Zašto vaša GPS ili STRAVA visina nije tačna?

Pojavljuje se stalno pitanje ili pitanje u vezi s preciznošću nadmorske visine i razlikama u visini GPS-a.

Iako se može činiti trivijalnim, postizanje precizne visine je izazov, u horizontalnoj ravni možete lako postaviti mjernu traku, uže, geodetski lanac ili akumulirati obim točka za mjerenje udaljenosti. s druge strane, teže je pozicionirati mjerač 📐 u vertikalnoj ravni.

GPS visine se zasnivaju na matematičkom prikazu oblika zemlje, dok su visine na topografskoj karti zasnovane na vertikalnom koordinatnom sistemu povezanom sa globusom.

Dakle, radi se o dva različita sistema koji se moraju poklopiti u jednoj tački.

Nadmorska visina i vertikalni pad su parametri koje će većina biciklista, brdskih biciklista, planinara i penjača želeti konsultovati nakon vožnje.

Upute za dobivanje vertikalnog profila i ispravne visinske razlike relativno su dobro dokumentirane u vanjskim GPS priručnicima (kao što su priručnici Garmin GPSMap raspona), paradoksalno, ove informacije su gotovo odsutne ili su zagonetne u predviđenim priručnicima za GPS korisnike. za bicikliste (na primjer, vodiči za Garmin Edge GPS raspon).

Garminova postprodajna služba daje sve korisne savjete, baš kao i TwoNav. Za druge proizvođače GPS-a ili aplikacija (osim Strave) ovo je velika praznina 🕳.

Kako izmjeriti visinu?

Nekoliko tehnika:

• Primjenjujući poznatu Talesovu teoremu u praksi,
• Razne tehnike triangulacije,
• Koristeći visinomjer,
• Radar, dogovor,
• Satelitska mjerenja.

Barometarski visinomjer

Bilo je potrebno odrediti standard: visinomjer prevodi atmosferski pritisak nekog mjesta u visinu. Visina od 0 m odgovara pritisku od 1013,25 mbar na nivou mora na temperaturi od 15°C.

U praksi se ova dva uslova rijetko ispunjavaju na nivou mora, na primjer, prilikom pisanja ovog članka, pritisak na obali Normandije bio je 1035 mbar, a temperatura blizu 6°, što može dovesti do greške na visini. od oko 500 m.

Barometarski visinomjer daje tačnu nadmorsku visinu nakon ponovnog podešavanja ako se tlak/temperatura stabilizira.

Podešavanje je održavanje točne nadmorske visine za lokaciju, a zatim visinomjer prilagođava tu visinu kao odgovor na promjene atmosferskog tlaka i temperature.

Pad temperature 🌡 sužava krivulje pritiska i povećava se nadmorska visina, i obrnuto ako temperatura raste.

Prikazana vrijednost nadmorske visine bit će osjetljiva na promjene temperature okoline, korisnik visinomjera, koji ga drži ili nosi na zapešću, treba biti svjestan utjecaja promjena lokalne temperature na prikazanu vrijednost (na primjer: sat zatvoren / otvoren sa rukavom, relativni vjetar zbog brzih ili sporih kretanja, utjecaj tjelesne temperature itd.).

Da pojednostavimo stabilnu vazdušnu masu, to je stabilno vreme 🌥.

Kada se pravilno koristi, barometarski visinomjer je pouzdan referentni instrument za razne primjene kao što su aeronautika, planinarenje, planinarenje...

GPS visina

GPS određuje visinu mjesta u odnosu na idealnu sferu koja simulira Zemlju: "Elipsoid". Pošto je Zemlja nesavršena, ovu visinu treba transformisati da dobijemo visinu "geoida" 🌍.

Posmatrač koji očitava visinu geodetskog markera pomoću GPS-a može uočiti odstupanje od nekoliko desetina metara, iako njegov GPS radi ispravno u idealnim uslovima prijema. Možda GPS prijemnik nije u redu?

Ova razlika se objašnjava preciznošću modeliranja elipsoida, a posebno modela geoida, koji je složen zbog činjenice da površina Zemlje nije idealna sfera, sadrži anomalije, podložna je ljudskim modifikacijama i stalno se mijenja. (telurski i ljudski).

Ove netačnosti će biti kombinovane sa greškama merenja koje su svojstvene GPS-u, i uzrok su netačnosti i stalnih promena visine koje prijavljuje GPS.

Satelitska geometrija koja favorizuje dobru horizontalnu tačnost, odnosno nisku poziciju satelita na horizontu, sprečava precizno sticanje visine. Red veličine vertikalne preciznosti je 1,5 puta veći od horizontalne preciznosti.

Većina proizvođača GPS čipseta integriše matematički model u svoj softver. koji se približava geodetskom modelu zemlje i pruža visinu specificiranu u ovom modelu.

To znači da ako hodate po moru nije neobično vidjeti negativnu ili pozitivnu nadmorsku visinu, jer je geodetski model zemlje nesavršen, a ovom nedostatku se mora dodati i greška svojstvena GPS-u. Kombinacija ovih grešaka može uzrokovati visinsko odstupanje veće od 50 metara na određenim lokacijama 😐.

Modeli geoida su usavršeni, a posebno će altimetrija dobijena kao rezultat GNNS pozicioniranja ostati netočna nekoliko godina.

Digitalni model terena “DTM”

DTM je digitalna datoteka sastavljena od mreža, svaka mreža (kvadratna elementarna površina) daje vrijednost visine za površinu te mreže. Ideja o trenutnoj veličini mreže svjetskog modela nadmorske visine je 30 m x 90 m. Poznavajući položaj tačke na površini zemlje (dužina, širina), lako je dobiti visinu mjesta čitanjem DTM datoteku (ili DTM, digitalni model terena na engleskom).

Glavni nedostatak DEM-a je njegova pouzdanost (anomalije, rupe) i tačnost datoteke; primjeri:

• ASTER DEM je dostupan sa korakom (mrežom ili pikselom) od 30 m, horizontalnom preciznošću od 30 m i visinomjerom od 20 m.
• MNT SRTM je dostupan za razmak od 90 m (mreža ili piksel), približno 16 m visinomjer i 60 m planimetrijske preciznosti.
• Sonny DEM model (Evropa) dostupan je u koracima od 1°x1°, tj. sa veličinom ćelije reda veličine 25 x 30 m u zavisnosti od geografske širine. Prodavač je sastavio najpreciznije izvore podataka, ovaj DEM je relativno precizan i može se "lako" koristiti za TwoNav i Garmin GPS putem besplatnog OpenmtbMap mapiranja.
• IGN DEM 5m x 5m dostupan je besplatno (od januara 2021.) u koracima od 1m x 1m ili 5m x 5m sa vertikalnom rezolucijom od 1m. Pristup ovom DEM je objašnjen u ovom vodiču.

Nemojte brkati rezoluciju (ili tačnost podataka u datoteci) sa stvarnom tačnošću tih podataka. Očitavanja (mjerenja) se mogu dobiti od instrumenata koji ne dozvoljavaju posmatranje površine globusa do najbližeg metra.

IGN DEM, dostupan besplatno 🙏 od januara 2021. godine, je splet očitanja (mjerenja) dobivenih raznim instrumentima. Područja skenirana za nedavna istraživanja (npr. rizik od poplava) su skenirana u rezoluciji od 1 m, na drugim mjestima tačnost može biti veoma daleko od ove vrijednosti. Međutim, u datoteci su podaci interpolirani kako bi se polja popunila u koracima od 5x5m ili 1x1m. IGN je pokrenuo kampanju anketa visoke rezolucije sa ciljem da u potpunosti pokrije Francusku do 2026. godine, a tog dana će IGN DEM biti tačan i besplatno u intervalima 1x1x1m....

DEM pokazuje nadmorsku visinu terena: visina infrastrukture (zgrade, mostovi, živice, itd.) 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.

Sve tačke u ćeliji imaju istu visinu, tako da na rubu litice, zbog nesigurnosti lokacije datoteke, zbrojene sa nesigurnošću lokacije, ekstrahirana visina može biti ista kao i susjedna ćelija.

Tačnost GPS pozicioniranja u idealnim uslovima prijema je reda veličine 4,5 m na 90%. Ova izvedba je vidljiva s najnovijim GPS prijemnicima (GPS + Glonass + Galileo). Stoga je tačnost 90 puta od 100 između 0 i 5 m (vedro nebo, bez maski, bez kanjona, itd.) stvarne lokacije. korištenje DEM-a sa ćelijom 1 x 1 m je kontraproduktivno.jer će šanse da budete na ispravnoj mreži biti rijetke. Ovaj izbor će preplaviti procesor bez prave dodane vrijednosti!

Da biste dobili DEM koji se može koristiti u:

• TwoNav GPS: 5 m CDEM (RGEALTI).

• Garmin GPS: Sonny baza podataka

  Naučite kako kreirati vlastiti DEM za TwoNav GPS. Krive nivoa se mogu izdvojiti pomoću Qgis softvera.

Odredite nadmorsku visinu pomoću GPS-a

Jedno rješenje bi moglo biti učitavanje DEM datoteke u vaš GPS navigator, ali visina će biti pouzdana samo ako su mreže smanjene u veličini i ako je datoteka dovoljno precizna (horizontalno i vertikalno).

Da biste dobili dobru predstavu o kvaliteti DEM-a, dovoljno je vizualizirati, na primjer, reljef jezera ili izgraditi stazu koja prelazi jezero i posmatrati nadmorske visine u 2D presjeku.

Slika: LAND softver, pogled na jezero Gerardmer u 3D uvećanju x XNUMX sa ispravnim DEM. Projekcija mreža na teren pokazuje trenutno ograničenje DEM.

Slika: LAND program, pogled na Gérardmer jezero “BOG” u 2D sa ispravnim DTM.

Svi moderni GPS uređaji “dobrog kvaliteta” imaju kompas i digitalni barometarski senzor, dakle barometarski visinomjer; Korištenje ovog senzora vam omogućava da dobijete preciznu nadmorsku visinu pod uvjetom da postavite visinu na poznatoj tački (preporuka Garmina).

Nepreciznost nadmorske visine koju pruža GPS od pojave GPS-a potaknula je razvoj hibridizacijskih algoritama za aeronautiku koji koriste barometarsku visinu i GPS nadmorsku visinu za pružanje tačne geografske pozicije. visina. To je pouzdano rješenje za nadmorsku visinu i poželjan izbor proizvođača GPS-a, optimizirano za vježbanje TwoNav na otvorenom. i Garmin.

U Garminu je GPS ponuda uvedena u skladu s korisničkim profilom (na otvorenom, biciklizam, brdski biciklizam itd.), pa je važno obratiti se na korisničke priručnike i postprodajnu uslugu.

Optimalno rješenje je da postavite svoj GPS na opciju:

• Visina = Barometar + GPS, ako GPS dozvoljava,
• Visina = Barometar + DTM (MNT) ako GPS dozvoljava.

U svim slučajevima, za GPS opremljen barometrom, ručno postavite barometar na njegovu minimalnu visinu na početnoj tački. U planinama ⛰ na dugim stazama, podešavanje će morati da se promeni, posebno u slučaju fluktuacija temperature i vremena.

Neki biciklistički uređaji optimizirani za Garmin GPS automatski resetiraju barometarsku visinu na poznatim visinskim točkama, što je posebno pametno rješenje za brdski biciklizam. Međutim, korisnik mora obavijestiti, na primjer, prije napuštanja visine prijevoja i dna doline; na povratku visinska razlika će biti tačna 👍.

U načinu rada Barometar + (GPS ili DTM), proizvođač uključuje automatski algoritam za podešavanje barometra zasnovan na principu da porast koji vidi barometar, GPS ili DEM mora biti dosljedan: ovaj princip nudi veliku fleksibilnost korisniku i vrlo je prikladan za aktivnosti na otvorenom.

Međutim, korisnik bi trebao biti svjestan ograničenja:

• GPS je baziran na geoidu, tako da ako se korisnik kreće kroz umjetni teren (na primjer, do deponija šljake), korekcije će biti iskrivljene,
• DEM pokazuje putanju na terenu, ako korisnik pozajmi značajan dio ljudske infrastrukture (vijadukt, most, pješački mostovi, tuneli, itd.), prilagođavanja će se poništiti.

Stoga je optimalna procedura za postizanje tačnog povećanja nadmorske visine kako slijedi:

1️⃣ Podesite barometarski senzor na početku. Bez ove postavke, visine će biti konvertovane (pomerene), razlika u nivou će biti ispravna ako je zanos usled vremenskih prilika mali (kratka ruta van planina). Za korisnike GPS-a iz porodice Garmin, Garmin i Strava koriste visine „gpx“ za zajednicu, pa je poželjno unijeti ispravan profil nadmorske visine u bazu podataka.

2️⃣ Da biste smanjili drift (greška u visini i nadmorskoj visini) zbog vremenskih uslova na dugim putovanjima (> 1 sat) i na planinama:

• Fokusirajte se na izbor Barometar + GPS, vanjske površine sa vještačkim reljefom (odlagališta, vještačka brda, itd.),
• Fokusirajte se na izbor barometar + DTM (MNT)ako ste instalirali IGN DTM (mreža 5 x 5 m) ili Sonny DTM (Francuska ili Evropa) izvan rute koja koristi značajan dio infrastrukture (pješački mostovi, nadvožnjaci, itd.).

Razvijanje visinske razlike

Problem nadmorske visine opisan u prethodnim redovima najčešće se manifestira nakon što se primijeti da je razlika u nadmorskoj visini između dva praktičara različita ili varira ovisno o tome da li se očitava na GPS-u ili u aplikaciji kao što je STRAVA (pogledajte pomoć STRAVA), na primjer.

Prije svega, morate podesiti svoj GPS kako biste osigurali najpouzdaniju visinu.

Razliku u nivoima je prilično jednostavno dobiti čitanjem karte, često je praktičar ograničen na određivanje razlike između tačaka ekstremnih dimenzija, iako je, tačnije, potrebno izbrojati pozitivne konturne linije da bi se dobio zbir .

U digitalnoj datoteci nema horizontalnih linija, GPS softver, aplikacija za crtanje staza ili softver za analizu su konfigurisani da „akumuliraju korake ili korake u visini“.

Često se "bez akumulacije" može konfigurirati:

• u TwoNav opcije podešavanja su zajedničke za sve GPS-ove
• u Gamin-u trebate konsultovati korisnički priručnik i postprodajni servis (svaki model ima svoje karakteristike prema tipičnom korisničkom profilu)
• aplikacija OpenTraveller ima opciju koja predlaže podešavanje praga osjetljivosti za određivanje razlike u visini.

Svako ima svoje rešenje 💡.

Web stranice ili softver za online analizu nastojati zamijeniti visinu iz "gpx" datoteka s vlastitim podacima o visini.

Primjer: STRAVA je kreirala "prirodnu" datoteku altimetrije kreiranu korištenjem nadmorskih visina izvedenih iz staza izvedenih iz GPS poznat STRAVA i opremljen je barometrijskim senzorom.Usvojeno rješenje pretpostavlja da je GPS poznat STRAVA-i, tako da se trenutno uglavnom dobija iz GARMIN opsega, a pouzdanost fajla pretpostavlja da je svaki korisnik vodio računa o ručnom resetovanju visine .

Što se tiče praktičnih implikacija, problem nastaje posebno tokom grupnih šetnji, jer svaki učesnik 🚵 može primijetiti da se njegova visinska razlika razlikuje od nivoa ostalih učesnika, ovisno o vrsti GPS-a, ili se radi o radoznalom korisniku koji ne razumije zašto je razlika GPS visina, softver za analizu ili STRAVA je drugačiji.

U savršeno dezinficiranom STRAVA svijetu, svi članovi grupe korisnika GPS GARMIN u principu bi trebali vidjeti istu nadmorsku visinu na svom GPS-u i na svojoj STRAVA. Međutim, logično je da se razlika može objasniti samo podešavanjem visine ništa ne potvrđuje da je prijavljena razlika u visini tačna.

Logično je da član ove korisničke grupe koji ima GPS koji nije poznat STRAVA-i vidi istu visinsku razliku na STRAVA kao i njegovi pomoćnici, iako je razlika u nivou koju prikazuje njegov GPS drugačiji. On može kriviti svoju opremu, koja ipak radi ispravno.

Najbliža pravoj vrijednosti visinske razlike još uvijek se dobija u FRANCUSKOJ ili BELGIJI pri očitavanju IGN kartice., puštanje u rad naprednijeg geoida će postepeno pomjeriti orijentir prema GNSS-u

GNSS: Geolokacija i navigacija pomoću satelitskog sistema: Određivanje položaja i brzine tačke na površini ili u neposrednoj blizini Zemlje obradom radio signala sa nekoliko vještačkih satelita primljenih u toj tački.

Ako se trebate osloniti na softver ili aplikaciju da biste dobili visinsku razliku, morate podesiti ovaj softver da prilagodi vrijednost koraka akumulacije prema linijama konture IGN karte lokacije, odnosno 5 ili 10 m. Mali korak će pretvoriti u pad sve male skokove ili prelaze u neravnine, i obrnuto, previsok korak će izbrisati uspon malih brežuljaka.

Nakon primjene ovih preporuka, autorov eksperiment pokazuje da vrijednosti nadmorske visine dobivene korištenjem GPS-a ili softvera za analizu opremljenog pouzdanim DEM ostaju unutar "ispravnog" raspona, pod pretpostavkom da IGN mapa također ima svoje nesigurnostiu odnosu na procjenu dobijenu sa IGN karticom 1 / 25.

S druge strane, vrijednost koju objavljuje STRAVA obično je precijenjena. Metoda koju koristi STRAVA, na osnovu „povratnih informacija“ korisnika, teoretski omogućava predviđanje brzog približavanja vrijednostima koje su vrlo bliske istini, a koje bi se, ovisno o broju posjetitelja, već trebale dogoditi u BikeParku. ili veoma prometne staze!

Da bismo to konkretno ilustrirali, evo analize staze, nasumice snimljene, na 20 km dugom brdskom putu. "Barometrijska" GPS visina je postavljena prije polaska, ona daje "Barometric + GPS" nadmorsku visinu, DTM je pouzdan DTM koji je redizajniran da bude precizan. Nalazimo se izvan područja gdje bi STRAVA mogla imati pouzdan visinski profil.

Ovo je ilustracija staze na kojoj je razlika između IGN-a i GPS-a najveća, a razlika između IGN-a i STRAVA-e najmanja. udaljenost između GPS-a i STRAVE je 80m, a pravi "IGN" je između njih.

Visine
Odlazak	Dolazak	Max	mine	nadmorske visine	Devijacija / IGN
GPS (barijera + GPS)	122	124	150	98	198	-30
Podešavanje visine na DTM	122	122	150	98	198	-30
FOOD	280	+ 51
IGN kartice	122	122	148	99	228,5	0