Навигация. Данные для планирования маршрута.

Техническое отступление

Карты могут быть двух видов — бумажными и электронными. Бумажные (наскальные, папирусные) карты — хорошо отработанная технология, широко применяемая до начала XXI века.
В настоящее время карты создают в цифровой форме, и в таком виде распространяют (в виде онлайн-карт или в составе GPS’ов), либо печатают (эта технология также хорошо отработана, ещё с XV века 🙂 ).
Преимущества цифровых карт:

• простота распространения (производители с этим пытаются бороться, но без особого успеха)
• удобство построения маршрута — автоматический подсчёт расстояния, набора высоты (на картах, где есть данные о высотах), определение координат.

Виды цифровых карт:

• растровая — ближайший родственник бумажных карт. Обычная картинка, содержащая привязку — дополнительную информацию о соответствии «точки на карте» — «точки в реальном мире».
• векторная — набор точек, соединённых линиями. Каждая точка имеет координаты (уже в «реальном мире»), у каждой линии (и у некоторых точек) есть определённые атрибуты: линия — грунтовая дорога, линия — автомагистраль, линия — река, точка — магазин, точка — мост, и так далее.

Преимущества векторных карт:

• компактность. Растровая карта будет занимать значительно больше места (раз этак в десять). Например, для хранения картинки озера надо иметь или сотню точек с координатами берега + линию с атрибутом «всё что внутри — озеро», либо миллион точек синего цвета (правда, надо заметить, координаты точек в этом случае хранить не надо, — они все идут подряд, одна за одной). До недавних пор туристические навигаторы Garmin не поддерживали растровые карты — банально не хватало вычислительных мощностей.
• отсутствие понятия «масштаб». Если для обычных растровых карт однокилометровка и пятикилометровка — это принципиально разные картинки, сильно отличающиеся детализацией, то в случае векторных карт часть объектов на мелких масштабах можно просто не показывать (например, грунтовые дороги, отдельные здания и т.д.).
• поиск. В связи с тем, что все объекты имеют строго определённые атрибуты, можно организовать по ним поиск. Предположим, нам надо попасть в деревню Ивановка на улицу Ленина. Можно попросить программу «вытащить» все точки типа «населённый пункт» и найти в его названии слово «Иван», а дальше — найти там линию с названием «улица Ленина». Аналогично работает поиск по магазинам, гостиницам и т. д. (однако, далеко не все магазины отмечены на картах). Организовать автоматический поиск по надписям на картинке, очевидно, невозможно — на растровой карте приходится искать глазами.
• автоматическая прокладка маршрута. В связи с тем, что компьютер может отличить линию «река», от линии «дорога», стало возможным построение маршрута из точки А в точку Б (со всеми «плюшками» в виде «поверните направо через 100 метров» и «до места прибытия осталось 13.5 км»). Это неплохо работает в случае автомобиля (Подразумевается, что автомобиль едет по дорогам, соблюдая ПДД. Если автомобилист купил крутой джип и поехал портить велотропинки, навигатор ему слабо поможет.), и худо-бедно работает для велосипеда (при передвижении по «велосипедным» дорогам есть много факторов, которые компьютер посчитать не в силах — погода на грунтовках, загруженность асфальтовых дорог машинами и т. д.).

Недостатки векторных карт:

• распространённость. В связи с тем, что история бумажных карт несколько длиннее, чем у цифровых, накопилось их значительно больше. Бумажную карту довольно легко превратить в цифровую растровую — отсканировать и добавить привязку по характерным, заранее известным точкам. Более того, со всеми бумажными картами, заслуживающими внимания, эту операцию разнообразные энтузиасты уже проделали. Превратить бумажную карту (да и любую растровую) в вектор практически невозможно — компьютер не в состоянии нормально различать линии.
• различие форматов. Единого стандарта не существует, и практически каждый производитель навигационной программы использует свой формат. Это делает перенос карты из одной программы в другую практически невозможным. Впрочем, нам наиболее интересен формат Garmin, поэтому автомобильные Navitel, CityGuide и профессиональные shape и прочие варианты обсуждать не будем.
• сложность отображения. В связи с тем, что обычную растровую картинку показать гораздо проще, чем векторную, программы работы с растровыми картам гораздо больше распространены.

 

Топографические карты

…это карты достаточно крупного масштаба (1 см — 2 км, 1 см — 1 км), отображающие в первую очередь географические подробности (леса, поля, реки, рельеф) и наиболее крупные результаты деятельности человека (дороги, мосты, населённые пункты, иногда — отдельные здания).

Карты Генштаба СССР

Отличные для своего времени топографические карты. Очень обширное покрытие — есть на всю территорию СССР, а также на часть Европы, Азии и, как ни странно, Африки.
Создавались в 50-х — 70-х годах прошлого века, естественно, по тогдашним технологиям — на бумаге. В настоящее время отсканированы и выложены в интернет в разнообразнейших местах. Электронный их вариант, разумеется, является растровым.
Карты масштаба 2 км и более мелкомасштабные официально считаются несекретными, широко представлены в сети; на их основе печатаются бумажные атласы (например, Экспериментальной Военно-картографической фабрикой).
Километровки, совсем недавно были также признаны несекретными, и их тоже можно легко найти в интернете.
Пятисотметровки и 250-метровки по-прежнему являются секретными, в сети встречаются редко и могут привести к проблемам с органами правопорядка.
Несмотря на определённые недостатки (устаревание, особенно в густозаселённых районах; «кривая» привязка некоторых листов; трудности с «добыванием» карт), являются основным источником по многим районам особо далёкого замкадья.
Источники: loadmap.net, rutracker.org (разделы Ozi, Атласы и карты современные).
Номенклатура (нумерация листов): loadmap.net, gpsmapsearch.com, SAS.Планета, файлик для Google Earth от ТК Вестра.

Карты ФГУП «Госгисцентр»

Топографические карты, созданные буквально несколько лет назад. Рисовались они с карт геншатаба, и не сильно от них отличаются. Какие-то новые крупные объекты добавлены (например, автомагистрали), однако на карте осталось множество объектов, которые в реальности не существуют уже пол-века (заброшенные дороги, «умершие» деревни, и так далее). Область покрытия — вся Россия, зарубежья нет.
Карты создавались уже на компьютере, в векторном виде. Вероятно, при наличии лицензии на создание карт и достаточного количества денег эти данные можно получить в исходной форме. В ознакомительных целях (и с запретом на скачивание) на сайте ggc.ru (ныне неживой?..) эти карты были выложены в растровом виде, и моментально разошлись по интернету.
Особенность — наличествуют масштабы 500 и 250 метров, однако по уровню детализации они практически не отличаются от километровок (вероятно, из-за ограничений секретности).
Источники: smtm2.tk, rutracker.org, SAS.Планета (карты «Генштаб 500 м» и «Генштаб 250 м»).

Карты OSM

OpenStreetMap — свободно распространяемая карта всего мира. Рисуется, в большинстве своём, самыми обычными людьми по открытым данным — трекам GPS, спутниковым снимкам, собственным наблюдениям.
Особенность первая. Покрытие, хоть и «всемирное», очень неравномерное; пользователи рисуют там, где им интересно. В итоге густонаселённые районы нарисованы достаточно хорошо (например, Москва и область, Петербург и Лен.область, Краснодарский край, Крым), а в некоторых кроме самых основных дорог ничего нет (например, Китай, Средняя Азия, Африка и т.д.).
Особенность вторая. В связи с тем, что все данные открыты, любой желающий может ими воспользоваться для своих целей. Это привело к появлению множества онлайн-карт (около сотни!), конвертации в форматы различных навигаторов, и т. д. Надо понимать, что сами данные используются одни и те же (с поправкой на период обновления), меняется только стиль отображения.
Особенность третья, и самая важная. Ввиду отсутствия «исторического наследия» полувековой давности, устаревших данных на карте очень мало. Если на карте обозначена дорога, вероятность её существования в реальности очень велика.
Источники: openstreetmap.ru, предоставляет на выбор несколько вариантов, в том числе OpenCycleMap — с наложенными горизонталями. Карты OSM можно подключить к SAS.Планете, QLandkarte, Ozi и т. д.
Источники карт для Garmin:
Россия и ближайшее зарубежье: MapTourist, velo100, gislab; дальнее зарубежье: список

Спутниковые снимки

Оказывают неоценимую помощь при планировании деталей маршрута. Это наиболее полная и самая актуальная графическая информация, которую можно получить, не вставая с дивана. Как и любая фотография, имеют растровый формат.
Характеризуются, в первую очередь, разрешением — размером пикселя:

• относительно низкое разрешение, размер точки 80 метров и больше. Для наших целей практически бесполезны, так как на них можно различить только крупные автомагистрали, реки, отличить большой лесной массив от поля. Плюсы — эти снимки существуют на всю территорию земного шара и в случае необходимости очень быстро обновляются. При необходимости по таким снимкам можно, например, оценить площадь лесных пожаров (и не лазить туда. нет там ничего хорошего…). Пример — Google и Bing в областях, не покрытых снимками высокого разрешения.
• среднее разрешение, размер точки 6 .. 10 метров.  Данные снимки позволяют чётко различать границу лес/поле, видеть крупные ручьи, грунтовые дороги на открытом месте (в лесу неширокую дорогу, скорее всего, не будет видно), отчётливо различать населённые пункты (в том числе деревни из трёх жителей). Пример: Космоснимки, Яндекс (вне областей высокого разрешения). Особенности: существуют на всю территорию России; имеют своеобразную палитру, сильно отдающую в зелёный цвет — требуется привыкание.
• высокое разрешение, размер точки 0.6 .. 1.5 метра. На данный момент, вершина спутникового фото-строения (во всяком случае, доступного людям без погон). Позволяют уверенно различать лесные дороги, покрытие дорог на открытой местности, наличие бродов или мостов через ручьи, загруженность дорог автомобилями, плотность леса и многое другое.

Особенность первая. Снимки достаточно регулярно обновляются (это касается, в первую очередь, снимков высокого разрешения в густонаселённых районах). К сожалению, узнать дату съемки зачастую нельзя, поэтому приходится прибегать к обходным манёврам: сравнивать картинки на предмет изменений. Например, если на одном снимке есть лес, а на другом нет, логично предположить, что его вырубили; если на одном есть домики, а на другом — нет, скорее всего, их построили.
Особенность вторая. На разных сайтах снимки могут быть как одинаковые (купленные в одном и том же месте), так и разные. Причём различаться могут и время съемки, и спутник (что, впрочем, нас совсем не интересует), и способ обработки данных спутника. (Маленькое техническое замечание: спутник может снимать в диапазоне, невидимом для человеческого глаза. Методики приведения этой картинки в привычную человеку фотографию могут различаться). Вывод — надо не лениться, а подобрать лучшую в данной местности картинку.
Особенность главная. Достоверно идентифицировать объекты по снимку (особенно, если нет высокого разрешения) не всегда удаётся: уютный лесок для ночёвки может оказаться болотом, а скрытая деревьями дорога — канавой. Данные всегда необходимо перепроверять!
Источники: Яндекс, Google, Bing, kosmosnimki. Со снимками очень удобно работать в SAS.Планете, она поддерживает их все (и многое другое), однако есть особенность — за массовое скачивание могут забанить (обычно на сутки).

Рельеф

Дневной набор высоты — пожалуй, наиболее важная характеристика маршрута.
У нас есть две возможности выяснить набор высоты: вручную, по топографической карте, посчитать количество горизонталей, которые пересекает наша дорога, и автоматически, по цифровой модели рельефа.

• Подсчёт по топокарте достаточно прост: определяем маршрут, отделяем спуски от подъемов (по бергштрихам или общему виду рельефа), складываем пересечённое число линий-горизонталей, умножаем на масштаб. Для проверки следует сверять полученные цифры с указанными на карте высотами: на хорошей карте обозначены высоты перевалов, хребтов, уровни рек и озер. Преимущества этого способа — хорошие карты (генштаб 1 км и более подробные) обладают отличной детализацией, позволяющей определить набор высоты и даже прикинуть уклон дороги. Недостаток очевиден — работа эта кропотливая и не очень интересная, особенно если при разработке маршрута приходится проверять десяток вариантов.
• Цифровая модель рельефа (digital elevation model) — растровая карта, картинка, где каждой высоте соответствует свой «цвет». Это позволяет компьютеру определить высоту в каждой точке маршрута, и, соответственно, легко подсчитать все спуски и подъемы. В масштабах всей планеты открытом доступе можно найти данные спутникового сканирования SRTM и ASTER. В большинстве сервисов используются данные SRTM. По этим данным программа может добавить высоты в рисуемый маршрут, пересчитать готовый, и даже изобразить подобие 3D-карты. Данные SRTM также используются для автоматической отрисовки горизонталей (например, на OpenCycleMap, карта для Garmin). Недостаток в том, что данные достаточно грубые, отсутствуют мелкие неровности. Особенно большая погрешность получается, если дорога идёт в узком и глубоком ущелье: одна её точка может попасть на дно ущелья, а вторая — на борт; сама дорога идёт почти горизонтально, а мы получим набор высоты в сотни метров.

Источники: GPSies, Google Earth, Ozi (с дополнением Ozi 3D), QLandkarte (с дополнительными картами).
Карта горизонталей для Garmin, может накладываться на любую другую карту, т.к. подложка у неё прозрачная.

А также…

Прочие онлайн-карты

Представлены сервисами Google, Yandex, 2gis и другими. К сожалению, детализация за пределами МКАД никакая: многие города с многотысячным населением представлены парой дорог и бесформенным пятном. Такие «карты» совершенно не подходят для велоориентирования, особенно вне асфальта, однако про них не следует забыть при уточнении вопросов «где бы нам помыться, поспать и поесть перед поездом».

«Народные» карты

Отдельно — о «конкурентах» OSM: Wikimapia, Яндекс.Народная карта и Google Map Maker (проект работает только за рубежом). Уровень вхождения более низкий, чем у OSM, и в этих проектах участвует большее количество народа. Как результат — множество объектов типа «отличное место для купания», «тропинка на мою дачу». Планировать маршрут по этим картам неудобно, а вот подсмотреть какие-то интересности вполне можно.
Особо стоит отметить из особенностей Викимапии — в этом проекте участвует народ со всего мира, и зная язык, можно почитать описания местечек. Так же там есть различные слои со спутниковыми изображениями, которые удобно сравнивать между собой (могут различаться детализацией и сезонностью).

Треки

Очень часто полезную информацию можно подчерпнуть из треков людей, которые уже были в тех местах. Это довольно точная и актуальная информация «здесь есть какая-то дорога». Проблема в том, что качество этой дороги по треку определить затруднительно, а составлением подробного описания себя мало кто утруждает. Тем не менее, информацией «здесь кто-то проехал (на велосипеде, или тем более, на машине)» пренебрегать не следует. Надо только внимательно проверять, не является ли данный трек пешеходным (по описанию, по длительности, по другим особенностям) — по некоторым пешеходным «перелазам» ехать затруднительно.
Источники: GPSies, GPSLib, VeloRadar, OpenStreet (удобнее — через редактор OSM).

Отчёты

Хорошо написанный отчёт — мечта руководителя и штурмана. Там содержится и список достопримечательностей, и график движения, и ссылки на треки и карты, и многое другое. Правда, надо заметить, большие куски чужих маршрутов повторить «один в один» не получается. Это может быть неинтересно участникам (стили велотуризма могут быть очень разными), могут сказываться проблемы с погодой, техникой или здоровьем, и т.д. К тому же, далеко не после каждого похода пишется отчёт, и совсем не каждый отчёт пригоден для разработки маршрута.
Источники: ваш-любимый-поисковик со строкой «отчёт о велопоходе название региона»; библиотека конкурса «Путь», сборник отчётов клуба 3×9.

Карты для Garmin по регионам

Краткое собрание наиболее актуальных карт для самых популярных велотуристических регионов. Возможно, в будущем «вырастет» до отдельной статьи.
Наиболее универсальное решение — «Дороги России» и OSM (см. выше). Несмотря на название, «Дороги России» захватывают ближайшее зарубежье — Беларусь, Украину, Абхазию. Бесплатные способы достать эту карту можно узнать на торрентах, например, NoNaMe.
OSM по ссылкам выше также представляет собой весь СНГ.
Вопрос растровых карт здесь не рассматривается, это тема отдельной немаленькой статьи.

• Московская область. Неплохо отрисована на OSM. Также может быть очень полезной карта Владислава Завьялова (альтернативный сервер) (особенность: карта рисовалась для пешего ориентирования, многие дороги непроезжаемы).
• Крым. Карта Дениса Комиссарова, а также OSM с дополнительным слоем горизонталей.
• Кавказ. На OSM российская часть Кавказа отрисована лучше, чем на коммерческих картах. Слой с горизонталями подразумевается 🙂
• Средняя Азия. Практически безальтернативно — генштаб, других карт там никто не нарисовал. Работает только с навигаторами, понимающими растровые карты.