GPS w praktyce Cz. 2. Trasy i punkty drogi

GPS w praktyce Cz. 2. Trasy i punkty drogi W pierwszej części cyklu opisano podstawowe pojęcia opisujące wskazania odbiornika GPS, ich dokładność oraz sposób zapisywania. W niniejszym odcinku zostanie opisane wykorzystanie odbiornika GPS do prowadzenia nawigacji według punktów drogi i trasy, a także możliwości użycia w miejscach trudnych nawigacyjnie. Nawigacja według punktów drogi i trasy Trasa punktów drogi składa się z co najmniej dwóch punktów drogi WPT: początkowego i końcowego; pomiędzy nimi mogą być umieszczone punkty pośrednie. Aby ułożyć trasę, w pamięci odbiornika należy umieścić odpowiednie WPT albo wybrać je spośród już wprowadzonych. Pamiętamy, że część trasy znajdująca się w pobliżu naszej aktualnej pozycji to aktywny odcinek trasy ten, który właśnie wykorzystujemy do prowadzenia nawigacji. W odniesieniu do tego odcinka mówimy o punkcie startowym i punkcie docelowym. Z chwilą aktywacji innego odcinka, będzie to inna para punktów, Dobór WPT trasy. Poszczególne odcinki powinny być tak dobrane, aby zapewnić sensowną odległość od niebezpieczeństw (zależnie od charakterystyki jachtu i prędkości oraz warunków, około 0.1 0.2 M: powinno to zapewnić wystarczającą przestrzeń np. w razie awarii steru lub napędu). WPT definiujące węzły trasy powinny o ile to możliwe leżeć na bezpiecznej wodzie. WPT nie powinny leżeć zbyt blisko siebie zastosujemy wówczas inną technikę nawigacji. Położenie WPT powinno być zgodne z prawem drogi jeśli to możliwe, należy trasę poprowadzić po właściwej stronie drogi, albo jeśli trasa wiedzie środkiem kanału, podczas nawigacji należy utrzymywać pozycję po odpowiedniej stronie, kontrolując m.in. XTE. Jeśli na trasie występują ostre zakręty, należy zachować odpowiednią odległość od niebezpieczeństw leżących wewnątrz łuku (np. nagłe pojawienie się innej łodzi zza zakrętu może zmusić do zaciśnięcia łuku albo przejścia na drugą stronę przed dziobem. WPT nie powinien leżeć w miejscu, w którym na przedłużeniu odcinka trasy znajduje się niebezpieczeństwo: jeśli zbyt długo utrzyma się poprzedni kurs i minie WPT, wejdzie się na nie. Jeśli tylko to możliwe, WPT powinien być weryfikowalny innymi metodami, np. poprzez nabieżnik, sektor światła, charakterystyczny obiekt na lądzie, etc. Nabieżnik może być wyznaczony również przez prostoliniowy odcinek sieci elektrycznej, drogę, dwa charakterystyczne obiekty, linie brzegowe lądu lub wysp itp. W miarę możliwości należy tak dobrać WPT, aby odcinek trasy wiódł wzdłuż linii pozycyjnej (np. stałej głębokości). Jeśli WPT jest np. pozycją stawy, należy szczególnie uważać w jej pobliżu: nie chcemy przecież wpłynąć dokładnie na tą pozycję; ponadto wiele innych łodzi może wybrać to miejsce. Podobnie, wykorzystanie publikowanych WPT może spowodować lokalne zagęszczenie ruchu. Jeśli dobór WPT spełniający powyższe kryteria jest utrudniony, w opisie trasy należy zapisać uwagi o możliwym sposobie nawigowania i niebezpieczeństwach. Pamiętajmy, że tylko niektóre WPT przeznaczone są do bezpośredniego wykorzystania jako część trasy, tj. nawigator zakłada przejście przez WPT: dotyczy to zwłaszcza publikowanych zbiorów WPT. WPT odejścia. Zazwyczaj analogiczny do WPT podejścia; w tym przypadku pozwala na wykorzystywanie wszystkich wielkości podawanych przez GPS, jak np. XTE i BRG; w przeciwnym wypadku wielkości te byłyby zależne od przypadkowej pozycji, w której włączono odbiornik albo w której aktywowano GO TO. WPT niebezpieczeństwa. Punkt drogi może wyznaczać bezpieczną drogę omijającą niebezpieczeństwo, np. mielizny, kamienie, strefy zakazane itp. Obydwa odcinki wiążące taki WPT z sąsiednimi WPT powinny być wolne od niebezpieczeństwa. Należy też rozumieć, w jakiej odległości od niebezpieczeństwa umieszczony jest WPT i odcinki trasy. Zbyt mała odległość niepotrzebnie naraża jacht, zbyt duża wydłuża przejście. Odległość wystarczająca w danych warunkach może być niebezpieczna w innych (kierunek wiatru, stan morza, widzialność, zanurzenie jachtu, manewrowalność w danych warunkach, osiągane prędkości, możliwość napotkania sieci etc.). Odcinek pilotowy. W wielu miejscach (np. kanał, cieśnina) nie ma sensu wyznaczanie szczegółowej trasy. Należy wówczas zdefiniować WPT wejścia i wyjścia, natomiast odcinek ten traktować jako pilotowy i prowadzić nawigację innymi metodami. Piloci samolotów określają takie okoliczności jako przejście z IFR (instrument flight rules) do VFR (visual flight rules). WPT zmiany kursu. W miejscach, w których stosuje się odcinki pilotowe, można pomocniczo korzystać z WPT oznaczających miejsca zmiany kursu. Oczywiście decyzje o zmianie kursu 1

podejmujemy na podstawie informacji wizualnych, jednakże WPT pomaga jako sposób upewnienia się, że w tym właśnie miejscu powinniśmy skręcić (np. rozgałęzienia co kilka kabli w szkierach). Ponadto, WPT zmiany kursu będą dość typową częścią trasy, oznaczając zmianę kursu wymuszoną kształtem wybrzeża, przed przecięciem TSS itp. Podejście do lądu. W niektórych okolicznościach WPT podejściowy lepiej umieścić nie bezpośrednio w miejscu do którego zmierzamy, ale w pewnej odległości wzdłuż wybrzeża. Jeśli np. podchodzimy zawsze przy tym samym stanie prądu pływowego, zazwyczaj lepiej gdy celujemy w punkt położony pod prąd: przy większym znosie mielibyśmy być może trudności z podejściem do wejścia pod prąd. Również jeśli mogą wystąpić warunki pogorszonej widoczności, o ile to możliwe lepiej korzystać z linii pozycyjnej z głębokości niż wchodzić bezpośrednio według WPT. WPT podejścia do lądu powinien być weryfikowalny (często jest to np. znak bezpiecznej wody albo początek farwateru; ważne jest też sprawdzenie znaków nawigacyjnych i charakterystycznych obiektów na lądzie (latarnie i inne światła, maszty, wieże, etc.). Zazwyczaj WPT podejścia do lądu będzie leżał w pewnej od niego odległości i będzie się wiązać ze zmianą sposobu nawigacji: odejściem od nawigacji opartej głównie na GPS i rozpoczęciem nawigacji pilotowej. WPT wejścia. GPS pełni tu rolę pomocniczą: należy rozumieć, że promień błędu może spowodować, że równie prawdopodobnie popłyniemy po właściwej, jak i niewłaściwej stronie pławy. GPS powinien jednak pełnić rolę weryfikacyjną w stosunku do podstawowych metod nawigacji, a także pomóc w sytuacjach nadzwyczajnych. Mimo tego nie należy poddawać się fałszywemu poczuciu bezpieczeństwa w niesprzyjających warunkach i w razie konieczności zrezygnować z wejścia! Możliwe jest także inne wykorzystywanie narzędzia, jakim są waypointy. Nawigatorzy zawsze korzystali z oznaczeń wybranych pozycji dawniej tylko poprzez znaki nawigacyjne, obecnie również poprzez WPT. Stąd WPT może oznaczać pozycję znaku nawigacyjnego (niektórzy preferują WPT położony w pewnej odległości obok znaku, aby nie zderzyć się z punktem drogi :-) ). Taki WPT czasem może być wykorzystywany bezpośrednio (np. podejście w stronę latarni morskiej postępujemy tak, jak wówczas, gdy korzystamy z latarni wizualnie: w pewnej odległości należy zmienić kurs; w tym celu można wówczas skorzystać z funkcji proximity WPT). Czasem ma tylko pomóc w identyfikacji ważnego znaku: przydaje się to m.in. wówczas, gdy istnieje możliwość korzystania z radaru. Weryfikacja trasy. Typowe błędy to niewłaściwa kolejność doboru WPT, błędnie wprowadzone WPT, czy niewłaściwie dobrane WPT. Można to zweryfikować poprzez rysunek trasy na mapie i porównanie zmierzonych odległości i kursów poszczególnych odcinków trasy z wielkościami obliczonymi przez odbiornik GPS. Przy okazji należy zweryfikować poprawność doboru WPT czy trasa jest optymalna z punktu widzenia bezpieczeństwa. Włączenie się do trasy. Jeśli zastosujemy prostą nawigację GO TO WPT, aktywny odcinek tworzony jest w momencie aktywacji od aktualnej pozycji traktowanej jako pozycja startowa, do punktu docelowego. W przypadku nawigacji w oparciu o trasę, wszystkie odcinki są już zdefiniowane poprzez pary WPT. Należy więc rozumieć, co wybierze odbiornik GPS w momencie uaktywnienia trasy. Zazwyczaj odbiornik analizuje aktualną pozycję w chwili aktywacji trasy i wybiera najbliższy jej odcinek trasy jako odcinek aktywny. Oznacza to, że możliwe jest włączenie się do trasy również w jej środkowej części. Wskazania (np. XTE) odnoszone są do oryginalnych odcinków. Inne, czasami spotykane sposoby, są analogiczne do GO TO WPT, tzn. w momencie aktywacji definiowany jest aktywny odcinek od aktualnej pozycji do najbliższego WPT należącego do trasy. Wskazania mogą być mylące: np. XTE = 0, mimo że aktualna pozycja mogła być odległa od oryginalnej trasy. Ponieważ tak zdefiniowany odcinek może być niebezpieczny, metoda ta wymaga uwagi przy włączaniu się do trasy. Generalnie, przy włączeniu się do trasy bezpośrednie wykorzystanie BRG musi być poprzedzone sprawdzeniem mapy. Obsługa trasy. Możliwe są zazwyczaj różne czynności, takie jak: odwrócenie trasy, wstawienie innego WPT, usunięcie WPT, wybór WPT (odcinka trasy), podmiana WPT na inny, zawieszenie lub rezygnacja z trasy (np. dla zawinięcia do portu) itp. Należy sprawdzić, jak te czynności wykonuje się w przypadku właśnie używanego odbiornika GPS. Przybycie do WPT. Odbiornik GPS korzysta z wielu algorytmów pozwalających uznać, że należy uaktywnić następny odcinek trasy z następnym pośrednim WPT docelowym. W trakcie nawigacji w pobliżu WPT należy być uważnym i w szczególności niekoniecznie opierać się tylko na wskazaniach BRG. W pobliżu WPT nim system uaktywni następny odcinek trasy namiar zacznie się szybko zmieniać. Uaktywnienie następnego WPT może nastąpić w pewnej odległości od położenia 2

pożądanego punktu zwrotu: natychmiastowe przejście na nowy kurs może prowadzić w stronę niebezpieczeństwa (np. WPT jako punkt zwrotu w ciasnym przejściu). Należy wówczas raczej utrzymać poprzedni kurs i zmienić dopiero wówczas, gdy XTE (obliczony już względem nowego aktywnego odcinka trasy) będzie równy zero, albo BRG będzie równy DTK. WPT1 Jacht utrzymuje kurs i wykonuje zwrot gdy XTE = 0 albo BRG = DTK Aktywacja następnego odcinka trasy BRG na następny WPT DTK WPT3 Ze względu na te problemy, należy raczej unikać wstawiania WPT w miejscach trudnych nawigacyjnie. Np., zamiast umiejscowienia w samym środku wejścia do kanału albo cieśniny, WPT może leżeć w pewnej odległości od wejścia tak, aby raczej odcinek trasy, a nie punkt definiował sposób nawigacji w takim miejscu. Niestety, nie da się tego uniknąć w miejscach wymagających znacznej zmiany kursu. Opis punktów drogi i trasy Planowanie trasy w odniesieniu do praktycznego zastosowania GPS to przede wszystkim dobór kluczowych pozycji jako punktów drogi WPT. Pozycje te mogą być odczytane z mapy lub z locji, wybrane spośród WPT zapisanych wcześniej lub ze spisu WPT. Wybrane punkty drogi nanosimy na mapy i wprowadzamy do pamięci GPS. Dobrze jest prowadzić spis WPT (może być na papierze, a może być w specjalnym programie do tego przeznaczonym), w którym zapisane będą informacje które nie mieszczą się w pamięci GPS. Zapisane WPT układamy następnie jako trasę. Podajemy kolejność WPT; wówczas GPS sam wyliczy kursy i odległości pomiędzy nimi. Wskazane jest narysowanie tej trasy na mapach. Dobrze jest prowadzić opis trasy, w którym zapiszemy dodatkowo informacje nie mieszczące się w pamięci GPS. Jeśli nasz GPS nie jest wyposażony w elektroniczną mapę, ale ma ekran 'mapy' pokazujący ruch względem punktów drogi i trasy, możemy też wprowadzić do pamięci (jako WPT, ale nie wykorzystywane w trasie) pozycje charakterystyczne, np. latarń morskich, wież radiowych itp. Omyłki przy wprowadzaniu danych to jedna z najczęstszych przyczyn błędów nawigacyjnych. Włączenie WPT do trasy daje odległość i kurs wyliczony przez GPS na podstawie wprowadzonych współrzędnych: jeśli zgadzają się one z kierunkiem i kursem odczytanymi z mapy pomiędzy naniesionymi WPT, daje to szybkie i niezależne sprawdzenie poprawności wprowadzenia pozycji WPT. Spis punktów drogi WPT. Kod: identyfikuje WPT w zapisach i na wyświetlaczu Nazwa i opis: zawiera istotne informacje (np. odległość i namiar do główek portu, opis tych główek) Pozycja z mapy: wraz z użytym Chart Datum Pozycja z morza: wraz z użytym Chart Datum (do weryfikacji czy zgadza się z pozycją odczytaną z mapy; pozycja WPT odczytana faktycznie w morzu) Mapa: numer mapy, na której znajduje się WPT Weryfikacja: wszystkie informacje potrzebne do weryfikacji pozycji innymi sposobami, np. odległości i namiary na stałe znaki nawigacyjne, ukształtowanie brzegu, nabieżniki itp. Jeśli informacje te są na 3

mapie, wystarczy odnośnik dla przypomnienia; jeśli są porozrzucane w różnych źródłach, lepiej je zebrać tutaj wraz z odnośnikami) UWAGA. Punkty drogi zbierane w morzu są niezależne od użytego Chart Datum, gdyż odnoszą się bezpośrednio do fizycznego położenia. Będą odpowiednio przeliczane przy każdorazowej zmianie ustawień Chart Datum w konfiguracji odbiornika. Jednak porównując je z mapą, należy posługiwać się takim samym Chart Datum co na mapie. Opis trasy. Odległość: pomiędzy kolejnymi WPT trasy Kurs: pomiędzy kolejnymi WPT trasy Ograniczenia: np. maksymalna wielkość XTE (przykład: trasa wzdłuż Wysp Fryzyjskich ograniczona przez TSS) Punkty charakterystyczne: np. opis wymalowania latarni morskiej, kształtu stawy - jeśli nie jest to szybko dostępne (albo odnośnik); kształt i kolor budynków i skał itp. Zapisy prowadzone w trakcie realizacji trasy. Czas przybycia do WPT: można też zapisać w dzienniku Odczyt logu w WPT: można też zapisać w dzienniku. W przypadku wystąpienia błędów zapisy te pomogą w ich weryfikacji. Nawigacja w trudnych miejscach Nawigacja przybrzeżna w trudnych miejscach nie powinna być prowadzona wyłącznie w oparciu o GPS. Będzie on jednak pełnił ważną rolę pomocniczą, jako dodatkowy system nawigacyjny umożliwiający wzajemną weryfikację różnych metod. Można przyjąć następującą rozsądną regułę: dopóki dysponujemy przestrzenią morską wystarczającą do zaplanowania trasy wraz ze strefą bezpieczeństwa (około 0.1 0.2 M od niebezpieczeństw, w zależności od jachtu i warunków) oraz nie ma innych przeciwwskazań (zwłaszcza ograniczona widoczność), możemy prowadzić nawigację w oparciu o GPS. W innych przypadkach GPS będzie pełnił rolę ograniczoną: jeśli strefa bezpiecznej wody kurczy się i pozostaje strefa błędu wraz ze strefą bezpieczeństwa, GPS nadal jest użyteczny, ale nawigacja opiera się przede wszystkim na wzroku. Jeśli strefa bezpieczeństwa nie istnieje, pozostaje wolny obszar o wielkości porównywalnej z wielkością obszaru błędu i GPS pełni okazjonalnie rolę pomocniczą. Promień błędu Strefa bezpiecznej wody Strefa bezpieczeństwa Bezpieczna wielkość XTE W trudnych miejscach nawigator przede wszystkim musi być pewien że znajduje się w bezpiecznej strefie. Ponadto może się zdarzyć, że nanoszenie pozycji i/lub sprawdzanie mapy jest utrudnione lub niemożliwe w danej chwili. W takich przypadkach sporządzamy szkic nawigacyjny na którym naniesione są te elementy nawigacji, które są w danych warunkach ważne. Szkic ten może być umieszczony na mapie albo na kartce papieru do wykorzystania w kokpicie. 4

Wykorzystanie XTE Punkt docelowy Odległość 3.25 M, kurs 090 o, XTE < 0.5 M 3 2 1 Bezpieczna wielkość XTE Praktyczne zastosowanie GPS w tych okolicznościach to przede wszystkim wykorzystanie XTE, BRG i DST. O ile to możliwe, WPT należy tak dobrać aby sternik mógł się kierować na widoczny obiekt, np. skalisty przylądek czy komin. Korzystając z XTE dla całej trasy, należy wybrać najmniejszą wartość alarmu XTE spośród poszczególnych odcinków (z zachowaniem marginesu bezpieczeństwa np. 0.1 M 0.2 M), gdyż rekonfiguracja pomiędzy odcinkami niepotrzebnie komplikuje obsługę odbiornika. Informacje o różnych wielkościach dopuszczalnego XTE należy nanieść na plan i/lub szkic nawigacyjny. Strefa bezpieczeństwa dla XTE oznacza, że pomiędzy maksymalnym zaplanowanym XTE a niebezpieczeństwem odległość jest nie mniejsza od przyjętego marginesu. Wykorzystanie BRG < 100 o Punkt docelowy 3 2 1 Odległość 3.25 M, kurs 090 o > 075 o Bezpieczna wielkość BRG 5 o (10 o w trudnych warunkach) od niebezpieczeństwa Należy podkreślić, że najpewniejsze wyniki daje wykorzystanie stałych znaków nawigacyjnych (zwłaszcza nabieżniki), a także naturalnych elementów brzegu, o ile są łatwo rozpoznawalne. Wszystkie te metody powinny być przez nawigatora wzajemnie konfrontowane. Szczególnie interesujące jest jednoczesne wykorzystanie GPS i radaru do nawigacji [ale o tym kiedy indziej :-) ]. Przykład szkicu nawigacyjnego na mapie znajduje się na poniższym rysunku. 5

Szkic nawigacyjny Skały WPT4 315 o 3.5 M 330 o Płycizny 250 o 8 M WPT2 2 M 300 o Płycizny WPT1 D 350 o 170 o WPT3 A B 180 o C Do WPT1 dochodzimy kursem pilotowym po torze m, a następnie kursem 300 o (odległość 2 M) dochodzimy do czerwonej boi WPT2. Stąd kursem 250 o (kurs na przylądek D, odległość 8 M, dopuszczalny XTE w lewo x, w prawo y) do WPT3. Moglibyśmy skręcić już przy A, ale zmianę kursu w WPT3 wyznacza nam pokrycie się krańców wysepek B i C w namiarze 180 o. Stąd kursem 330 o (350 o > BRG > 315 o, namiar na zachodni cypel wyspy B > 170 o, odległość 3.5 M) do WPT4. Od WPT4 (boja głębokiej wody) kurs pilotowy torem m. Odpowiedni szkic nawigacyjny można też wykonać w bardziej schematycznej postaci do wykorzystania w kokpicie. Marina 2 KPL WPT4 48.5 3.5 M 315 o < BRG < 350 o! 170 o wyspa B 330 o 45 WPT3! 180 o wyspy B i C 8 M XTE < 0.5 M! 250 o płw. D 250 o WPT2 37 2 M 300 o WPT1 35 KPL Marina 1 Proximity WPT. Istnieje możliwość wykorzystania Proximity WPT do oznaczenia niebezpieczeństwa. Jest to WPT z podanym promieniem kolistej strefy alarmu wokół niego. Odbiornik wyda komunikat o przekroczeniu strefy, gdy znajdziemy się wewnątrz koła. Strefa powinna być oznaczona z pewnym marginesem bezpieczeństwa, np. 0.1 M od niebezpieczeństwa. Jeśli odbiornik rysuje takie okręgi na ekranie sterowania, funkcja ta jest bardzo wygodna: pozwala ustawić punkt docelowy w dalszej odległości i sterować tak, aby ominąć niebezpieczeństwo po granicy strefy. Linie ograniczające. W sprzyjających okolicznościach można wykorzystać stałą wartość długości albo szerokości geograficznej jako linię ograniczającą. Przykładowo, halsując wzdłuż linii brzegowej o przebiegu równoleżnikowym, możemy założyć, że nie wolno przekroczyć określonej wartości szerokości geograficznej i wykorzystywać w tym celu odczyt z GPS. Kontrola czasu. Korzystając z GPS nie należy zapominać o kontroli czasu. Wskazania ETA pomagają w zgrubnej orientacji, kiedy zbliżamy się np. do punktu zmiany kursu. Kontrola czasu wykorzystywana może być zwłaszcza w praktycznej nawigacji na szybkich jachtach motorowych wraz z kontrolą przebytej odległości. 6

Kontrola postępu. Nawet w wąskim kanale GPS można wykorzystać m.in. do kontroli postępu (zwłaszcza przydaje się to na monotonnych odcinkach kanałów holenderskich). Dopiero gdy znajdziemy się w mniejszej odległości od np. rozgałęzienia, musimy zacząć aktywną identyfikację obiektów brzegowych, aby znaleźć rozgałęzienie. Poza tym, GPS wraz z logiem pozwoli na kontrolę i planowanie zużycia paliwa. Przed powszechnym zastosowaniem nawigacji satelitarnej nawigator w większości przypadków nie znał dokładnej pozycji, a wiążąca się z tym niepewność dyktowała większą ostrożność. Nawigator był świadom tej niepewności! Korzystając z nawigacji GPS należy zachować poczucie pewnego sceptycyzmu w stosunku do informacji płynących z odbiornika GPS. Zasada wzajemnego porównywania rezultatów różnych metod nawigacji nadal zachowuje ważność! Przy świadomym i umiejętnym korzystaniu z nawigacji satelitarnej jest to proste i nie wymaga specjalnie dużego nakładu pracy (zob. I część: porównania kursów, drogi, szybkości, a także namiarów). 7