Pracovní listy s komponentou ICT
Téma: Základy práce s přístrojem GPS
Časová dotace: 6 hodin
Cíl: Principy práce GPS, zvládnutí používání přístroje GPS, zaznamenávání dat do přístroje
GPS a práce s daty získanými z přístroje GPS. Import dat z přístroje GPS do programu
Quantum GIS.
Pomůcky: Přístroje GPS Garmin Oregon 450, Garmin Legend a Garmin Vista, záznamový
blok, počítač, propojovací USB kabel.
Teoretická východiska: S používáním geoinformačních technologií je spojen jeden významný
problém. Tím je určování aktuální polohy objektu. Počátkem 60. let minulého století se
objevily první systémy, které umožňovaly určení polohy pomocí příjmu radiových signálů
vysílaných umělými družicemi Země. Tato technologie se označovala jako globální družicové
navigační systémy (GNSS). K nejrozšířenějším družicovým navigačním systémům patří systém
GPS (z angl. Global Positioning System), vybudovaný a provozovaný armádou Spojených
států amerických. Jedná se o systém vojenský, který byl ale částečně uvolněn i pro široké
civilní použití. Systém GPS je tvořen třemi základními segmenty: kosmickým, řídícím a
uživatelským segmentem. Ačkoliv pro správnou funkci systému GPS jsou potřebné všechny
tři segmenty, lze je do jisté míry považovat za nezávislé části, které jsou dohromady svázány
jen přesným časem.
Kosmický segment je tvořen soustavou družic, rozmístěných systematicky na stálých
oběžných drahách. Tyto družice neustále vysílají navigační systémy. Základní kosmický
segment se skládá z 24 družic. Jejich oběžné dráhy mají stálou polohu vůči Zemi. Oběžná
doba družic je přibližně 12 hodin. Toto uspořádání garantuje, že na kterémkoliv místě na
Zemi jsou trvale potupné signály z minimálně čtyř družic po celých 24 hodin. Ve většině
případů je však viditelných více družic, v ideálním případě až 11.
Obrázek 1: Kosmický segment systému GPS
1
Řídící segment je zodpovědný za řízení celého globálního polohového systému.
Z uživatelského hlediska je jeho hlavním úkolem aktualizovat údaje obsažené v navigačních
zprávách vysílaných jednotlivými družicemi kosmického segmentu. Řídící segment je tvořen
soustavou pěti pozemním monitorovacích stanic, které jsou umístěny na velkých vojenských
základnách americké armády (Havaj, Kwajalein, Diego García, Ascension a Colorado Springs).
Kromě toho zahrnuje řídící segment ještě tři stanice pro komunikaci s družicemi, které jsou
umístěny na vojenských základnách.
Obrázek 2: Mapa rozmístění stanic řídícího systému GPS
Uživatelský segment se skládá z přijímačů GPS, uživatelů a vyhodnocovacích nástrojů a
postupů. Přijímače GPS provádějí na základě přijatých signálů z družic výpočty polohy,
rychlosti a času.
Obrázek 3: Garmin Oregon 550
2
Postup:
1. Zapněte přístroj GPS tlačítkem v pravé části přístroje. Na dotykovém displeji se objeví
přehled dalších voleb. Při pohybu mezi volbami používáme stylus.
Obrázek 4: Dotyková obrazovka přístroje Garmin Oregon 450
2. Přesné souřadnice místa na kterém se právě nacházíme zjistíme poklepáním na symbol
kvality signálu přístroje GPS (
). Do připraveného bloku si můžeme zapsat souřadnice
místa, kde se právě nacházíme. Zároveň se můžeme podívat na přesnost, s jakou přístroj GPS
zaměřil tento bod. Ve spodní části obrazovky najdeme údaj o aktuální nadmořské výšce (viz
obrázek 5).
Úkol: Jaká je vaše aktuální pozice?
3. Vrátíme-li se na základní obrazovku, můžeme si zobrazit mapu s vyznačením bodu, kde se
nacházíme. Mapu si zobrazíme tak, že poklepeme na symbol mapy. Na obrazovce se objeví
přehledná mapa s naší pozicí. Naše pozice je označena modrou šipkou. V případě našeho
otočení se otočí i šipka (viz. obrázek 5).
4. Pro zjištění světových stran a určení azimutu slouží tlačítko Kompas. Po jeho aktivaci
klikneme na symbol kompasu. Na obrazovce se objeví kromě kompasu i další údaje (např.
čas či údaj o rychlosti našeho pohybu). Sever je označen červenou šipkou (viz. obrázek 5).
Úkol: Kde je sever? Jdi směrem na sever asi 50 metrů. Jakou rychlostí se pohybuješ?
3
5. V případě, že potřebujeme najít nejbližší benzinovou pumpu nebo ubytování, klikneme na
tlačítko Kam jít? Z nabídky si vybereme volbu najít nejbližší čerpací stanici a přístroj nám ji
vyhledá.
Úkol: Jak daleko je nejbližší obchod?
Obrázek 5: Screenshoty obrazovek přístroje GPS: družice, mapa a kompas
5. Při práci s přístrojem GPS často potřebujeme do paměti přístroje uložit souřadnice místa,
na kterém se právě nacházíme. K tomuto účelu slouží ikona Mark Waypoint. Při ukládání
bodů si bod označíme číselně (např. 001 topinambura). Bod uložíme. Do připraveného bloku
a mapy si zaznamenáme způsob označení trasového bodu.
Obrázek 6: Screenshot obrazovky přístroje GPS při ukládání trasového bodu
4
6. Přístroj GPS můžeme využít i k záznamu trasy výletu. Nejprve musíme aktivovat „Záznam
prošlé trasy“. V hlavní nabídce stiskněte možnost Nastavení à Prošlé trasy à Záznam prošlé
trasy. Z další nabídky si vyberte možnost Záznam, ukázat na mapě. Pokud zvolíte tuto
možnost, bude prošlá trasa zobrazena na mapě čarou. Aktuální trasu si můžete uložit nebo
zobrazit na mapě v přístroji GPS. V hlavní nabídce zvolte možnost Správce tras à Aktuální
prošlá trasa à Zobrazit mapu. Pokud v hlavní nabídce zvolíte možnost Správce tras à
Aktuální prošlá trasa à uložit prošlou trasu, tak si uložíte celou prošlou trasu. Tato prošlá
trasa bude uložena ve formátu GPX.
Úkol: Zvolte si záznam trasy v přístroji GPS a udělejte si malý pěší výlet v okolí školy. Po
skončení pěšího výletu uložte trasu do přístroje GPS.
7. Uloženou trasu výletu si můžeme vyexportovat do počítače a zobrazit si ji například
v programu Google Earth, který je zdarma ke stažení. Data z přístroje GPS si stáhneme po
propojení přístroje GPS s PC pomocí USB kabelu. Ze složky Garmin si stáhneme trasu výletu a
uložíme si ji do počítače. Otevřeme si program Google Earth a klikneme na Soubor à
Otevřít. V pravém dolním rohu si zvolíme možnost zobrazit data z GPS (viz šipka) a vybereme
si soubor s uloženou prošlou trasou.
Obrázek 7: Dialogové okno "Otevřít" programu Google Earth
5
Nyní klikneme 2x na tlačítko OK. Nyní se vám zobrazí prošlá trasa v programu Google Earth
(viz obrázek 8, kde je zobrazena modrou barvou prošlá trasa z Pekla do České Třebové).
Obrázek 8: Vyznačení prošlé trasy
Klikneme-li v programu Google Earth pravým tlačítkem myši na prošlou trasu, můžeme si
z nabídky vybrat Zobrazit výškový profil. V dolní části obrazovky se nám pak ukáže profil naší
trasy (obr. 9).
Obrázek 9: Výškový profil trasy z Pekla do České Třebové
Úkol: Zobrazte si výškový profil vaší trasy.
6
8. Data z přístroje GPS si můžeme stáhnout do počítače. Pomocí USB kabelu propojíme
přístroj GPS s počítačem. V průzkumníkovi si najdeme podle data soubory GPX. Tyto soubory
si stáhneme do počítače. Přístroj GPS ale pracuje v souřadnicovém systému WGS 84. Proto si
stažený soubor GPX musíme zkonvertovat do souřadnicového systému Křovákova (North).
Pro konverzi dat použijeme webový server MyGeodata Convector, který je dostupný na
http://mygeodata.eu/apps/converter/main.html?dataType=vector. Do webového rozhraní
nahrajeme zazipovaný soubor GPX. Po nahrání souboru se nám objeví informace o souboru.
Klikneme na zjistit akceptovatelné operace. V následující tabulce si vybereme transform to
S-JTSK_Krovak_East_North. Potvrdíme kliknutím na Proceed selected operation. Stáhneme si
zazipovaný soubor kliknutím na download zip file. Po rozbalení získáme soubor GPX, který
obsahuje konvertovaná data. Taková data můžeme prohlížet například v programu Quantum
GIS.
9. Otevřeme si program Quantum GIS kliknutím na Start à Všechny programy à Quantum
GIS Copiapo àQuantum GIS 1.6.0
10. Jako podkladovou mapu si nahrajeme ortofotomapu České republiky. Klikneme na
Vrstva à Přidat vrstvu VMS. V novém dialogové okně klikneme na Nové a do názvu
napíšeme ortofotomapa a do řádku URL napíšeme:
http://geoportal.cenia.cz/wmsconnector/com.esri.wms.Esrimap/cenia_b_ortorgb05m_sde
(přímé spojení na portál cenia.cz, ze kterého budeme do počítače načítat ortofotomapu).
Klikneme na OK. Poté si z dialogového okna vybereme vrstvu ortofotomapa a klikneme na
připojit. Dvakrát klikneme na Yes a modře si označíme vrstvu 0. Poté klikneme na Přidat.
Vrstva se automaticky přidá do programu Quantum GIS.
Obrázek 10: Dialogové okno "Přidat vrstvu"
7
11. Nyní si do programu nahrajeme údaje z GPS. Nejprve si musíme aktivovat všechny
zásuvné moduly. Klikneme na Zásuvné moduly à Spravovat zásuvné moduly. V otevřeném
dialogovém okně klikneme na Vybrat vše a výběr potvrdíme stisknutím klávesy OK. Nyní
znovu klikneme na Zásuvné moduly a z nabídky vybereme GPS à Nástroje pro práci s GPS.
V novém dialogovém okně si vybereme Nahrát souboru GPX. Soubor si najdeme na počítači
a v další nabídce zůstanou zaškrtnuté jen trasové body. Stiskneme klávesu OK. Nyní máme
v podkladové ortofotomapě znázorněné naše trasové body z přístroje GPS (viz obrázek 8).
Obrázek 11: Data z GPS v programu Quantum GIS
Použitá literatura a prameny:
http://www.aero.org/education/primers/gps/images/24-const_001.gif
http://www.beruna.cz/rs/images/gps/monitor_station.gif
http://www.gpsreview.net/garmin-oregon-400t/
RAPANT, Petr. Geoinformatika a geoinformační technologie. Ostrava : Institut geoinformatiky, VŠB-TU Ostrava,
2006. 513 s. ISBN 80-248-1264-9.
8
Download

Základy práce s přístrojem GPS