Sistemas de navegación GPS.

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La navegación por satélite se ha convertido en una tecnología base para la sociedad del siglo XXI. Ha llegado a ser una herramienta imprescindible en nuestra vida cotidiana, tan necesaria como el agua, la electricidad, el gas o el teléfono.

El GPS: Ubicación y orientación.

Un dispositivo de navegación, vulgarmente conocido como el GPS, está formado por tres elementos:

  • La tecnología de geoposicionamiento GPS
  • Mapas digitales
  • Consola táctil o apps para smartphone.

Ya hemos visto cómo se genera la señal GPS y cómo funcionan los mapas digitales. Ahora es el turno del navegador.

El navegador

Los dispositivos de navegación pueden ser consolas específicas o una aplicación que convierte nuestro Smartphone en un navegador.

Los hay conectados a internet que utilizan base de datos centralizadas y también los hay con mapas en memoria interna para navegar sin conexión.

La señal GPS está siempre presente y son los dispositivos los que tienen capacidad para leerla y mostrar la ubicación en el mapa.

El propio dispositivo puede generar la ruta óptima para llevarnos de un sitio a otro, y también, si tenemos un track, lo podemos descargar y seguir.


Dispositivos GPS

Un dispositivo de navegación GPS se utiliza en navegación aérea, marítima y terrestre. También como herramienta para trabajos geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras actividades afines.

Pero un navegador no es solo una consola con un mapa electrónico sobre el que situamos un punto de ubicación en tiempo real. Un navegador ha de ser capaz de guiarnos.

Todos estamos familiarizados con los navegadores. Los hemos usado muchas veces para llegar a una dirección o un establecimiento. También para que nos guíe por el mejor camino para llegar a un punto.

Los coches nuevos de gama media llevan uno incorporado en el salpicadero. Estos navegadores no suelen estar conectados a internet y tienen los mapas en memoria. El problema es que los mapas se quedan obsoletos con rapidez.

Navegador portátil

Este tema pretende que conozcamos los diferentes tipos, como funcionan y qué posibilidades nos ofrecen.

Se denomina de forma genérica GNSS (Global Navigation Satellite System) a los Sistemas de Navegación por Satélite que proporcionan un posicionamiento geoespacial con cobertura global.

Cómo funciona el navegador.

En el año 2001 la compañía holandesa Tomtom lanza el primer dispositivo GNSS. TomTom Navigator. En otoño de 2004 anunció TomTom Mobile, una nueva solución de navegación para implemetarla en un teléfono inteligente.

El smartphone se estandarizó entre el 2007 y el 2010 (al menos en USA) y en pocos años pasó de no existir a que todos tuvieramos uno.

En 2010 se unifican las bases de datos de información geográfica y se hacen de uso compartido. Arranca la era de la conducción predictiva.

Hoy en día usamos habitualmente aplicaciones on-line como Google Maps. Comprar un navegador nos parece inútil porque las aplicaciones gratuitas de navegación son perfectas para guiar nuestros desplazamientos.

Los usuarios que utilizan un dispositivo o una aplicación conectada tienen la posibilidad de obtener en tiempo real información sobre carreteras cortadas, retenciones, velocidad media de la vía, etc.

Pero ¿cómo se calcula cual es la ruta óptima para un trayecto? En primer lugar necesitamos conocer el destino. También necesitamos un tipo de mapa especial, no sirven aquellos mapas ráster digitalizados. Necesitamos un mapa con información precisa de la relación entre los distintos elementos para poder aplicar algoritmos. Necesitamos un mapa vectorizado.

¿Qué es un mapa vectorial?

En cientos de entradas viene esta definición de imagen vectorial:

«La imagen vectorial se basa en fórmulas matemáticas, y no se dividen en unidades mínimas de información como los píxeles, sino en manchas de color y líneas. Se construyen a partir de vectores, que son objetos definidos por una serie de puntos que pueden modificarse para dar una u otra forma a la imagen final.«

En definitiva, la imagen vectorial es el resultado de la trayectoria que describe un punto en el plano según una función matemática. Este trayecto forma líneas, curvas y ángulos en proporciones definidas matemáticamente.

Plano vectorial de Valencia

Los trayectos, y los objetos que se forman con ellas, pueden combinarse matemáticamente para generar imágenes complejas.

La imagen vectorial es editable. Cada parte puede relacionarse de distintas formas con el resto de vectores: agruparse, separarse, formar intersecciones, etc. Podemos cambiar el color, proporciones y otras propiedades a nuestra conveniencia.

Otra ventaja es la posibilidad de dotar a la imagen vectorial de transparencia, lo que permite combinarla con otro tipo de imágenes. Con un mapa fotográfico de la misma zona, por ejemplo. De este modo, tenemos la información vectorial (curvas de nivel, caminos, poblaciones, etc.) superpuesta sobre la imagen real o virtual, mucho más vistosas.

La técnica de superponer la imagen vectorial con otras en formato digital es la que utilizan la mayoría de aplicaciones de navegación. La vectorial como base para calcular rutas, desniveles, etc. y la visual, sincronizada, para ofrecer la información con distinto aspecto y presentación.

Una muy típica es una visión subjetiva en la consola que simula lo que ve el conductor a través del parabrisas o con cierto ángulo a vista de pájaro.

Al proceso de integrar del mapa vectorial con una forma concreta de visualizarlo se le denomina «Renderizar».

El navegador auto-rutable.

El navegador GPS más extendido es el pensado para el coche y funciona como un asistente de conducción. Puede venir integrado en el salpicadero, pero también es posible adquirir uno portátil. Por supuesto las pantallas de los GPS deben ser táctiles para poder programarlos con facilidad.

También existe la posibilidad de convertir tu teléfono móvil en un navegador con alguna de las muchas aplicaciones gratuitas disponibles en Play Store (Android) para su descarga. Colocar un navegador portátil o el smartphone en el salpicadero del coche no es complicado con alguno de los numerosos soportes que hay en el mercado.

No vamos a distinguir si el navegador es una consola física o una app. Nuestro objetivo principal son los navegadores para hacer rutas en montaña y nos centraremos más en ellos.

La app de navegación de Google es la más extendida, y permite descargar el mapa de la ruta para navegar sin conexión.

Google Maps

Los navegadores pueden ser:

  • Conectados e interactivos sin mapa interno.
  • Desconectados con base de datos de mapas en memoria.

Navegadores de carretera conectados.

Lo más habitual en carretera es utilizar una aplicación WEB con base de datos centralizada que disponen de mapas 3D online y cartografía por satélite.

El navegador conectado frente al desconectado

La característica principal de estos navegadores es que programas el destino y calculan la mejor ruta automáticamente según la densidad del tráfico y las incidencias en el trayecto.

Te permiten elegir la ruta más corta o la más rápida, y evitar peajes o puntos concretos. Los mapas siempre están actualizados y nos avisan de la presencia de radares fijos.

Otra característica interesante es que calculan con precisión la hora de llegada según la información del tráfico en tiempo real y avisos de incidencias. Los navegadores desconectados también calculan el tiempo de trayecto pero lo hacen sobre medias estimadas.

Para garantizar una conducción segura, acompañan la imagen con indicaciones de voz y te avisan si llevas exceso de velocidad. El problema es que dejan de funcionar si se pierde la cobertura.

El desarrollo de aplicaciones específicas permite a la tecnología GPS incluir nuevas funcionalidades, como la monitorización remota de flotas, la gestión del kilometraje automática, etc.

Aunque es poco habitual, podemos adquirir navegadores portátiles conectables en tiendas de electrónica. El clásico dispositivo GPS ofrece algunas ventajas frente a las apps. Las más destacables, que nos ahorra consumo de batería del móvil y su pantalla es de mayor tamaño.

He encontrado esta página de la OCU donde dan algunos consejos prácticos para configurar un dispositivo GPS de coche.

Las Apps de navegación más populares.

Las apps más populares combinan sencillez, usabilidad en su diseño y navegación asistida por voz. En algunas se ofrece diferentes alternativas de calculo de rutas dependiendo de si son para conducción, en bici, peatonales o en transporte público.

GOOGLE MAPS NAVIGATION y WAZE.

Ambas aplicaciones WEB comparten los mapas y las bases de datos de Google Maps. Están disponible para iOS, Android y Windows y son las más usadas por el gran público.

Su particularidad se basa en que son los propios usuarios quienes contribuyen en tiempo real a informar sobre el estado de las carreteras, accidentes, atascos, baches o cualquier tipo de imprevisto.

Waze, propiedad de Google desde el año 2013, es una aplicación dedicada exclusivamente a la conducción mientras Google Maps es de propósito más general. Ambas usan la interconectividad con el Google, lo que permite elegir el destino con su buscador.

En caso de buscar un establecimiento o institución, con poner el nombre en el buscador es suficiente, no es necesario saber la dirección.

Waze facilitará en breve compartir el vehículo y practicar lo que se ha dado en llamar el car sharing tipo BlaBlaCar. La aplicación Waze Carpool de Google está disponible, por el momento, en Estados Unidos, Brasil e Israel, pero se espera que se expanda al resto del mundo.

Estas dos aplicaciones de navegación las he usado y funcionan muy bien. Para desplazamiento por carretera prefiero WAZE: Me gusta más su interfaz y la facilidad de uso. Google Maps viene instalada de base en los móviles Android y tiene más funciones.

Las dos siguientes apps no las he usado. Hago referencia por si alguien quiere probarlas.

HERE WEGO

Uno de los puntos fuertes de Here WeGo son los datos que ofrece de transporte público en tiempo real. Incluye asimismo rutas en bicicleta que te facilitarán moverte por la ciudad sobre dos ruedas, y cuáles son los itinerarios con más o menos cuestas. También es posible sincronizar Here WeGo con BlaBlaCar, por si deseas compartir tu vehículo y ahorrar gastos de desplazamiento.

OSMAND

OsmAnd (OpenStreetMap Automated Navigation Directions) es una app de código abierto con acceso a mapas de todo el mundo. Son mapas creados por los usuarios e incluyen carreteras, sendas para peatones y rutas para bicicletas. Asimismo, puedes descargar estos mapas para consultarlos sin necesidad de conexión a internet. Los datos que utiliza esta aplicación proceden de OpenStreetMap (OSM) y de la Wikipedia.


Navegadores de montaña.

La característica principal que debe reunir un navegador para actividades de montaña es la autonomía.

No hablo sólo de la duración de la batería, un navegador de montaña debe ser plenamente funcional sin conexión. Se pierde con facilidad en montaña y no podemos depender de ella.

Nuestro el navegador necesita tener los mapas en memoria interna y, a ser posible, mapas topográficos de pequeña escala.

GPS navigator and hand on Alps mountain background

Tanto para hacer senderismo como bici de montaña, lo de menos es que el navegador sea capaz de trazar automáticamente una ruta. Lo normal es que descarguemos rutas grabadas por otros para seguirlas con la ayuda del navegador. Así pues, el navegador debe ser capaz de leer y mostrar archivos con datos de track.

Wikiloc es el mayor reservorio de tracks de montaña del mundo. Permite tanto descargar las rutas como seguirlas directamente con su navegador de pago. Hay otros sitios donde podemos descargar rutas.

Por mencionar alguna de ellas:

  • Strava – Una de las redes sociales con más deportistas.
  • Wikirutas – rutas de senderismo, montaña, bicicleta o nieve, descritas y documentadas por los propios usuarios.
  • Cicloide – Rutas en bicicleta, senderismo y running con GPS.
  • Comunidadbiker-mtb  – Rutas ciclismo montaña MTB, BTT y carretera.

Pero vamos por partes, estos son algunos de los conceptos.

Archivos de ruta.

Para poder ver y seguir un itinerario tenemos que descargar en el navegador un archivo que contenga los puntos de track de la ruta. Estos puntos de track, también conocidos como migas de pan, se puede crear marcando uno a uno sus posiciones sobre el mapa, pero esto sería largo y tedioso.

Lo habitual es que el propio navegador vaya creando el archivo si utilizamos la opción grabar ruta. De este modo, el archivo informático creado lo podemos transmitir y reproducir en otro momento o con otro dispositivo.

Formato de archivos de ruta.

Los formatos GPX y KML son los más extendidos. Establecen una forma estándar para el intercambio y almacenamiento de información en dispositivos GPS.

GPX (GPs eXchange format) es el formato más extendido y utilizado tanto por los terminales GPS como por los programas de ordenador dedicados al manejo de los mismos. Usa lenguaje XML (el estándar de internet) lo que le permite ser leído, importado y explorado por una gran variedad de aplicaciones.

Los archivos en este formato tienen la terminación “.gpx”

KML (Keyhole Markup Language) es un estándar que utiliza Google en sus aplicaciones Earth y Maps.

Los archivos en este formato tienen la terminación “.kml o .kmz”. KMZ es el mismo archivo pero comprimido en un formato tipo “zip” que necesita ser descomprimido previamente. Un archivo terminado en “.kmz” es fácil de descomprimir y ahorra mucho espacio de memoria.

Cada gran central de equipos de navegación tiene sus propios tipos de archivo que solo pueden leer sus dispositivos. De todas formas hay programas informáticos capaces de traducir de un formato a otro.

He encontrado este artículo si queréis ampliar información de los distintos tipos de formato de ruta:

https://www.aristasur.com/contenido/tipos-de-formatos-para-almacenar-tracks-del-gps

Ficheros DEM (Digital Elevation Model). Son archivos que contienen la altura de una rejilla de coordenadas de puntos en determinada zona. Nos permiten conocer la altitud de cualquier punto del mapa, sin necesidad de estar en ese punto. Permite dibujar los mapas de relieve, sombras e inclinaciones.

La mayoría de las aplicaciones que vamos a utilizar ya llevan incorporados los ficheros DEM y pueden determinar por si solas las curvas de altimetría.

Wikiloc: Más de 13.000.000 de rutas disponibles.

Wikiloc fue creado en 2006 por Jordi Ramot. Se trata de una aplicación web muy parecida a las redes sociales tipo facebook o instagram. Es abierta y gratuita, pero para poder acceder a algunas funciones hay que estar registrado. El proceso es muy sencillo y solo pide: usuario, contraseña y eMail. Luego puedes rellenar tu perfil como en cualquier otra red social y seguir a quien quieras. Los usuarios pueden subir, almacenar, descargar y compartir rutas.

Las rutas se clasifican en distintas categorías: senderismo, ciclismo y multitud de actividades más. Se pueden visualizar en la WEB y en las apps para iPhone y Android, pero también se pueden descargar en formato GPX. En la WEB, por defecto, las rutas aparecen sobre mapas orto-fotográficos. Dispone de gráficos de altimetría interactivos con la imagen y visualización de “waypoints”.

Los usuarios particulares son los que nutren con sus rutas subidas la enorme base de datos. Wikiloc lo componen más de 5 millones de miembros, que comparten 13 millones de rutas y 24 millones de fotografías y vídeos.

Para facilitar la búsqueda dispone de un buen buscador y posibilidad de acotar por actividad, dificultad y distancia.

Pantalla de ruta seleccionada para usuarios registrados.

Pantalla de ruta de Wikiloc

  1. Cuadro de búsqueda.
  2. Botón de subir rutas.
  3. Categorías (tipo de ruta y localización geográfica)
  4. Nombre de la ruta.
  5. Autor de la ruta.
  6. Detalles del trazado.
  7. Mapa de la ruta.
  8. Gráfico de altimetría sincronizado con posición en el mapa.
  9. Botón de descarga de la ruta en formato GPX.

Tres soluciones para navegación “offroad”

Cada senderista o ciclo-excursionistas que se descarga una ruta tiene sus preferencias. Por supuesto, yo también.

Voy a tratar de hacer un ejercicio de objetividad en esta sección, pero en la siguiente describiré con mayor detalle la solución que yo utilizo.

Las soluciones de navegación más usadas son:

  • Dispositivos portátiles dedicados del tipo Garmin.
  • Navegador de Wikiloc
  • Apps de navegación gratuitas tipo Oruxmaps.

Dispositivos portátiles dedicados del tipo Garmin.

Garmin es la empresa líder de dispositivos de GPS para actividades de aire libre. Los modelos de esta empresa han copado el mercado de la navegación en montaña.

Gama de navegadores

Estos dispositivos cuestan dinero, entre 200 y 500 euros, pero tienen ventajas. Aunque muchos llevan batería interna son preferibles los modelos que pueden usar baterías recambiables o pilas.

En bici especialmente, llevar el smartphone en el manillar tiene sus riesgos. Caídas o ramas pueden dañarlo. En caso de lluvia, salvo que llevemos una funda protectora buena, más vale que lo guardemos.

Los dispositivos tipo Garmin son más robustos y resistentes al agua. La batería es recambiable y siempre podemos llevar de repuesto. Por lo general, estos disponen de pantallas más pequeñas que las del móvil, pero son antirreflectantes y ofrecen un alto nivel de visibilidad aunque el sol incida sobre ellos directamente.

En pantalla se muestran los datos referentes a la ruta que se está siguiendo, así como otros muchos como, por ejemplo, la velocidad, el tiempo transcurrido, la cadencia del pedaleo, etc.

Podemos comprar un pulsómetro para extender sus funciones. Por lo general, estos suelen contar con una banda que se coloca en el pecho y que se encarga de medir tu frecuencia cardíaca y mostrarla sobre la pantalla.

Para actualizar los mapas, bajar rutas y descargar los datos almacenados se necesita un cable USB.

También existen los GPS de muñeca pero es poco recomendable su uso en bicicleta.

En resumen, los dispositivos GPS son ideales cuando se desea efectuar seguimientos de la actividad deportiva. Para entrenamiento de alto nivel o para rutas de elevada dificultad son recomendables. Para un aficionado medio es suficiente una app en el móvil y no merece la pena una inversión en el dispositivo.

App de navegación de Wikiloc.

Wikiloc es un sitio WEB totalmente gratuito donde podemos subir y descargar rutas para el GPS. Se nutre de las rutas, descripciones y fotos que suben otros excursionistas. Puede servirnos también para explorar el terreno que queremos visitar a través de las descripciones de las rutas que han subido otros usuarios.

Pero no sólo eso. Wikiloc tiene una herramienta de navegación bastante potente: Wikiloc Outdoor Navigation

Yo no uso el navegador de Wikiloc pero soy consciente de que mucha gente sí.

He intentado plasmar aquí un pequeño tutorial de uso. He estado buceando en Google y me he dado cuenta de que eso ya está hecho.

Me ha parecido bastante completo este Tutorial de la app Wikiloc Outdoor Navigation GPS.

Pero Wikiloc Outdoor Navigation no es gratuita. Wikiloc es una empresa privada y hay que entender que hay que mantenerla y mimarla para que ofrezcan un buen rendimiento. Wikiloc, obtiene recursos económicos que proceden de la publicidad y la cuota que cobran por el uso de la aplicación de navegación para el móvil.

Para evitar gastar datos o perder la cobertura, la app ofrece la posibilidad de descargar mapas sin conexión. Al igual que sucede en Google Maps o en otras aplicaciones de mapas, Wikiloc necesita descargar un archivo que contiene los datos de mapa.

Estos mapas son de tipo IGN (Instituto Geográfico Nacional), de forma que se especifican las altitudes y el relieve del entorno por el que transcurre la ruta, facilitando así la orientación. Se puede descargar un mapa completo de España que ocupará algo menos de 900 MB u optar por descargar solo el de la comunidad en la que se encuentre la ruta y reducir el espacio que ocupará en tu móvil.

La app “Mapas de España” del IGN.

Mapas de España» Una aplicación gratuita y fiable para Android.

El Instituto Geográfico Nacional (IGN) pone a disposición de los usuarios de Android una aplicación de navegación gratuita muy útil para Senderistas, Ciclo-turistas y aventureros en general.

Lo siento por los de la «manzana» pero no está disponible para iphone todavía.

A través de la App “Mapas de España” que podéis descargar gratis desde Google Store podemos utilizar los mapas topográficos del IGN (Instituto Geográfico Nacional) y navegar con ellos utilizando el posicionador GPS de nuestro móvil.

Esta app usa un sistema de navegación basado en software libre que utiliza otra aplicación conocida: Oruxmaps.

«IGN – Mapas de España» permite activar el modo GPS de tu móvil, que no necesita cobertura. La cartografía se maneja con los gestos clásicos de la pantalla de ampliar y desplazar.

Cada ruta que te descargues de Wikiloc, o la que hayas hecho tú anteriormente, se inserta como una capa superpuesta más sobre el mapa topográfico. Puedes decidir si utilizas la opción de navegación o si simplemente grabas la ruta. Si optas por grabar la ruta que estás haciendo, esta se superpone con la que has descargado. Esta opción te permite improvisar a tu aire y volver al trazado original cuando quieras.

En esta aplicación libre y gratuita hay involucrados todos estos recursos:

  • Miles de horas de trabajo de los geólogos que elaboran los mapas topográficos y de los informáticos que los digitalizan y crean la aplicación.
  • Financiación del IGN que sale de nuestros impuestos.
  • Una millonada que les ha costado el sistema de posicionamiento global (GPS) a los americanos.
  • El par de horas que he tardado yo en escribir este Post, y algunas más que he dedicado a toquetear en la aplicación para conocerla mejor.

App Mapas de España-IGN: Tutorial

Como habréis podido deducir por la importancia que se le da a esta app en el temario, esta es la aplicación que yo uso como navegador. Es la que más controlo y me atrevo a hacer un tutorial paso a paso para que le saquéis todo el partido. Es una app oficial del Instituto Geográfico Nacional y es gratuita y sin publicidad.

En el siguiente módulo vamos a ver un caso práctico de planificación y guiado de ruta en el que vamos a utilizar todas estas herramientas desde un punto de vista práctico.

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