Tvorba mapy pro orientační běh pomocí GPS

Michal Pivka
Institut geoinformatiky
VŠB – Technická univerzita Ostrava 
17. listopadu 15,70833, Ostrava-Poruba 
E – mail: pivka@centrum.cz

Abstract

English version of abstractThis thesis describes the possibility of using navigational and positional systems for the creation of maps intended for orienteering. The mapping was executed with the use of the GPS differential method. ArcView 3.2 was used to process the gathered data which was subsequently transferred to the 6th version of OCAD. The results were used to render maps that were created using classical methods more exact.

Abstrakt

Bakalářská práce popisuje možnosti využití navigačních a polohových systémů pro tvorbu mapy pro orientační běh. Mapování bylo provedeno pomocí GPS diferenční metodou. Ke zpracování naměřených dat bylo využito programové prostředí ArcView 3.2 a jejich následné následné převedení do programu OCAD verze 6. Výsledky byly použity pro zpřesnění mapy vytvořené klasickou cestou.

Úvod

V této bakalářské práci jsem se zaměřil na využití GIS v oblasti sportu. Hlavním úkolem mé bakalářské práce byla tvorba mapy pro orientační běh. Jednou z možností je použití GPS při tvorbě map. Přínos GPS byl demonstrován na přípravě mapy pro orientační běh (OB) v prostoru Lesoparku Myslivna v Ostravě Porubě. Tento prostor byl pro potřeby OB zmapován klasickou metodou v prosinci roku 1998. Pomocí systému GPS byly mapovány jednotlivé sledované objekty, které jsou zřetelné ve skutečnosti při běžecké rychlosti, a  které mapa musí obsahovat. Tyto objekty byly rozděleny do několika vrstev, které jsou podle typu znázorněných prvků polygonové, liniové nebo bodové. 

Pro zpracování naměřených dat pomocí GPS jsem používal program Pathfinder Office a program ArcView. Zpracovaná data jsem přenesl do programu OCAD Švýcarské firmy Hans Steinegger Software.Výsledky měření posloužily k možnostem zpřesnění polohopisu (výškopisu) již vytvořené mapy pro OB. Výsledná mapa byla použita k akademickému mistrovství ČR v orientačním běhu pořádané VŠB-TU Ostrava dne 5.5.2003.

Mapování s použitím GPS

Samotné měření jsem prováděl na jaře roku 2003 v době od poloviny března do začátku dubna, tedy v období vegetačního klidu. Všechny mapované prvky byly měřeny diferenční metodou. Před měřením pomocí GPS je třeba vytvořit datový slovník (Data Dictionary). Nejprve jsem si rozdělil mapované prvky podle typu na body, linie a polygony. Poté jsem do datového slovníku zadával název prvku a jejich atributy. Výběr objektů byl podmíněn existencí prvku v terénu s přihlédnutím na přehled značek ISOM 2000. Datový slovník jsem vytvářel v programu Pathfinder 2.11. Pomocí sériového rozhraní jsem připojil záznamník GPS k PC a převedl do něj vytvořený datový slovník. Takto připravený záznamník s datovým slovníkem jsem mohl používat při měření v terénu.

Závěr

Hlavním úkolem mé bakalářské práce bylo ověření možností GPS pro zvýšení přesnosti tradičních metod při tvorbě mapy pro orientační běh. Zadanou testovací oblastí byl prostor Lesoparku Myslivna v Ostravě Porubě. Pro mapování jsem používal družicový navigační a polohový systém GPS. Mapoval jsem prvky, důležité pro zvýšení výsledné přesnosti mapy pro orientační běh. Jednalo se o bodové, liniové i polygonové prvky. Při mapování jsem používal diferenční kódové měření. Z institutu Geoinformatiky jsem si zapůjčil dva jednofrekvenční přístroje GPS Pathfinder XL12. Mapování pomocí GPS je rychlá a přesná metoda, ale v lese se příliš neosvědčila. Naměřené linie metodou step by step v otevřeném (nezalesněném) prostoru, zvláště areálu auto a motokrosových tratí „Vřesinská strž“ poskytly velmi dobře využitelné výsledky a navíc za dobu nedosažitelnou pochozími metodami s využitím buzoly a krokováním. Podstatně nižší přesnost zaměření jsem zjistil už při zaměřování komunikací na okraji lesních porostů. Zjištěná chyba dokonce přesahovala délku větví přesahujících přes zaměřovanou linii. Zaměřování linií v lesních porostech v případě zapojených korun stromů jen výjimečně poskytovalo použitelné výsledky.  Při měření jsem se potýkal se dvěma problémy: nedostatečné množství viditelných družic (pro zaměření horizontální i vertikální polohy bodu jsou zapotřebí minimálně čtyři) a příliš vysoká hodnota PDOP, při které již mapování nebylo možné. Oba tyto problémy byly zapříčiněny hustotou porostu i tvarem terénu. Maximální hodnota PDOP byla nastavena na hodnotu 7. Podle [4] je tato hodnota ještě akceptovatelná a měřící souprava při ní stále měřila. Polohová přesnost použité GPS by měla mít při měření střední chybu 1 m. Aktuální chyba však může být vyšší s rostoucí hodnotou PDOP. Pro určení odchylky naměřeného bodu od jeho skutečné polohy jsem použil srovnání dvou zaměřovacích metod. Geodetické zaměření (přesnost 0,1 m) a zaměření pomocí GPS. Srovnání jsem provedl zaměřením 11 bodů jak geodetickou metodou tak i pomocí GPS. Při hodnotách PDOP v intervalu 2 – 4 se odchylka pohybovala od 0,5 m do 2 m, a pro interval 4 – 7 od 1,5 m do 3,8 m. Při mapování celého území se však vyskytovaly měřené body, které vykazovaly vyšší nebo naopak nižší odchylky při stejných hodnotách PDOP.

Veškeré naměřené data získané mapováním v terénu jsem pomocí programu Pathfinder Office převedl na formát Shapefile a poté je zobrazil a dále zpracovával v prostředí programu ArcView.

Výsledky mé bakalářské práce byly použity pro zpřesnění již existující digitální mapy vytvořené klasickou metodou v prosinci roku 1998. Na mé naměřené výsledky navázalo doměřování a klasifikace cest, porostů a dalších detailů už běžně používanými metodami členy oddílu orientačního běhu VSK VŠB-TU Ostrava. Takto zpřesněná mapa byla použita pro akademické mistrovství ČR v orientačním běhu dne 5.5.2003.

Pro mapování pomocí GPS diferenčním měřením je nutné použít dva přístroje a program na zpracování dat. Avšak pořízení přístrojů GPS včetně příslušenství a programu jsou i v dnešní době stále velmi nákladné. Investice se vyplatí pouze v případě častého používání GPS. V případě potřeby využití GPS jen několik dní v roce lze řešit situaci zapůjčením sady GPS.Pro mapování otevřených terénů je použití GPS snadnější, rychlejší a poskytuje lepší výsledky.

Literatura

1.      Pravidla orientačního běhu (platná od 1.1.1985). Olympia, Praha 1985

2.      Lenhart, Z. a kolektiv, Základní příručka o tvorbě map pro orientační běh

3.      Mapová rada ČSOB, Praha 2000

4.      Rapant, P.: Družicové polohové systémy, Ostrava 2002

5.      Rapant,P.: Úvod do geografických informačních systémů. Geoinfo, ročníkII,č.1/99,Ostrava