Зачем рыбаку GPS?

Процесс покупки навигатора GPS растянулся на довольно значительное время, терзали смутные сомненияв целесообразности затрат.

До этого несколько раз читал об этих хитрых приборах в научно-популярных журналах, да и то, в основном, в применении к дорогим автомобилям с предустановленной системой Map-GPS. От знакомых рыболовов тоже слышал о применении GPS в их поездках, но считал это скорее дорогой и модной игрушкой, чем полезной вещью. Все решило несколько поездок на Ладогу, наши читатели из Санкт-Петербурга легко поймут меня. Ладога это не только озеро, поражающее своими размерами, но и водоем, отличающийся сложным рельефом дна, с перепадами глубин от десятков и даже сотен метров до обширных мелей и далеко выдающихся каменных гряд. В 5-10 км от берега можно налететь на банки с глубиной 0.5 метра, хотя в сотне метров эхолот покажет безопасную для плавания глубину в 5 метров. Кроме этого, Ладога печально известна своими резкими сменами погоды - полный штиль может через час обернуться штормом, внезапно может все затянуть дымкой или туманом.

В мае 2000г. мы с приятелем первый раз решили посетить Мекку всех питерских рыболовов - остров Птиный, недалеко от Дубно. Это одно из немногих мест, где можно надеяться на хороший улов, где щук в 1.5кг завсегдатаи тех мест называют "шнурками". Все из-за того, что добраться туда можно только по воде, проделав путь в 30 км в одну сторону. Есть три маршрута - выйти через устье реки Волхов и напрямик Ладогой к острову (редко кто ходит этой дорогой из-за сильной волны), промчаться по глади Ново-Ладожского канала до Дубно и пройти только 6 км открытой Ладогой (самый длинный, но относительно безопасный путь), третий маршрут (который мы и выбрали тогда из-за волнения) самый короткий но запутанный, надо проделать 4.5км по Ново-Ладожскому каналу, затем через протоку, которая называется "7-ой километр" выйти в озеро и дальше вдоль берега идти к острову. Протока длинной в километр и шириной 3-5 метров. Когда идешь по каналу, промахнуться трудно - первая (и единственная) протока между Новой Ладогой и Дубно. Выходя в Ладогу, не сразу замечаешь, где кончается берег, и где начинаются тростниковые плавни шириной в несколько сот метров. Видно это становится по тому, как начинает петлять, до этого момента довольно прямая, протока. Вышли через камышовые плавни и по находящимся рядом отмелям, покрытым тем же тростником, постарались запомнить место, которое нам предстояло найти вечером на обратном пути. Светило яркое утреннее солнце, все береговые ориентиры (трубы промышленных предприятий и приметные высокие деревья на берегу) были отчетливо видны. Мы тронулись в дальний путь.

Опуская подробности этого путешествия и рыбалки, хочу отметить, что шли мы не напрасно, поймав в окрестностях Птиного более двух десятков неплохих щук. Солнце давно уже перевалило за полдень, пора ехать домой. По озеру прошли нормально, но когда стали приближаться к 7-ому километру начало немного темнеть. На, казалось бы, очевидное занятие "вход в протоку" ушло 50 минут вместо 5 запланированных - изменилось положение солнца, чуть стемнело и все предстало в другом свете. Тем более, что из протоки в озеро путь прост и понятен - озеро одно, большое, и его видно издалека. Пред нами же предстали много углублений и проток в стене камыша, все из которых оканчивались тупиком, кроме одного, нужного нам. Если бы дело было на земле, то задача бы решалась легко и просто, а на воде пришлось проламываться на лодке через тростник, на удивление прочный, в очередную протоку, из которой приходилось кормой вперед выбираться обратно. В результате вход нам подсказали местные рыбаки, он был в 50 метрах от нас, тогда я впервые подумал о возможной практической пользе от навигатора GPS.

Второй случай представился в следующей поездке на Птиный. В этот раз я пошел со знакомым, Константином С., экипированым по последнему слову науки и техники - катер был оборудован мощным двигателем, эхолотом и навигатором. Маршрут был следующим: поселок Новая Ладога - река Волхов - Варецкие банки на Ладоге - остров Птиный. Обратный путь: остров Птиный - Дубно - Ново-Ладожский канал - поселок Новая Ладога. Отойдя от причала в яхт-клубе, Костя включил свой навигатор Garmin-12, нажал несколько кнопок и начал движение, поглядывая вперед, чтобы не налететь на топляк или рыбачьи сети, и на экранчик навигатора, на котором жирная стрелка указывала нужное направление. Из устья Волхова мы пошли не сразу в сторону острова, а вышли метров на 800 прямо, следуя указаниям навигатора, и лишь затем свернули влево. Волхов своим достаточно сильным течением, выносящим тонны песка, создал далеко выдающуюся в Ладогу косу, над которой во время отлива лучше не ходить. Обходя многочисленные рыбацкие сети, мы двинулись на Варецкие банки. В этой поездке у меня появилась возможность самому посмотреть, попробовать, что же из себя представляет навигатор GPS.

Для того, чтобы нашим читателям было понятно, о каком оборудовании идет речь, немного отклонимся от подробностей рыбалки и обратимся к технической информации, почерпнутой с интернет-сайтов двух ведущих компаний (отдельная благодарность фирме Boston-PC за предоставленную техническую информацию), производящих оборудование для систем спутниковой навигации, корпораций Garmin и Magellan.

Global Positioning System (GPS) - это спутниковая навигационная система (известная также под другим названием - NAVSTAR). Она состоит из работающих в единой сети 24 спутников, находящихся на 6 орбитах высотой около 17 тыс. км над поверхностью Земли. Спутники постоянно движутся со скоростью около 3 км/сек, совершая два полных оборота вокруг планеты менее чем за 24 часа.

Первый GPS-спутник был запущен в феврале 1978 г. Каждый спутник весит более 900 кг и имеет размер около 5 м (с раскрытыми солнечными батареями). Мощность радиопередатчика 50 ватт. Каждый спутник передает сигналы на 3-х частотах. Гражданские GPS-приемники используют частоту "L1", равную 1575.42 МГц. На борту каждого спутника установлены часы, обеспечивающие точность 10-9 сек.

Каждый спутник расчитан на работу примерно в течение 10 лет. Новые спутники изготавливаются и запускаются на орбиту по мере необходимости. Спутники GPS принадлежат министерству обороны США и их работа профинансирована налогоплательщиками США. Для всех пользователей услуги GPS предоставляются бесплатно.

Орбиты спутников располагаются примерно между 60 градусами северной и южной широты. Этим достигается то, что сигнал от хотя бы от некоторых спутников может приниматься повсеместно в любое время. Даже на полюсах можно "увидеть" спутники, правда, они не будут пролетать прямо над головой. Это, конечно, повлияет на геометрию и, следовательно, на точность, но лишь немного.

Одним из важнейших преимуществ GPS перед существовавшими ранее наземными системами является всепогодность. Независимо от того, для каких целей вы используете навигацию, GPS-приемник готов показать ваше местоположение - и именно тогда, когда вам это надо.

Какую же информацию передает GPS-спутник? Каждую миллисекунду спутник излучает сигнал содержащий т.н. "псевдослучайный код" (PRN - pseudo-random code), эфимерис (ephimeris) и альманах (almanach).

Псевдослучайный код служит для идентификации передающего спутника. Все они пронумерованы от 1 до 32 и этот номер показывается на экране GPS-приемника во время его работы. Почему же количество PRN-номеров больше, чем число спутников (24)? Это облегчает обслуживание GPS-сети: новый спутник может быть запущен, проверен и введен в эксплуатацию еще до того, как старый выйдет из строя. Такому спутнику просто будет присвоен новый номер ( от 1 до 32).

Данные эфимериса, постоянно передаваемые каждым спутником, содержат такую важную информацию, как состояние спутника (рабочее или нерабочее), текущая дата и время. Без этого ваш GPS-приемник не знал бы, в частности, какой сегодня день и сколько сейчас времени. Помимо этого, как мы увидим далее, эта часть сигнала крайне важна для определения местоположения.

Данные альманаха говорят о том, где в течение дня должны находиться все GPS-спутники. Каждый из них передает альманах, содержащий параметры своей орбиты, а также всех других спутников системы.

Пожалуй, теперь картина того, как работает GPS, должна становиться для вас немного яснее. Каждяй спутник передает сигнал, который, образно говоря, означает следующее: "Я - спутник № Х, сейчас мое положение Y, это сообщение было послано во время Z". Конечно, это - сильное упрощение, но поможет понять идею.

Ваш GPS-приемник получает это сообщение и запоминает эфимерис и альманах для дальнейшего использования. Эта же информация используется для установки или коррекции часов приемника. Все приборы GPS работают в системе Гринвичского времени (всемирное время -UTC). В инструкции к прибору сказано, как установить поясное время. Там же имеется таблица, показывающая разницу в часах между Гринвичским временем и вашим местным временем, необходимо только учесть переход на летнее/зимнее время. Итак, для определения местоположения GPS-приемник сравнивает время отправки сигнала со спутника со временем его получения на Земле. Эта разница во времени говорит приемнику о расстоянии до конкретного спутника. Если добавить к этому информацию о расстоянии, измеренном до нескольких других спутников, то можно триангулировать свое местоположение. Это в точности то, что делает GPS-приемник. Имея сигналы от минимум трех спутников, он может определить широту и долготу - это называется двумерной фиксацией. Если же спутников четыре или более, то GPS-приемник может определить положение в 3-х мерном пространстве, т.е. указать широту, долготу и высоту. Постоянно отслеживая ваше местоположение в течении некоторого времени, приемник также может рассчитать скорость и направление вашего движения (имеется ввиду т.н. "наземная скорость" и "наземный курс").

Одним из факторов, влияющих на точность GPS, является геометрия спутников. Простыми словами, понятие "геометрия спутников" означает то, как они расположены относительно друг друга и GPS-приемника. Если, например, приемник "видит" четыре спутника и все четыре расположены в северном и западном направлениях, то спутниковая геометрия скорее плохая. Причем вплоть до того, что приемник вообще не сможет определить местоположение. Почему? Потому что все расстояния, измеренные до спутников, будут лежать в одном глобальном направлении. Это означает, что триангуляция будет плохой и что область пересечения построенных прямых будет довольно большой (т.е. область вероятного положения будет занимать значительное пространство и точно указать координаты невозможно). В этом случае, даже если приемник выдает некоторые значения координат, их точность не будет достаточно хороша (возможно, 100 - 150 м). Если же эти четыре спутника будут находиться в разных направлениях, то точность значительно возрастет. Предположим, что они расположены равномерно по сторонам горизонта - на севере, востоке, юге и западе. Тогда, очевидно, геометрия будет очень хорошей. Область, определяемая пересечением соответствующих прямых, будет невелика, и мы можем быть уверены в правильности рассчитанного местоположения. В таком случае точность может быть до 3-5 м.

Геометрия спутников становится особенно важной при использовании GPS-приемника в автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях. Если сигналы от некоторых спутников экранированы, то точность определения местоположения будет зависеть от оставшихся "видимыми" спутников (а от их количества - возможность провести расчеты вообще). Чем большая часть неба заслонена искусственными или естественными предметами, тем более сложно определить положение. Хорошие модели GPS-приемников показывают не только сколько спутников находятся в зоне видимости, но и где они расположены на небе (направление и высоту над горизонтом) для того, чтобы Вы могли определить, не экранируется ли сигнал от данного спутника.

Другим источником ошибок является переотражение спутникового сигнала от различных объектов. (В быту мы встречаемся с эти явлением в виде появления раздвоенного изображения на экране телевизора.) В случае GPS переотражение возникает при взаимодействии сигнала со зданиями или рельефом местности до того, как он достигнет приемной антенны. Такому сигналу требуется больше времени для достижения приемника, чем прямому. Это увеличение времени заставляет приемник считать, что спутник находится на большем расстоянии, чем на самом деле и это увеличивает ошибку при определении положения. Такие переотражения, если происходят, то могут добавить около 5 м в общую ошибку.

Существуют ли другие источники погрешностей? Конечно. Например, задержка прохождения сигнала из-за различныз атмосферных феноменов. Или ошибка хода часов приемника. Однако GPS-приборы спроектированы так, чтобы, по возможности, компенсировать их и, надо сказать, они справляются с этой задачей вполне успешно. Однако, небольшие искажения все же возможны. Для тех, кто интересуется, можно заметить, что задержка прохождения сигнала означает уменьшение скорости распространения радиоволн при прохождении ионосферы и тропосферы Земли. В космосе радиосигналы распространяются со скоростью света, однако при попадании их в ионизированные слои атмосферы Земли они существенно замедляются.

Насколько же точна GPS на практике? Обычные гражданские GPS-приемники обеспечивают точность от 10 до 100 м в зависимости от количества видимых спутников и их геометрии. Более сложные и дорогие приборы, стоящие несколько тысяч долларов, могут обеспечить точность до нескольких сантиметров, используя не одну, а несколько радиочастот. Однако точность даже обычных гражданских GPS-приемников может быть увеличена до 4 м и более ( в ряде случаев - до 1 м) с помощью т.н. дифференциальной GPS (DGPS). DGPS использует дополнительный, фиксированный в одной точке GPS-приемник для определения коррекции спутниковых сигналов. Как же величина необходимой коррекции сообщается вашему GPS-приемнику? В настоящее время в мире существует несколько бесплатных и платных служб такого рода. Так, например, Береговая охрана США и Инженерный корпус Армии США передают GPS-коррекции через морские радио-буи. Они работают в диапазоне 283.5 - 325.0 кГц и пользоваться ими можно бесплатно. Вашими единственными расходами, если Вы захотите пользоваться услугами этих служб, будет приобретение DGPS-приемника. Этот приемник подключается к Вашему GPS-навигатору с помощью 3-х проводного кабеля, по которому поправка передается в обычном последовательном виде в формате, называемом RTCM SC-104.

Платные DGPS-службы работают в УКВ-диапазоне или осуществляют вещание через спутники. Естественно, и в этих случаях вам понадобится специальный DGPS-приемник для приема поправок и передачи их на GPS-навигатор. Цена зависит от требуемой точности.

Достаточно интересным является использование GPS многими учеными и исследователями в качестве источника точного времени. Действительно, как уже говорилось выше, определение времени прохождения радиосигнала лежит в основе самой идеи GPS. С этой целью внутренние часы приемника постоянно синхронизируются с прецизионными атомными часами, установленными на спутниках. Это позволяет обеспечить точность измерения времени от микро- до наносекунд. Поэтому при проведении научных экспериментов становится возможным повсеместно иметь абсолютно точные отметки времени. Нельзя, конечно забывать, что и информация о положении в ряде экспериментов тоже может представлять интерес.

Важное место занимает GPS в работе спасательных служб. GPS позволяет существенно сократить затраты, связанные с поисковыми работами и значительно сократить время проведения спасательных операций. Используемые этими службами GPS-приемники стоят около 3 000 $ и обеспечивают точность до 1 м. Существуют и еще более дорогие модели, обеспечивающие точность до нескольких сантиметров!

Вы получили представление о принципах построения, функционирования системы GPS, теперь вернемся к использованию навигатора на рыбалке.

Наш путь лежал на Варецкие банки, там рыбалка, а затем на Птиный отдохнуть и подготовить место для ночевки. Мы двигались достаточно сложным маршрутом. "Обходим камни" - пояснил Константин, глядя на дисплей навигатора. "А эхолот на что?" - спросил я. Константин указал на нижнюю часть дисплея - 36.4 км/ч - "На такой скорости может помочь только впередсмотрящий эхолот стоимостью от $1000, а простой рыбопоисковый эхолот "видит" только под лодкой. Мы тут один раз прошли, не торопясь с эхолотом и навигатором, нашли безопасный путь, теперь гоняем по приборам". То же самое и с Варецкими банками, которые представляют из себя несколько каменных гряд длинной от нескольких десятков до нескольких сотен метров на расстоянии 5-8 км от берега. Ориентиров никаких, при хорошей видимости и неидеальном глазомере представление о расстоянии на воде далеко от истинного - кажется, что отошел всего на пару километров, а навигатор показывает 7 км. Время, затраченное на движение к берегу полностью подтверждает показания умного прибора. А вот если видимость плохая? На поиск банок без навигатора можно потратить уйму времени, занимаясь промерами глубин вместо рыбалки. Чтобы ловить, где придется, надо редкое везенье, рыба в Ладоге не распределена равномерно по площади озера, она ищет не где глубже, а где лучше. Там где дно ровное как стол, нет подходящих укрытий и мест стоянки, не стоит надеяться на поклевку.

Что же еще может подсказать навигатор?

 * Точные координаты текущего местоположения в требуемом формате в одной из нескольких десятков систем координат;

 * Высоту над уровнем моря;

 * Расстояние до уже введенных в его память точек;

 * Пройденный путь;

 * Карту или схематичное изображение (в зависимости от модели) окружающей местности, на которой будут показаны близлежащие точки, текущий маршрут и пройденный путь;

 * В движении покажет направление на следующую точку маршрута, текущую, среднюю и максимальную скорость движения, расчетное время прибытия в пункт назначения;

 * Точное время;

 * Время восхода и захода солнца (некоторые модели показывают еще и фазы луны);

 * Можно сохранить в памяти навигатора отдельные точки и целые маршруты, и потом повторить пройденный путь в любом направлении;

При описании возможностей навигатора будем использовать следующие термины:

 * Точка - это координаты пункта на местности, записанные и сохранённые в памяти навигатора GPS. Это место, куда в последствии может потребоваться вернуться. Такое место может быть условным пунктом на трассе или особым географическим пунктом (например, лагерь, стоянка автомобиля, островок и т.п.). В зависимости от модели можно сохранить в памяти навигатора от 100 до нескольких тысяч точек.

 * Маршрут - это последовательность точек, заданная в порядке прохождения.

 * Путь - это последовательность промежуточных точек, автоматически записываемых навигатором во время движения. Эти точки отображаются на экранной карте навигатора, так что всегда можно видеть, где же вы находитесь.

Большинство моих знакомых используют только небольшую часть возможностей своего навигатора - поставить точку в нужном месте, потом к нему вернуться, по пути измеряя скорость. Какие еще возможности открывают нам современные технологии? Для этого нам потребуется компьютер, не обязательно самый мощный, но желательно имеющий подключение к сети Internet. При чем тут Internet? В этой сети находится море полезной информации, среди которой есть и конференции пользователей навигаторов различных марок, где можно обсудить интересующие вас вопросы по проблемам спутниковой навигации, и web-сайты фирм-производителей оборудования GPS. Все современные модели навигаторов фирмы Garmin представляют из себя сложный аппаратно-программный комплекс. С аппаратной частью вы ничего нового сделать не сможете (кроме подключения дополнительной антенны в некоторых моделях), а вот от программы, заложенной в ваш приемник GPS, зависит очень многое. Несколько раз в году производитель навигаторов совершенствует программное обеспечение (ПО), добавляет новые возможности, корректирует ошибки, обнаруженные в предыдущих версиях. Последнюю версию ПО для навигаторов фирмы Garmin можно бесплатно скачать по сети Internet с web-сайта, находящегося по адресу http://www.garmin.com, затратив на это 5-10 минут. Файл получен, что делать дальше и как загрузить эти данные в навигатор? Для возможности обмена информацией с другими устройствами на приемнике GPS имеется разъем, на eTrex он на тыльной стороне, закрыт резиновой заглушкой. Как правило, разъем этот нестандартный, кабель с таким разъемом необходимо приобретать у дилеров оборудования GPS, стоимость кабеля $10-$40 (при навыках работы с паяльником и мелким слесарным инструментом можно за пару часов изготовить кабель, не отличающийся особой красотой, но успешно выполняющий свои функции). С помощью кабеля подключаем GPS к компьютеру, запускаем файл с обновлением, и через пару минут у вас в руках прибор с самыми современными возможностями. Я приобрел навигатор с версией ПО v2.05, скачал v.2.10 и получил следующие отличия от приобретенного ранее прибора:

Появилась новая страница в меню навигатора - ADVANCED SKYVIEW, только ради этой странички будет иметь смысл заменить версию. Все современные навигаторы имеют 12-ти канальный приемник, т.е. могут одновременно обрабатывать сигналы с 12-ти спутников, выбирая 4 лучших (с точки зрения силы сигнала и взаимного расположения). В более ранних версиях ПО для eTrex страница, показывающая силу сигнала спутников, напоминала не очень информативный мультфильм - человечек держит навигатор, а к нему тянутся сплошные или прерывистые линии от четырех схематично изображенных спутников на орбите. Страницу ADVANCED SKYVIEW eTrex унаследовал от более дорогих моделей. На этой страницы показаны (схематично) азимуты на 12 спутников, информация о которых взята из последнего альманаха, переданного спутником GPS, и сила сигнала по каждому из 12-ти сателлитов. При этом, в условиях не очень подходящих для приема сигнала (лес, ущелье, город и т.п.), становится намного нагляднее, как сориентировать навигатор, чтобы добиться лучшего сигнала. Да и eTrex приобретает более солидные черты Garmin-12, получив страницу с дизайном в стиле "military" вместо мультиков.

Возможность скрыть/показать точки на схеме (одним из недостатков миниатюрных приемников GPS является то, что на схеме с несколькими точками, расположенными поблизости, прямоугольники с названиями точек накладываются друг на друга, затрудняя их прочтение), теперь ненужные в данный момент точки можно скрыть

Возможность проектирования точек - в старых версиях навигаторов двигаться можно было только к уже поставленным точкам, а для того, чтобы точку поставить надо или пройти через нее, или поставить точку в другом месте, а затем исправить нужным образом ее координаты, что непросто.

В новой версии можно спроектировать нужную точку от уже существующей, указав лишь направление (азимут) и дистанцию.

 * Добавлены несколько новых масштабов изображения на схеме.

 * Появилась возможность корректно изменить магнитное склонение.

 * Исправлены несколько ошибок в измерении и отображении значения высоты над уровнем моря.

При обновлении версии программного обеспечения вы меняете только программу, все ваши точки, маршруты и трассы останутся в целости и сохранности.

Если вы приобрели кабель, или потратили свое время на его изготовление, то ваши усилия не пропали даром, он пригодится не только для следующих обновлений программы, но и для построения своей навигационной базы.

Все прикладные данные (точки, трассы, маршруты) можно с помощью этого кабеля сохранить на жестком диске персонального компьютера, загрузить по мере необходимости новые. Это очень удобно, когда надо обменяться точками с коллегой - можно ручкой на листе бумаги переписать координаты точек, а можно загрузить в свой навигатор файл своего приятеля и пройти след в след по его маршрутам. Если сделать специальный кабель можно вообще перенести данные прямо из одного навигатора в другой.

Обладателям дорогих моделей навигаторов повезло - на экране их совершенных приборов можно увидеть не схематические картинки, на которых видно как стоят точки по отношению друг к другу, а настоящую карту. Но не все так печально - и обладателям простых портативных моделей приемников GPS доступны эти радости жизни.

Существуют специальные компьютерные программы, например Ozi Explorer, которые позволяют на экране персонального компьютера увидеть на карте свои точки и маршруты. Кроме того, можно прямо на карте в компьютере щелкнув мышкой поставить нужные точки, спроектировать маршруты, а затем перенести их в навигатор. Для таких программ нужны специально подготовленные карты, компакт-диск с такими картами стоит от нескольких десятков до нескольких сотен долларов. Если лишних денег нет, то придется немного повозиться, но труд будет не напрасен. Сейчас можно найти достаточно точные бумажные карты подходящего масштаба (от 2-х км до 500м в 1см), лучше всего, если это будут лоции или военные карты - они точнее. С помощью сканера, подключенного к компьютеру, вы переносите изображение нужного вам участка местности в файл. Если на этих картах нанесена градусная сетка, то можно сделать из картинки электронную карту путем пересчета координат из системы Пулково-1942 в WGS-84.

Системы координат (datums) можно разделить на геоцентрические и топоцентрические. В геоцентрической системе размеры эллипсоида, ориентация и положение его центра выбираются следующим образом:

 * объем эллипсоида предполагается равным объему геоида;

 * большая полуось эллипсоида лежит в плоскости экватора геоида;

 * малая полуось направлена по оси вращения Земли;

 * среднеквадратичное отклонение поверхности эллипсоида от поверхности геоида минимально по всей территории земного шара.

WGS72 и сменившая ее WGS84, а также российская SGS85, являются геоцентрическими системами координат на эллипсоидах WGS72, GRS80 и SGS85 соответственно. В системе NAVSTAR используется WGS84, а в российской системе GLONASS (система, аналогичная NAVSTAR, с более высокой точностью, но менее надежным и более дорогостоящим оборудованием, пока не получила широкого распостранения) - SGS85.

Топоцентрическая (национальная) система координат появляется так: вы берете некоторый эллипсоид и располагаете его таким образом, чтобы для заданной территории среднеквадратичное отклонение поверхности эллипсоида от поверхности геоида было минимальным. При этом остальная часть мира вас не интересует: отклонения на другой стороне Земли может быть сколь угодно велико.

В России используются несколько геодезических систем координат: Пулково 1942 г., 1963 г. и 1991 г. Система координат 1963 г. используется военными и ее параметры преобразования засекречены. Карты, имеющиеся в продаже, составлены в системе координат 1942 г. Она базируется на эллипсоиде Красовского.

Вы можете в своем навигаторе установить любую из нескольких десятков национальных систем координат, большинство моих знакомых пользуется выбранной по умолчанию WGS84. При обмене данными с коллегой у вас должны быть установлены одинаковые системы координат!

Если на карте только километровая сетка, то потребуется разок проехаться по этой местности с навигатором. Необходимо снять минимум 4 точки на местности, желательно равноудаленных друг от друга. Точки подойдут такие, которые вы легко сможете опознать на карте - перекрестки дорог, мосты, мысы, островки и т.п. (поосторожнее с мостами - это стратегические объекты и без разрешения на навигатор GPS вы становитесь очень похожим на шпиона потенциального противника). Чем больше будет снято точек, отвечающих указанным выше требованиям, тем точнее будет ваша электронная карта, ведь каждая снятая точка имеет какую-то погрешность в измерениях. При достаточно большом количестве точек привязки (12-15) погрешности будут взаимно скомпенсированы, и суммарная погрешность будет близка к нулю. После топографической съемки на местности вы ставите на карте эти точки, указываете координаты и программа рассчитывает координатную сетку для вашей карты. Поздравляю, ваша карта стала электронной! Теперь вы можете проложить маршрут на перспективную банку, далекий остров или посмотреть по карте, где же вы были в прошлой поездке. А если вы счастливый обладатель миниатюрного Palm Pilot (компьютера величиной с записную книжку), вы можете прямо в движении наблюдать на экране свое перемещение на карте.

Позволю себе дать несколько рекомендаций по использованию навигатора, чтобы вы избежали возможного разочарования. Хотя приемник GPS может здорово вас выручить в лесном походе, не стоит переоценивать его возможности, по крайней мере, речь идет о недорогих карманных моделях типа Garmin eTrex или Magellan Pioneer (известный под названием Magellan 300). В высоком и густом лесу вам, возможно, придется немного понервничать, обнаружив, что навигатор потерял сигнал спутников. Ситуацию с приемом может ухудшить и влага от дождя или снега на кронах деревьев. Необходимо поискать более открытое место (поляну, сопку, дорогу). Если поход предстоит в глухой непроходимой местности, не лишним будет прихватить с собой менее точный и не такой современный, но почти не зависящий от окружающей обстановки компас. Он не выведет вас на нужную точку (если, конечно, вы не чемпион по спортивному ориентированию на местности), но подскажет правильное направление, а по пути вам наверняка попадется удобная для навигации площадка. В любом случае, мы говорим о рыбалке, где на открытой воде создаются самые благоприятные условия для приема сигнала со спутников.

Вот еще одни грабли, на которые я наступил в первую поездку с навигатором в лес. Приехав на место, я поставил точку рядом со стоянкой машины. "Теперь мы выйдем к ней даже в полной темноте" - гордо заявил я супруге, держа на ладони свой eTrex. Погуляли пару часов, и я решил провести открытый урок на тему "Как пользоваться навигатором GPS". Включил, спутники "пойманы" через 20 секунд, правда, не очень хорошая точность на дисплее - 80 метров вероятная погрешность, но с 80-ти метров я уж как-нибудь машину разгляжу. Задал направление к точке с кодовым названием "CAR" и не спеша двинулся в направлении, на которое указывала стрелка. Через 30 метров стрелка резко повернула на 90 градусов, как будто я только что прошел рядом с машиной. Доверяя умному прибору, я не задумываясь повернул в эту сторону. "Как-то странно мы идем.." - ехидно сказала жена. Я и сам уже начал замечать, что двигаемся мы каким-то противолодочным зигзагом, если не сказать хуже.. После очередной серии боевых разворотов возникло сильное желание закинуть навигатор в болото. Разозлившись, я быстрым шагом направился в сторону машины, прикинув ее вероятное положение по солнцу. Через некоторое время стрелка навигатора повернулась почти в ту же сторону, куда я двигался, и навигатор довел меня до машины. Тогда я решил, что GPS слишком сложная штука и, возможно, это был сбой. Потом, дома, я спокойно оценил ситуацию и нашел причину странного поведения навигатора. Дело все в том, что для определения скорости и направления необходимо движение. Многие ошибочно полагают, что любой навигатор GPS - сложный и умный компас. Это не так (за исключением новой модели Garmin eTrex Summit, которая стоит не менее $400). Недорогие модели, если вы не перемещаетесь с навигатором, могут показать только координаты текущего местоположения и рассчитать расстояние до других точек. Ведь как навигатор измеряет скорость? Известны координаты точки начала движения, известны координаты текущего местоположения, известно время, за которое произошло это перемещение. Рассчитать скорость по этим данным сможет и школьник младших классов. Это происходит каждую секунду (если навигатор стоит в режиме энергосбережения, то 1 раз в 5-10 секунд). Аналогично вычисляется и направление движения. Если бы речь шла об абсолютных величинах, все было бы просто, но ведь при определении координат надо учитывать и текущую погрешность измерения (или точность). При перемещении на расстояния, по величине сопоставимые с точностью измерений координат в данный момент, можно получить совершенно непредсказуемый результат. Навигатор может неправильно вычислить направление перемещения и указать ошибочное направление на нужную точку, что и произошло со мной в лесу. Я своим медленным извилистым движением между деревьями сам сбил GPS с толку, а мои виражи за стрелкой навигатора только усугубили процесс - все, круг замкнулся.

Если с вами произойдет подобная история, выходом из данной ситуации будет прямолинейное движение в произвольном направлении с достаточной скоростью. Пройдя несколько десятков метров пути, навигатор уверенно поведет вас к цели. Достаточной скоростью для правильной работы навигатора при точности в пару десятков метров будет скорость порядка 3-3.5 км/ч.

Я уже упоминал о том, что небезопасно ходить с навигатором в руках по разным стратегическим объектам (мостам, вокзалам, аэродромам, военным частям и правительственным трассам). Все дело в том, что приемники GPS до мая 2000г. и так балансировали на грани допустимого (в смысле законности их эксплуатации в России). Все оборудование, позволяющее получить координаты точнее 100м, относится к категории ДСП (для служебного пользования), все оборудование, дающее погрешность лучше 30м, равно как и сведения о координатах объектов с такой точностью, относится к сведениям, попадающим под гриф "секретно". Бывшим жителям СССР не надо пояснять, что это значит.. Поэтому не удивляйтесь тому, что в фирмах, торгующих оборудованием GPS вам на вопрос о точности приборов ответят "100-150м". Это, в принципе, соответствует ТТХ, декларированным фирмами-изготовителями (правда, их верхней границе).

Что же произошло в мае 2000г.? По сообщению газеты "КоммерсантЪ" "..в ночь с 1 на 2 мая 2000 года США отменили "режим селективного доступа" (Основное назначение режима "селективного доступа" - не дать военному противнику или террористическим организациям использовать максимальную точность GPS-Прим. автора) в сигналах GPS для гражданских пользователей, искусственно ограничивавших точность определения координат обычными (не военными) GPS приемниками примерно до 50-100 м. С этого момента их точность стала лучше 10м.!..". И что теперь? А ничего, разрешения на навигаторы выдают, пока выдают.. Для того, чтобы его получить, необходимо обратиться сначала в Госгеонадзор с заявлением, в котором обосновывается, для каких целей вам просто необходим приемник GPS. Госгеонадзор вам выдает согласование, с которым вы идете в Госсвязьнадзор, где вам выдают разрешение на приобретение прибора (конкретной марки). Далее с этим разрешением вы идете в фирму, имеющую лицензию на продажу определенных моделей приемников GPS, и приобретаете навигатор. После этого с навигатором вы идете в Госсвязьнадзор, где уже выдают разрешение на эксплуатацию. Для всех действий необходимо наличие общегражданского паспорта России.

А что делать тем, кто уже приобрел навигатор, "забыв" о получении разрешения? Можно, конечно, попробовать обратиться за консультацией в Госсвязьнадзор.. а можно спрятать свой приемник в неброский чехол наподобие мобильного телефона (по непроверенным сведениям на постах ГИБДД в Москве имеются фотографии популярных моделей навигаторов) и не залезать на военные объекты.

Итак, подведем краткие итоги о применении навигатора GPS на рыбалке:

 * Всегда известно текущее местоположение.

 * Можно сохранить в памяти координаты текущего местоположения и затем в любое время вернуться в эту точку. Это одна из самых удобных функций GPS для рыбака - всегда можно найти нужную банку или яму, прикормить место ловли и безо всяких буйков найти его. А любители зимней ловли сберегут немало времени и сил на сверлении лунок - не надо пользоваться ледобуром и глубомером, чтобы найти нужную яму.

 * Известно направление к интересующей точке и расстояние до нее.

 * Известна скорость движения (текущая, средняя и максимальная).

 * Известно расстояние и рсчетное время до интересующих точек.

 * Известен пройденный путь, а пройденный маршрут можно сохранить в памяти и потом пройти его след в след в прямом или обратном направлении. Это очень поможет при движении в опасных для судоходства местах.

В общем, я ни разу не усомнился в пользе навигатора GPS для рыбалки. Пришлось один раз потратить сумму, сравнимую с ценой среднего удилища для спиннинга, и далее, без всякой абонентной платы (что тоже немаловажно), сберечь массу нервов и времени, которое лучше всего посвятить своему любимому занятию - рыбной ловле.

По материалам "Спортивное Рыболовство" Автор Егор Кондрашев