Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Картографическое обеспечение автомобильных навигационных систем

ВАК РФ 25.00.33, Картография

Автореферат диссертации по теме "Картографическое обеспечение автомобильных навигационных систем"

На правах рукописи

Платонов Павел Львович

КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

25.00.33 - картография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

3 МАЙ '¿012

Москва-2012

005018825

Работа выполнена в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова на кафедре картографии и геоинформатики географического факультета.

Научный руководитель:

Серапинас Балис Балио

доктор географических наук, профессор МГУ

имени М. В. Ломоносова

Официальные оппоненты:

Чумаченко Алексей Николаевич

доктор географических наук, профессор, Национальный исследовательский Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, проректор по инновационной деятельности

Ильясов Аскар Кургамысович

кандидат географических наук, научный сотрудник Научно-исследовательская лаборатория эрозии почв и русловых процессов имени Н. И. Маккавеева географического факультета МГУ

Ведущая организация:

Ставропольский государственный университет

Защита состоится «17» мая 2012 года в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д-501.001.61 в Московском государственном университете имени М.В Ломоносова по адресу 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ имени М.В.Ломоносова, географический факультет, 21 этаж, аудитория 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ имени М.В Ломоносова на 21 этаже.

Автореферат разослан «16» апреля 2012 года.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, МГУ, имени М.В. Ломоносова, географический факультет, учёному секретарю Диссертационного совета Д-501.001.61, факс (495) 932-88-36. Email: science@geogr.msu.ru

Учёный секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук ' А. Л. Шныпарков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Развитие технологий спутниковой навигации и техническое совершенствование в сфере навигационных систем в начале XXI века способствовало значительному расширению возможностей использования некогда «закрытых» оборонных технологий в гражданской деятельности.

Открытие систем глобального позиционирования для использования в гражданских целях сказалось на стремительном развитии их общедоступных функций, дающих возможности оперативного определения координат и местоположения объекта. Среди таких задач одной из самых распространённых стала автомобильная навигация -оперативное определение автомобилистами собственного местоположения, выбор маршрутов следования и маневров, измерение расстояний и других параметров, для чего традиционно служит карта. Этими факторами обусловлено появление нового направления в существующем электронном картографировании - автонавигационного картографирования.

Полноценное использование навигационных функций систем глобального позиционирования в автомобилях вызвало необходимость сопровождения автонавигации специфическим картографическим обеспечением, к которому предъявляется набор практических и технических требований, условий по оформлению, содержанию, генерализации, условным знакам и особенностям визуализации электронных карт.

Актуальность диссертационного исследования определяется, в первую очередь, востребованностью формирования стандартизированного научно-обоснованного подхода к обеспечению решения автонавигационных задач необходимыми картографическими данными. Такая задача может быть решена в рамках современной прикладной картографии и геоинформатики.

Единая научная база автонавигационного картографирования в России на данный момент не сформирована, а используемые методы обеспечения автонавигационных систем картографическими материалами не достаточно формализованы. Необходимость закрепления автонавигационного картографирования в качестве самостоятельного направления электронной картографии обусловлена как требованиями практики, так и накопленным потенциалом развития картографической науки.

Цель работы - разработка методики формирования картографического обеспечения автонавигационных систем и ей апробация в навигационной системе «Навител Навигатор».

Для достижения поставленной цели необходимо:

1. Выполнить анализ специализированных автодорожных карт и сформулиров; понятие «автонавигационная карта», а также определить основные отлш автонавигационных карт от традиционных карт автодорог.

2. Обосновать содержание и требования к оформлению автонавигационных ка обобщить и систематизировать основные функции и способы каргографичесю обеспечения, используемого в российских и зарубежных автомобильн навигационных системах.

3. Разработать систему требований для совмещения программно-аппаратных сред автонавигационных устройств с создаваемым картографическим обеспечением.

4. Разработать стандартную методику формирования картографического обеспече! автонавигационных систем и апробировать ее на примере автонавигационной систе] «Навител Навигатор».

Методической базой проведенного исследования послужили научные труд]

представителей отечественной и зарубежных школ географической картографии

геоинформатики К. А. Салищева, И. П. Заруцкой, С. Н. Сербенюка, А. М. Берлянт;

В. С. Тикунова, И. К. Лурье, А. В. Кошкарева, Т. Г. Сватковой, Р. Филлипса, М. Зейлер;

Д. Слейгера, Б. Первана.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Впервые в отечественной картографии введены понятия «автонавигационног картографирования» как самостоятельного направления картографии «автонавигационной карты» как нового вида электронных специальны общегеографических карт. Определены ключевые функции и параметр! автонавигационных карт: система условных знаков, компоновка, тематическо содержание, принципы генерализации и согласования карт различных масштабов Выделены группы профильных и вспомогательных функций.

2. Сформирована методика обеспечения автонавигационных систе! картографическими произведениями, рекомендуемая как стандартная. Методик включает определение семантических свойств элементов карты, пути использовани данных дистанционного зондирования, в том числе координатной привязк; космических снимков по маршрутам (ОР8-трекам).

3. Определены принципы разработки содержания и оформления автонавигационны: карт, охватывающие все этапы подготовки от проектирования карты и сбор; первичной информации до внедрения карты в систему, с учётом особенности создания, базовых функций автонавигационных систем, потребительски:

требований, технических возможностей отображения картографической информации

(размер и разрешение экрана устройств визуализации) и читаемости карт.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Автонавигационная карта - специальная общегеографическая карта, электронное картографическое произведение, предназначенное для использования в автонавигационных системах, разрабатываемое с учётом их функций и требований.

2. Полнота содержания автонавигационных карт должна определяться в соответствии с конечными потребительскими задачами (профильными и вспомогательными функциями автонавигационных карт) и техническими возможностями актуальных средств визуализации (портативных электронных автонавигаторов, коммуникаторов, планшетных компьютеров и т.п.).

3. Содержание и оформление автонавигационных карт следует формировать с учетом общепринятых принципов создания: компоновку карт в соответствии с традиционной картографией, генерализацию - на основе комбинации цензового отбора и смены масштабов, систему условных знаков - на основе интуитивно-понятного восприятия и их читаемости.

4. Методика создания картографического обеспечения автонавигационных систем включает последовательность операций по сбору и обработке первичных данных, верификацию и постоянную актуализацию данных с использованием полевых методов, GPS-треков и результатов видеофиксации; предусматривает регулярное обновление ключевых объектов содержания карты, таких как организация дорожного движения, объекты инфраструктуры, сервисная информация и точки интереса (Points of Interest - POI).

Практическая значимость работы заключается в применении разработанной методики при формировании картографического обеспечения автонавигационной системы «Навител Навигатор», получившей широкое практическое применение как среди государственных, муниципальных и других общественных пользователей, так и при решении индивидуальных пользовательских задач. Результаты работы востребованы транспортными, транспортно-логистическими и другими организациями, коммунальными и экстренными службами и широко применяются в деятельности онлайн- и офлайн-навигационных сервисов.

Средства реализации. При разработке методики сбора данных, подготовки и оформления информации для автонавигационных карт использовано программное обеспечение: ГИС GPSMapEdit, Panorama, Maplnfo, ArcGIS. На этапе сбора и уточнения первичной информации использовалось оборудование (GPS-трекеры и камеры

видеофиксации) ЗАО «Центр навигационных технологий». Тестирование автонавигационных карт осуществлялось с использованием тестового модуля программы "Навител Навигатор".

Фактический материал. Источниками информации для подготовки автонавигационных карт послужили: цифровые карты производственных предприятий «Роскартография» и «Росреестр» различных масштабов и годов изданий, адресные планы и схемы Всероссийских переписей населения 2002 и 2010гг., данны дистанционного зондирования (космические снимки 1К0Ы08, (ЗшскВЫ, АЬОЗ и др.). ОР5-треки, результаты видеофиксации, данные полевых обследований и други вспомогательные материалы собраны лично автором.

Апробация. Теоретические промежуточные и итоговые результаты работы были представлены на «Международном форуме по спутниковой навигации 2008» (Москва, 2008), Международной конференции «ИнтерКарто-ИнтерГИС 17. Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт» (Барнаул - Денпасар, 2011). В рамка Международной выставки Геоформ+ 2007 (Москва, 2007) сделан доклад «Перспективы развития автомобильной навигации в России».

Практические результаты исследования регулярно представлялись на совещания: главных инженеров и главных редакторов «Роскартографии» по развитию автонавигационных технологий и автонавигационной картографии (2009), 1 Министерстве экономического развития и торговли РФ (2011,2012), на Международной выставке «Геоформ+» - в рамках презентации автонавигационных карт и ГИС ЗАО «ИГТ» (2005, 2006, 2007), а также презентации автонавигационных карт и мобильны: комплексов видеофиксации для полевых обследований ЗАО «Центр навигационных технологий» (2008,2009,2010).

Методика составления карт использована при подготовке картографической обеспечения заданий Заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по географии в 2009-2012 годах.

Всего по теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Внедрение результатов работы. Результаты исследования получены в рамках выполнения плана научных работ кафедры картографии и геоинформатики географического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

Практическое внедрение результатов осуществлено в ходе подготовки и актуализации картографического обеспечения автонавигационной системы «Навктел Навигатор» в 2007-2012 гг. (разработчик - ЗАО «Центр навигационных технологий»).

Методические разработки, сделанные в рамках настоящего исследования, использованы при составлении технического задания для предприятий «Роскартография» и «Росреестр» по картографическому обеспечению системы ГЛОНАСС.

Струю-ура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объём диссертации составляет 175 страниц. Работа включает 8 таблиц, 35 рисунков. Библиографический список содержит 135 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, заслуженному профессору Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, д.г.н. Б. Б. Серапинасу, а также заведующей кафедрой картографии и геоинформатики профессору, д.г.н. И. К. Лурье за неоценимую помощь и поддержку на всех этапах выполнения исследований. Автор благодарен сотрудникам кафедры за научную и методическую помощь в проведении работ.

Отдельную признательность автор выражает коллективу ЗАО «ЦНТ» и специалистам предприятий «Роскартография» и «Росреестр» за поддержку в ходе осуществления практико-внедренческого этапа исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Автодорожные и автонавигационные карты. Особенности и отличия

Концепция применения навигационных приемников в автомобиле зародилась в Европе в начале 90-х годов прошлого столетия. Тогда же в англоязычной литературе появился термин Vehicle Navigation System (транспортные навигационные системы) или в краткой форме - VNS. Практически сразу идея была подхвачена японскими производителями, которые отставали в этой области от Европы вплоть до 1996 года. Этот начальный период, когда определение местонахождения автомобиля стало осуществляться с использованием спутников GPS, получил название "гибридная навигация" (Яценков, 2008). Именно тогда к информации, учитываемой при планировании маршрута, начали добавлять данные о насыщенности движения и погодных условиях (включая прогнозы).

В современных условиях произошел переход от бумажных автодорожных карт к электронным автонавигационным картам.

Развитие аэрокосмической и электронно-вычислительной техники произве.1 настоящий прорыв в географии в целом, и картографии в частности. К 80-м годам свя стала активной, двусторонней, то есть появилась возможность активной ориентации I местности. В настоящее время основной картой для ориентирования и прокладк маршрутов является электронная автонавигационная карта. Бумажная автодорожн, карта зачастую используется автомобилистами и путешественниками, кг дополнительная.

Особую важность представляет разработка картографической базы даннь автонавигационной карты, включающей в себя узкоспециализированное и максималы подробное наполнение тематическими данными и специальными характеристикам объектов карты в целях оптимального взаимодействия со специализированны программным обеспечением, для решения пользовательских задач, в том числе Д1 обеспечения логистических и транспортных потребностей, как частных лиц, так различных организаций и структур.

В общем виде автонавигационная карта состоит из двух основных элементов географической основы и дорожного графа. Особенность всех автонавигационных карт интеграция в их структуре ассоциативных и атрибутивных данных, поскольку в осног организации пространственных данных лежит послойное описание пространственны объектов в базе данных.

Автонавигационные карты используются преимущественно в устройства персональной навигации и служат картографической основой (необходимы обеспечением) для прокладки маршрута и ориентирования на местности. Главно задачей для пользователей карты можно считать маршрутизацию. Алгоритм прокладк маршрута во всех навигационных программах разный, но для пользователя важн: точность, достоверность и актуальность данных карты.

Электронные навигационные карты существуют в двух исполнениях: растровы изображения и векторные карты. Растры, используемые в качестве карт, могут содержат схематические или фотографические изображения фактического состояния местносп или ей карт и планов. Векторные карты сами по себе не являются изображение». Фактически, при вызове векторной карты она генерируется устройством, на котором он установлена. Векторная навигационная карта - атрибутивный банк данных объектов, котором хранится информация о точках, линиях, соединяющих эти точки, и полигонах координатной привязкой и семантическим наполнением характеристик объектов.

Для корректного отображения в автонавигационных устройствах объектов карт] на различных масштабах, требуются специфические особенности картографическо

генерализации объектов карты в электронном виде, а также новые критерии выбора и отбора объектов для нанесения их на карту того или иного исходного масштаба.

В навигационной системе может присутствовать мультимасштабная карта или несколько карт разных масштабов. Важной технологической особенностью автонавигационной карты является интеграция карт различных масштабов внутри огромного электронного картографического массива, состоящего из карт практически всего масштабного ряда; каждой из этих карт присуща своя специфика составления и наполнения объектов семантической информацией. При этом у многих однотипных объектов на всех картах должны быть взаимозаменяемые или взаимоисключаемые характеристики, необходимые для поиска объекта в навигационной системе и для исключения дублирования информации.

Таким образом, автонавигационная карта является новым типом автодорожной карты и представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга тематических слоев, разрабатывается как целостное произведение с набором комбинированных данных, и соответствует представлению о полноценной мультимасштабной картографической базе данных.

В цифровой картографии проще осуществляется работа с растровыми данными, особенно если они пространственно ориентированы. Для автонавигационных карт первостепенное значение имеет трансформирование растровых изображений; на некоторых участках дорог для показа детальных элементов дорожного графа, например, на городских площадях, развязках и сложных перекрестках, погрешности в положении объектов не должны превышать нескольких первых метров. Для трансформирования изображения необходимо создать координатную опору. В автонавигационном картографировании для этого используют так называемые автомобильные треки, полученные с помощью высокоточных ГЛОНАССЛЗРЗ-приёмников (приемники-трекеры). Они создаются в виде векторной линии, соответствующей пути следования автомобиля с записывающим устройством, установленным на нем. Современные приборы такого типа имеют очень высокую точность (от нескольких метров до нескольких дециметров) и позволяют собрать точную основу для трансформирования растровых изображений местности.

Совокупность линий-треков особенно важна для участков с неоднородным рельефом местности, когда дороги представляют собой «серпантин», и погрешности ортотрансформирования могут быть довольно большими.

Основным элементом автонавигационных карт является граф автодорог. Дорожный граф не меняется в зависимости от масштаба, всегда максимально подробный и имеет

точность до нескольких метров. Точность этого слоя всегда максимально высо) поскольку в нём учитываются все нюансы дорожного движения, а именно, дорожн] знаки, дорожная разметка, движение по полосам, ограничения для движения по времени по типам транспортных средств, запреты поворотов и т.п. Граф улиц и дорог состоит совокупности узлов и линейных объектов, связанных друг с другом. Все линейш участки графа имеют свои уникальные характеристики, на основе которых рассчитывается маршрут движения навигационной программой. Характеристики узл соединений линейных отрезков также содержат в себе информацию о возможнь разрешённых или запрещённых манёврах для транспортных средств. На некоторых тип; навигационных систем дорожный граф даже не отображается на экране, т маршрутизация строится, используя невидимый слой карты, а проложенный маршр; отображается на фоне основы.

Для нашей страны актуально создание универсального подхода к обеспечени навигационными картами всей территории РФ. Этими фактором обусловлено появлеш нового направления в существующем электронном тематическом картографировании автонавигационного картографирования.

Важным направлением развития автонавигационного картографирования в Роса является создание региональных составляющих автонавигационных карт. Ситуация обеспечением автонавигационными картами различных регионов России имеет не толь» свои макрорегиональные особенности, но и специфику развития автонавигации в разнь субъектах страны. Региональные особенности этих карт обусловлены экономически развитием территорий, дифференцированностью расселения по местности (существен! различающейся плотностью населения, наличием крупнейших городских агломераций т.д.), изученностью территории, спецификой потребительских требований и рядом друп признаков.

В концепции развития отрасли геодезии и картографии в Российской Федерации I 2020 года уделяется большое внимание развитию картографического обеспечения в сфе[ навигации автомобильного транспорта. Отмечается необходимость развития это1 направления картографирования, обновления и мониторинга объектов топографическс основы и тематической информации.

Глава 2. Особенности картографического обеспечения автонавигации

В результате выполненного исследования в области автонавигационного картографирования выделены следующие особенности картографической информации, создаваемой для современных автонавигационных систем:

• автонавигационные карты служат, прежде всего, для обеспечения потребности людей в пространственно распределенной информации и определения оптимального пути;

• картографическое произведение создаётся не столько для узкого круга специализированных организаций и специалистов, сколько для широких слоев населения, использующих автотранспортные средства;

• благодаря геоинформации, получаемой посредством картографической информации, появляется возможность оказывать потребителям различные услуги вследствие наличия большого числа картографических сервисов и служб.

Функции автонавигационных карт специфичны, и требуют четкой систематизации. Целесообразно выделить две группы функций: профильные и вспомогательные.

Профильные функции:

• поиск объектов, поиск путей доступа от «потребителей» до «источников» (прокладка маршрутов по разнообразным критериям и тематическим запросам);

• поиск оптимальных путей передвижения - кратчайший путь, наиболее быстрый путь с учетом дорожной ситуации;

• определения степени проходимости того или иного участка дороги в зависимости от времени года и погодных условий;

• определение расположения некоторых конструктивных элементов дорожного полотна и дорожных сооружений.

Вспомогательные функции (включают функции обеспечения различных

потребностей пользователей):

• познавательная — благодаря большой информативности карт (за счет полноты содержания, высокой детализации и ГО1) у пользователя создается более четкая «привязка» к местности и формируется довольно детальное знание территории;

• информационно-пояснительная - благодаря применению интуитивно понятных картографических знаков и значительной автоматизации процесса навигации, упрощается использование автонавигационных карт и доступ к их информации

(у пользователя всегда имеется возможность получить дополнительн! сведения о тех или иных свойствах объектов местности и их расположении);

• обучающая - способствует реальному запоминанию территории и создани собственных ориентиров «привязки» к местности;

• функция обратной связи - заключается в установлении организованнс обратной связи с пользователями автонавигационных карт, которые за сч( заинтересованности и массовости быстрее находят несоответствия и пропуск уточняют и дополняют карты, что способствует оперативному обеспечени уточнения и исправления уже существующих карт;

• функция обеспечения безопасности движения (не только для авто, но пешеходов) посредством голосового и текстового информирования об опасны участках дороги;

• функция оперативного обеспечения информацией - достигается за сч< актуальной информации о дорожной ситуации, дорожных знаках и пр.;

• спасательная - в экстренных случаях посредством обратной связ] предусмотренной в автонавигационных системах, существует возможное! определить местоположение пострадавшего или в случае ЧП отправить сво координаты спасателям.

Выделенные профильные и дополнительные функции автонавигационных сисге позволяют сделать вывод о потенциально широком спектре применений данны устройств, что служит в качестве одной из основных причин популярност автонавигаторов. Соответственно растут требования к качеству и объем картографического обеспечения.

Отличительными особенностями автонавигационных карт являются оперативное! их создания, оперативность обновления, обогащение содержания без потери читаемост (более 300 условных знаков) за счёт интерактивности.

Электронные автонавигационные карты в современных условиях выполняю функции традиционных карт, а также выступают и в новом качестве. Их применяют;

• для ориентирования и навигации на местности - традиционные функции

сочетании с дополнительными возможностями;

• для обзорного представления территории - традиционные функции в сочетании

дополнительными возможностями;

• для создания цифровых моделей местности и/или цифровых карт пр]

геоинформационном картографировании - новые функции;

• для подготовки к изданию или оперативной печати - новые функции.

Автонавигационные системы являются средством визуализации и использования автонавигационных карт. Они базируются на пространственно определённой координированной информации, что позволяет предстаешь их в графической форме для интерпретации и принятия решений, а также данными непространственного характера (текстами, таблицами, диаграммами), связанными с объектами, имеющими пространственную привязку.

Обилие устройств для представления конечной информации потребителю пока не связано с технологиями создания автонавигационных карт, тем не менее, существует определенный набор программно-аппаратных, картографических и потребительских требований, необходимых для полноценного функционирования автонавигационной системы.

В ходе диссертационного исследования разработана система ключевых требований к содержанию и оформлению картографического обеспечения автонавигационных систем, которые могут быть разделены на три группы:

- технические (аппаратные) требования, к которым относятся конфигурация оборудования, обеспечивающая оптимальную скорость работы (частота процессора, объём памяти, разрешение и размер экрана) и поддержку платформенного ПО;

- картографические требования, в т.ч. к маршрутизации, смена уровней генерализации, соответствие содержания карт единой системе условных обозначений, масштабирование изображения под разрешение экрана устройства (охват карт), анализ трафика, отображение ЗЭ объектов карты;

- потребительские и маркетинговые требования, в т.ч. интуитивно понятный интерфейс, подача звукового сигнала в запланированных случаях, полноценное управление одним человеком (в стандартной ситуации), мониторинг перемещения (направление, скорость, время), система оповещений на маршруте (начальная точка, конечная точка, следование по маршруту), подсветка экрана для обеспечения читаемости информации в любых условиях, минимизация издержек производства, регулярность актуализации карт, оптимизированный для конечного пользователя объем информации.

Выбор масштабного ряда автонавигационных карт - важный аспект, создани автонавигационной системы. Заранее невозможно заложить в схему все требуемы масштабы и тем самым обеспечить непрерывную навигацию. Поэтому список масштабо всегда ограничен и зависит от охвата территории, подробности данных и многих други факторов. Обычно в проекте автонавигационной карты масштабный ряд состоит не боле чем из 10-15 уровней. Необходимо заранее определиться с тем, какие масштабы буду использоваться, и в дальнейшем опираться на них при проектировании и сосгавлени карты, генерализации и оформлении данных. Зафиксированный масштабный ряд позволи систематизировать массив пространственных и тематических данных и обеспечит корректное выполнение принципов картографической генерализации на каждом уровне.

В диссертации разработан следующий алгоритм по выбору масштабов:

• В проект добавляются данные максимальной подробности.

• Изображение увеличивается до масштаба, который оптимален для восприяти пользователем автонавигационной системы (т.е. крупнее уже не нужно). Масшта желательно подобрать из стандартного масштабного ряда (1:2 ООО, 1:25 ООО и т.п.).

• Для достижения полного охвата данных знаменатель масштаба умножается н выбранный коэффициент. Это и будет конечный масштаб. При увеличении ил] уменьшении изображения должна меняться подробность данных и, возможно, и: состав. Соответствующим образом меняется и оформление.

В конечной навигационной системе может присутствовать мультимасштабная карт или несколько карт различного масштаба с различной степенью точности, полноты ] детальности, при этом у многих однотипных объектов на всех картах должны быт характеристики, необходимые для поиска объекта в навигационной системе и дл исключения дублирования информации. Для подробных карт городов используютс: карты по масштабу и содержанию близкие к 1:10 000, для обзорной схемы город 1:25 000, для карт областей и регионов наполнение и объектовый состав соответствуе масштабу 1:100 000, для обзорной карты 1:1 000 000, для карты страны - 1:25 000 000 т.д. Проработка карты выполняется экспериментально на выбранных масштабах совпадающих с масштабным рядом топографических карт (рис. 1).

1 : 2 ООО

1 : 10 000

1 : 25 ООО

1 : 100 ООО

1 : 1 ООО ООО

1 : 25 ООО ООО

Рис. 1 Фрагменты автонавигационных карт выбранных масштабов

Проведенное исследование структуры масштабов позволило выбрать наиболее оптимальный подход для отображения системы условных знаков и обозначений, при которых информационная нагрузка на карту плавно изменяется. В этом случае диапазон масштабов отображения достаточно будет установить только для масштабных групп, а не для всех слоев. Как правило, одной и той же степени геометрической подробности вполне достаточно для отображения на нескольких соседних масштабах. Однако может меняться символизация объектов (допустим, с уменьшением масштаба условный знак дороги станет более тонким), а также ценз и огбор генерализации (в примере с дорогами -отображать не все дороги, а только основные шоссе и автомагистрали). То есть генерализация происходит уже при визуализации данных.

Анализ автонавигационных систем показал, что на практике применяется очень большое количество уровней представления информации, и смена масштабов отображения происходит плавно, без резких переходов от одного уровня к другому. С одной стороны это значительно облегчает использование навигационных карт, но с другой - значительно увеличивает сложность проектирования самой системы. В мировой практике проектирования автонавигационных систем используют 5-ти уровневую систему представления и визуализации карг, созданную с учетом ограниченного размера дисплея навигационной системы (табл. 1).

Таблица 1. Уровни визуализации автонавигационных карт

Уровень Масштаб Общегеографическое содержание Специальное содержание

Международный Зависит от региона Крупные объекты гидрографии, Значимые населенные пункты (пунсоны) Границы стран Международные шоссе POI (международные аэропорты)

Национальный 1:1 000 000 Железные дороги (магистральные) Крупные объекты гидрографии Крупные объекты растительности Значимые и крупные нас. пункты Границы стран, регионов Международные и федеральные автодороги POI (все аэропорты)

Региональный 1:100 000 Железные дороги Значимые объекты гидрографии Значимые объекты растительности Все населенные пункты Границы, стран, регионов и районов Международные, федеральные и региональные автодороги, автодороги до населённых пунктов POI (все аэропорты, посты ДПС, АЗС, ж\д переезды на автодорогах)

Окружной 1:25 000 Железные дороги Объекты гидрографии Объекты растительности Все населенные пункты Кварталы застройки Границы стран, регионов, районов и округов Все автодороги (исключая внугриквартальные и внутрндворовые проезды) POI (все аэропорты, посты ДПС, АЗС, ж\д переезды на автодорогах, светофоры, больницы и др. значимые объекты)

Городской 1:10 000 Все железные дороги Все объекты гидрографии Все объекты растительности Все населенные пункты Кварталы застройки Все строения с подписями адресов Все границы Все элементы улично-дорожной сети Организация дорожного движения Все POI

I

Глава 3. Методика создания автонавигационных карт

I

Основываясь на анализе теоретических исследований в области цифрового картографирования, практическом опыте автора при разработке автонавигационных карт и систем - предложено систематизированное комплексное решение создания автонавигационной карты (рис. 2).

Для обработки векторной информации при создании автонавигационной карты используется стандартное полнофункциональное программное обеспечение ГИС-пакетов, где производится сборка векторного каркаса карты, обновление контуров, внесение семантической информации, проекционная трансформация и другие операции.

Рис.2 Методика создания автонавигационной карты

Далее производится объединение данных дистанционного зондирования и векторной информации для получения синтезированного изображения. В целях мобильного картографирования используются системы, устанавливаемые на автомобилях и объединяющие технологии высокоточного скоростного лазерного сканирования с камерами видеофиксации изображения высокого разрешения. При этом большой объем наземных снимков, видеоданных и точек с координатами, дорожных знаков, развязок, разметки и точек интереса (ГО1) могут быть собраны со скоростью движения автомобиля за однократный проезд. Полевые обследования для уточнения карт всех масштабов производятся на автомобилях, оборудованных О [^-приемниками. Общий принцип организации работ с использованием спутниковой навигации основан на определении

15

расстояния от текущего положения приёмника, установленного на движущемся объекте, до группы спутников. Приёмник подключен к бортовому компьютеру-ноутбуку, в котором электронные треки, полученные с помощью высокоточных антенн, подгружаются в карту в качестве «подложки» для определения маршрутов движения.

На экране компьютера с электронным треком отмечаются помимо общепринятых объектов (начало и конец населенного пункта, тип покрытия автодороги, количество полос движения, железнодорожные переезды, автобусные и железнодорожные вокзалы, аэропорты, автозаправочные станции и комплексы, посты ДПС, церкви, монастыри, кладбища, администрации органов государственной власти и местного самоуправления и пр.), также объекты отдыха (гостиницы, гостевые дома, дома отдыха, санатории, профилактории, пансионаты, кемпинги, базы отдыха, аквапарки и пр.), достопримечательности, памятники-монументы, объекты автосервиса (станции технического обслуживания, автомойки, пункты шиномонтажа и пр.), учреждения здравоохранения (больницы, поликлиники, роддома, диспансеры и пр.), отделения милиции, культурные объекты (театры, кинотеатры, ДК и пр.), отделения связи, отдельно стоящие магазины, торговые комплексы и прочие объекты сервиса и инфраструктуры.

Система мобильного картографирования дополняется программой контроля пространственных данных и автоматизации ключевых процессов обработки, таких как построение или выделение модели поверхности, дорожных знаков, мачт освещения, границ дороги, разметки, горизонтальных и вертикальных просветов, геометрии дороги.

Комбинация использования датчиков, антенн, видеокамер, сканеров, производительного программного обеспечения и йР5-треков для трансформирования снимков позволяет выполнять проекты, которые потребовали бы значительного времени и затрат при использовании традиционных методов съемки и картографирования (рис.3).

Рис.3 Космоснимок с совмещёнными ОРЗ-треками.

Разработанная методика полевых обследований и привязки снимков по ОРЯ-трекам помогает планировать, разрабатывать, проектировать и производить картографические работы по актуализации данных в городской инфраструктуре н на дорогах вне населённых пунктов с максимальной безопасностью и эффективностью.

Для создания и обновления карт населённых пунктов и автодорог рекомендуется использовать изображения с пространственным разрешением не менее 2-3 метров. Использование таких изображений позволяет достаточно детально нанести граф движения в городах и на шоссе, дешифрировать развязки, улицы и проспекты, определить основные принципы движения на картографируемом участке (рис. 4).

Рис. 4. Фрагмент дорожного графа, созданного по космоснимку

Для получения более детальной сети дорог и их характеристик необходимы снимки с точностью до 1 метра и выше. Они позволяют распознать небольшие улицы и переулки, отделить пешеходные участки улиц от проезжих частей. Благодаря дорожной разметке и другим объектам можно увидеть организацию движения на перекрёстках и площадях, выявить односторонние и круговые участки движения, а так же количество полос на проезжей части, в том числе для совершения манёвров (рис. 5).

Рис. 5 Дешифрирование полосности и односторонних участков по космоснимку.

Проведенные исследования показали, что для создания карт по точности и наполнению, близким к крупным масштабам, должны использоваться снимки с пространственным разрешением 50-60 см; для карт средних масштабов — снимки с разрешением 1 -5 м; для карт мелких масштабов - космоснимки разрешения более 5 м. Методы и способы составления автонавигационных карт, сбора и актуализации объектов дорожного графа и Р01 можно комбинировать в зависимости от технических условий и поставленных задач (рис .6).

шр

'ГМ1 \

. -•»■•» ! 41 1ГЧ« 1 N¡04 Ц 1 в /Л * »

» --'1 \ ) А

\ V / 1С / _ ■ /

Рис. 6 Дорожный граф и Р01

Таким образом, при использовании космоснимков определенного разрешения можно создать дорожный граф на всех участках дорог, начиная от переулков и малых улиц, до проспектов и развязок на шоссе. Однако при отсутствии адекватной разметки невозможно определить места, в которых есть ограничения манёвров транспортных средств, например, разрешен ли разворот или левый поворот на перекрёстке. Поэтому приходится констатировать, что использовать космические снимки возможно только для создания основы дорожного графа, но никак не полной и точной модели организации дорожного движения. В дорожном графе обязательно должны быть отмечены манёвры, которые невозможно увидеть иа космических изображениях или с камер видеофиксации, например, такие, где разрешён или запрещён левый поворот, разворот (технический или пешеходный разрыв в улице или на шоссе, не предназначенный для движения), шлагбаумы, блоки и другие препятствия, запрещающие или ограничивающие движение на участке дороги. Для уточнения созданной основы и учёта всех нюансов организации движения и уточнения Р01 необходимы автомобильные и пешеходные обследования.

Глава 4. Применение разработанной методики создания автонавигационных карт (на примере навигационных карт «Навител»)

С развитием автонавигационных сервисов и технологий, становится очевиден тот факт, что требования к геоинформационным данным все более ужесточаются. Пользователю нужны актуальные данные, подробная детализация карт и точность географической привязки, позволяющая пользоваться ГНСС. СР8-навш ация предъявляет к ним высокие требования. Сеть дорог должна обеспечивать беспрепятственную прокладку маршрута из одного района города в другой. Не менее важна и точность позиционирования автотранспортного средства на линии дороги, актуальность и местоположение объектов сервиса и инфраструктуры.

ЗАО «ЦНТ», работая на рынке геоинформационных технологий уже более 5 лет, имеет значительный опыт в решении подобных задач. На сегодняшний день результатом этой работы является автонавигационная система «Навител Навигатор» (далее «Навител»). Разрабатываемый ЗАО «ЦНТ» цифровой навигационный продукт «Навител» содержит в себе геоинформационный набор данных, охватывающий векторное описание объектов автодорог и инфраструктуры по всей территории Российской Федерации. Продукт создается в собственной программной среде ГИС вРвМарЕсШ в виде файлов с векторной картографической информацией с расширением *.тр. Граф дорожного движения служит основой не только карты, но и всей автонавигационной системы, вокруг него строятся принципы разработки «Навител».

Автонавигационные карты в системе «Навител» - это карты городов, регионов, транспортных магистралей и т.д. Навигационные элементы содержания автонавигационных карт для конечного пользователя (дорожный граф, объекты дорожной инфраструктуры, сервиса и прочие) представляют собой объекты с необходимыми характеристиками в слоях электронной карты (рис. 7 и 8).

Рис. 7. Автонавигационная карта в навигационной системе «Навител»

Рис. 8. Автонавигационная карта в навигационной системе «Навител»

Автором диссертации для автонавигационной системы «Навител», в целях повышения удобства управления транспортным средством в любое время суток, были разработаны цветовые решения по отображению карт на экранах автонавигационных устройств. На рис. 9 и 10 показаны фрагменты карт с примерами визуализации отображения для использования в дневное и ночное время соответственно.

Рис. 9 Вариант оформления карты в системе «Навител» в дневное время.

Рис. 10 Вариант оформления карты в системе «Навител» в ночное время.

Внедрение разработанной автором методики для производства карт ЗАО «ЦНТ» за относительно короткий промежуток времени позволило создать картографическое обеспечение на территорию России и зарубежных стран, что говорит об эффективности ее применения (табл. 2).

Таблица 2. Количество карт в системе «Навител» на территорию РФ.

Субъекты РФ Крупные города РФ (более 100 тыс. жит.) Остальные Нас.пункты РФ (менее 100 тыс. жит.) Зарубежные страны

Годы 1:10 000 1:100 000 1:1 000 000 1:10 000 1 100 000 1:10 000 1:100 000 1:100 000

2006 - - 83 - - - - -

2007 2 15 66 2 12 - - -

2008 2 26 57 41 25 2

2009 2 30 53 87 12 1154 195 4

2010 3 60 23 125 5 1821 123 14

2011 3 75 8 167 - 2550 51 23

Эффективность применения данной методики показала целесообразность её использования для создания и обновления картографических данных, для формирования картографического обеспечения не только для территории Российской Федерации, но и для других стран во всём мире (рис. 11).

ПЛАНИРУЕМОЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Рис. 11 Картографическое обеспечение «Навител» (начало 2012г).

На сегодняшний день «Навител» - один из наиболее успешных, постоянно и динамично развивающихся геоинформационных продуктов не только на российском, но и мировом рынке автонавигации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых теоретических изысканий в рамках диссертационного

исследования и их апробации достигнута основная цель - разработана методика

формирования картографического обеспечения автонавигационных систем.

В процессе исследования были получены следующие основные результаты:

1. Дано определение автонавигационной карты как специальной общегеографической карты, электронного картографического произведения, отличающегося от традиционных карт автодорог и предназначенного для использования в автонавигационных системах, разрабатываемого с учётом их функций и требований, таких как хранение, трансляция, приём и анализ информации, необходимой для оптимизации следования конечного пользователя до заданной целн.

2. Систематизированы профильные и вспомогательные функции автонавигационных карт. К профильным функциям отнесены: маршрутизация (поиск возможных путей следования и их оптимизация по различным основаниям), определения степени проходимости того или иного участка дороги в зависимости ог времени года и погодных условий, запреты манёвров, определение расположения некоторых конструктивных элементов дорожного полотна и дорожных сооружений. Вспомогательными функциями автонавигационных определены: познавательная, информационная (включая дорожно-ситуационный и общеинформационный модули), обучающая, функция «обратной связи», функции обеспечения безопасности дорожного движения, экстренной связи и информирования.

3. Разработана система ключевых требований к содержанию и оформлению картографического обеспечения автонавигационных систем, которые могут быть разделены на три группы: технические (аппаратные) требования, картографические требования, потребительские и маркетинговые требования.

4. Разработана методика создания и актуализации автонавигационных карт, представляющая собой универсальный алгоритм последовательного применения общепринятых картографических способов и специальных методов сбора, обработки и целевой адаптации исходной информации, а также первичного формирования и регламентной актуализации ключевых элементов содержания карты.

5. Осуществлена апробация методики формирования картографического обеспечения автонавигационных систем на примере навигационных карт для «Навител Навигатор». На этапе апробации уточнены отдельные положения методики, окончательно сформированы принципы содержательного наполнения и оформления автонавигационных карт.

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах:

В рекомендованных ВАК изданиях:

1. Платонов ПЛ. Картографическое обеспечение автомобильных навигационных систем // Геодезия и Картография. - 2011г. -№ 6. - С. 30-36

2. Платонов ПЛ. Методы обработки и получения информации с космических снимков для автонавигационного картографирования // Мир науки, культуры и образования. - №2(33) - апрель 2012. - С. 374-376

3. Даньшин А.И., Кириллов П.Л., Жеренков А.Г., Лев И.А., Наумов A.C., Платонов ПЛ. Задания И (теоретического) тура 2011 г. // География в школе, №9,2011.-С. 48-55

В других изданиях:

4. Платонов ПЛ. Использование ДДЗЗ в автонавигационном картографировании // Геоматика . - 2010г. -№ 2(7). - С. 60-67

5. Даньшин А.И., Жеренков А.Г., Кириллов П.Л., Лев И.А., Наумов A.C., Платонов ПЛ. Задания II, практического тура XX Всероссийской олимпиады школьников по географии// География и экология в школе XXI века, №6,2011. - С. 65-74

Подписано в печать 15.04.2012г. Печать трафаретная Объем -1,0 усл.п.л. Заказ № 155 Тираж 140 экз.

Типография "Копимастер" . Москва, Калужская пл. д. 1 корп. 1 тел.(495)229-56-62 E-mail.info@copymaster.biz

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Платонов, Павел Львович, Москва

61 12-11/132

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

на правах рукописи

Платонов Павел Львович

КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата географических наук Специальность 25.00.33 - картография

Научный руководитель доктор географических наук, профессор Б.Б. Серапинас

Москва 2012

Оглавление

Введение............................................................................................................................2

Глава 1 Автодорожные и автонавигационные карты. Особенности и различия............................................................................................................................9

1.1 Автодорожные карты и их постепенное преобразование в автонавигационные карты..........................................................................................9

1.2 Особенности автонавигационных карт и их принципиальные отличия

от автодорожных карт...............................................................................................14

1.3 Этапы развития автонавигационного картографирования в мире.................29

1.4 Значение автонавигационных карт в России....................................................37

Глава 2 Особенности картографического обеспечения автонавигации.............48

2.1 Назначение, особенности использования и функции

автонавигационных карт...........................................................................................48

2.2 Источники информации в автонавигационном картографировании.............53

2.3 Масштабы автонавигационных карт.................................................................68

2.4 Система условных знаков и обозначений.........................................................72

Глава 3 Методика создания автонавигационных карт..........................................81

3.1 Разработка структуры и содержания базы данных автонавигационной карты...........................................................................................................................81

3.2 Использование данных дистанционного зондирования Земли и дополнительной информации..................................................................................93

3.3 Сбор и обработка данных полевых обследований и видеофиксации..........100

3.4 Особенности обработки и адаптации информации для

автонавигационного картографирования..............................................................105

Глава 4. Применение разработанной методики создания

автонавигационных карт (на примере навигационных карт «Навител»).......115

4.1 Принципы создания навигационных карт «Навител»...................................115

4.2 Отличительные особенности авто навигационных карт «Навител»............118

4.3 Дополнительные сервисы в картах «Навител» и их реализация.................124

4.4 Перспективы развития и совершенствования картографического обеспечения..............................................................................................................136

Заключение...................................................................................................................142

Литература....................................................................................................................144

ПРИЛОЖЕНИЕ...........................................................................................................156

Введение

Развитие технологий спутниковой навигации и техническое совершенствование в сфере навигационных систем в начале XXI века способствовало значительному расширению возможностей использования некогда «закрытых» оборонных технологий в гражданской деятельности.

Открытие систем глобального позиционирования для использования в гражданских целях сказалось на стремительном развитии их общедоступных функций, дающих возможности оперативного определения координат и местоположения объекта. Среди таких задач одной из самых распространённых стала автомобильная навигация - оперативное определение автомобилистами собственного местоположения, выбор маршрутов следования и манёвров, измерение расстояний и других параметров, для чего традиционно служит карта. Этими факторами обусловлено появление нового направления в существующем электронном картографировании - автонавигационного картографирования.

Полноценное использование навигационных функций систем глобального позиционирования в автомобилях вызвало необходимость сопровождения автонавигации специфическим картографическим обеспечением, к которому предъявляется набор практических и технических требований, условий по оформлению, содержанию, генерализации, условным знакам и особенностям визуализации электронных карт.

Актуальность диссертационного исследования определяется, в первую очередь, востребованностью формирования

стандартизированного научно-обоснованного подхода к обеспечению решения автонавигационных задач необходимыми картографическими

2

данными. Такая задача может быть решена в рамках современной прикладной картографии и геоинформатики.

Единая научная база автонавигационного картографирования в России на данный момент не сформирована, а используемые методы обеспечения автонавигационных систем картографическими материалами не достаточно формализованы. Необходимость закрепления автонавигационного картографирования в качестве самостоятельного направления электронной картографии обусловлена как требованиями практики, так и накопленным потенциалом развития картографической науки.

Цель работы - разработка методики формирования картографического обеспечения автонавигационных систем и её апробация в навигационной системе «Навител Навигатор».

Для достижения поставленной цели необходимо:

1. Выполнить анализ специализированных автодорожных карт и сформулировать понятие «автонавигационная карта», а также определить основные отличия автонавигационных карт от традиционных карт автодорог.

2. Обосновать содержание и требования к оформлению автонавигационных карт, обобщить и систематизировать основные функции и способы картографического обеспечения, используемого в российских и зарубежных автомобильных навигационных системах.

3. Разработать систему требований для совмещения программно-аппаратных средств автонавигационных устройств с создаваемым картографическим обеспечением.

4. Разработать стандартную методику формирования картографического обеспечения автонавигационных систем и апробировать её на примере автонавигационной системы «Навител Навигатор».

Методической базой проведённого исследования послужили научные труды представителей отечественной и зарубежных школ географической картографии и геоинформатики К. А. Салищева, И. П. Заруцкой, С. Н. Сербенюка, А. М. Берлянта, В. С. Тикунова, И. К. Лурье, А. В. Кошкарёва, Т. Г. Сватковой, Р. Филлипса, М. Зейлера, Д. Слейтера, Б. Первана.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Впервые в отечественной картографии введены понятия «автонавигационного картографирования» как самостоятельного направления картографии и «автонавигационной карты» как нового вида электронных специальных общегеографических карт. Определены ключевые функции и параметры автонавигационных карт: система условных знаков, компоновка, тематическое содержание, принципы генерализации и согласования карт различных масштабов. Выделены группы профильных и вспомогательных функций.

2. Сформирована методика обеспечения автонавигационных систем картографическими произведениями, рекомендуемая как стандартная. Методика включает определение семантических свойств элементов карты, пути использования данных дистанционного зондирования, в том числе координатной привязки космических снимков по маршрутам (СРБ-трекам).

3. Определены принципы разработки содержания и оформления автонавигационных карт, охватывающие все этапы подготовки от проектирования карты и сбора первичной информации до внедрения карты в систему, с учётом особенностей создания, базовых функций автонавигационных систем, потребительских требований, технических возможностей отображения картографической информации (размер и разрешение экрана устройств визуализации) и читаемости карт.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Автонавигационная карта - специальная общегеографическая карта, электронное картографическое произведение, предназначенное для использования в автонавигационных системах, разрабатываемое с учётом их функций и требований.

2. Полнота содержания автонавигационных карт должна определяться в соответствии с конечными потребительскими задачами (профильными и вспомогательными функциями автонавигационных карт) и техническими возможностями актуальных средств визуализации (портативных электронных автонавигаторов, коммуникаторов, планшетных компьютеров и т.п.).

3. Содержание и оформление автонавигационных карт следует формировать с учётом общепринятых принципов создания: компоновку карт в соответствии с традиционной картографией, генерализацию -на основе комбинации цензового отбора и смены масштабов, систему условных знаков - на основе интуитивно-понятного восприятия и их читаемости.

4. Методика создания картографического обеспечения автонавигационных систем включает последовательность операций по сбору и обработке первичных данных, верификацию и постоянную актуализацию данных с использованием полевых методов, GPS-треков и результатов видеофиксации; предусматривает регулярное обновление ключевых объектов содержания карты, таких как организация дорожного движения, объекты инфраструктуры, сервисная информация и точки интереса (Points of Interest - POI).

Практическая значимость работы заключается в применении разработанной методики при формировании картографического обеспечения автонавигационной системы «Навител Навигатор», получившей широкое

практическое применение как среди государственных, муниципальных и

5

других общественных пользователей, так и при решении индивидуальных пользовательских задач. Результаты работы востребованы транспортными, транспортно-логистическими и другими организациями, коммунальными и экстренными службами и широко применяются в деятельности онлайн- и офлайн-навигационных сервисов.

Средства реализации. При разработке методики сбора данных, подготовки и оформления информации для автонавигационных карт использовано программное обеспечение: ГИС GPSMapEdit, Panorama, Maplnfo, ArcGIS. На этапе сбора и уточнения первичной информации использовалось оборудование (GPS-трекеры и камеры видеофиксации) ЗАО «Центр навигационных технологий». Тестирование автонавигационных карт осуществлялось с использованием тестового модуля программы "Навител Навигатор".

Фактический материал. Источниками информации для подготовки автонавигационных карт послужили: цифровые карты производственных предприятий «Роскартография» и «Росреестр» различных масштабов и годов изданий, адресные планы и схемы Всероссийских переписей населения 2002 и 2010гг., данные дистанционного зондирования (космические снимки IKONOS, QuickBird, ALOS и др.). GPS-треки, результаты видеофиксации, данные полевых обследований и другие вспомогательные материалы собраны лично автором.

Апробация. Теоретические промежуточные и итоговые результаты работы были представлены на «Международном форуме по спутниковой навигации 2008» (Москва, 2008), Международной конференции «ИнтерКарто-ИнтерГИС 17. Устойчивое развитие территорий: теория

ГИС и практический опыт» (Барнаул - Денпасар, 2011). В рамках

6

Международной выставки Геоформ+ 2007 (Москва, 2007) сделан доклад «Перспективы развития автомобильной навигации в России».

Практические результаты исследования регулярно представлялись на совещаниях главных инженеров и главных редакторов «Роскартографии» по развитию автонавигационных технологий и автонавигационной картографии (2009), в Министерстве экономического развития и торговли РФ (2011, 2012), на Международной выставке «Геоформ+» - в рамках презентации автонавигационных карт и ГИС ЗАО «ИГТ» (2005, 2006, 2007), а также презентации автонавигационных карт и мобильных комплексов видеофиксации для полевых обследований ЗАО «Центр навигационных технологий» (2008, 2009, 2010).

Методика составления карт использована при подготовке картографического обеспечения заданий Заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по географии в 2009-2012 годах.

Всего по теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Внедрение результатов работы. Результаты исследования получены в рамках выполнения плана научных работ кафедры картографии и геоинформатики географического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

Практическое внедрение результатов осуществлено в ходе подготовки и актуализации картографического обеспечения автонавигационной системы «Навител Навигатор» в 2007-2012 гг. (разработчик - ЗАО «Центр навигационных технологий»).

Методические разработки, сделанные в рамках настоящего исследования, использованы при составлении технического задания для предприятий «Роскартография» и «Росреестр» по картографическому обеспечению системы ГЛОНАСС.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объём диссертации составляет 175 страниц. Работа включает 8 таблиц, 35 рисунков. Библиографический список содержит 135 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю, заслуженному профессору Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, д.г.н. Б. Б. Серапинасу, а также заведующей кафедрой картографии и геоинформатики профессору, д.г.н. И. К. Лурье за неоценимую помощь и поддержку на всех этапах выполнения исследований. Автор благодарен сотрудникам кафедры за научную и методическую помощь в проведении работ.

Отдельную признательность автор выражает коллективу ЗАО «ЦНТ» и специалистам предприятий «Роскартография» и «Росреестр» за поддержку в ходе осуществления практико-внедренческого этапа исследования.

Глава 1 Автодорожные и автонавигационные карты. Особенности и различия

1.1 Автодорожные карты и их постепенное преобразование в автонавигационные карты

Автодорожная карта является продолжением и развитием

традиционных карт местности. Она возникла вследствие изменений потребительских предпочтений населения. Автодорожная карта -узкоспециализированная карта, рассчитанная на удовлетворение потребности автомобилистов.

По одним оценкам возникновение первой автодорожной карты можно приурочить к появлению первого автомобиля (Попов, 2006). Однако настоящая автодорожная карта появилась тогда, когда были построены полноценные автомобильные дороги, а сами автомобили стали довольно привычным явлением, если не в каждом населенном пункте, то в больших городах. С тех пор сеть автомобильных дорог существенно разрослась. Соответственное развитие получила и картография.

Современная автодорожная карта бывает двух типов: напечатанная бумажная и электронная. Принципиально оба типа карт выполняют одну и ту же функцию: направляют автомобилиста в необходимую ему сторону. Печатные карты издают в самых разных форматах (Браун, 2006). Однако они не очень удобны для ориентирования. Если по региональным автомобильным картам ориентироваться еще более-менее возможно, то найти свое местоположение и проложить маршрут по карте в современном мегаполисе человеку, который далек от картографии, очень сложно. Ограничивающим фактором является и формат автодорожной карты: он в дорожных условиях значительно усложняет работу с картой.

Электронные и традиционные карты автомобильных дорог зачастую на рынке готовых решений представлены в форме атласов.

Научно-технический прогресс постепенно подвел к преобразованию автодорожной карты автонавигационную.

Развитие аэрокосмической и электронно-вычислительной техники произвело настоящий прорыв в географии в целом, и картографии в частности. Создание карт при помощи спутникового сигнала используется в военных целях с самого момента зарождения аэрокосмических программ в 60-х XX столетия (Лабутина, 2004). Но первое время это были просто фотоснимки. К 80-м годам связь стала активной, двусторонней, то есть появилась возможность активной ориентации на местности. Но все равно, использовать спутниковую технологию в частных целях было невозможно из-за технических ограничений, накладываемых военными. Только в 1999 году эти ограничения были сняты. К этому времени появились технологии, позволяющие выпускать приемо-передающую технику небольших размеров и по разумной цене. На протяжении уже более 10 лет для потребителей стала доступна автодорожная карта, загруженная в электронный СРБ-навигатор (Соловьев, 2008).

Автодорожная карта в СРБ-навигаторе очень удобна в использовании. Она при помощи соответствующего программного обеспечения способна проложить наиболее оптимальный маршрут, предложить культурно-развлекательные места, которые стоит пользователю посетить. Другими словами, такая автодорожная карта полностью интерактивна. Автодорожная карта в ОР 8-навигаторе также самая современная: она обновляется очень часто (в том ч