GPS Extreme Sport Semestrální projekt předmětu Y16PDA Pavel Volek, volekpa1@fel.cvut.cz 2010
D1: Title and short description 1. Title GPS Extreme Sport (GPS-ES) 2. Short description GPS Extreme Sport je aplikace určená pro podporu extrémních sportovců. Typický uživatel je horolezec, skialpinista, člověk který se pohybuje zejména v nebezpečném terénu, mimo značené cesty, v létě, v noci i na sněhu. Takový pohyb s sebou často přináší nebezpečí v podobě zimního svahu s vysokým lavinovým rizikem, cesty přes ledovec plný trhlin či takzvané cesty via ferrata, na které je potřebné speciální vybavení. Aby takovým sportovcům usnadnila aplikace život, bude používat 3D mapy Google Earth, na kterých budou vyznačena místa, která mají určité omezení jako například lavinové pole, skála lezitelná pouze s vybavením, budou zde vyznačeny značené trasy, cesty via ferrata atp. Mapy bude dále využívat k zobrazení tras stažených z internetu od jiných uživatelů a vlastních tras. Bude zde možnost uložit právě zdolanou trasu, její profil a popis typu náročnost trasy, jak je krásná, kdy je lezitelná, fotografie. Takto uloženou trasu bude možnost nahrát na web. Další funkcí bude možnost průzkumu krajiny nacházející se před uživatelem využitím akcelometru a digitálního kompasu, kdy bude stačit nasměrování přístroje na zkoumanou krajinu a displeji se zobrazí 3D mapa krajiny s vyznačením trasy, míst s omezením. Příkladem může být namíření na svah hory, kdy se na displeji ukáže její 3D zobrazení se zvýrazněním místa, kde hrozí vysoké lavinové riziko. Bude zde opět možnost přidání rizikového místa objeveného vlastní zkušeností. Orientace za pomoci map bude možná i v případě ztráty signálu. Další funkcí je udržování informací na serveru o kontaktech v případě nouze například na horskou službu v dané oblasti.
D2: Problem Description Autor: Pavel Volek, volekpa1@fel.cvut.cz 1. Uživatelé Typický uživatel je člověk provozující extrémní sporty jako horolezectví, ski-alpinismus, freeride, které jsou provozovány v prostředí se zhoršenými možnostmi orientace. Zároveň je uživatel nadšen moderními technologiemi a vyhledává způsoby jakými si orientaci v obtížném terénu zjednodušit. 2. Aktivity Aktivity, které sportovec provádí: (1) Rozmyšlení kdy a na jak dlouho se chce někam vydat. Př.: V pondělí je státní svátek, udělám si prodloužený víkend a někam vyrazím. (2) Zvolení sportu, který bude provozovat. Př.: Je zima, pojedu na ski-alpy, je léto, pojedu na cesty via ferrata. (3) Vybrání místa výstupu. Př.: Země Rakousko, pohoří Vysoké Taury, hora Grossglockner. (4) Zvolení trasy výstupu. Př.: Výstup severní stěnou. (5) Zajištění odpovídajícího materiálu. Př.: Na ski-alpinismus si půjčím lyže, lavinové vybavení, na cesty via ferrata zajistí ferratové vybavení. (6) Zařízení pojištění na nebezpečné sporty. (7) Zjištění kontaktu na horskou službu a policii v dané oblasti pro případ nouze. (8) Volba způsobu dopravy na místo. (9) Zdolání samotného výstupu a sestupu/sjezdu. (10) Pořízení fotografií a jejich následná publikace ve webovém albu a zaznamenání popisu k jednotlivým fotografiím. (11) Případné zaznamenání trasy, jejího popisu. Př.: Výstup na horu novou trasou, zaznamenám do mapy, vytvořím slovní popis a pochlubím se na nějakém portálu s horolezeckou tématikou. 3. Systémová podpora (co a jak) Systém bude zajišťovat podporu pro aktivity č. (3), (4), (7), (9), (10) a (11). Systém budou tvořit dvě aplikace aplikace v samotném mobilním zařízení a webová aplikace nainstalovaná na webovém serveru, která bude sloužit pro podporu té mobilní. V rámci tohoto předmětu budu vytvářet pouze aplikaci pro mobilní zařízení a budu předpokládat, že podpůrná aplikace na webovém serveru existuje a je plně funkční. Tato webová aplikace bude sloužit jako informační portál pro extrémní sportovce (podpora bodu č. (3)), bude zde aktuální 3D mapa s oficiálními trasami a označenými výjimečnými místy, uživatelé budou moci zobrazovat svoje trasy a trasy jiných uživatelů nahrané z mobilních zařízení (podpora bodu č. (4)).
Aplikace v mobilním zařízení bude sloužit zejména pro podporu aktivit č. (9), (10) a (11). Bude zobrazovat 3D mapu, v případě navigace na mapě i zvolenou trasu. Dále bude umožňovat zobrazení rizikových míst a umožní zobrazit jejich podrobnější popis. Bude umožňovat uložení právě zdolané trasy, její profil a popis typu náročnost, kdy je trasa schůdná, fotografie atd. Takto uloženou trasu bude aplikace automaticky synchronizovat s uživatelovým účtem ve webové aplikaci. Uživatel bude moci prohlížet mapu i v případě výpadku datového připojení offline. Aplikace umožní zapnout speciální mód interaktivního procházení, kdy bude 3D mapu zobrazovat podle aktuální polohy/natočení zařízení. Na displeji se bude ukazovat 3D zobrazení krajiny s vyznačením rizikových míst nacházející se přímo před zařízením. Příkladem může být namíření telefonu zadní stranou ke svahu hory, kdy se na displeji zobrazí její 3D zobrazení se zvýrazněním příkrého kuloáru s vysokým lavinovým nebezpečím. Aplikace bude umožňovat přidání rizikového místa objeveného vlastní zkušeností. V neposlední řadě bude mít aplikace aktuální informace o kontaktech na záchranné služby v dané oblasti získané z informačního portálu. Samotná aplikace vyžaduje mobilní zařízení s podporou těchto technologií: a. operační systém Android 2.1; b. datová komunikace připojení k internetu; c. LBS; d. fotoaparát (není nutný); e. pohybový senzor. 4. Kontext Aplikace musí být přizpůsobena použití v extrémních situacích v nebezpečném terénu v pohybu, ve dne i v noci, za morka i ve sněhu, kdy uživatel má typicky pouze jednu ruku volnou k ovládání zařízení, je omezen časem, po který nemusí mít ruku schovanou v rukavici, aby mu neomrzla, nebo je například oslňován sněhem či foukajícím větrem. Proto musí mít aplikace intuitivní ovládání, jednoduchou a rychlou navigaci, dostatečně veliké a zřetelně označené ovládací prvky a rychlý přístup k nouzovému volání záchranných služeb.
D3: Low-Fidelity prototyping 1. Prototyp P-1 První prototyp uživatelského rozhraní aplikace GPS Extreme Sport byl vytvořen v programu Balsamiq Mockups For Desktop [1], nástroji pro rychlé prototypování. Tento prototyp byl pouze nástinem toho, jak by aplikace v budoucnu měla fungovat. Již během jeho vytváření bylo zjištěno, že nevyužívá naplno možností aplikací pro Andriod, např. předpokladu, že všechna zařízení se systémem Android mají alespoň tlačítka menu a zpět. Bylo tedy nutné prototyp upravit a z tohoto důvodu a také protože jsem si chtěl vyzkoušet jiný nástroj na prototypování, byl vytvořen nový prototyp Prototyp II. Ukázka prototypu P-1 2. Prototyp P-2.0 Jak již bylo zmíněno, druhý prototyp byl vytvořen v jiném nástroji a to přímo ve vývojovém prostředí Eclipse za pomoci nástroje Wireframe Sketcher for Desktop [2]. Pro tento nástroj existuje šablona obsahující základní grafické elementy Android aplikace (Obr. Android stencil). Díky této skutečnosti bylo možné lépe znázornit jak bude výsledná aplikace vypadat a fungovat.
Obr. Android stencil Šablona pro Andriod aplikace
Popis protoypu P-2 P-2:1 Rozcestník Rozcestník slouží k výběru mezi hlavními funkcemi aplikace. Je to první scéna, která se zobrazí při spuštění aplikace. Z důvodu snadné manipulace v obtížných podmínkách je rozcestník řešen formou velikých ikon s dostatečně velikým písmem. Pouhých 6 ikon nabízí jen základní funkce, které při spuštění aplikace v terénu může uživatel od zařízení požadovat. Ve finální verzi budou ikony ještě o něco větší a zřetelnější, aby na první pohled bylo jasné, jaká akce se za nimi skrývá. Součastná velikost a vzhled jsou dány omezením prototypovacího nástroje, kde je na výběr konečné množství ikon a tyto mají maximální velikost 48x48 pixelů. P-2:1.1 P-2:1.2 P-2:2 Mapa Navigace Pod první položkou rozcestníku se skrývá 3D mapa Google Earth, která je aplikací GPS-ES využívána. Položka menu (1) na scéně P-2:2.2 slouží k zobrazení/skrytí ikon (8) ovládajících zobrazení mapy. 3D mapa Google Earth nabízí pro pohyb po mapě a její natáčení ovládání dvěma prsty. Takové ovládání může být ale v případě zhoršených podmínek kdy jsem rád že udržím telefon jednou rukou nedostatečný, a je potřeba, aby mapu bylo možno ovládat pouze jedním prstem. Z toho důvodu je zde možnost zobrazení ovládacích ikon. Položka menu (2) slouží k výběru vrstev zobrazovaných na mapě. Na této mapě jsou kromě základních vrstev nabízených službou Google Earth, jako jsou silnice, podniky, hranice a další značky, zobrazovány i vrstvy poskytované aplikací GPS-ES. Mezi tyto patří riziková místa, vlastní značky, místa zájmu, trasy. P-2:2.1 P-2:2.2 (3) Zobrazí aktuální pozici uživatele na mapě. (5) Zobrazí scénu XXX. (7) Přepíná mezi módy pohybu mapou. Základní mód je pohyb za použití touchscreenu, druhá možnost je prohlížení mapy s využitím akcelometru a digitálního kompasu. (4) Zobrazí scénu P-XXX Aktuální pozice. (6) Zobrazí scénu P-2:1 Rozcestník.
P-2:3 Vyhledání trasy Z rozcestníku P-2:1.1 se dostaneme do možností trasy. Jedná se o akce vyhledat trasu (a navigovat po ní, jak upřesňuje podtitulek položky), procházet stažené trasy, vytvořit a začít zaznamenávat trasu novou, nebo pokračovat v přerušeném záznamu trasy. Na scéně P-2:3.2 je možnost výběru hledání, zda vyhledávat ve fultextu nebo filtrováním podle regionu. Je zde historie vyhledávání pro okamžitý přístup k výsledkům předcházejících hledání. Scéna P-2:3.3 ukazuje, jak vypadá fultextové vyhledávání, scéna P-2:3.4 vyhledávání trasy filtrováním podle země a pohoří v dané zemi. Scéna P- 2:3.5 ukazuje způsob výběru země, stejně je vybíráno i pohoří. Nejprve je nutné vybrat zemi, poté pohoří v dané zemi. Výsledky hledání P-2:3.6 je možné řadit podle abecedy, náročnosti, pohoří, hory. Způsob řazení je vybírám z nabídky (1). P-2:3.1 P-2:3.2 P-2:3.3 P-2:3.4 P-2:3.5 P-2:3.6
P-2:4 Detail trasy Detail vyhledané trasy je tvořen několika scénami informací o trase. Jednak jsou zde základní informace o trase jako vzdálenost, převýšení, obtížnost (P-2:4.1), poté je zde nasamostatné scéně detailné popis trasy topo (P-2:4.2), a profil trasy. Topo se skládá ze samostatných bodů, u každého musí být popis kudy v daný bod vede cesta, jak pokračovat dál nebo jen popis krásného výhledu. Dále každý bd popisu může mít připojeny obrázky (1) nebo být přiřazen k místu na mapě. Trasa může být stažena (2) a (3) do zařízení a uložena na kartu pro možnost pozdějšího navigování bez datového připojení k internetu. P-2:4.1 P-2:4.2 P-2:5 Nová trasa Při vytváření nové trasy je nejprve nutno vybrat který rámcový typ pasuje na chystanou trasu (P- 2:5.1). Zde nabízené tři typy se odlišují zejmené rychlostí pohybu, jakou se sportovaec při zaznamenávání trasy pohybuje hiking 3-10 km/h, lyžování 15-80 km/h atp. Rychlost je důležitá z důvodu automatického nastavení obnovovací frekvence získávání pozice z GPS a s tím spojené šetření energií. Po zadání jména (P- 2:5.2) je trasa vytvořena a může bezprodlení začít její záznam (P-2:5.2). Sportovec setak nemusí zdržovat zapisováním podrobností o trase, ty může doplnit až později v klidu a teple horské chaty. P-2:5.1 P-2:5.2 P-2:5.3
P-2:6 Vytvoření rizikového místa/oblasti Vytvoření rizikového místa se spouští z hlavního menu P-2:1.1, nebo ze scény s informacemi o aktuální poloze (P-2:7.1 (5)). Skládá se ze 4 po sobě jdoucích akcí. První akcí je vybrání pohledu na mapě (P-2:6.1), aby se poté při zadávání oblasti při dotýkání touchscreenu s mapou nehýbalo. Samotný výběr místa/oblasti (P-2:6.2) probíhá zadáváním ohraničujících bodů oblasti, které se navzájem pospojují. Vytvořený bod je možné dotknutím aktivovat (při dotyku by zařízení mělo poskytovat zpětnou vazbu ve formě jemného zavibrování) a s takto aktivním bodem je možné pohybovat aniž by došlo k rozpojení oblasti, nebo ho dokonce smazat. Pokud potřebuju posunout pohled mapy a pokračovat ve vyznačování oblasti mimo aktuální mapu, je možné opět přepnoput navýběr pohledu mapy a opět se vrátit zpět, aniž by došlo ke ztrátě doposud zadaných bodů. Když jsme spokojeni s výběrem oblasti, můžeme přejít na scénu P-2:6.2 a doplnit požadované informace o rizikovém místě. Tyto informace mohou bát vyplněny později výběrem a úpravou rizikového místa z mapy nebo ze seznamu mnou vytvořených míst. Scéna P-2:6.4 zobrazuje detail rizikového místa. Takové místo lze upravovat, pokud není úpravám uzamčeno (oficiální riziková místa), nebo přidat komentář. P-2:6.1 P-2:6.2 P-2:6.3 P-2:6.4
P-2:7 Aktuální pozice Ze scény P-2:2.2 stisknutím položky menu (4) uživatel zobrazí informace o aktuální poloze. Tuto polohu lze v režimu zaznamenávání trasy uložit jako bod popisu trasy Uložit pro TOPO (1) a přidat k místu popis a fotografie. Další možností je uložit bod na aktuálním pohledu mapy (2) nebo blízko pozice zařízení (3). První možnost využiji ve chvíli kdy si prohlížím mapu a neheldě na mojí pozici chci označit nějaké vzddálené místo, které jsem zrovna na mapě objevil. Výběr pozice probíhá tak, že ze přepne pohled na mapu (P-2:7.2), uprostřed je zobrazená vlaječka pro označení místa a pohybem mapy pod nepohybující se vlaječkou vyberu požadované místo. Moho přidat okamžitě poznámku a místo uložit. Na dané pozici může být vytvořeno místo zájmu (4) nebo rizikové místo (5). P-2:7.1 P-2:7.2 P-2:8 Kompas Zejména pro ušetření energie aplikace poskytuje funkci kompasu, kdy ukazuje požadovný směr navigace po trase, vzdálenosti, atp. Není tak nutné vykreslovat na displeji 3D mapu krajiny. Jaké informace se budopu zobrazovat na displeji, je možné nastavit v nastavení aplikace, v záložce kompas (P-2:10.3 a P-2:10.4). P-2:9 Tísňové volání Předpokládá se, že ke každé oblasti jsou na podpůrném webu udržovány informace o kontaktech v případě nouze. Aplikace si tedy například sama pro dané pohoří stáhne telefonní čísla na horskou službu. Pokud číslo k dané oblasti není, je toto oznámeno a je možnost volání na univerzální tísňovou linku (např. 112), nebo přepnutí do funkce telefonu v zařízení. P-2:8.1 P-2:9.1
P-2:10 Nastavení P-2:10.1 P-2:10.2 P-2:10.3 P-2:10.4 P-2:10.5 P-2:10.6 P-2:10.7 P-2:10.8
Testování prototypu P-2 metodou heuristické evaluace Setup Prostředí pro testování Prototyp aplikace GPS Extreme sport byl testován přímo ve vývojovém prostředí Eclipse při spuštěném režimu prezentace nástroje WireframeSketcher. Test probíhal na notebooku, prototyp byl ovládám myší. Evaluation preparation Protože nelze s expertem otestovat úplně všechno, bylo třeba zvolit testovací scénáře nejdůležitějších částí a částí, které jsou něčím neobvyklé a tedy nejnáchylnější na vytvoření chyb nebo nedostatku v uživatelském rozhraní. Zvolené úlohy na heuristické vyhodnocování: 1) Vyhledání trasy a spuštění navigace 2) Přidání rizikového místa TC1 - Zobrazení navigace na požadovanou trasu i. Zadání: Spusťte aplikaci GPS Extreme Sport. Vyhledejte trasu, která vede na horu Hoher Dachstein, pokud víte, že taková trasa existuje, ale nevíte její přesný název a víte, že Hoher Dachstein je hora v pohoří Dachstein v Rakousku. Spusťte navigaci na vyhledanou trasu. Předpokládaný výsledek: Předpokládá se, že uživatel se nenachází na začátku hledané trasy, výsledkem by tedy mělo být zobrazení dialogu ukazující směr a vzdálenost k počátku nalezené trasy. ii. Průběh Průběh této úlohy je zobrazen screenshoty z testovaného prototypu na obrázku Obr. TÚ1 - Vyhledání trasy a spuštění navigace. Nedostatky nalezené v průběhu testování: 1) Scéna 4 Zadánní parametrů vyhedávání. Tester si zvolil nalézt požadovanou trasu zobrazením seznamu všech tras v dané oblasti a že tedy zvolí region. Zde byl zmaten, protože z názvu současný region hledání nejprve chápal, že tento region je určován automaticky podle GPS podle současné polohy. 2) Scéna 8 Parametry region a pohoří byly změněny, a tester očekával okamžitou odezvu v podobě seznamu nalezených tras. Poté pochopil, že ještě musí stisknout tlačítko vyhledat, kterého si njeprve nevšiml, protože bylo až nad selektory parametrů vyhledávání, protože se zároveň vztahuje i k fultextovému vyhledávání. 3) Scéna 8 Detail trasy. Tester si není jistý, zda uvedený výškový údaj znamená převýšení trasy nebo nadmořskou výšku cíle. 4) Scéna 11, 13, 15 položky menu Detail trasy, Topo a Profil trasy, se mezi sebou vyměňují a matou tím uživatele, kterého tím vedou k chybě, že klikne na jinou položku než chtěl a dostane se jinam.
iii. Zhodnocení a návrh řešení Návrh řešení problémů nalezených při provádění této úlohy: 1) Název výběru regionu by se měl v příští verzi prototypu změnit, aby nebyl matoucí. 2) Lépe propojit nebo naopak rozdělit fultextové vyhledávání a vyhledávání podle regionů, aby nedocházelo k zmatení uživatele. Po vybrání parametrů by aplikace měla rovnou zobrazit trasy odpovídající parametrům. 3) Změnit ikonu, nebo přidat slovní popis. 4) Položky menu by měly zůstat na svém původním místě, položka vztahující se k právě zobrazené scéně, by mohla být zašedlá a neaktivní. Zajistí se tím že uživatel nebude zmaten klikat na nechtěnou položku, která se zničeho nic přesune z pravé části menu do levé části.
Obr. TÚ1 - Vyhledání trasy a spuštění navigace
TC2 Přidání rizikového místa iv. Zadání: Zobrazte mapu a v horní části mapy, kde vidíte zasněžený vrchol hory, ozačte část jako nebezpečnou oblast typu ledovec a dejte jí název Halltattský ledovec. v. Průběh Nedostatky nalezené v průběhu testování: 1) Zkušeného testera příliš nezaskočilo přepínání mezi jednotlivými kroky záznamu rizikového místa, přesto by né každému mohlo být jasné, že ikony v horní části scény označují právě tyto jednotlivé kroky. 2) Poskytovat zpětnou vazbu při zadávání bodů rizikové oblasti. vi. Zhodnocení a návrh řešení Návrh řešení problémů nalezených při provádění této úlohy: 1) Bylo by vhodné lépe označit ikony v horní části scény jako posloupnost kroků. Možným řešením je ikony očíslovat, nebo při příchodu na scénu zobrazit krátkou nápovědu jakou poskytují některé aplikace na Androidu krátká zpráva v šedém rámečku co po chvilce zmizí. V takovém případě by bylo dobré aby se taková nápověda dala v nastavení vypnout. 2) Označit aktivní bod, zavibrovat přístrojem při aktivaci bodu, aby uživatel hned věděl že bod aktivoval.
Zdroje 1. Balsamiq Studios, LLC. (2010, 10 27). Balsamiq Products. http://balsamiq.com/products/mockups 2. WireframeSketcher wireframes & mockups with Eclipse. (2010, 10 27). Petru Severin. http://wireframesketcher.com/