г.); б) Снимок, полученный в безоблачную погоду (2010 г.)
Из-за облачной погоды снимок, полученный в 2013 году, не пригоден для работы, поэтому используется материал предыдущих съемок, в целях экономии средств. При создании цифровой основы используются снимки, полученные не более трех лет назад, так как за больший период времени ситуация местности подвергается значительным изменениям.
Обработка снимков производится в специализированных программных комплексах, таких как ArcGIS, ERDAS Imagine или с применением собственного программного обеспечения.
Для создания навигационной карты города Астаны, нами использовалось приложение ArcMap ПО ArcGIS. Основной набор цифровых слоев представлен объектами:
- административной границей;
- гидрографией (реки, озера, водохранилища, каналы и т.д);
- дорожной сетью;
- зданиями и сооружениями.
Для создания цифровых слоев с общего сервера компании выгружаются необходимые космические снимки с даты последней съемки и производится их отбраковка, исключаются снимки с различными дефектами. Привязка снимков ведется в системе координат WGS-84. Оцифровка объектов производится в пределах административной границы города Астаны.
На первом этапе создается слой зданий. Следует отметить, что оцифровке подлежат только те здания, которые имеют адресацию (подробное описание «адресация» см. ниже), если оцифровке подлежит двор с частным домом, то в таком случае для навигации требуется только один объект, чтобы не загружать память приложения и соблюдать картографическую генерализацию (рис. 2).
Оцифровка высотных зданий производится по основанию крыши, затем перемещается под основание фундамента, так чтобы при навигации на местности навигатор как можно точнее привел пользователя в требуемое место (рис. 3).
Рис. 2. Оцифровка частных домов Рис. 3. Оцифровка высотных
г. Астана зданий г.Астана
Результатом работы в приложении ArcMap является цифровая карта с нанесенными контурами зданий. Для навигации важную роль играет адресация объекта. К этому понятию относится точное определение местоположения, нумерация промышленных и гражданских объектов, а также их принадлежность к городским улицам. Информация об адресации собирается картографами, записывается адрес и фотографируется номер на здании. Очень часто на практике возникает спорный вопрос, когда один объект находится на пересечении двух или нескольких улиц и имеет два адреса. В результате решения спорных вопросов и обработки данных, в цифровом формате адресация выглядит в виде точек над каждым зданием, как показано на рис. 4.
Рис. 4. Пример загрузки адресации в ArcGIS г. Астана, Есильский район
Пункты адресации при выгрузке привязаны к системе координат WGS-84 и поэтому при добавлении этого слоя к готовой карте накладываются точно на оцифрованные контуры зданий.
Следующим этапом при создании навигационных карт является создание дорожной сети. Для навигационного приложения HERE Maps оцифровка может производиться, как в программных комплексах, так и на собственном официальном сайте (MapCreator - https://maps.here.com). На официальном сайте HERE Maps зарегистрированный пользователь может создавать цифровые объекты, а также вносить в них изменения. Однако, в целях соблюдения точности и правильности введенных данных, они отображаются для всего круга пользователей на карте только после того, как модератор проверит и оценит их качество. Воз-
можности оцифровки онлайн, позволяют изменять и добавлять дорожную сеть. При создании дорог в режиме онлайн, задаются следующие атрибуты (рис. 5).
КАКОВА СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ?
< 50 км/ч / 30 миль/час »
ОДНО ИЛИ ДЗУХСТОРОННЯЯ?
• Двусторонняя | из А в Б
из 6 в А
КОЛИЧЕСТВО ПОЛОС 3 КАЖДОМ НАПРАВЛЕНИИ
• 1 полоса
2 или 3 полосы 4 и более полос
(а)
(б)
Рис. 5. Атрибуты для дорожной сети в ПО MapCreator: а) Выбор типа дорожного полотна; б) Задание атрибутов дорожному полотну
Оцифровка дорожной сети производится согласно правилам генерализации в картографии. Дорожное полотно должно быть создано сплайном, т.е. плавной линией, чтобы при поворотах, навигатор вовремя озвучивал траекторию движения.
Создание дорожной сети посредством Map Creator является более удобным, чем создание в программных комплексах типа ArcGIS, т.к. все атрибуты задаются автоматически при выборе полотна и его характеристик как показано на рис. 5, и нет никакой необходимости создавать отдельно таблицы атрибутов. Дорожное полотно, созданное посредством Map Creator, используется для приложения HERE, а также для отображения на официальном сайте в режиме «satellite».
В настоящее время картографы ведут большую работу по созданию трехмерных моделей городов для навигационного приложения HERE. Работа ведется в 25 крупнейших городах мира: Милан, Рим, Сан-Франциско, Лондон, Стокгольм, Берлин, Сидней и других.
Сбор информации производится с применением перспективных камер, размещенных на специально оборудованных автомобилях. С обновленной картографической системой, которая построена на базе лазерного сканера LIDAR и технологий обработки данных компании Earthmine, занимающейся BD-картографией,
компания HERE запускает панорамные изображения более высокого разрешения, чем у Google и более точные трехмерные модели зданий. Разрешение камер увеличено больше чем в 2 раза. Каждая из них позволяет захватывать снимки разрешением 16,8 мегапикселей, что в общей сложности позволяет создавать сферические панорамы с разрешением 68-мегапикселей. Камеры используют широкоугольные объективы «рыбий глаз». Система построена таким образом, что панорамные снимки создаются через каждые шесть метров. Камеры работают в тандеме с высокоточным лазерным сканером LIDAR, который Google использует в своих самоуправляемых автомобилях. Данный сканер установлен над камерами и его основной функцией является создание цифрового изображения окружающей среды. Возможностей сканера хватает, чтобы видеть на 200 метров вперед, а угол видимости вокруг передней части автомобиля составляет 40 градусов. Сканер собирает информацию о фасаде зданий, дорожных знаках, дорожной разметке, и может быть использован для заполнения карт векторными 3D-моделями ландшафта. Полученные с помощью камер данные, записываются на жесткий диск емкости, которого хватает на 3 дня работы -140 ГБ данных в день[2].
Рис. 6. Цифровая модель дорожного полотна г.Астаны, созданная в приложении MapCreator
Вышеописанная технология создания карт является аналогичной для всех компаний, занимающихся созданием навигационных карт. Однако в любой технологии имеются как преимущества, так и недостатки (таблица).
Приведенная выше схема обработки информации для создания навигационных карт, является, на сегодняшний день, наиболее применимой в навигационных компаниях.
Навигационное картографирование развивается значительными темпами. Необходимость оперативного решения многочисленных задач с использованием картографических материалов требует постоянного внедрения в картографическое производство новых технологий.
Таблица
Преимущества и недостатки навигационных приложений
Преимущества Недостатки
Ориентирование на местности, прокладка маршрутов от пункта «А» в пункт «Б». При прокладке маршрутов в мегаполисах и крупных городах часто возникают проблемы с обновлением информации, в связи с тем, что специалисты картографы не успевают своевременно вносить информацию.
Построение цифровых карт на основе космических снимков, что является на сегодняшний день одним из самых точных методов создания карт. Получение космических снимков является дорогостоящей процедурой.
Работа осуществляется через спутниковые системы ГНСС - высокая точность позиционирования. При возникновении препятствия для прохождения сигнала от спутника, приложение начинает работать с помехами и выдавать не точную информацию, либо прекращает работать.
Можно использовать цифровые карты и отдельные слои как в навигации, так и в других смежных областях, к примеру, в кадастре, что значительно сокращает объем и стоимость работы. Требуется большое количество как временных, так и трудовых ресурсов на создание цифровых карт, а также покупка лицензионных программных средств.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. «GPS - Club» сообщество профессионалов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://gps-club.ru/gps-club-news/
2. ITC.UA - ведущий украинский информационный ресурс об IT [Электронный ресурс]. - Режим доступа: - http://itc.ua/news.
© Я.Г. Пошивайло, Ю.Н. Андрюхина, 2016
