Pracujeme s GPS

Anotace

A. Zapnutí přístroje

Přístroj zapneme podržením tlačítka power. Po chvíli začne přístroj vyhledávat dostupné družice. Vyhledávání může trvat i několik minut. Podsvícení displeje se zapíná krátkým stisknutím tlačítka power.

A 1. Satellite (hledání družic)

Tato stránka zobrazuje příjem družicového signálu. Okno znázorňuje pohled na oblohu. Satelity, které se zbarví do tmavé barvy, jsou použity pro výpočet polohy. Jsou u nich také čísla, která ukazují sloupec intenzity přijímaného signálu. Jakmile přístroj zajistí signál alespoň ze tří družic, zobrazí se v horní části aktuální poloha a přesnost přístroje. Pokud není signál dostatečný, zobrazí se slabý signál GPS a okénko se čtyřmi možnostmi:

• Vypni GPS přijímač – přístroj je zapnutý, ale přijímač GPS signálu je vypnutý.
• Nová pozice – tuto funkci přístroj vyžaduje při vymazání dat v přístroji nebo při přesunu o více než 900 km.
• Znovu vyhledej – přístroj začne znovu vyhledávat družice pro příjem signálu.
• Vyhledávat dále – pokračování v příjmu družicového signálu.

B. Hlavní stránky přístroje

Přístroj tvoří tři hlavní stránky: mapa, navigace a hlavní menu (obr. č. 1).

1. Hlavní stránky přístrojů GPS série Garmin eTrex.

B 1. Stránka MAPA

Stránka znázorňuje nad mapou Vaši pohybující se aktuální pozici a výšku.

B 2. Stránka NAVIGACE

Stránka zobrazuje grafické zobrazení pomocí kompasové růžice, šipky a číselných údajů. Ty se týkají vzdálenosti a času.

B 3. Stránka HLAVNÍ MENU

Tato stránka zobrazuje menu. Kromě družice jsou zde funkce: Trasový počítač, Mark, Trasy, Find, Prosle trasy a další. Přístroj nabízí tři základní typy navigačních úloh:

• Goto – přímý směr k cílovému bodu nebo objektu.
• Zpětná navigace (track log) – přístroj zaznamená již prošlou trasu a poté naviguje zpět do výchozího bodu.
• Trasová navigace (Route) – navigace v sekvenci trasových bodů nebo objektů.

B 3.1. Goto – v hlavním menu funkce FIND

Předpokladem této navigační úlohy je, že se uživatel chce navigovat na bod, který je již v přístroji uložen a známe jeho jméno. K tomu slouží funkce Find v hlavním menu přístroje. V nabídce Find zvolíme Body a přístroj zobrazí body (Waypointy), které jsou v něm uložené. Vybereme kolébavou kursovou klávesou bod, na který se chceme navigovat a potvrdíme klávesou Navig. Přístroj poté začne navigovat na dané místo (obr. č. 1). Plná šipka ukazuje aktuální pozici na mapě, v okně Navigace zjistíme potřebný čas, rychlost chůze a vzdálenost k danému bodu (obr. č. 2).

2. Hlavní menu >Hledat >Bod.

 

B 3.1.1 Terénní cvičení: Navigace k pokladu

Pomůcky: GPS přijímač pro každou skupinu.

Dvojice či skupiny žáků dostanou na startu zeměpisné souřadnice, které je dovedou na další bod, kde se ukrývají další souřadnice atd., až se dostanou k pokladu. Na jednotlivých stanovištích se musí souřadnice vždy dopočítat, popř. doplnit dle stanoveného úkolu. Např.: zeměpisná délka dalšího bodu má souřadnice roku bitvy U Lipan atd.

Příprava: Je nutné, aby učitel všechny body pečlivě přeměřil v terénu a ujistil se, že v daném místě je signál.

B 3.2. Zpětná navigace – funkce PROSLE TRASY

Předpokladem této navigační úlohy je uložení prošlé trasy, po které se chce uživatel navigovat zpět. Jedná se tedy o zpětnou navigaci již prošlé trasy. K tomu slouží funkce Prosle trasy v hlavním menu. Zde si ze seznamu již prošlých tras vybereme tu, po které se chceme zpět navigovat. Vybráním konkrétní prošlé trasy se objeví okno s názvem dané trasy a její délkou, popř. plochou. Potvrzením klávesy Naviguj zpet se zobrazí okno s mapou, na které je vyznačena daná trasa (obr. č. 3).

3. Stránky: Hlavní menu > Prosle trasy.

 

B 3.2.1 Terénní cvičení: Kreslení obrázku

Pomůcky: GPS přijímač, mapa s velkým měřítkem, PC, datový kabel, komunikační program GPS Utility.

Dvojice či skupiny žáků si v mapě předem rozvrhnou trasu tak, aby po projití této trasy vznikl nějaký obrázek. Na GPS přijímačích musí mít zapnuté ukládání trasy. To nastavíme v hlavní menu – Prosle trasy – Zaznam proslych tras – zapnuto. Po projití prošlé trasy si žáci data stáhnou do PC, a tak si lépe zobrazí celou trasu a obrázek si případně vytisknou. Jako komunikační program použijeme grafický GPS Utility, který je schopen zobrazit prošlou trasu (více v sekci komunikační programy).

B 3.3. Trasová navigace – TRASY

Předpokladem této navigační úlohy jsou body, přes které daná trasa vede. Body musí být opět uloženy v přístroji. K tomu slouží funkce Trasy v hlavním menu. Zde můžeme vybrat ze seznamu uložených tras. Potvrzením klávesy Naviguj se zobrazí okno navigace s kompasovou šipkou. Ta se před každou změnou směru lomí a dává najevo uživateli danou změnu trasy. Druhou možností je potvrzení klávesy mapa, která otevře okno Mapy. Zde je možno sledovat danou trasu i s body. Tmavý trojúhelník udává aktuální pozici (obr. č. 4).

4. Stránky: Hlavní menu > Trasy.

 

B 3.3.1 Terénní cvičení: Orientační běh

Pomůcky: GPS přijímač, mapa s velkým měřítkem.

Dvojice či skupiny žáků si předem stanoví cílové místo, kde se setkají. Jednotlivé dvojice či skupiny se na dané místo navigují přes různé body (místa), ve kterých musí zjistit odpověď i na zadané otázky.

Příprava: Učitel může předem stanovit a uložit do GPS body, přes které se budou žáci navigovat. Druhou možností je, že žáci dostanou mapu, ve které budou vyznačena místa, které musí projít. Žáci pak souřadnice daných míst ukládají do GPS sami.

C. Propojení GPS a PC

Většina GPS přijímačů umožňuje propojení s osobním počítačem. K propojení stačí počítač se sériovým nebo USB portem, datový kabel a komunikační program.

C1.  Nastavení (pro přístroje Garmin):

Při propojení GPS a PC je nutné nastavit GPS a PC tak, aby spolu obě zařízení komunikovala. V případě přenosu waypointů, tras a podrobných map se na GPS typu Garmin nastavuje firemní komunikační protokol GARMIN a na straně PC opět GARMIN a navíc komunikační port, na kterém je GPS připojen (COM1, COM2, USB).

C2. Komunikační programy:

Obecně programy, které pracují s daty GPS, můžeme rozdělit na grafické a negrafické. Grafické programy neumí pracovat s naskenovanou mapou, grafické pracují s naskenovanou mapou. Níže je uveden příklad pro dané typy programů.

C 2.1. GPS Utility (shareware) – grafický

Grafický program, shareware verze, je omezena na práci se 100 waypoity, 500 body prošlé trasy a 5 navigačními trasami. Program pracuje i s naskenovanými mapami formátu JPEG.

C 2.1.1 Cvičení:

V následujícím cvičení si ukážeme práci s programem GPS Utility. Cílem cvičení je uložit zvolenou trasu do GPS, následně data zobrazit na PC, převést je do formátu kml (formát Google Earth) a zobrazit v mapě. Dříve než se vydáme s GPS na zvolenou trasu, musíme se přesvědčit, že v přístroji nejsou uložené žádné další trasy. To by nám komplikovalo převod dat z GPS do PC. Doporučuje se tedy všechny uložené trasy vymazat. V menu – Prosle trasy potvrdíme vymazat a všechny uložené trasy se vymažou – 0 %. Poté zapneme záznam prošlých tras a můžeme se vydat na cestu. Jakmile zvolenou cestu dokončíme, musíme prošlou trasu uložit. V menu Prosle trasy potvrdíme ulozit a danou trasu uložíme pod učitým názvem.

K tomu, abychom prošlou trasu mohli zobrazit v PC, musíme mít komunikační program. Na svůj PC si tedy stáhneme z internetu program GPS Utility – http://geoportal.alej.cz/index.php?pid=22. Program můžeme také na internetu volně vyhledat a stáhnout. Program  nainstalujeme, spustíme a načteme data. V hlavním menu najedeme na GPS – Download All. Přijímač zvukovým signálem oznámí stažení dat. Data si můžeme zobrazit různými způsoby – např.: waypoints, routes, trackpoints, trackpoints summary, position/time, annotation. Pro lepší přehlednost zvolíme v menu – View – Trackpoints Summary (obr. č. 5).

5. Trackpoints Summary

Tímto zobrazíme souhrnné informace o cestě, kterou jsme prošli. Data jsou v jednom řádku a obsahují: název trasy, počet bodů, které GPS zaznamenala během cesty, čas, celkovou délku trasy a další informace. Pokud zvolíme v hlavním menu – View – Trackpoints, tak si můžeme prohlédnout body, které GPS zaznamenala (obr. č. 6). Každý řádek reprezentuje jeden záznam s polohou, nadmořskou výškou, časem a ušlou vzdáleností od počátku. Pomocí funkce Map si můžeme prošlou trasu s jednotlivými waypointy zobrazit.  Graficky vidíme prošlou trasu, kurzorem zobrazujeme polohu (obr. č. 7).

6. Trackpoints.

Další možností je zobrazit pouze waypointy, tedy místa, která jsme během cesty záměrně ukládali do GPS přijímače.

7. GPS Utility – map.

Nyní se pokusíme data uložit a zobrazit v aplikaci Google Earth. V hlavním menu File vybereme Save/Export Options. Jako formát zvolíme Google Earth (*.kml) a soubor uložíme pod názvem cesta na zvolené místo na disku. Spustíme aplikaci Google Earth a v hlavním menu zvolíme Soubor – Otevřít. Otevřeme soubor s příponou *.kml a potvrdíme. Aplikace graficky zobrazí prošlou trasu s názvy jednotlivých waypointů. Pokud chceme zobrazit průlet mezi jednotlivými waypoity, musíme v levé části obrazovky (Místa) zaškrtnout název souboru – cesta.kml. Tím docílíme možnosti průletu nad celou trasou trackpointů či waypointů.

Data lze uložit také do univerzálního formátu GPX – GPS Exchange Format. Tento datový formát podle standardu XML je určený pro výměnu dat GPS (bodů, cest a tras) mezi aplikacemi a webovými službami na internetu. Aplikace GPS Utility nabízí širokou škálu formátů, do kterých můžeme ukládat. Zvolíme Save as a vybereme univerzální formát GPX Interchange file. Tento soubor s názvem cesta.gpx použijeme pro následující cvičení, kdy se pokusíme nahrát trasu do GPS přijímače jiné skupiny žáků a následně se po ní navigovat (viz cvičení D 1).

C 2.2. G7toWIN (freeware) – negrafický

Další možností, jak stáhnout data z GPS do PC, je použít negrafický software G7toWin. Jedná se o program, který dokáže ukládat data hned do několika formátů. Nepotřebuje instalaci, běží i na CD nebo flashdisku. K dispozici je i české ovládání. V programu lze nastavovat jednotky (vzdálenosti, nadmořské výšky, zobrazení souřadnic). Program je volně stažitelný z internetu nebo je možné stáhnout jej z http://geoportal.alej.cz/index.php?pid=22. Po zapojením přístroje pomocí USB kabelu do PC si ověříme, zda je přístroj GPS skutečně propojen s PC. V menu > nastavení > připojení musí být Propojeno.

Po propojení GPS s PC musíme dále nastavit prostředí programu tak, aby mohl správně zobrazovat data a pracovat s nimi (obr. č. 8). V nabídce File > Datum nastavíme souřadnicový systém WGS 84. Dále v nabídce File > Configuration v kartě General nastavíme USB (komunikační port) Degree display mode (zobrazení souřadnic zaškrtneme UTM (rovinné souřadnice). Zde také nastavíme velocity (rychlost) na km/hr a Meters (metry). Po nastavení všeho potřebného zadáme Použít a OK. Nastavení programu lze uložit v nabídce File > Save Configuration. Při dalším spuštění programu již nemusíme potřebné prostředí nastavovat.

8. Configurace programu G7toWin.

Data trasy nahrajeme do PC z menu: GPS > Download from GPS > All. Uloženou trasu zobrazime pomocí menu: Tracks > List. Danou trasu můžeme dále upravovat dle potřeby. Podobně můžeme zobrazovat a editovat i waypointy nebo cesty (routes). Po nahrání uložíme data v menu: File > Save as. Vybereme příponu *.kml, abychom mohli data zobrazit v aplikaci Google Earth (obr. č. 9).

9. Prošlá trasa zobrazená pomocí linie v aplikaci Google Earth.

D. Nahrání trasy do přijímače GPS

Velkou výhodou přijímačů GPS je to, že data mohou také přijímat. Přístroje Garmin série Etrex dokáží přijímat přes USB kabel data, která potřebujeme. K tomu, abychom mohli data nahrát do přijímače GPS, potřebujeme opět komunikační program. Na následujícím cvičení si ukážeme, jak se data do GPS nahrávají.

D 1. Cvičení:

Pomůcky: PC, přijímač GPS, propojovací kabel, data od jiné skupiny žáků, datový kabel, komunikační program G7toWin a GPS Utility.

Data pro toto cvičení již mají jednotlivé skupiny žáků v GPS přijímači. Následujícím úkolem bude  nahrát data (prošlou trasu) jiné skupiny žáků a následně se po ní navigovat. Požádáme tedy žáky z jiné skupiny, aby nám poskytli data (prošlou trasu) ve formátu GPX. Data uložíme pod určitým názvem na zvolené místo na disk. Toto jsme již provedli ve cvičení C 2.1.1 – vytvořili jsme soubor cesta.gpx. Prostřednictvím komunikačního programu GPS Utility si data zobrazíme. V menu: File > Open otevřeme soubor cesta.gpx, který nám na disk uložila jiná skupina žáků.(viz cvičení C 2.1.1).  Otevře se nám tabulka s daty – waypointy. Ještě předtím, než se budeme navigovat po dané trase, se pokusíme pomocí programu GPS Utility zjistit  určité informace o trase. Spustíme tedy aplikaci GPS Utility a pokusíme se nalézt odpověďi na následující otázky:

1. Jak dlouhá je daná trasa?

2. Z kolika waypointů se trasa skládá? Jak se waypointy nazývají?

3. Jaké jsou zeměpisné souřadnice cílového bodu trasy?

4. Kolik trasových bodů (trackpoints) tvoří celou trasu?

5. V jaké části trasy je nejvyšší nadmořská výška?

Po zodpovězení otázek se tento soubor pokusíme nahrát na vlastní GPS přijímač. K tomu budeme potřebovat propojovací kabel, který umožní přenos dat z PC do přijímače. Spustíme program G7toWin a pokusíme se nahrát data do GPS přijímače. V hlavním menu GPS > Upload to GPS... > All nahrajeme data do GPS. Poté se budeme chtít navigovat zpět po trase, kterou uložila předešlá skupina žáků. Toho docílíme nastavením GPS v Menu > Prosle trasy > naviguj zpet. Přístroj začne navigovat na dané místo.