Зашто ваша ГПС или СТРАВА висина није тачна?

Појављује се стално питање или питање у вези са прецизношћу надморске висине и разликама у висини ГПС-а.

Иако може изгледати тривијално, добијање тачне висине је изазовно, у хоризонталну раван можете лако поставити траку, конопац, геодетски ланац или акумулирати обим точка за мерење удаљености. с друге стране, теже је позиционирати мерач 📐 у вертикалној равни.

ГПС висине се заснивају на математичком приказу облика земље, док се висине на топографској карти заснивају на вертикалном координатном систему који је повезан са глобусом.

Дакле, ради се о два различита система који се морају поклопити у једном тренутку.

Надморска висина и вертикални пад су параметри са којима ће већина бициклиста, брдских бициклиста, планинара и пењача желети да се консултују након вожње.

Упутства за добијање вертикалног профила и тачне висинске разлике су релативно добро документована у приручницима за ГПС на отвореном (као што су приручници за опсег Гармин ГПСМап), парадоксално, ове информације су скоро одсутне или су загонетне у предвиђеним приручницима за ГПС кориснике. за бициклисте (на пример, водичи за Гармин Едге ГПС опсег).

Гарминова служба за постпродају даје све корисне савете, баш као и ТвоНав. За друге произвођаче ГПС-а или апликације (осим Страве) ово је велика празнина 🕳.

Како измерити висину?

Неколико техника:

• Примењујући чувену Талесову теорему у пракси,
• Разне технике триангулације,
• Користећи висиномер,
• Радар, договор,
• Сателитска мерења.

Барометарски висиномер

Требало је одредити стандард: висиномер преводи атмосферски притисак неког места у надморску висину. Висина од 0 м одговара притиску од 1013,25 мбар на нивоу мора на температури од 15 ° Целзијуса.

У пракси се ова два услова ретко испуњавају на нивоу мора, на пример, приликом писања овог чланка, притисак на обали Нормандије био је 1035 мбар, а температура је близу 6°, што може довести до грешке на висини. од око 500 м.

Барометарски висиномер даје тачну надморску висину након поновног подешавања ако се услови притиска/температуре стабилизују.

Подешавање је одржавање тачне надморске висине за локацију, а затим висиномер прилагођава ту висину као одговор на промене атмосферског притиска и температуре.

Пад температуре 🌡 сужава кривуље притиска и висина се повећава, и обрнуто ако температура расте.

Приказана вредност надморске висине ће бити осетљива на промене температуре околине, корисник висиномера, који га држи или носи на зглобу, треба да буде свестан утицаја промена локалне температуре на приказану вредност (на пример: сат затворен / отворен са рукавом, релативни ветар услед брзих или спорих кретања, утицај телесне температуре и сл.).

Да поједноставимо стабилну ваздушну масу, то је стабилно време 🌥.

Када се правилно користи, барометарски висиномер је поуздан референтни инструмент за разне примене као што су аеронаутика, планинарење, планинарење...

ГПС висина

ГПС одређује висину места у односу на идеалну сферу која симулира Земљу: „Елипсоид“. Пошто је Земља несавршена, ову висину треба трансформисати да би се добила висина „геоида“ 🌍.

Посматрач који очитава висину геодетског маркера помоћу ГПС-а може уочити одступање од неколико десетина метара, иако његов ГПС ради исправно под идеалним условима пријема. Можда је ГПС пријемник погрешан?

Ова разлика се објашњава прецизношћу моделирања елипсоида и, посебно, модела геоида, који је сложен због чињенице да површина Земље није идеална сфера, садржи аномалије, подложна је људским модификацијама и стално се мења. (телурски и људски).

Ове нетачности ће бити комбиноване са грешкама мерења својственим ГПС-у, и узрок су нетачности и сталних промена надморске висине које пријављује ГПС.

Сателитска геометрија која фаворизује добру хоризонталну тачност, односно ниску позицију сателита на хоризонту, спречава тачно стицање висине. Ред величине вертикалне прецизности је 1,5 пута већи од хоризонталне прецизности.

Већина произвођача ГПС чипсета интегрише математички модел у свој софтвер. који се приближава геодетском моделу земље и обезбеђује висину која је наведена у овом моделу.

То значи да ако ходате по мору није необично да видите негативну или позитивну надморску висину, јер је геодетски модел земље несавршен, а овом недостатку се мора додати и грешка својствена ГПС-у. Комбинација ових грешака може проузроковати девијацију надморске висине више од 50 метара на одређеним локацијама 😐.

Модели геоида су усавршени, а посебно ће алтиметрија добијена као резултат ГННС позиционирања остати нетачна неколико година.

Дигитални модел терена „ДТМ“

ДТМ је дигитална датотека састављена од мрежа, свака мрежа (квадратна елементарна површина) даје вредност висине за површину те мреже. Идеја о тренутној величини мреже светског модела надморске висине је 30 м к 90 м. Познавајући положај тачке на површини земље (дужина, географска ширина), лако је добити висину места читањем ДТМ датотеку (или ДТМ, дигитални модел терена на енглеском).

Главни недостатак ДЕМ-а је његова поузданост (аномалије, рупе) и тачност датотеке; Примери:

• АСТЕР ДЕМ је доступан са кораком (мрежом или пикселом) од 30 м, хоризонталном прецизношћу од 30 м и висиномером од 20 м.
• МНТ СРТМ је доступан за размак од 90 м (мрежа или пиксел), приближно 16 м висиномера и 60 м планиметријске прецизности.
• Сонни ДЕМ модел (Европа) је доступан у корацима од 1°к1°, односно са величином ћелије реда величине 25 к 30 м у зависности од географске ширине. Продавац је саставио најтачније изворе података, овај ДЕМ је релативно тачан и може се „лако“ користити за ТвоНав и Гармин ГПС преко бесплатног ОпенмтбМап мапирања.
• ИГН ДЕМ 5м к 5м доступан је бесплатно (од јануара 2021.) у корацима од 1м к 1м или 5м к 5м са вертикалном резолуцијом од 1м. Приступ овом ДЕМ је објашњен у овом водичу.

Немојте бркати резолуцију (или тачност података у датотеци) са стварном тачношћу тих података. Очитавања (мерења) се могу добити од инструмената који не дозвољавају посматрање површине глобуса до најближег метра.

ИГН ДЕМ, доступан бесплатно 🙏 од јануара 2021., представља скуп очитавања (мерења) добијених различитим инструментима. Области скениране за недавна истраживања (нпр. ризик од поплава) су скениране у резолуцији од 1 м, на другим местима тачност може бити веома далеко од ове вредности. Међутим, у датотеци су подаци интерполирани да би се поља попунила у корацима од 5к5м или 1к1м. ИГН је покренуо кампању гласања високе резолуције са циљем да у потпуности покрије Француску до 2026. године, а тог дана ће ИГН ДЕМ бити тачан и слободно у интервалима 1к1к1м....

ДЕМ показује надморску висину терена: висина инфраструктуре (зграде, мостови, жива ограда итд.) се не узима у обзир. У шуми, ово је висина земље у подножју дрвећа, површина воде је површина обале за све резервоаре веће од једног хектара.

Све тачке у ћелији имају исту висину, тако да на ивици литице, због несигурности локације датотеке, збројене са несигурношћу локације, издвојена висина може бити иста као и висина суседне ћелије.

Тачност ГПС позиционирања у идеалним условима пријема је реда величине 4,5 м на 90%. Ове перформансе се виде са најновијим ГПС пријемницима (ГПС + Глонасс + Галилео). Према томе, тачност је 90 пута од 100 између 0 и 5 м (чисто небо, искључујући маске, искључујући кањоне, итд.) стварне локације. коришћење ДЕМ са ћелијом од 1 к 1 м је контрапродуктивно.јер ће шансе да се нађете на исправној мрежи бити ретке. Овај избор ће преплавити процесор без праве додатне вредности!

Да бисте добили ДЕМ који се може користити у:

• ТвоНав ГПС: ЦДЕМ на 5 м (РГЕАЛТИ).

• Гармин ГПС: Сонни Датабасе

  Научите како да креирате сопствени ДЕМ за ТвоНав ГПС. Криве нивоа се могу издвојити помоћу софтвера Кгис.

Одредите надморску висину помоћу ГПС-а

Једно решење би могло бити да учитате ДЕМ датотеку у ваш ГПС навигатор, али висина ће бити поуздана само ако су мреже смањене у величини и ако је датотека довољно прецизна (хоризонтално и вертикално).

Да бисте стекли добру представу о квалитету ДЕМ-а, довољно је визуализовати, на пример, рељеф језера или изградити стазу која прелази преко језера и посматрати надморске висине у 2Д пресеку.

Слика: ЛАНД софтвер, поглед на језеро Герардмер у 3Д увећању к XNUMX са тачним ДЕМ. Пројекција мрежа на терен показује тренутно ограничење ДЕМ.

Слика: ЛАНД програм, поглед на језеро Герардмер „БОГ“ у 2Д са исправним ДТМ.

Сви модерни ГПС уређаји „доброг квалитета“ имају компас и дигитални барометарски сензор, дакле барометарски висиномер; Коришћење овог сензора вам омогућава да добијете тачну надморску висину под условом да подесите висину на познатој тачки (Гармин препорука).

Непрецизност надморске висине коју обезбеђује ГПС од појаве ГПС-а подстакла је развој хибридизационих алгоритама за аеронаутику који користе барометарску висину и ГПС висину да би обезбедили тачан географски положај. висина. То је поуздано решење за надморску висину и пожељан избор произвођача ГПС-а, оптимизовано за ТвоНав вежбе на отвореном. и Гармин.

У Гармину, ГПС понуда је уведена у складу са корисничким профилом (на отвореном, бициклизам, брдски бициклизам, итд.), тако да је важно да се обратите упутствима за употребу и сервису након продаје.

Оптимално решење је да подесите свој ГПС на опцију:

• Висина = барометар + ГПС, ако ГПС дозвољава,
• Висина = Барометар + ДТМ (МНТ) ако ГПС дозвољава.

У свим случајевима, за ГПС опремљен барометром, ручно подесите барометар на минималну висину на почетној тачки. У планинама ⛰ на дугим стазама, подешавање ће морати да се промени, посебно у случају флуктуација температуре и времена.

Неки бициклистички уређаји оптимизовани за Гармин ГПС аутоматски ресетују барометарску висину на познатим тачкама надморске висине, што је посебно паметно решење за брдски бициклизам. Међутим, корисник мора да обавести, на пример, пре него што напусти висину превоја и дно долине; на повратку, висинска разлика ће бити тачна 👍.

У режиму Барометар + (ГПС или ДТМ), произвођач укључује аутоматски алгоритам за подешавање барометра заснован на принципу да успон који види барометар, ГПС или ДЕМ мора бити доследан: овај принцип нуди велику флексибилност за кориснике и веома је погодан за употребу на отвореном. активности.

Међутим, корисник треба да буде свестан ограничења:

• ГПС је заснован на геоиду, тако да ако се корисник креће кроз вештачки терен (на пример, до депонија шљаке), исправке ће бити изобличене,
• ДЕМ показује путању на терену, ако корисник позајми значајан део људске инфраструктуре (вијадукт, мост, пешачки мостови, тунели, итд.), прилагођавања ће се компензовати.

Према томе, оптимална процедура за добијање тачног повећања надморске висине је следећа:

1⃣ Подесите барометарски сензор на почетку. Без ове поставке, висине ће бити конвертоване (померене), разлика у нивоу ће бити исправна ако је заношење услед временских прилика мали (кратка рута ван планина). За кориснике ГПС-а из породице Гармин, Гармин и Страва користе висине „гпк“ за заједницу, па је пожељно унети исправан профил надморске висине у базу података.

2⃣ Да бисте смањили дрифт (грешка у висини и надморској висини) због временских услова на дугим путовањима (> 1 сат) и на планинама:

• Фокусирајте се на избор Барометар + ГПС, ван подручја са вештачким рељефом (депоније, вештачка брда, итд.),
• Фокусирајте се на избор Барометар + ДТМ (МНТ)ако сте инсталирали ИГН ДТМ (мрежа 5 к 5 м) или Сонни ДТМ (Француска или Европа) ван руте која користи значајну количину инфраструктуре (пешачки мостови, надвожњаци, итд.).

Развијање висинске разлике

Проблем надморске висине описан у претходним редовима најчешће се манифестује након што се примети да је разлика у надморској висини између два практичара различита или варира у зависности од тога да ли се очитава на ГПС-у или у апликацији као што је СТРАВА (погледајте помоћ СТРАВА), на пример.

Пре свега, морате да подесите свој ГПС да бисте обезбедили најпоузданију надморску висину.

Разлику у нивоима је прилично једноставно добити читањем карте, често је практичар ограничен на одређивање разлике између тачака екстремних димензија, иако је, тачније, потребно избројати позитивне контурне линије да би се добио збир .

У дигиталној датотеци нема хоризонталних линија, ГПС софтвер, апликација за цртање стаза или софтвер за анализу су конфигурисани да „акумулирају кораке или кораке у висини“.

Често се "без акумулације" може конфигурисати:

• у ТвоНав опције подешавања су заједничке за све ГПС
• у Гамин-у треба да консултујете упутство за употребу и постпродајну услугу (сваки модел има своје карактеристике у складу са типичним корисничким профилом)
• апликација ОпенТравеллер има опцију која предлаже подешавање прага осетљивости за одређивање разлике у висини.

Свако има своје решење 💡.

Веб локације или софтвер за онлајн анализу настојати да замени висину из „гпк“ датотека са сопственим подацима о висини.

Пример: СТРАВА је креирала "природну" датотеку алтиметрије креирану коришћењем надморских висина изведених из трагова изведених из ГПС познат СТРАВА и опремљен је барометријским сензором.Усвојено решење претпоставља да је ГПС познат СТРАВА-и, тако да се тренутно углавном добија из ГАРМИН опсега, а поузданост фајла претпоставља да је сваки корисник водио рачуна о ручном ресетовању висине .

Што се тиче практичних импликација, проблем настаје посебно током групних шетњи, јер сваки учесник 🚵 може приметити да се њихова висинска разлика разликује од нивоа других учесника, у зависности од њиховог типа ГПС-а, или се ради о радозналом кориснику који не разуме зашто је разлика ГПС висина, софтвер за анализу или СТРАВА је другачији.

У савршено дезинфицираном СТРАВА свету, сви чланови групе корисника ГПС ГАРМИН у принципу би требало да виде исту надморску висину на свом ГПС-у и на својој СТРАВА. Међутим, логично је да се разлика може објаснити само подешавањем висине ништа не потврђује да је пријављена разлика у висини тачна.

Логично је да члан ове корисничке групе који има ГПС који СТРАВА није познат треба да види исту висинску разлику на СТРАВА као и његови помоћници, иако је разлика у нивоу коју приказује његов ГПС различита. Он може кривити своју опрему, која ипак ради исправно.

Најближа правој вредности разлике у висини и даље се добија у ФРАНЦУСКОЈ или БЕЛГИЈИ при очитавању ИГН картице., пуштање у рад напреднијег геоида ће постепено померати оријентир ка ГНСС-у

ГНСС: Геолокација и навигација помоћу сателитског система: Одређивање положаја и брзине тачке на површини или у непосредној близини Земље обрадом радио сигнала са неколико вештачких сателита примљених у тој тачки.

Ако треба да се ослоните на софтвер или апликацију да бисте добили висинску разлику, морате да подесите овај софтвер да прилагоди вредност корака акумулације према линијама контуре ИГН мапе локације, односно 5 или 10 м. Мали корак ће претворити у пад све мале скокове или прелазе у неравнине, и обрнуто, превисок корак ће избрисати успон малих брда.

Након примене ових препорука, ауторов експеримент показује да вредности надморске висине добијене коришћењем ГПС-а или софтвера за анализу опремљеног поузданим ДЕМ остају у „тачном“ опсегу, под претпоставком да ИГН мапа такође има своје несигурностиу поређењу са проценом добијеном са ИГН картицом 1 / 25.

С друге стране, вредност коју објављује СТРАВА је обично прецењена. Метода коју користи СТРАВА, на основу „повратних информација“ корисника, теоретски вам омогућава да предвидите брзу конвергенцију вредностима које су веома блиске истини, а које би, у зависности од броја посетилаца, већ требало да се одвијају у БикеПарку. или веома прометне стазе!

Да бисмо ово конкретно илустровали, ево анализе стазе, насумице снимљене, на 20 км дугом брдском путу. „Барометријска“ ГПС висина је подешена пре поласка, она обезбеђује „барометријску + ГПС“ висину, ДТМ је поуздан ДТМ који је редизајниран да буде тачан. Налазимо се ван подручја где би СТРАВА могла имати поуздан висински профил.

Ово је илустрација стазе на којој је разлика између ИГН-а и ГПС-а највећа, а разлика између ИГН-а и СТРАВА-е најмања. растојање између ГПС-а и СТРАВЕ је 80м, а прави "ИГН" је између њих.

Висине
Полазак	Долазак	Максимум	мин	висина	Девијација / ИГН
ГПС (Баро + ГПС)	122	124	150	98	198	-КСНУМКС
Подешавање висине на ДТМ	122	122	150	98	198	-КСНУМКС
ХРАНА	280	+51
ИГН картице	122	122	148	99	228,5	0