Nawigacja Google – zdjęcia satelitarne w programach nawigacyjnych

Dzięki dokładnym planom portów, precyzyjnej informacji o głębokościach czy też widocznych niebezpieczeństwach przy jednoczesnym nanoszeniu w czasie rzeczywistym naszej pozycji jachtu na mapę ta kiedyś niemal tajemna sztuka dziś znacznie się uprościła, a żegluga stała się bezpieczniejsza.

Żeglując dookoła Europy czy też wzdłuż brzegów morsko rozwiniętych krajów możemy liczyć na bardzo dokładne i aktualne mapy (zarówno papierowe jak i elektroniczne). Ale w innych mniej dostępnych regionach Świata lub tam gdzie pomiary i aktualizacje map wykonuje się raz na kilkadziesiąt lat nie powinniśmy ślepo wierzyć w to co widzimy na ekranie. Ze względu na różnorodność używanych układów odniesienia oraz niedokładność dawno wykonanych pomiarów często spotkamy się ze znacznymi przesunięciami posiadanych map w stosunku do rzeczywistości a także ich uproszczeniem. Nie znajdziemy też na takiej mapie nowo wybudowanej mariny czy drewnianego pomostu którego po prostu nie uwzględniono. Także koral w regionach tropikalnych potrafi rosnąć niespodziewanie szybko i kilkuletnie mapy okazują się już dość niedokładne. Nie można zapomnieć też, że nadal istnieją na świecie regiony, dla których dokładnych map po prostu nie ma.



Mapa wyspy Manuae na podstawie C-Map (z lewej) oraz zdjęcia satelitarnego Google (z prawej)

W takich sytuacjach nawigator powinien użyć wszelkich dostępnych informacji umożliwiających zwiększenie bezpieczeństwa żeglugi. Wysokiej jakości zdjęcia satelitarne wyświetlane w programach nawigacyjnych wydają się być w takim przypadku bardzo przydatne.

Żeglując Wassylem dookoła Świata korzystamy z map elektronicznych firmy Navionics (na ploterze), C-Map (na komputerze) oraz programu nawigacyjnego OpenCPN. Mimo to wielokrotnie spotkaliśmy się z niedokładnościami i uproszczeniami na tych mapach. Występowały one wzdłuż brzegów Ameryki Południowej, w tym w szczególności w okolicach Patagonii. Także atole na Pacyfiku niejednokrotnie „nie leżą” prawidłowo na swoim miejscu, a ich wody wewnętrzne naszpikowane koralami i spłyceniami na mapach są często nie naniesione. Dlatego też w trakcie żeglugi bardzo często wspomagamy się techniką wykorzystania zdjęć satelitarnych Google jako map nawigacyjnych.



Ameryka Południowa, podejście do fiordu Seno Pia. Po lewej przesunięta o 0,7Mm C-Mapa, po środku takie samo przesunięcie mapy Navionics, po prawej precyzyjnie „siedzące” zdjęcie satelitarne Google.


Większość z nas na co dzień w domu korzysta z Google Maps lub Google Earth do odnalezienia określonych obiektów na lądzie, budynków czy ulic lub by zajrzeć do ogrodu sąsiada. Prezentowane tam zdjęcia satelitarne wykonane są w bardzo wysokiej rozdzielczości (1 piksel = ~0,8 metra). Nie odnajdziemy na nich jednak bezpośredniej informacji o głębokości na morzu. Czy zatem mogą być przydatne? – jak najbardziej. Zawierają wiele innych cennych dla nawigatorów informacji jak choćby precyzyjny zarys linii brzegowej czy też układ portu czy pomostów w marinie. W strefach tropikalnych woda jest wystarczająco czysta aby na zdjęciach tych ukazać niebezpieczne spłycenia lub występującą rafę koralową. Ale czy takie zdjęcie można wpasować dokładnie w układ odniesienia tak aby zachować wysoką dokładność horyzontalną? Okazuje się że tak, można je dość łatwo precyzyjnie „wkleić” (a fachowo mówiąc skalibrować lub nadać georeferencję), aby następnie używać ich w programie nawigacyjnym tak jak tradycyjną mapę.


Podejście do atolu Manihi i cumowanie w porcie. Po lewej minimalistyczna i mocno przesunięta C-Mapa, po środku lekko przesunięta mapa Navionics, po prawej zdjęcie satelitarne Google.


Dobór technologii

Najłatwiej do tego wykorzystać dowolny komputer PC z podłączonym do niego sygnałem z GPS. Wykorzystać tutaj możemy nawet najprostszy GPS podpięty do komputera przez złącze USB lub standard Bluetooth, albo skorzystać z informacji z GPS przesyłanej przez jachtową sieć połączoną z komputerem odpowiednim interfejsem (Simrad, Garmin, Raymarine, itp.).

W sieci łatwo można znaleźć kilka darmowych lub płatnych programów umożliwiających nanoszenie aktualnej pozycji jachtu na automatycznie pobierane zdjęcie satelitarne Google. Programy te wymagają jednak ciągłego połączenia z Internetem, co na morzach i oceanach jest wykonalne ale niezwykle drogie. Dużo lepszym rozwiązaniem jest wcześniejsze pobranie interesujących nas zdjęć, a następnie przetworzenie ich do formatu mapy akceptowalnej przez popularne programy nawigacyjne. W trakcie żeglugi możemy je używać zamiennie z dotychczas używanymi mapami.

W planowaniu i przygotowywaniu tras kolejnych etapów żeglugi jachtu Wassyl dookoła Świata do tworzenia map satelitarnych wykorzystujemy tandem oprogramowania: Google Earth (skrót: GE) oraz GE2KAP. Ten pierwszy znany większości z nas, wczytuje mapę satelitarną wskazanego obszaru. Ten drugi pobiera tą mapę z GE, wkleja ją odpowiednio w przestrzeń geograficzną (dokonuje kalibracji do układu WGS84) a na koniec konwertuje do znanego formatu map – KAP. Oba te programy są darmowe, a ich instalacja niezwykle prosta. Po pierwszej instalacji należy jeszcze dokonać prostych konfiguracji obu programów, co jest przejrzyście opisane w pomocy do programu GE2KAP.



Okno główne programu GE2KAP.


Tworzymy mapy

Aby stworzyć mapę zawierającą zdjęcie satelitarne należy uruchomić program GE2KAP który automatycznie uruchomia także program GE. W GE dowolnie powiększamy i przesuwamy obszar widoczny na ekranie tak, aż uzyskamy interesujący nas widok. W programie GE wyłączamy zbędne okienka z funkcjami programu takie jak „Pasek narzędzi” czy „Pasek boczny” oraz wyświetlanie miniaturek zdjęć i opisów tak, aby mapa zajmowała możliwie największą część ekranu i była jak najbardziej przejrzysta. Przechodzimy następnie do programu GE2KAP i podajemy ścieżkę dostępu do folderu i nazwę pliku mapy którą stworzymy. Warto od początku zadbać o przejrzystość nazw tworzonych map oraz ich grupowaniu w folderach, gdyż dość szybko dojdziemy do sytuacji, że na dysku znajduje się co najmniej kilkaset nowych plików z mapami. Z mojego doświadczenia wynika, że najlepiej zastosować 3-4 poziomowy układ folderów gdzie każdy następny wewnętrzny folder dokładniej precyzuje obszar - np. Pacyfik/Polinezja/Markizy/FatuHiva lub AmerykaPld/TierraDelFuego/BeagleCanal/Ushuaia. Dzięki takiemu układowi folderów i map w programie nawigacyjnym możemy łatwo podłączyć mapy z całego Pacyfiku, tylko Markizów albo wyłącznie jedną z wysp. Wczytywanie kilkuset map jednocześnie do programu OpenCPN może go znacznie spowolnić.

Po określeniu folderu i nazwy pliku klikamy przycisk „Create Chart” i czekamy na efekt działania programu. Nie wolno w tym czasie wykonywać innych operacji na komputerze, nawet ruszać myszką, gdyż program pobiera mapę wykorzystując zrzut ekranu (tzw. screenshot).

Jeżeli chcemy stworzyć dokładny obraz większego obszaru np. wyspy, możemy skorzystać z opcji „Tile” dzięki której program automatycznie podzieli obszar widoczny w GE na mniejsze kawałki (4, 16, 64 lub 256 kawałków), a każdy z nich pobierze w wysokiej rozdzielczości. W ten sposób możemy znacznie przyspieszyć tworzenie map większych obszarów.

Gdy już stworzymy interesujące nas mapy musimy jeszcze je podłączyć do programu Open CPN. Robimy to wybierając opcję „Options / Charts / Add directory” i wskazujemy tam folder z mapami które chcemy używać. Następnie jeszcze klikamy „Force Full Database Rebuild” i przycisk „OK.”. W zależności od sposobu skonfigurowania programu nawigacyjnego nowe mapy zawierające zdjęcia satelitarne pojawią się automatycznie lub przełączamy się na nie wybierając je z dolnego paska symbolizującego dostępne dla danego obszaru mapy.

Tak stworzone mapy w programie nawigacyjnym są obsługiwane dokładnie tak samo jak i tradycyjne mapy elektroniczne. Na mapy (zdjęcia) naniesiona jest aktualna pozycja łódki, jej kurs, wektor prędkości, obiekty AIS, przebyta droga itp. Korzystając z narzędzia miarki łatwo sprawdzimy szerokość pokonywanego przesmyku czy długość betonowego pirsu. W dowolnej chwili możemy też łatwo przełączyć się na tradycyjną mapę elektroniczną lub inną którą dotychczas używaliśmy w programie.



Żeglowanie po atolu Manihi: C-mapa - brak informacji o głębokościach + znaczne uproszczenie + przesunięcie mapy. Navionics - tylko częściowa informacja o występujących spłyceniach + niewielkie przesunięcie mapy. Zdjęcie satelitarne Google - brak informacji o głębokościach ale wyraźnie widoczne są wszystkie wypłycenia (żółtą strzałką zaznaczono te nie naniesione na mapie Navionics).


Dokładność

W wielu miejscach i sytuacjach miałem okazję przetestować dokładność map tworzonych ze zdjęć satelitarnych. Mowa tu oczywiście o dokładności horyzontalnej pozycji. Przyznać muszę, że do dziś jestem zaskoczony ich bardzo wysoką precyzją. Gdy staliśmy przy krótkim nabrzeżu w marinie Valdivia to na zdjęciu satelitarnym także staliśmy dokładnie przy tym nabrzeżu. Manewrując po krętym kanale czy rozbudowanej marinie widzę dokładnie to czego się spodziewam na podstawie zdjęcia, a pozostawiony elektroniczny ślad pokrywa się z rzeczywistością. Przyznam, że zdarzyło nam się podchodzić do kei niewielkiej mariny w kompletnej mgle bazując na stworzonej wcześnie mapie satelitarnej i obrazie radarowym. Nabrzeże zobaczyliśmy z ok. 5 metrów i było dokładnie tam gdzie się spodziewaliśmy i gdzie umiejscowione było na zdjęciu satelitarnym. W praktyce dokładność takich map można szacować na ok. 3-10 metrów, to właściwie tyle ile średnio wynosi błąd pomiaru GPS.

Podsumowanie

W mojej dotychczasowej żegludze wielokrotnie wykorzystywałem mapy stworzone na podstawie zdjęć satelitarnych i póki co nigdy mnie nie zawiodły. Nie mniej jednak zawsze należy mieć do nich ograniczone zaufanie, tak samo jak i do pozostałych map, a stworzony system nawigacyjny z ich udziałem powinien być jedynie jednym z dodatkowych źródeł informacji w bezpiecznym żeglowaniu.