Kako mogu poboljšati tačnost nadmorske visine u TwoNav GPS-u?

Preambula

Od početka 2021. IGN omogućava besplatan pristup nekim od svojih podataka:

• IGN-ovih TOP 25 mapa još nije besplatno, ali verzija karte dostupna na Géoporttail-u je besplatna.
• Baze podataka IGN visinomjera 5 x 5 m su slobodno dostupne. Ove baze podataka omogućavaju izradu digitalnog modela terena, tj. visinska karta horizontalne rezolucije 5 mx 5 m ili 1 mx 1 m sa vertikalnom rezolucijom od 1 m. Ili odlična definicija za korisnike kakvi smo mi.

Ovaj članak u obliku tutorijala namijenjen je posebno korisnicima GPS TwoNav i Land softvera.

Trenutno nije moguće utjecati na Garmin GPS podatke o nadmorskoj visini.

Šta je digitalni model elevacije (DTM)

Digitalni model elevacije (DEM) je trodimenzionalni prikaz zemljine površine kreiran iz podataka o nadmorskoj visini. Preciznost datoteke elevacije (DEM) ovisi o:

• Kvalitet podataka o nadmorskoj visini (tačnost i sredstva koja se koriste za snimanje),
• Veličina jedinične ćelije (piksel),
• O horizontalnoj tačnosti lokalizacije ovih mreža,
• Preciznost vaše geolokacije, a time i kvaliteta vašeg GPS-a, povezanog sata ili vašeg pametnog telefona.

Ploča ili pločica iz IGN Altimetric baze podataka. Pločica 5 km x 5 km, koja se sastoji od 1000 × 1000 ćelija ili 5 mx 5 m ćelija (šuma Saint Gobain Aisne). Ovaj ekran se projektuje na OSM osnovnu mapu.

DEM je datoteka koja definira vrijednost visine tačke koja se nalazi u centru mreže, sa cijelom površinom mreže na istoj visini.

Na primjer, datoteka odjela Aisne BD Alti IGN veličine 5 x 5 m (odjel odabran zbog velike veličine) ima nešto manje od 400 pločica.

Svaka mreža je identificirana skupom koordinata geografske širine i dužine.

Što je manja veličina mreže, precizniji su podaci o nadmorskoj visini. Detalji nadmorske visine manji od veličine mreže (rezolucija) se zanemaruju.

Što je manja veličina mreže, to je veća preciznost, ali će datoteka biti veća, tako da će zauzeti više memorijskog prostora i teže se obraditi, potencijalno usporavajući druge operacije obrade.

Veličina DEM datoteke za odjel je oko 1Mo za 25m x 25m, 120Mo za 5m x 5m.

DEM koje koristi većina aplikacija, web stranica, GPS-a i potrošačkih pametnih telefona su iz besplatnih globalnih podataka koje je obezbijedila NASA.

Redoslijed tačnosti NASA DEM-a je veličina ćelije 60m x 90m i visina koraka od 30m. Ovo su neobrađeni fajlovi, nisu ispravljeni, a često su podaci interpolirani, tačnost je prosječna, može biti velikih greške.

Ovo je jedan od razloga vertikalne nepreciznosti GPS-a, što objašnjava razliku u nadmorskoj visini uočene za stazu, ovisno o web stranici na kojoj se nalazi, GPS-u ili pametnom telefonu koji je snimio razliku u nadmorskoj visini.

• Sonny MNT (pogledajte kasnije u ovom vodiču) je dostupan besplatno za Evropu sa veličinom ćelije od približno 25 m x 30 m. Koristi preciznije izvore podataka od NASA MNT i radio je na rješavanju velikih grešaka. To je relativno precizan DEM pogodan za brdski biciklizam, sa dobrim performansama u cijeloj europskoj zemlji.

Na gornjoj slici, visinomjerna pločica (MNT BD Alti IGN 5 x 5) koja pokriva gomile šljake (blizu Valenciennesa) je pretvorena u konturne linije koje su međusobno razmaknute 2,5 m i postavljene na IGN kartu. Slika vam omogućava da se "uvjerite" u kvalitet ove DEM.

• IGN DEM 5 x 5 m ima horizontalnu rezoluciju (veličinu ćelije) od 5 x 5 m i vertikalnu rezoluciju od 1 m. Ovaj DEM daje nadmorsku visinu terena; visina infrastrukturnih objekata (zgrade, mostovi, živice i sl.) se ne uzima u obzir. U šumi, ovo je visina zemlje u podnožju drveća, površina vode je površina obale za sve akumulacije veće od jednog hektara.

Montaža i montaža DEM-a

Za brže kretanje: korisnik TwoNav GPS-a je sastavio digitalni model terena koji pokriva Francusku koristeći IGN podatke veličine 5 x 5 m. Oni se mogu preuzeti po regijama sa besplatnog sajta: CDEM 5 m (RGEALTI).

Za korisnika, ispravan test za procjenu pouzdanosti “DEM” je vizualizacija površine jezera u 3D.

Ispod jezera starih kovačnica (Ardeni), prikazano u 3D od strane BD Alti IGN iznad i BD Alti Sonny ispod. Vidimo da ima kvaliteta.

CDEM visinomjerne mape koje isporučuje TwoNav kao standard za njihov GPS ili LAND softver nisu baš pouzdane.

Stoga, ovaj "tutorijal" pruža korisnički vodič za preuzimanje "pločica" pouzdanih podataka visinomjera za TwoNav GPS i LAND softver.

Podaci su dostupni besplatno za:

• Cijela Evropa: Sonny Altimetry Database,
• Francuska: IGN baza podataka altimetrije.

Možete kreirati datoteku koja pokriva samo zemlju, odjel ili geografsko područje (ploča / pločica / pelet) da biste uštedjeli upotrebljivu memoriju ili koristite manje datoteke.

Sonny Altimeters Database

Modeli od 1'' podijeljeni su na komade datoteka od 1° x 1° i dostupni su u SRTM (.hgt) formatu sa veličinom ćelije od 22 × 31 m ovisno o geografskoj širini, formatu koji se koristi širom svijeta i koristi se u mnogim programima. Označeni su svojim koordinatama, na primjer N43E004 (43 ° sjeverne geografske širine, 4 ° istočne geografske dužine).

procedura

1. Povežite se na stranicu https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Preuzmite pločice koje odgovaraju odabranoj zemlji ili geografskom sektoru.

3. Izvucite .HGT datoteke iz preuzetih .ZIP datoteka.

4. U LAND, učitajte svaki .HGT fajl

5. U LAND, svi željeni .hgts su otvoreni, ostale zatvorite.

6. Molimo uradite "Kombiniraj ove DEMS", vrijeme kompilacije može biti dugo ovisno o broju pločica koje treba prikupiti (izaberite cdem ekstenziju) za .CDEM datoteku koja se može koristiti na Twonav GPS-u.

OSM "tile" i MNT "tile" mapiranje u LAND, sve je prenosivo na GPS i 100% besplatno!

Baza podataka IGN Altimetry

Ova baza podataka se sastoji od imenika po odjelima.

procedura

1. Povežite se na lokaciju Geoservices. Ako ovaj link ne radi: vaš pretraživač "nema FTP pristup": ne paničite! Korisnički vodič:
   • U vašem upravitelju datotekama:
   • desni klik na "ovaj računar"
   • desni klik na "dodaj mrežnu lokaciju"
   • Unesite adresu "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" "without" ";
   • Imenujte ovaj pristup da biste ga identificirali ex IGN geoservice
   • Završite proces
   • Pričekajte nekoliko minuta da se lista fajlova ažurira (trebat će nekoliko minuta)
2. Sada imate pristup IGN podacima:
   • Kliknite desnim tasterom miša na datoteku sa podacima koju želite da kopirate.
   • Zatim INSERT u ciljni direktorij
   • Vrijeme punjenja može biti dugo!

Ova slika ilustruje uvoz baze podataka visinomera Vaucluse 5m x 5m Desni klik na datoteku, zatim kopirajte u fasciklu i sačekajte preuzimanje.

Nakon raspakivanja “zipanog” fajla, dobija se struktura stabla. Podaci odgovaraju oko 400 datoteka sa podacima (pločica) 5 km x 5 km ili 1000 × 1000 ćelija 5 m x 5 m u .asc formatu (tekstualni format) za odjel.

Disk sa više pločica uglavnom pokriva MTB stazu.

Svaka ćelija veličine 5x5 km identificirana je skupom Lambertovih koordinata 93.

UTM koordinate gornjeg lijevog ugla ove pločice ili pločica su x = 52 6940 i y = 5494 775:

• 775: rang stupca (770, 775, 780, ...) na karti
• 6940: Redni rang na karti

3. Dance LAND

4. U sljedećem koraku pronađite podatke u direktoriju "data", odaberite samo prvi fajl:

5. Otvori pa potvrdi, otvoriće se prozor ispod, budite oprezni, ovo je najdelikatniji korak :

Odaberite projekciju Lambert-93 i Datum RGF 93 i označite kvadratić u donjem lijevom kutu.

Zemljište izdvaja i formatira podatke iz * .asc pločica, što može potrajati.

Nakon kreiranja ploča iz DEM-a u SRTM (HGT / DEM) formatu, ima ih onoliko koliko je datoteka u * .asc formatu.

6. Land vam omogućava da ih "kombinujete" u jednu DEM datoteku ili po pločicama ili granulama kako bi odgovarale vašim potrebama (imajte na umu da veličina datoteke može usporiti GPS obradu)

Radi lakšeg korištenja, poželjno je (opcionalno) prvo pokriti sve otvorene kartice.

U meniju mape (vidi dole) otvorite sve datoteke u * .hdr formatu (najmanje obimne) uvezene baze podataka direktorija podataka (kao i za prethodne operacije)

Zemljište otvara HDR fajlove, DEM odjela se učitava i može se koristiti

7. Ovdje možete koristiti Ardennes DEM (bump mapu), da bismo olakšali korištenje, spojit ćemo ih u jednu datoteku.

Lista meni:

Kombinirajte ove DEM

Odaberite * .cdem format i imenujte datoteku DEM.

Spajanje će potrajati malo vremena, potrebno je spojiti više od 21 fajlova. Otuda i preporuka da radite na bazi MNT granula koje pokrivaju vaša igrališta.

Digitalni model terena Ardena koji smo kreirali, samo otvorite tu datoteku karte IGN Geoportala kao što je prikazano ispod, na primjer.

Test se izvodi direktnim otvaranjem UtagawaVTT staze “Château de Linchamp” prikazane na startu na visinskoj razlici od 997m, 981m sa Sonny DTM (prethodni proces) i 1034m kada Land zamijeni visinu u svakoj tački sa DTM visinom od 5mx5m .

Proračun razlike u nivou sumiranjem konturnih linija na IGN karti pokazuje razliku u nivou od 1070 m, odnosno razliku od 3%, što je sasvim ispravno.

Vrijednost 1070 ostaje približna jer nije trivijalno izračunati krivulje na karti u reljefu.

Korištenje datoteke altimetrije

LAND može koristiti datoteke MNT.cdem za izdvajanje elevacije, izračunavanje nadmorske visine, nagiba, tragova putnih tačaka i još mnogo toga; a za sve TwoNav GPS uređaje dovoljno je staviti datoteku u / map direktorij i odabrati je kao map.cdem.

Članak na blogu o netočnoj nadmorskoj visini otkriva problem altimetrije i visinske razlike pomoću GPS-a, princip se može prenijeti na GPS satove kao i na aplikacije za pametne telefone.

Proizvođači koriste nekoliko metoda da „izbrišu“ netočnosti predstavljene u ovom članku, filtrirajući (pokretni prosjek) podatke o nadmorskoj visini, koristeći barometrijski senzor ili digitalni model terena.

GPS visina je „bučna“, tj. varira oko prosječne vrijednosti, barometarska visina ovisi o nepredvidivosti barometarskog tlaka i temperature, tako da vremenski i DEM fajlovi mogu biti netačni.

Hibridizacija barometra sa GPS-om ili DEM-om zasniva se na sledećem principu:

• Tokom dužeg vremenskog perioda, promena barometarske visine zavisi od vremenskih uslova (pritisak i temperatura),
• Tokom dužeg vremenskog perioda, greške GPS visine se filtriraju,
• Duže vrijeme DEM greške su slične šumu, pa se filtriraju.

Hibridizacija se odnosi na izračunavanje prosječne GPS ili DEM visine i izdvajanje promjene visine iz nje.

Na primjer, tokom posljednjih 30 minuta visina filtrirane buke (GPS ili MNT) porasla je za 100 m; međutim, tokom istog perioda, visina koju pokazuje barometar povećala se za 150 metara.

Logično, promjena visine bi trebala biti ista. Poznavanje svojstava ovih senzora omogućava "ponovno podešavanje" barometra -50 m.

Obično u Baro + GPS ili 3D modu, visina barometra se koriguje, kao što bi planinar ili penjač ručno, pozivanjem na IGN kartu.

Konkretno, nedavni GPS ili noviji pametni telefon (dobrog kvaliteta) detektuje vas (FIX) sa tačnošću od 3,5 m u horizontalnoj ravni 90 puta od 100 kada su uslovi prijema idealni.

Ova horizontalna “performansa” odgovara veličini oka od 5 mx 5 m ili 25 mx 25 m i upotreba ovih DTM-a omogućava dobru vertikalnu preciznost.

DEM pokazuje visinu tla, na primjer ako prelazite dolinu Tarn na vijaduktu Millau, staza snimljena na DEM bi vas trebala odvesti do dna doline, čak i ako staza ostane na platformi vijadukta. ...

Drugi primjer, kada vozite brdski bicikl ili putujete po strmoj planinskoj padini, horizontalna GPS preciznost se pogoršava zbog efekata maskiranja ili višestrukih puteva; tada će visina dodijeljena FIX-u odgovarati visini susjedne ili udaljenije ploče, dakle ili do vrha ili do podnožja doline.

U slučaju turpije formirane rešetkama velike površine, visina će težiti prosjeku između dna doline i vrha!

Za ova dva ekstremna, ali tipična primjera, kumulativna razlika u visini će postepeno odstupati od prave vrijednosti.

Preporuke za upotrebu

Da biste izbjegli neželjene efekte:

• Kalibrirajte GPS barometar na nadmorskoj visini vaše početne tačke neposredno prije polaska (preporučuju svi proizvođači GPS-a),
• neka vaš GPS napravi nekoliko POPRAVKI prije nego počne praćenje kako bi se tačnost pozicioniranja poklapala,
• odaberite hibridizaciju: proračun nadmorske visine = Barometar + GPS ili Barometar + 3D.

Ako je vaša elevacija staze sinhronizovana sa DEM, imaćete veoma precizne proračune nadmorske visine i nagiba kao na slici ispod, gde je razlika samo 1 metar.

• GPS Trail 2 (72dpi degradirano snimanje slike, 200dpi GPS ekran)
• Overlay rasterska i OSM vektorska mapa
• Skala 1: 10
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN senčenje naglašava visinu u koracima od 1m.

Na slici ispod se poredi profil dve identične staze od 30 km (iste slave), visina jedne je sinhronizovana sa IGN DEM, a druga sa Sonny DEM, ruta koja se pokreće u baro + hibridnom režimu 3d.

• Nadmorska visina na IGN karti: 275 m.
• Visina izračunata pomoću GPS-a u Hybrid Baro + 3D modu: 295 m (+ 7%)
• Nadmorska visina izračunata pomoću GPS-a u Hybrid Baro + GPS modu: 297 m (+ 8%).
• Sinhronizirani uspon na IGN MNT: 271 m (-1,4%)
• Sinhronizirani uspon na Sonny MNT: 255 m (-7%)

"Istina" je vjerovatno izvan 275m IGN zbog postavke krive.

Primjer automatske kalibracije (kompenzacije) GPS barometarskog visinomjera tokom gore prikazane rute (Originalni log fajl sa GPS-a):

• Nema vertikalne akumulacije za izračunavanje visinske razlike: 5 m, (Parametrizacija je identična krivuljama IGN karte),
• Visina tokom kalibracije/resetovanja:
  • GPS 113.7 m,
  • Barometarski visinomjer 115.0 m,
  • Visina MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Iteracija (period poravnanja): 30 minuta
• Barometrijska korekcija za narednih 30 minuta: – 0.001297