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© Grimmevil, sxc.hu

Mit Vollgas ins Gelände

Software für ein Offroad-Navi im Eigenbau

19.12.2013
Wer mit dem Offroad-Navi unterwegs ist, braucht spezielles Kartenmaterial. Das erstellen Sie mit den passenden Tools im Handumdrehen.

Serie Offroad-Navigation

Offroad-Navi im Eigenbau LU 12/2013, S. 26 http://www.linux-community.de/31216
Software für das Offroad-Navi LU 01/2014, S. ### http://www.linux-community.de/31231

Wer sich mit einem Fahrzeug abseits der geteerten Straßen bewegt, benötigt ein robustes Betriebssystem, um die Software zu betreiben. Linux qualifiziert sich als solches, und Ubuntu gehört zu den beliebtesten Systemen.

Daher dient es in unserem Beispiel als Betriebssystem-Basis für zwei Computer: den heimischen PC zum Vorbereiten der Karten und das Netbook, das im Kfz die Anzeige und Navigation mittels GPS-Empfänger übernimmt. Die zu installierende Software auf dem PC besteht aus:

  • QLandkarteGT [1] zum Test der Landkarten,
  • Mkgmap und Splitter [4] zur Konvertieren von Kartenmaterial aus dem OSM-Format ins Format von Garmin sowie
  • Merkaator [5] zum Erzeugen eigener OSM-Karten.

Auf dem Netbook brauchen Sie lediglich QLandkarteGT zu installieren. Die Software dient dabei zusammen mit dem GPS-Empfänger zur Anzeige der Landkarten, der berechneten Routen und Tracks, zur Darstellung der eigenen Position sowie zum Aufzeichnen der Strecke.

Damit ist klar, dass das ganze langwierige Vorbereiten einer Offroad-Tour am heimischen PC erfolgt. Die dort präparierten Karten und Tracks gelangen vor Antritt der eigentlichen Fahrt über ein USB-Speichermedium auf das Netbook oder verbleiben auf dem Datenträger, von dem die Software diese liest.

Vorbereitung

Die Installation von Ubuntu auf einem PC gelingt heute in der Regel ohne Probleme. Andere Distributionen als Ubuntu eignen sich in gleicher Weise. Wichtig ist aber, dass für die verwendete Distribution eine aktuelle Version der erwähnten Software bereitsteht: Für QLandkarteGT sollten Sie Version 1.4.0 oder neuer vorfinden, Mkgmap brauchen Sie in Version r2815 oder neuer, das dazugehörige Splitter entsprechend in der Version r311 und von Merkaator mindestens Version 0.17.2. Sowohl Mkgmap als auch Splitter benötigen Java in der Version 7.

Es besteht die Möglichkeit, Karten direkt aus dem OpenStreetMap-Server heraus in einem von QLandkarteGT lesbaren Format (Garmin oder GPX) zu erzeugen. Allerdings setzt das erhebliche Rechenleistung voraus. Im Test arbeiteten sechs CPU-Kerne, denen 8 GByte Hauptspeicher sowie 21 GByte Swap-Speicher zur Seite standen. Der letztlich erfolgreiche Versuch, eine Karte zu speichern, dauerte dennoch rund drei Stunden.

Ein Versuch, mit dem Testsystem eine OSM-Deutschlandkarte mit Mkgmap ins Garmin-Format zu konvertieren, endete nach drei Tagen mit einem Abbruch. In der nächsten Folge erfahren Sie, wie das Konvertieren doch klappt. Wer also an dem Abenteuer teilnehmen möchte, das in Teil 3 der Serie auf Sie wartet, nämlich dem Verarbeiten von Kartenmaterial, der braucht gute Hardware und starke Nerven.

Haben Sie sich an dieser Stelle bereits dazu entschlossen, keine eigenen Karten zu berechnen, dann brauchen Sie Mkgmap, Splitter und Merkaator nicht zu installieren. Einen einfacheren Weg gehen Sie, wenn Sie aus OpenStreetMap-Karten gewonnene Karten für Garmin-Geräte in ein für QLandkarteGT verwendbares Format umwandeln. Dazu benötigen Sie die Programme GMT [2] und Cgsmapper [3].

QLandkarteGT

Als zentraler Teil des Projekts fungiert die Software QLandkarteGT. Zwar findet sich diese in den Repositories der meisten Distributionen, so auch bei Ubuntu, aber meist in einer hoffnungslos veralteten Version. Unter Ubuntu haben Sie den Vorteil, bereits kompilierte neuere Versionen aus sogenannten PPAs ins Software-Center einzubinden. Danach kommen statt der veralteten Version im Ubuntu-Repository diese aktuellen Paketquellen für die Installation zum Zug.

Für QLandkarteGT brauchen Sie zwei zusätzliche Repositories: Eines für die Applikation selbst und eines für die Bibliothek GDAL. Sie fügen beide in einem Terminal mit den Befehlen aus Listing 1 hinzu. Sind beide Repositories auf diese Weise integriert, bringen Sie die Liste der Software auf den neuesten Stand. Am einfachsten gelingt das mit dem jeweiligen Tool für das Paketmanagement. Laden Sie zunächst die Listen der Programme neu, und suchen Sie dann die entsprechenden Einträge. War die Software bereits installiert, zieht das System diese auf die neueste Version hoch.

Listing 1

$ sudo add-apt-repository ppa:ubuntugis/ppa
$ sudo add-apt-repository ppa:mms-prodeia/qlandkarte

Starten Sie nach der Installation QLandkarteGT und verifizieren Sie, dass es in einer Version höher oder gleich 1.4.0 vorliegt. QLandkarteGT bietet die Möglichkeit, sich auf dem heimischen PC Karten anzusehen, Wegpunkte einzutragen, Routen zu berechnen und daraus Tracks zu erstellen. Diese Geodaten speichern Sie auf einem USB-Speicher und lesen sie später vom Netbook aus ein.

Die Arbeit mit QLandkarteGT setzt einen Zugang zum Internet voraus, da die Software auf Karten von OpenStreetMap zugreift. Die Auswahl des Servers erfolgt in der Werkzeugbox im Unterpunkt Stream des Reiters Karten (Abbildung 1). Dort tragen Sie alternativ auch die Daten von Google Maps als Quelle ein. Allerdings empfiehlt sich der Einsatz von OpenStreetMap, da das Projekt den privaten Gebrauch der Karten ausdrücklich erlaubt.

Abbildung 1: In der Werkzeugbox findet sich unter dem Reiter Karten im Reiter Stream der OpenStreetMap-Server. Er bildet die Basis des Projekts.

Wegpunkte setzen

Zu den wesentlichen Bestandteilen der Offroad-Navigation gehört das Berechnen einer Route. Um diese zu erstellen, benötigen Sie zwei oder mehr Wegpunkte. Einen solchen geben Sie auf der Karte ein, indem Sie in der Werkzeugbox den Reiter Wegpunkte aktivieren (Abbildung 2) und den Eintrag Neuer Wegpunkt wählen oder [F5] drücken. Dann markiert ein Mausklick in die Karte den neuen Punkt. Alternativ verwenden Sie bei ausgeschalteter Werkzeugbox den Menüpunkt Wegpunkte | Neuer Wegpunkt.

Abbildung 2: Aktivieren Sie in den Einstellungen den Reiter Wegpunkte, können Sie mit einem Mausklick neue Track-Punkte setzen.

Nach dem Mausklick in die Karte öffnet sich der Dialog für den neuen Wegpunkt (Abbildung 3). Hier sind die Koordinaten bereits vorgegeben. Es fehlen noch eine schlüssige Bezeichnung, das zu verwendende Symbol für die Karte sowie die Angabe, ob Sie den Punkt permanent setzen möchten.

Abbildung 3: Der Dialog ermöglicht das dauerhafte Speichern eines neuen Wegpunkts. Die Koordinaten sind bereits durch den Mausklick definiert, es fehlen noch die weiteren Angaben.

Vor Beginn der Reise tragen Sie auf diese Weise alle relevanten Wegpunkte ein. Anschließend speichern Sie die Geodaten im Format von QLandkarteGT ab. Verwenden Sie dazu den Menüpunkt Datei | Geodaten speichern. Achten Sie darauf, dass Sie im Dialog das Format QLB (QLandkartegt Binärformat) wählen – andernfalls verwendet die Applikation das Austauschformat GPX.

QLandkarteGT speichert nicht die Karte an sich ab, sondern nur die darin enthaltenen Geodaten, also Wegpunkte, Tracks und Routen. Die Karte selbst bezieht QLandkarteGT nach wie vor beim Streaming-Server von OpenStreetMap, also aus dem Internet. Das Erstellen einer Karte auf einem USB-Speichermedium behandeln wir im dritten Teil der Serie im nächsten Heft.

Routen berechnen

Sobald Sie die Wegpunkte eingegeben haben, lassen sich daraus die Routen berechnen. Hier gilt es zu beachten, dass dies gemäß der Voreinstellung von QLandkarteGT auf dem Open-Route-Server geschieht. Dieser berechnet derzeit aber nur Routen in Europa – für Offroader, die sich häufig exotische Ecken der Welt aussuchen, ein zu kleines Gebiet.

Ziele außerhalb Europas bedürfen deshalb des Einsatzes eines alternativen Routenplaners. In QLandkarteGT steht dazu MapQuest bereit. Das eigentliche Planen der Route darf dabei ohne Weiteres auf der Karte von OpenStreetMap oder der von Google erfolgen. Abbildung 4 zeigt eine auf der OSM-Streaming-Karte berechnete Route auf der gespeicherten Vektorkarte auf einem Garmin-Gerät. Das ist für den Offroad-Einsatz ungemein wichtig, denn auf dem kleinen Netbook haben Sie während der Reise nur selten Zugang zum Internet.

Abbildung 4: Zum Berechnen von Routen außerhalb Europas erweist sich der Server von MapQuest als das geeignete Werkzeug. Das Bild zeigt eine Route und den berechneten Track für einen Kartenausschnitt von Marokko. Die Daten stammen von einem GPS-Gerät.

Sie erzeugen die Route in drei Schritten: Im ersten markieren Sie alle Wegpunkte (Häkchen am Wegpunkt), die Sie auswerten möchten. Im zweiten Schritt klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Wegpunkte und aktivieren im Kontextmenü den Eintrag Route erzeugen ....

Dadurch erstellt die Software eine direkte Route zwischen den Punkten (Luftlinie). Zunächst zeigt das Programm die ausgewählten Punkte, und Sie haben die Möglichkeit, falsch gewählte zu entfernen und der zu berechnenden Route einen Namen zu geben. Wichtig ist die Richtung der Wegpunkte: Die Software arbeitet diese stets von oben nach unten ab; der Ausgangspunkt einer Route steht also ganz oben, der Endpunkt ganz unten (Abbildung 5).

Abbildung 5: Über die Pfeilsymbole entfernen Sie Punkte aus der Route, nehmen sie wieder hinzu oder verschieben sie nach oben oder unten, um die Richtung der Route zu verändern.

Im dritten Schritt suchen Sie nun mithilfe des Routing-Servers (im Tab Routen) für die Route den genauen Weg auf der Karte. Hierzu markieren Sie die als Polygonzug angezeigte Route mit einem Rechtsklick und wählen im Kontextmenü den Punkt Route berechnen aus.

Als Folge zeigt die Software nun über ein Symbol an der Route an, dass sie diese nun bearbeitet, und nach kurzer Zeit lädt sie die berechnete Route vom Server herunter. Auf der Karte sehen Sie dann die an die Straßenführung angepasste Route, wobei das Programm die Richtung berücksichtigt (Abbildung 6).

Abbildung 6: Die fertiggestellte Route ist an den Verlauf der Wege angepasst und zeigt die Richtung an.

Von der Route zum Track

Liegt eine berechnete Route vor, können Sie diese in einen Track umwandeln. Das Kontextmenü der Route enthält den Eintrag Track erzeugen. Aktivieren Sie ihn, erzeugt das Tool einen Track, der – sofern möglich – zusätzlich Angaben zu Höhen enthält (Abbildung 7). Der so erzeugte Track steht unter dem gleichen Namen bereit wie die Route. Speichern Sie nun die Geodaten im Format von QLandkarteGT ab, dann enthält die Datei die Wegpunkte, Tracks und Routen – alles, was Sie später brauchen.

Abbildung 7: Wenn möglich, integriert das Tool beim Berechnen eines Tracks aus einer Route Informationen zur Höhe vom Server Geonames.org.

Sofern Sie dem Rat aus dem ersten Teil dieser Serie gefolgt sind, benutzen Sie für die eigentliche Offroad-Fahrt ein robustes Netbook ohne bewegliche Komponenten wie DVD-Player oder Festplatte. Entsprechend gering fällt das Leistungsvermögen des Netbooks aus. Die Installation gestaltet sich etwas komplizierter als auf dem heimischen PC.

Bootmedium erstellen

Früher stand direkt auf der Homepage von Ubuntu ein bootfähiges USB-Image bereit – das gibt es nicht mehr. Sie brauchen also mindestens eine bootfähige CD oder DVD mit der aktuellen Version. Für den Workshop kam Ubuntu 12.04 LTS zum Einsatz. Falls Sie dieses bereits auf dem heimischen PC installiert haben, nutzen Sie den dort vorhandenen Ersteller für Startmedien. Sie rufen ihn einfach über das Startmenü auf.

Anderenfalls laden Sie das CD- oder DVD-Image einer bootfähigen Ubuntu-Version herunter und brennen es auf einen Datenträger. Von diesem starten Sie den Rechner und erstellen dann mit dem besagten Programm einen bootfähigen USB-Stick. Dieser sollte eine Kapazität von mindestens 8 GByte aufweisen.

Der Stick beherbergt nur das System für die eigentliche Installation auf die SD-Karte. Falls Sie das System auf der eingebauten SSD-Festplatte nicht mehr brauchen, bietet sich diese ebenfalls als Ziel an. Im Fall der SD-Karte empfiehlt es sich, ein Modell mit mindestens 16 GByte Speicherplatz zu verwenden.

Booten Sie den EeePC, und halten Sie während des Starts [F2] gedrückt. So gelangen Sie ins BIOS, wo Sie den USB-Stick als Startmedium auswählen. Klicken Sie auf den ersten Eintrag, dann zeigt das BIOS die Reihenfolge der dort eingetragenen Laufwerke an.

In diesem Menü sorgen Sie nun dafür, dass der USB-Stick an oberster Stelle steht. Tut er es nicht, wählen Sie den Eintrag an, und bewegen Sie ihn über die Plus-Taste nach oben. Mit [F10] speichern und beenden Sie die Maske und booten neu.

Jetzt sollte das System vom Stick starten und Ubuntu 12.04 LTS anbieten. Installieren Sie es auf die SD-Karte oder SSD. Die Frage nach dem Installationsort für GRUB beantworten Sie entsprechend. Damit sind Sie später in der Lage, von der SD-Karte oder der SSD zu starten, ohne dazu ständig manuell das BIOS bemühen zu müssen.

Abschluss

Nach Abschluss der Installation starten Sie den Rechner neu. An dieser Stelle rufen Sie ein letztes Mal das BIOS auf. Entfernen Sie den USB-Stick, bevor Sie booten, und drücken Sie wieder [F2]. Wie beschrieben sorgen Sie nun dafür, dass das von Ihnen gewünschte Startmedium (SD oder SSD) an oberster Stelle steht. Nach dem Speichern bootet der Rechner neu.

Ihr Netbook ist nun ein vollwertiger (wenn auch mitunter etwas langsamer) Ubuntu-Rechner, auf dem Sie – wie für den heimischen PC beschrieben – QLandkarteGT in der neuesten Version installieren. Mehr braucht das Netbook nicht an Software. Verwenden Sie eine SD-Karte mit 16 GByte Kapazität, bleibt reichlich freier Speicherplatz.

Alles, was Sie an Karten, Wegpunkten, Routen und Tracks auf dem heimischen PC erarbeitet und gespeichert haben, legen Sie am besten dennoch auf einem separaten USB-Stick ab und nutzen es von dort im Netbook. Die Ressourcen auf dem Netbook sind nach wie vor knapp. Der Betrieb vom USB-Stick sollte kein Problem darstellen, selbst in Bezug auf die mechanische Stabilität während der Fahrt über Buckelpisten, sofern Sie einen Micro-USB-Stick verwenden.

Fazit

Der erste Teil der vorliegenden Artikelserie hat sich mit der notwendigen Hardware auf der Basis eines EeePC befasst. Es bleibt Ihrer Fantasie überlassen, wie Sie eigene alte Hardware entsprechend umgestalten.

Gebrauchte, gut funktionierende Netbooks verursachen in der Regel wenig Probleme beim Umrüsten. Sofern das Gerät über keine eingebaute SSD verfügt, sollten sie entweder die eingebaute Festplatte durch eine solche ersetzen oder eine SD-Karte mit hoher Speicherkapazität einsetzen, auf der Sie parallel das erforderliche System installieren.

Insbesondere die Installation und der Einsatz der Software QLandkarteGT bereiten auf den dritten Teil vor: das Bereitstellen der Karten im richtigen Format. Im nächsten Teil der Serie erfahren Sie außerdem mehr über die Hilfsprogramme Mkgmap, Splitter, Merkaator, GMT und Cgsmapper. 

Der Autor

Karl Sarnow ist seit den Tagen des TRS-80 Model 1 ein Fan des eigenen Computers. Der pensionierte Lehrer widmet sich seinen Hobbys Fotografie, Reisen und Astronomie – wobei sich alle Hobbys ganz wunderbar in der Astrofotografie unter fremdem Sternenhimmel vereinen. Insbesondere Offroad-Aktivitäten stehen daneben weit vorn im Spektrum der Interessen.

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