О растре в GPS (HOWTO)

Данный текст написан для себя, чтобы не забыть и не биться об лед повторно. Возможно, какие-то шаги у меня - избыточные, но у меня работает, а разбираться в бОльших деталях - лень.

Задача

Задача проста - загнать в GPS-прибор (конкретно - Garmin 62s) растровые карты ("генштаб" с poehali.org) и спутниковые снимки, так чтобы все работало и не тормозило.

Ставший уже "классическим" способ описан на Веломании и в моем случае и с моим прибором у него оказалось два существенных недостатка:

• Слишком сложно (часть шагов - лишняя)
• Не работает (если быть точным, то работает не всегда и не везде)

Путем перебора имеющихся в сети средств, удалось найти подходящий набор деталей и шагов, которые у меня работают стабильно, удобно и быстро.

Приборы и материалы

Сначала надо запатчить прошивку прибора, чтобы он понимал более одной непривязанной (к прибору) растровой карты. Патчер берется тут (версия 2.2), подробности см. в упомянутом выше FAQ на Веломании.

Для конверсии карт и выкачки спутниковых снимков потребуются:

• GlobalMapper (платная, рутрекер в помощь): конверсия проекций и форматов карт.
• QLandkarte QT: просмотр получившихся JNX. Кроме того, свежий Garmin BaseCamp (версии 3.1.3) умеет взять JNX из прибора и показать их.
• map2jnx: конверсия из GeoTiff в JNX. У меня нормально работает только версия 0.2.3 (Win32-версию брать тут), а более новая 0.2.4, котоая "умеет только JNX версии 4" - не работает.
• Для map2jnx нужны FWTools, у меня версию 2.4.7 принесла с собой QLandkarte и они меня полностью устроили.
• Jnxscale (и, возможно, другие jnx tools), которые берутся по ссылкам с gpsunderground
• SAS.Планета для выкачки спутниковых снимков.
• Таблица масштабов JNX, которая находится в этом документе и раскрывается по ссылке Show Table. Русская версия этого документа тоже существует (и, наверное, первична), но меня все время заносило на английскую.

Cпутниковые снимки

Выкачка

Выкачиваем SAS.Планетой нужный регион: выбираем прямоугольник, по второму клику откроется окошко "Manage Selection", в закладке Download выбираем нужный источник (допустим, снимки Google), выбираем нужное увеличение (Zoom), жмем Start и зависаем на какое-то (возможно, долгое) время.

Чтобы зависать не очень надолго, можно сначала сходить в Settings-Options выбрать там интересующий источник карт и в Settings поправить ему паузу между закачкой отдельных снимков. Для Гугла, например, по-умолчанию стоит секунда т.е. больше 3600 снимков в час не выкачать. Можно ставить поменьше (я ставлю 10 мсек), при этом растет риск бана вашего IP источником карт, но мне на ADSL это не страшно - реконнект и новый адрес.

Интересующие уровни зума находятся для гугла в диапазоне от 16 (4.7 метра на пиксел) и крупнее. Крупнее чем zoom 20 (~0.3 метра на пиксел), как мне кажется, не нужно. Мельче чем 16 - тоже, если у вас на район есть хотя бы километровка.

Выкачав нужное, жмем в SAS-Планете Ctrl-B (повторная работа с тем же Selection), выбираем Stitch и склеиваем выгнаное в растр. Идеальный формат для этого - ECW. Никаких дополнительных файлов привязки не надо, все содержится в самом файле.

При склейке большого снимка может быть необходимо его попилить (Split) на части. В один JNX вмещается до 50 тысяч тайлов, размер тайла, который делает map2jnx - 256x256. Таким образом, если в поле Quality у вас больше чем 55900x55900 (или, для неквадратной области, вся картинка больше 3.1 гигапикселя), то придется попилить на части. А цифры реально бывают большие, скажем на увеличении zoom-20 эти самые 55900 пикселей - это меньше 17 километров, примерно лист 500-метровки. Чтобы попилить - надо увеличить значения в полях "Split the image". Для попиленных снимков дальше с каждым ecw будем работать отдельно.

Конверсия в GeoTiff

Выкачаный из гугла снимок имеет странные координаты (проекция Меркатора на гугломодель земли), его нужно привести в более человеческий вид, доступный утилите map2jnx.

Загружаем его в GlobalMapper (можно загрузить и много снимков) и меняем ему проекцию. Tools-Configure-Projection и меняем проекцию на Geographical (Lattitude/Longtitude) а Datum - на WGS84. В-принципе, эту конверсию может сделать и map2jnx (судя по исходникам), насколько там в этом месте все хорошо - я не проверял, от шага с GlobalMapper все одно избавиться пока не удалось.

Сохраняем результат в формате GeoTif: File-Export Raster/Image Format - выбираем из списка GeoTiff.

В появившемся диалоге (тут будут отличия от рекомендаций с Веломании):

• 24 бита (конвертировать в 8 бит, чтобы потом обратно в 24-битный jpeg - смысла нет).
• Снимаем галку Always Generate Square Pixels
• Снимаем галку Save Map Layout, никакие поля, линейки и т.п. нам не нужны.
• Снимаем галки "Generate TFW" и "Generate PRJ", нам эти файлы тоже не нужны.

Жмем OK, курим (1.2 гигапиксельный файл сохраняется у меня несколько минут), перекурив - возвращаемся.

Получающийся .tif-файл может быть очень большим, на порядок больше чем исходный .ecw. Не пугайтесь, результирующий JNX будет примерно таким же, каким был .ecw.

Конверсия в JNX

Параметры:

• -p ProductID - числовой код, карты с одним кодом образуют в приборе группу. Я нумерую их так: 1xx для карт, 2xx - для снимков, где xx - это индикатор масштаба: 01 - 10-километровка, 02 - 5-километровка, 10 - километровка, 20 - 500-метров; для снимка - номер зума. Эта нумерация не идеальная т.к. для карт она линейная, а для снимков - логарифмическая (zoom-20 вдвое крупнее zoom-19), но в употреблении получается разумно.
• -m ProductName - показывается в приборе, разумно загнать туда источник и масштаб, вроде Genshtab-50k для 500-метровки.
• -q -s - параметры JPEG, я их не трогал т.к. экономить место пока было не надо.

map2jnx сама поставит карте JNX-масштаб (и скажет какой), довольно разумный, но о масштабах поговорим отдельно.

Проверка

Грузим карту в QLandkarte, если показывается, то и отлично (учтите: QLandkarte учитывает JNX-масштаб и на слишком мелких масштабах показывает вместо карты - желтый прямоугольник. Зуммируйтесь в него и будет счастье). Грузим в прибор и смотрим там. Должно быть счастье, начиная с заданного уровня зумирования.

Растровые карты

Предполагаем, что карты с привязкой уже есть, скачаны с поехали.орг или с рутрекера. Если есть бумажная карта, то ее надо отсканировать и привязать (я умею только в OziExplorer, но вообще софт для рабоче-крестьянских GIS в последнее время развился черезвычайно).

Конверсия в GeoTiff

В первом приближении все так же, как со снимками, с мелкими изменениями:

• Никто не мешает загрузить в GlobalMapper сразу несколько карт одного масштаба и выгнать их в один GeoTiff (помним про ограничение в 3.125 гигапикселя).
• Если вы собираетесь грузить в прибор больше одного листа, то вам будут мешать поля. Я долго искал софт, способный поля автоматически отрезать, а потом выяснил, что эта функциональность есть прямо в GlobalMapper:
  • Идем в Conrol Center (Alt-C)
  • Дальше для каждой загруженной карты в Options-Cropping
  • Ставим пимпу Automatically Crop Collar (см. скриншот выше)
  Если карты были нормально привязаны, то после этого листы могут отличаться только по цвету, а все объекты на них и, главное, километровая сетка будут продолжаться между листами практически без разрывов (см. пример ниже слева). Если карты привязаны плохо, то вы увидите смещения и разрывы (ниже, справа). Во втором случае имеет смысл карту перепривязать.

Проверить привязку карты с километровой сеткой можно еще по вот этому методу, спасибо нашим читателям за дополнения.

Экспорт в GeoTiff практически аналогичен предыдущему случаю, с той поправкой, что для топографических карт имеет смысл экспортировать 8-битное изображение.

Конверсия в JNX

Конверсия в JNX ничем не отличается от конверсии GeoTiff со спутниковыми снимками.

О масштабах

Масштаб в JNX - это некое число (растущее квадратично, удвоение линейного масштаба меняет число вчетверо), указывающее прибору, начиная с какого уровня зума показывать данный слой. Дальше этот слой будет показываться при дальнейшем зумировании (укрупнении), пока среди разрешенных к показу карт не найдется другой слой с меньшим значением масштаба (т.е более крупным предельным зумированием).

Опыт показывает что:

• Растровую карту есть смысл показывать в масштабе примерно от 2:1 до 1:2. Т.к. размер линейки на экране - полдюйма, то для километровки разумный размер линейки от 500m до 2km.
• Ряд карт, от 5-километровки до 500-метровки разумно ложится
• Для спутниковых снимков разумный масштаб 1:2 или 1:3 или крупнее. Мельче - можно, все видно, но см. следующий пункт.
• Не надо жадничать. Если заданный уровень зума таков, что на экране вмещается больше чем несколько тайлов (256x256) одновременно, то отрисовка будет чудовищно медленной.

Существует соглашение (GPS-хакеров) о "стандартной" шкале масштабов JNX, совместимой со снимками BirdsEye (75, 149, 298, 597, 1194, 2388, 4777, 9554, 19109, 38218, 76437, 152877, 305758, 611526, 1223072, 2446184), рекомендуется использовать именно ее, чтобы карты из разных источников не отключали друг друга. В-принципе, стандартный ряд гугловых зумов и отечественных масштабов карт ложится на эту шкалу достаточно прилично. В порядке укрупнения масштаба:

• Карта 500k (5км): 38218, карту видно с зума 12km. Или 19109, тогда ее видно с 5km.
• 200k: 9554, видно с 3km
• 100k: 4777, видно с 1.2km
• 50k: 2388, видно с 800m
• Снимок "zoom 17": 1194, видно с 300m
• Zoom18: 597, видно с 200m
• Zoom19: 298, видно с 80m
• Zoom20: 149, видно с 50m.

Для снимков шкала не идеальна, имеет смысл самостоятельно поэкспериментировать с утилитой jnxscale.

О склейке

Теоретически, несколько карт на один район (или несколько снимков разного масштаба) можно склеить в один многослойный (до 5 слоев) JNX-файл. На практике это мне кажется не нужным (пока вы не уперлись в ограничение 200-250 файлов на устройство) т.к. при этом пропадет возможность ручного включения-выключения отдельных карт.

Заключение

В реальности - все просто работает, а новых слов приходится учить не так и много.