Bakit hindi tumpak ang iyong GPS o STRAVA altitude?

Lumilitaw ang isang paulit-ulit na tanong o tanong tungkol sa katumpakan ng altitude at mga pagkakaiba sa altitude ng GPS.

Bagama't ito ay tila walang halaga, ang pagkuha ng tumpak na taas ay mahirap, sa pahalang na eroplano maaari mong madaling maglagay ng tape measure, lubid, geodesic chain, o maipon ang circumference ng isang gulong upang sukatin ang distansya. sa kabilang banda, mas mahirap iposisyon ang metro 📐 sa vertical plane.

Ang mga taas ng GPS ay batay sa isang mathematical na representasyon ng hugis ng mundo, habang ang mga taas sa isang topographic na mapa ay batay sa isang vertical coordinate system na nauugnay sa globo.

Samakatuwid, ito ay dalawang magkaibang sistema na dapat magkasabay sa isang punto.

Ang altitude at vertical drop ay mga parameter na gustong konsultahin ng karamihan sa mga siklista, mountain bike, hiker, at climber pagkatapos ng biyahe.

Ang mga tagubilin para sa pagkuha ng vertical na profile at tamang pagkakaiba sa elevation ay medyo mahusay na nakadokumento sa panlabas na mga manwal ng GPS (tulad ng mga manual ng hanay ng Garmin GPSMap), sa kabaligtaran, ang impormasyong ito ay halos wala o misteryoso sa nilalayong mga manwal ng gumagamit ng GPS. para sa mga siklista (halimbawa, mga gabay para sa hanay ng GPS ng Garmin Edge).

Ang After Sales Service ng Garmin ay namimigay ng lahat ng kapaki-pakinabang na payo, tulad ng TwoNav. Para sa iba pang mga tagagawa o app ng GPS (bukod sa Strava) ito ay isang malaking agwat 🕳.

Paano sukatin ang taas?

Ilang mga diskarte:

• Ang paglalapat ng sikat na Thales theorem sa pagsasanay,
• Iba't ibang pamamaraan ng triangulation,
• Gamit ang altimeter,
• Radar, Deal,
• Mga sukat ng satellite.

Barometric altimeter

Ito ay kinakailangan upang matukoy ang pamantayan: ang altimeter ay nagsasalin ng atmospheric pressure ng isang lugar sa isang altitude. Ang isang altitude na 0 m ay tumutugma sa isang presyon ng 1013,25 mbar sa antas ng dagat sa temperatura na 15 ° Celsius.

Sa pagsasagawa, ang dalawang kundisyong ito ay bihirang matugunan sa antas ng dagat, halimbawa, kapag isinusulat ang artikulong ito, ang presyon sa baybayin ng Normandy ay 1035 mbar, at ang temperatura ay malapit sa 6 °, na maaaring humantong sa isang error sa isang altitude mga 500 m.

Ang barometric altimeter ay nagbibigay ng tumpak na altitude pagkatapos ng muling pagsasaayos kung ang mga kondisyon ng presyon / temperatura ay tumatag.

Ang pagsasaayos ay upang mapanatili ang isang tumpak na altitude para sa isang lokasyon, at pagkatapos ay inaayos ng altimeter ang altitude na iyon bilang tugon sa mga pagbabago sa presyon at temperatura ng atmospera.

Ang pagbaba ng temperatura 🌡 ay nagpapaliit sa mga curve ng presyon at tumataas ang altitude, at kabaliktaran kung tumaas ang temperatura.

Ang ipinapakitang altitude value ay magiging sensitibo sa mga pagbabago sa ambient temperature, ang gumagamit ng altimeter, na humahawak o nagsusuot nito sa pulso, ay dapat magkaroon ng kamalayan sa epekto ng mga lokal na pagbabago sa temperatura sa ipinapakitang halaga (halimbawa: sarado ang relo / bukas na may manggas, kamag-anak na hangin dahil sa mabilis o mabagal na paggalaw, ang impluwensya ng temperatura ng katawan, atbp.).

Para gawing simple ang stable air mass, ito ay ang stable weather 🌥.

Kapag ginamit nang tama, ang barometric altimeter ay isang maaasahang reference na instrumento para sa iba't ibang mga aplikasyon tulad ng aeronautics, hiking, mountaineering ...

L'altitude GPS

Tinutukoy ng GPS ang taas ng isang lugar na nauugnay sa perpektong globo na ginagaya ang Earth: "Ellipsoid". Dahil hindi perpekto ang Earth, kailangang baguhin ang taas na ito para makuha ang "geoid" na taas 🌍.

Ang isang observer na nagbabasa ng taas ng isang survey marker gamit ang GPS ay makakakita ng deviation ng ilang sampu-sampung metro, bagama't ang kanyang GPS ay gumagana nang tama sa ilalim ng perpektong mga kondisyon ng pagtanggap. Baka mali ang GPS receiver?

Ang pagkakaiba na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katumpakan ng pagmomodelo ng ellipsoid at, sa partikular, ang geoid model, na kumplikado dahil sa katotohanan na ang ibabaw ng Earth ay hindi isang perpektong globo, naglalaman ng mga anomalya, sumasailalim sa mga pagbabago ng tao at patuloy na nagbabago. (Telluric at Tao).

Ang mga kamalian na ito ay isasama sa mga error sa pagsukat na likas sa GPS, at ang sanhi ng mga kamalian at patuloy na pagbabago sa altitude na iniulat ng GPS.

Ang mga geometry ng satellite na pinapaboran ang mahusay na katumpakan ng pahalang, iyon ay, ang mababang posisyon ng mga satellite sa abot-tanaw, ay pumipigil sa tumpak na pagkuha ng altitude. Ang pagkakasunud-sunod ng magnitude ng vertical na katumpakan ay 1,5 beses ang pahalang na katumpakan.

Karamihan sa mga tagagawa ng GPS chipset ay isinasama ang mathematical model sa kanilang software. na lumalapit sa geodetic na modelo ng daigdig at nagbibigay ng taas na tinukoy sa modelong ito.

Nangangahulugan ito na kung ikaw ay naglalakad sa dagat ay hindi karaniwan na makakita ng negatibo o positibong altitude, dahil ang geodetic na modelo ng mundo ay hindi perpekto, at sa pagkukulang na ito ay dapat idagdag ang error na likas sa GPS. Ang kumbinasyon ng mga error na ito ay maaaring magdulot ng elevation deviation na higit sa 50 metro sa ilang partikular na lokasyon 😐.

Ang mga geoid na modelo ay napino, lalo na, ang altimetry na nakuha bilang resulta ng pagpoposisyon ng GNNS ay mananatiling hindi tumpak sa loob ng ilang taon.

Digital Terrain Model "DTM"

Ang DTM ay isang digital file na binubuo ng mga grid, ang bawat grid (square elementary surface) ay nagbibigay ng value ng taas para sa surface ng grid na iyon. Ang ideya ng kasalukuyang laki ng grid ng world elevation model ay 30 m x 90 m. Ang pag-alam sa posisyon ng isang punto sa ibabaw ng lupa (longitude, latitude), madaling makuha ang taas ng lugar sa pamamagitan ng pagbabasa ang DTM file (o DTM, Digital Terrain Model sa English).

Ang pangunahing kawalan ng isang DEM ay ang pagiging maaasahan nito (mga anomalya, mga butas) at katumpakan ng file; Mga halimbawa:

• Available ang ASTER DEM na may isang hakbang (grid o pixel) na 30 m, pahalang na katumpakan na 30 m at isang altimeter na 20 m.
• Available ang MNT SRTM sa 90m spacing (grid o pixel), humigit-kumulang 16m altimeter at 60m planimetric accuracy.
• Ang modelong Sonny DEM (Europe) ay available sa 1°x1° na mga increment, ibig sabihin, may laki ng cell sa pagkakasunud-sunod na 25 x 30 m depende sa latitude. Ang vendor ay nag-compile ng pinakatumpak na mga pinagmumulan ng data, ang DEM na ito ay medyo tumpak at maaaring magamit nang "madali" para sa TwoNav at Garmin GPS sa pamamagitan ng libreng OpenmtbMap mapping.
• Ang IGN DEM 5m x 5m ay available nang walang bayad (mula Enero 2021) sa 1m x 1m o 5m x 5m na hakbang na may 1m vertical na resolution. Ang pag-access sa DEM na ito ay ipinaliwanag sa gabay na ito.

Huwag malito ang resolution (o ang katumpakan ng data sa file) sa aktwal na katumpakan ng data na iyon. Ang mga pagbabasa (mga sukat) ay maaaring makuha mula sa mga instrumento na hindi nagpapahintulot sa pagmamasid sa ibabaw ng globo sa pinakamalapit na metro.

Ang IGN DEM, na magagamit nang walang bayad 🙏 mula Enero 2021, ay isang tagpi-tagping mga pagbabasa (mga sukat) na nakuha gamit ang iba't ibang instrumento. Ang mga lugar na na-scan para sa kamakailang pananaliksik (hal. panganib sa baha) ay na-scan sa 1 m na resolusyon, sa ibang lugar ang katumpakan ay maaaring napakalayo sa halagang ito. Gayunpaman, sa file, ang data ay na-interpolated upang punan ang mga field sa 5x5m o 1x1m increments. Inilunsad ng IGN ang isang high-resolution na kampanya sa botohan na may layuning ganap na masakop ang France sa 2026, at sa araw na iyon, magiging tumpak ang IGN DEM at libre sa pagitan ng 1x1x1m. ...

Ang DEM ay nagpapakita ng taas ng lupa: ang taas ng imprastraktura (mga gusali, tulay, hedge, atbp.) ay hindi isinasaalang-alang. Sa kagubatan, ito ang taas ng lupa sa paanan ng mga puno, ang ibabaw ng tubig ay ang ibabaw ng baybayin para sa lahat ng mga reservoir na mas malaki sa isang ektarya.

Ang lahat ng mga punto sa isang cell ay may parehong taas, kaya sa gilid ng bangin, dahil sa kawalan ng katiyakan ng lokasyon ng file, na summed up sa kawalan ng katiyakan ng lokasyon, ang nakuha na taas ay maaaring pareho sa kalapit na cell.

Ang katumpakan ng pagpoposisyon ng GPS sa ilalim ng perpektong kondisyon ng pagtanggap ay nasa 4,5 m sa 90%. Ang pagganap na ito ay makikita sa pinakabagong mga GPS receiver (GPS + Glonass + Galileo). Samakatuwid, ang katumpakan ay 90 beses sa 100 sa pagitan ng 0 at 5 m (maaliwalas na kalangitan, hindi kasama ang mga maskara, hindi kasama ang mga canyon, atbp.) ng totoong lokasyon. kontraproduktibo ang paggamit ng DEM na may 1 x 1 m cell.dahil bihira ang pagkakataong mapunta sa tamang grid. Ang pagpipiliang ito ay mapupuno ang processor na walang tunay na idinagdag na halaga!

Para makakuha ng DEM na magagamit sa:

• TwoNav GPS: CDEM sa 5 m (RGEALTI).

• Garmin GPS: Sonny Database

  Matutunan kung paano gumawa ng sarili mong DEM para sa TwoNav GPS. Maaaring makuha ang mga curve ng antas gamit ang Qgis software.

Tukuyin ang altitude gamit ang GPS

Ang isang solusyon ay maaaring i-load ang DEM file sa iyong GPS navigator, ngunit ang altitude ay magiging maaasahan lamang kung ang mga grids ay mababawasan ang laki at kung ang file ay sapat na tumpak (pahalang at patayo).

Upang makakuha ng isang magandang ideya ng kalidad ng DEM, sapat na upang maisalarawan, halimbawa, ang kaluwagan ng isang lawa o bumuo ng isang landas na tumatawid sa lawa at obserbahan ang mga elevation sa isang 2D na seksyon.

Larawan: LAND software, view ng Lake Gerardmer sa 3D magnification x XNUMX na may tamang DEM. Ipinapakita ng projection ng mga meshes sa terrain ang kasalukuyang limitasyon ng DEM.

Larawan: LAND program, view ng Gérardmer lake "BOG" sa 2D na may tamang DTM.

Ang lahat ng modernong "magandang kalidad" na mga aparatong GPS ay may compass at isang digital barometric sensor, kaya isang barometric altimeter; Ang paggamit ng sensor na ito ay nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng tumpak na altitude kung itakda mo ang altitude sa isang kilalang punto (rekomendasyon ng Garmin).

Ang altitude imprecision na ibinigay ng GPS mula noong pagdating ng GPS ay nag-udyok sa pagbuo ng mga hybridization algorithm para sa aeronautics na gumagamit ng barometer altitude at GPS altitude upang magbigay ng tumpak na geographic na posisyon. taas. Ito ay isang maaasahang solusyon sa altitude at ang gustong pagpipilian ng mga tagagawa ng GPS, na na-optimize para sa panlabas na pagsasanay sa TwoNav. at Garmin.

Sa Garmin, ang pag-aalok ng GPS ay ipinakilala ayon sa profile ng gumagamit (sa labas, pagbibisikleta, pagbibisikleta sa bundok, atbp.), kaya mahalagang sumangguni sa mga manwal ng gumagamit at serbisyo pagkatapos ng benta.

Ang pinakamainam na solusyon ay itakda ang iyong GPS sa opsyon:

• Altitude = Barometer + GPS, kung pinapayagan ng GPS,
• Altitude = Barometer + DTM (MNT) kung pinapayagan ng GPS.

Sa lahat ng kaso, para sa isang GPS na nilagyan ng barometer, manu-manong itakda ang barometer sa pinakamababang altitude nito sa panimulang punto. Sa kabundukan ⛰ sa mahabang pagtakbo, ang setting ay kailangang gawing muli, lalo na sa kaganapan ng mga pagbabago sa temperatura at panahon.

Awtomatikong nire-reset ng ilang Garmin GPS-optimized cycling device ang barometric altitude sa mga kilalang altitude waypoint, na isang partikular na matalinong solusyon para sa mountain biking. Gayunpaman, dapat ipaalam ng gumagamit, halimbawa, bago umalis sa taas ng mga pass at sa ilalim ng lambak; sa pagbabalik, magiging tumpak ang pagkakaiba ng taas 👍.

Sa Barometer + (GPS o DTM) mode, ang manufacturer ay nagsasama ng isang awtomatikong barometer adjustment algorithm batay sa prinsipyo na ang pag-akyat na nakikita ng barometer, GPS o DEM ay dapat na pare-pareho: ang prinsipyong ito ay nag-aalok ng mahusay na kakayahang umangkop para sa mga user at ito ay angkop para sa panlabas. mga aktibidad.

Gayunpaman, dapat malaman ng user ang mga limitasyon:

• Ang GPS ay batay sa geoid, kaya kung ang gumagamit ay gumagalaw sa artipisyal na lupain (halimbawa, upang mag-slag ng mga dump), ang mga pagwawasto ay mababaluktot,
• Ang DEM ay nagpapakita ng landas sa lupa, kung ang gumagamit ay humiram ng isang makabuluhang bahagi ng imprastraktura ng tao (viaduct, tulay, mga tulay ng pedestrian, mga tunnel, atbp.), ang mga pagsasaayos ay mai-offset.

Samakatuwid, ang pinakamainam na pamamaraan para sa pagkuha ng tumpak na pagtaas ng elevation ay ang mga sumusunod:

1️⃣ Ayusin ang barometric sensor sa simula. Kung wala ang setting na ito, ang mga taas ay mako-convert (shifted), ang pagkakaiba sa antas ay magiging tama kung ang drift dahil sa panahon ay maliit (maikling ruta sa labas ng mga bundok). Para sa mga gumagamit ng GPS ng pamilyang Garmin, ang mga "gpx" na taas ay ginagamit ng Garmin at Strava para sa komunidad, kaya mas mainam na ilagay ang tamang profile ng elevation sa database.

2️⃣ Upang bawasan ang drift (error sa altitude at altitude) dahil sa kondisyon ng panahon sa mahabang paglalakbay (> 1 oras) at sa mga bundok:

• Tumutok sa pagpili Barometer + GPS, mga lugar sa labas na may artipisyal na lunas (mga dump area, artipisyal na burol, atbp.),
• Tumutok sa pagpili Barometer + DTM (MNT)kung nag-install ka ng IGN DTM (5 x 5 m grid) o Sonny DTM (France o Europe) sa labas ng ruta na gumagamit ng malaking halaga ng imprastraktura (mga tulay ng pedestrian, overpass, atbp.).

Pagbuo ng pagkakaiba sa taas

Ang problema sa altitude na inilarawan sa mga nakaraang linya ay kadalasang nagpapakita ng sarili pagkatapos na maobserbahan na ang pagkakaiba sa altitude sa pagitan ng dalawang practitioner ay magkaiba o nag-iiba depende sa kung ito ay nabasa sa GPS o sa isang application tulad ng STRAVA (tingnan ang STRAVA help) halimbawa.

Una sa lahat, kailangan mong ibagay ang iyong GPS para makapagbigay ng pinaka maaasahang altitude.

Ito ay medyo simple upang makuha ang pagkakaiba sa mga antas sa pamamagitan ng pagbabasa ng mapa, kadalasan ang practitioner ay limitado sa pagtukoy ng pagkakaiba sa pagitan ng mga punto ng matinding dimensyon, bagaman, upang maging tumpak, ito ay kinakailangan upang bilangin ang mga positibong linya ng tabas upang makuha ang kabuuan .

Walang mga pahalang na linya sa digital file, ang GPS software, track plotting application, o analysis software ay naka-configure upang "mag-ipon ng mga hakbang o pagtaas ng elevation."

Kadalasan ang "walang akumulasyon" ay maaaring i-configure:

• sa TwoNav ang mga pagpipilian sa setting ay karaniwan sa lahat ng GPS
• sa Gamin dapat kang sumangguni sa user manual at after-sales service (bawat modelo ay may sariling katangian ayon sa karaniwang profile ng user)
• ang OpenTraveller app ay may opsyon na nagmumungkahi ng pagsasaayos ng sensitivity threshold para sa pagtukoy ng pagkakaiba sa taas.

Bawat isa ay may kanya-kanyang solusyon 💡.

Mga website o software para sa online na pagsusuri sikaping palitan ang taas mula sa mga "gpx" na file na may sariling data ng taas.

Halimbawa: Gumawa si STRAVA ng "katutubong" altimetry file na ginawa gamit ang mga elevation na nagmula sa mga track na nagmula sa GPS na kilala sa STRAVA at nilagyan ng barometric sensor. Ipinapalagay ng pinagtibay na solusyon na ang GPS ay kilala sa STRAVA, kaya sa ngayon ito ay pangunahing nakuha mula sa hanay ng GARMIN, at ang pagiging maaasahan ng file ay ipinapalagay na ang bawat user ay nag-ingat sa manu-manong pag-reset ng altitude .

Kung tungkol sa praktikal na mga kahihinatnan, ang problema ay lumitaw lalo na sa panahon ng mga paglalakad ng grupo, dahil ang bawat kalahok 🚵 ay maaaring mapansin na ang kanilang pagkakaiba sa elevation ay naiiba sa antas ng iba pang mga kalahok, depende sa kanilang uri ng GPS, o ito ay isang mausisa na gumagamit na hindi nakakaintindi. bakit ang kaibahan ay GPS altitude, analysis software o STRAVA ay iba.

Sa perpektong nalinis na mundo ng STRAVA, lahat ng miyembro ng pangkat ng gumagamit ng GPS GARMIN ay dapat sa prinsipyong makita ang parehong altitude sa kanilang GPS at sa kanilang STRAVA. Ito ay lohikal na ang pagkakaiba ay maaari lamang ipaliwanag sa pamamagitan ng pagsasaayos ng taas, gayunpaman walang nagpapatunay na tama ang naiulat na pagkakaiba sa taas.

Lohikal na ang isang miyembro ng pangkat ng gumagamit na ito na may GPS na hindi kilala ng STRAVA ay dapat makakita ng parehong pagkakaiba sa altitude sa STRAVA bilang kanyang mga katulong, bagama't ang pagkakaiba ng antas na ipinapakita ng kanyang GPS ay iba. Maaari niyang sisihin ang kanyang kagamitan, na gayunpaman ay gumagana nang tama.

Ang pinakamalapit sa totoong halaga ng pagkakaiba sa taas ay nakukuha pa rin sa FRANCE o BELGIUM kapag nagbabasa ng IGN card., ang pag-commissioning ng isang mas advanced na geoid ay unti-unting ilipat ang palatandaan patungo sa GNSS

GNSS: Geolocation at Navigation Gamit ang Satellite System: Pagtukoy sa posisyon at bilis ng isang punto sa ibabaw o sa agarang paligid ng Earth sa pamamagitan ng pagproseso ng mga signal ng radyo mula sa ilang artipisyal na satellite na natanggap sa puntong iyon.

Kung kailangan mong umasa sa software o isang application upang makuha ang pagkakaiba sa elevation, dapat mong ayusin ang software na ito upang ayusin ang halaga ng hakbang ng akumulasyon ayon sa mga linya ng contour ng mapa ng IGN ng site, iyon ay, 5 o 10 m. Ang isang maliit na hakbang ay magiging isang patak ng lahat ng maliliit na pagtalon o paglipat sa mga bumps, at kabaliktaran, ang isang hakbang na masyadong mataas ay magbubura sa pagtaas ng maliliit na burol.

Matapos ilapat ang mga rekomendasyong ito, ipinapakita ng eksperimento ng may-akda na ang mga halaga ng altitude na nakuha gamit ang GPS o software ng pagsusuri na nilagyan ng maaasahang DEM ay nananatili sa loob ng "tama" na hanay, sa pag-aakalang ang mapa ng IGN ay mayroon ding sariling mga kawalan ng katiyakankumpara sa pagtatantya na nakuha gamit ang IGN card 1 / 25.

Sa kabilang banda, ang halaga na inilathala ng STRAVA ay kadalasang labis na nasasabi. Ang pamamaraan na ginamit ng STRAVA, batay sa "feedback" mula sa mga gumagamit, ay nagbibigay-daan sa iyo upang mahulaan ang isang mabilis na tagpo sa mga halaga na napakalapit sa katotohanan, na, depende sa bilang ng mga bisita, ay dapat na maganap sa BikePark o napaka-busy na mga track!

Upang ilarawan nang konkreto ang puntong ito, narito ang isang pagsusuri ng isang track, na kinuha nang random, sa isang 20 km na maburol na kalsada. Ang "barometric" GPS altitude ay itinakda bago umalis, ito ay nagbibigay ng "Barometric + GPS" altitude, ang DTM ay isang maaasahang DTM na muling idinisenyo upang maging tumpak. Nasa labas kami ng lugar kung saan maaaring magkaroon ng maaasahang profile ng elevation ang STRAVA.

Ito ay isang paglalarawan ng isang track kung saan ang pagkakaiba sa pagitan ng IGN at GPS ang pinakamalaki at ang pagkakaiba sa pagitan ng IGN at STRAVA ay ang pinakamaliit. ang distansya sa pagitan ng GPS at STRAVA ay 80m, at ang totoong "IGN" ay nasa pagitan nila.

Heights
Départ	Pagdating	Max	min	taas	Paglihis / IGN
GPS (Baro + GPS)	122	124	150	98	198	-30
Pagsasaayos ng taas sa DTM	122	122	150	98	198	-30
Pagkain	280	+ 51
IGN card	122	122	148	99	228,5	0