Кирилл Максименко, Сергей Резников, Сергей Крикливый,Отдел ГИС и картографии ООО «Донгеоинформатика», г. Ростов-на-Дону, Тел.: (863) 227-15-15, 227-14-52, Web: www.dongis.ru
Идея создания навигационных карт возникла в ООО «Донгеоинформатика» достаточно давно. С тех пор как компания стала реализовывать навигационные приборы, появилась необходимость формирования картографической базы данных к ним, поскольку без привязки к карте навигация теряет большинство своих преимуществ.
В настоящее время спрос на навигационное оборудование значительно вырос, соответственно увеличилась и потребность пользователей в качественных навигационных картах. А наличие в таких картах актуальной информации по дорожной сети стало на сегодняшний день необходимостью для решения как транспортных задач, так и задач логистики.
Рис. 1. Навигационная карта Ростова-на-Дону в формате МосГИС, АвтоГИС, ПалмГИС.
Создание навигационных карт стало новым перспективным направлением в развитии компании. Был заключен договор о сотрудничестве с ЗАО «КИБЕРСО» (г. Москва) на создание навигационных карт в закрытых форматах KDF и CDF, используемых в программных продуктах МосГИС, АвтоГИС, ПалмГИС. Первой подготовленной нами навигационной картой стала карта Ростовской области и города Ростова-на-Дону с маршрутизацией, внедрённая в программные продукты ЗАО «КИБЕРСО» (рис. 1). В ней векторные карты города и области объединены в одну общую карту. Стоит отметить, что программа ПалмГИСGPS с этой картой стала первой навигационной системой, доступной широкому кругу пользователей в ЮФО. Сейчас идет работа над аналогичным проектом для Краснодарского края (масштаб 1:200 000) и города Краснодара (1:10 000), готовится векторная карта ЮФО м-ба 1:1 000 000 с возможностью автоматической прокладки маршрута (рис. 2).
Рис. 2. Навигационная карта Южного федерального округа в формате МосГИС.
В начале 2007 г. вместе с ЗАО «Навиком» мы приступили к созданию навигационных карт для GPS-навигаторов Garmin. На основе имевшихся данных подготовлена навигационная карта Ростова-на-Дону и области в формате Garmin, где на высоком уровне отработан алгоритм быстрого построения удобных маршрутов (рис. 3). В связи с этим мы внедрили в дорожный граф карты новейшую информацию по дорожному движению и адресации, актуализировали базу данных объектов инфраструктуры. При создании этого продукта база данных была подготовлена таким образом, чтобы раскрыть все возможности навигаторов Garmin.
Рис. 3. Навигационная карта Ростова-на-Дону и области в формате Garmin с маршрутизацией.
Основной особенностью навигационных карт является базовое представление данных дорожного графа и адресного реестра территории. Исходная информация, прежде всего, должна быть достоверна относительно уличной сети и адресов (рис. 4). Вторичными здесь являются объекты инфраструктуры (POI – points of interest) и, затем, остальные контура местности. Исходя из этого, базовые данные для подготовки навигационных карт систематизируются особым образом для достижения оптимальной нагрузки карты.
Рис. 4. Подготовка графа дорог в ArcGIS.
Ранее созданные исходные векторные карты были подготовлены в формате ArcGIS. Тут важно отметить, что хотя использование исходных данных для создания навигационных карт было максимально удобным, но всё же имевшиеся данные требовали некоторой доработки.
Для примера кратко опишем процесс создания маршрутно-адресной карты Ростова-на-Дону и области для навигаторов Garmin. Всекартографические работы по этому проекту также выполнены в среде ArcGIS. В качестве базовых использованы векторные карты города и области исходных масштабов 1:10 000 и 1:200 000, соответственно, в формате базы геоданных ESRI. Например, для работы над картой города использовался следующий набор данных:
- Слой функционального деления территории города;
- Многоэтажные здания;
- Гидрография;
- Кварталы жилые, промышленные, незастроенная территория, кварталы садовых участков, парков и скверов, кладбищ;
- Сеть железных дорог и трамвайных путей;
- Средние линии улиц;
- Адресный реестр построек в виде адресных точек;
- Точечный слой объектов инфраструктуры с базой данных телефонов и адресов.
Для формирования карты нам нужно было выполнить ряд преобразований. Самое главное, требовалось провести проверку топологии – взаимного положения ребер средних линий улиц и дорожной сети (то есть, отследить разрывы между линиями). Эта задача была выполнена полуавтоматическим способом при помощи инструмента проверки топологии, входящего в ArcGIS, что позволило исключить трудности с построением маршрутов движения из-за разрывов ребер будущего графа. И это было особенно важно во время объединения баз геоданных Ростова-на-Дону и Ростовской области. Ведь в их основе лежали векторные карты разных исходных масштабов и, следовательно, ни о какой корректной топологии «на лету» не могло быть и речи. Также на этом этапе было выявлено много топологических ошибок в дорожной сети на векторной карте Ростовской области. Эти ошибки были некритичны для решения общих задач ГИС и картографии, и они возникали на этапе подготовки данных, поскольку тогда в полной мере не использовались современные инструменты редактирования геоданных, которые есть сегодня в ArcGIS. А эти инструменты позволяют избежать многих ошибок на этапе создания качественных универсальных (применимых к различным задачам) векторных карт.
Далее, в исходных данных средних линий улиц не было информации об уровнях транспортных развязок. Для решения этой проблемы мы привлекли данные дистанционного зондирования. С помощью космического снимка были сформированы развязки, уточнена конфигурация дорожной сети обрабатываемой территории.
Для функционирования системы Garmin необходимо внесение диапазона адресов справа и слева в каждое ребро улицы по направлению вектора. Поэтому была проведена масштабная работа по перенесению адресной информации из точек в линии улиц с одновременным обновлением адресного реестра.
Наконец, поскольку на навигационных картах, и особенно для систем Garmin, постройки отображаются схематично, была проведена генерализация контуров зданий с целью исключить мелкие детали. Для этого использован инструмент ArcGIS Simplify Building. Часть новых тематических объектов инфраструктуры была добавлена путем геокодирования адресов в ArcGIS.
Кроме того, была проведена актуализация данных по организации дорожного движения с уточнением на местности. Этот процесс значительно упростила полевая ГИС ArcPad, установленная на КПК с подключением GPS-приемника через порт Bluetooth. Стандартными средствами ArcGIS в ArcPad без затруднений были перенесены необходимые данные и рабочий проект. Особенностью формата Garmin является то, что основная ключевая информация маршрутного графа хранится в текстовых полях атрибутивной таблицы. Мобильная ГИС ArcPad как раз и позволила в полевых условиях заносить характеристики графа и объектов прямо в атрибуты рабочего шейп-файла. После «уличного объезда», позволившего актуализировать и дополнить ещё и базу POI, собранная информация из ArcPad была напрямую экспортирована в рабочую базу геоданных, что сэкономило время на обработку полученных данных. После этого по всей сети средних линий улиц в атрибутивной информации были прописаны регламенты движения (запреты поворотов, разворотов, ограничения скорости и проезда), необходимые для построения маршрутов.
Слои карты Ростовской области были также дополнены информацией по развязкам, объектами дорожной и придорожной инфраструктуры, была преобразована атрибутивная информация.
Итак, данные были практически готовы. Оставалось только сформировать требуемый для конвертации в формат Garmin состав полей и перевести цифровой классификатор текущей карты в текстовый «гарминовский» (рис. 5).
Рис. 5. Финишный набор данных в ArcGIS перед конвертацией в формат Garmin.
Вторым этапом работы над картой стало «отлавливание» неточностей в правилах описания маршрутов путем тестовой эксплуатации подготовленного продукта и выполнения текущей коррекции. Итогом стало создание универсального графа, пригодного для решения задач навигации и логистики. Данные могут быть использованы как в навигационных приборах компании «Garmin», так и в других программно-аппаратных комплексах. Например, в пакете «Логистик» разработки ДАТА+, позволяющем решать такие задачи транспортной логистики, как нахождение маршрута, его оптимизация по времени и пройденному расстоянию, расчет маршрутных листов. Безусловно, такой инструмент оптимизации грузоперевозок необходим во многих организациях. Стоит отметить, что интерес к подобным продуктам растет, и стоимость решений в ближайшие годы должна снижаться, чтобы стать более доступной широкому кругу потребителей.
При подготовке навигационных карт мы столкнулись со следующими трудностями:
- Топологические ошибки в исходных данных;
- Отсутствие в цифровом виде информации о дорожном движении (что превращает формирование дорожного графа в «творческий» процесс);
- Постоянные изменения в организации дорожного движения в городах, что вынуждает часто обновлять информацию (за время работы над картой нередко появляются новые дорожные знаки и разметка);
- Необходимость конвертации навигационной карты из формата ArcGIS в собственные форматы навигационных систем, что часто хранит в себе некоторые «подводные камни»;
- Требуется потратить некоторое время на получение официального разрешения на опубликование материалов.
Надеемся, что нам удалось их с успехом преодолеть, и полученный продукт найдёт широкое применение у различных пользователей.
В заключение следует отметить, что российский рынок навигации, бесспорно, является перспективным и бурно развивающимся, о чем свидетельствует интерес к нашей стране таких «картографических гигантов», как Navteq, Teleatlas и др.
Ожидается как количественный, так и качественный рост рынка, что обусловлено:
- Появлением наборов ГИС-данных и электронных карт мирового уровня, правда пока охватывающих только центральные районы страны и крупные города-миллионники (Москва и область, Санкт-Петербург, Новосибирск, Ростов-на-Дону и др.)
- Наличием большого числа «любительских» разработок, создаваемых энтузиастами, часто для некоммерческого использования.
Дальнейшее развитие данного направления предполагает оцифровку всех крупных городов, создание дорожно-уличных сетей регионов страны и, в перспективе, создание навигационной ГИС, покрывающей всю территорию России. Появление такой глобальной системы позволит решить целый комплекс прикладных задач, таких как оптимизация дорожных сетей, создание централизованного банка данных о состоянии и характеристиках дорог страны, анализ доступности отдельных регионов и соответствия пропускной способности дорожной сети реальному транспортному потоку, задачи логистики и телематики.
