GPS veya STRAVA irtifanız neden yanlış?

İrtifa doğruluğu ve GPS irtifa farklılıkları ile ilgili yinelenen bir soru veya soru ortaya çıkıyor.

Önemsiz gibi görünse de, doğru bir yükseklik elde etmek zordur, yatay düzlemde mesafeyi ölçmek için kolayca bir şerit metre, ip, jeodezik zincir yerleştirebilir veya bir tekerleğin çevresini toplayabilirsiniz. diğer yandan, metreyi 📐 dikey düzlemde konumlandırmak daha zordur.

GPS yükseklikleri, dünyanın şeklinin matematiksel bir temsiline dayanırken, topografik haritadaki yükseklikler, dünya ile ilişkili dikey bir koordinat sistemine dayanır.

Bu nedenle, bunlar bir noktada çakışması gereken iki farklı sistemdir.

İrtifa ve dikey düşüş, çoğu bisikletçi, dağ bisikletçisi, yürüyüşçü ve tırmanıcının bir sürüşten sonra danışmak isteyeceği parametrelerdir.

Dikey profili ve doğru yükseklik farkını elde etmek için talimatlar, dış mekan GPS kılavuzlarında (Garmin GPSMap menzil kılavuzları gibi) nispeten iyi belgelenmiştir, çelişkili bir şekilde, bu bilgi amaçlanan GPS kullanım kılavuzlarında neredeyse yoktur veya şifrelidir. bisikletçiler için (örneğin, Garmin Edge GPS aralığı için kılavuzlar).

Garmin'in Satış Sonrası Servisi, TwoNav gibi tüm yararlı tavsiyeleri veriyor. Diğer GPS üreticileri veya uygulamaları için (Strava dışında) bu büyük bir boşluktur 🕳.

Yükseklik nasıl ölçülür?

Birkaç teknik:

• Ünlü Thales teoremini pratikte uygulamak,
• Çeşitli üçgenleme teknikleri,
• Altimetre kullanarak,
• Radar, Anlaşma,
• Uydu ölçümleri.

barometrik altimetre

Standardı belirlemek gerekiyordu: altimetre, bir yerin atmosferik basıncını bir yüksekliğe çevirir. 0 m'lik bir rakım, deniz seviyesinde 1013,25 °C sıcaklıkta 15 mbar'lık bir basınca karşılık gelir.

Pratikte, bu iki koşul deniz seviyesinde nadiren karşılanır, örneğin, bu makaleyi yazarken, Normandiya kıyılarındaki basınç 1035 mbar idi ve sıcaklık 6 ° 'ye yakın, bu da yükseklikte bir hataya neden olabilir. yaklaşık 500 m.

Barometrik altimetre, basınç / sıcaklık koşulları sabitlenirse yeniden ayarlamadan sonra doğru irtifa verir.

Ayarlama, bir konum için doğru bir irtifa sağlamak içindir ve daha sonra altimetre, atmosferik basınç ve sıcaklıktaki değişikliklere yanıt olarak bu irtifayı ayarlar.

Sıcaklıktaki bir düşüş 🌡 basınç eğrilerini daraltır ve irtifa artar ve sıcaklık artarsa ​​bunun tersi de geçerlidir.

Görüntülenen yükseklik değeri ortam sıcaklığındaki değişikliklere duyarlı olacaktır, altimetreyi tutan veya bileğine takan kullanıcı, yerel sıcaklık değişikliklerinin görüntülenen değer üzerindeki etkisinin farkında olmalıdır (örneğin: saat kapalı / kol ile açılma, hızlı veya yavaş hareketler nedeniyle nispi rüzgar, vücut sıcaklığının etkisi vb.).

Kararlı hava kütlesini basitleştirmek için, kararlı hava 🌥'dir.

Doğru kullanıldığında barometrik altimetre, havacılık, yürüyüş, dağcılık gibi çeşitli uygulamalar için güvenilir bir referans enstrümanıdır.

Yükseklik GPS

GPS, bir yerin yüksekliğini Dünya'yı simüle eden ideal küreye göre belirler: "Elipsoid". Dünya kusurlu olduğundan, “geoid” yüksekliğini 🌍 elde etmek için bu yüksekliğin dönüştürülmesi gerekir.

GPS kullanarak bir ölçüm işaretçisinin yüksekliğini okuyan bir gözlemci, GPS'i ideal alım koşulları altında doğru şekilde çalışmasına rağmen, onlarca metrelik bir sapma görebilir. Belki GPS alıcısı yanlıştır?

Bu fark, elipsoidin ve özellikle Dünya yüzeyinin ideal bir küre olmaması nedeniyle karmaşık olan, anomaliler içeren, insan modifikasyonlarına uğrayan ve sürekli değişen geoid modelinin modellenmesinin doğruluğu ile açıklanmaktadır. (Telurik ve İnsan).

Bu yanlışlıklar, GPS'in doğasında bulunan ölçüm hatalarıyla birleştirilecektir ve GPS tarafından bildirilen yanlışlıkların ve irtifadaki sürekli değişikliklerin nedenidir.

İyi bir yatay doğruluğu destekleyen uydu geometrisi, yani uyduların ufuktaki düşük konumu, doğru yükseklik kazanımını engeller. Dikey kesinliğin büyüklük sırası, yatay kesinliğin 1,5 katıdır.

Çoğu GPS yonga seti üreticisi, matematiksel modeli yazılımlarına entegre eder. dünyanın jeodezik modeline yaklaşan ve bu modelde belirtilen yüksekliği sağlar.

Bu, denizde yürüyorsanız, dünyanın jeodezik modeli kusurlu olduğu için negatif veya pozitif irtifa görmenin olağandışı olmadığı ve bu eksikliğe GPS'in doğasında bulunan hatayı eklemek gerektiği anlamına gelir. Bu hataların kombinasyonu, belirli konumlarda 😐 50 metreden fazla bir yükseklik sapmasına neden olabilir.

Jeoid modelleri rafine edilmiştir, özellikle GNNS konumlandırmasının bir sonucu olarak elde edilen altimetri birkaç yıl boyunca yanlış kalacaktır.

Dijital Arazi Modeli “DTM”

Bir DTM, ızgaralardan oluşan bir dijital dosyadır, her ızgara (kare temel yüzey), o ızgaranın yüzeyi için bir yükseklik değeri sağlar. Dünya yükseklik modelinin mevcut ızgara boyutu hakkında bir fikir 30 m x 90 m'dir.Dünya yüzeyindeki bir noktanın konumunu (boylam, enlem) bilmek, okuyarak yerin yüksekliğini elde etmek kolaydır. DTM dosyası (veya DTM, İngilizce Dijital Arazi Modeli).

Bir DEM'in ana dezavantajı güvenilirliği (anomaliler, delikler) ve dosya doğruluğudur; Örnekler:

• ASTER DEM, 30 m'lik bir adım (grid veya piksel), 30 m'lik yatay doğruluk ve 20 m'lik bir altimetre ile mevcuttur.
• MNT SRTM, 90 m aralık (ızgara veya piksel), yaklaşık 16 m altimetre ve 60 m planimetrik doğruluk için mevcuttur.
• Sonny DEM modeli (Avrupa), 1°x1°'lik artışlarla, yani enleme bağlı olarak 25 x 30 m'lik bir hücre boyutuyla mevcuttur. Satıcı en doğru veri kaynaklarını derlemiştir, bu DEM nispeten doğrudur ve ücretsiz OpenmtbMap eşleme aracılığıyla TwoNav ve Garmin GPS için "kolayca" kullanılabilir.
• IGN DEM 5m x 5m ücretsiz olarak (Ocak 2021'den itibaren) 1m x 1m veya 5m x 5m adımlarla ve 1m dikey çözünürlükte sunulmaktadır.Bu DEM'e erişim bu kılavuzda açıklanmıştır.

Çözünürlüğü (veya dosyadaki verilerin doğruluğunu) bu verilerin gerçek doğruluğu ile karıştırmayın. Dünyanın yüzeyini en yakın metreye kadar gözlemlemeye izin vermeyen aletlerden okumalar (ölçüler) alınabilir.

Ocak 2021'den itibaren ücretsiz olarak sunulan IGN DEM, çeşitli enstrümanlarla elde edilen okumaların (ölçümlerin) bir patchwork çalışmasıdır. Son araştırmalar için taranan alanlar (örn. taşkın riski) 1 m çözünürlükte tarandı, başka yerlerde doğruluk bu değerden çok uzak olabilir. Ancak dosyadaki veriler, alanları 5x5m veya 1x1m artışlarla dolduracak şekilde enterpolasyona tabi tutulmuştur.IGN, 2026 yılına kadar Fransa'yı tamamen kapsamak amacıyla yüksek çözünürlüklü bir anket kampanyası başlattı ve o gün IGN DEM doğru olacak. ve 1x1x1m aralıklarla ücretsiz. ...

DEM zeminin yüksekliğini gösterir: altyapının yüksekliği (binalar, köprüler, çitler vb.) dikkate alınmaz. Ormanda bu, ağaçların dibindeki toprak yüksekliğidir, bir hektardan büyük tüm rezervuarlar için su yüzeyi kıyı yüzeyidir.

Bir hücredeki tüm noktalar aynı yüksekliğe sahiptir, bu nedenle uçurumun kenarında, dosya konumunun belirsizliği nedeniyle konumun belirsizliği ile toplanır, çıkarılan yükseklik komşu hücreninkiyle aynı olabilir.

İdeal alım koşulları altında GPS konumlandırma doğruluğu %4,5'da 90 m mertebesindedir. Bu performans en yeni GPS alıcılarında (GPS + Glonass + Galileo) görülmektedir. Bu nedenle, gerçek konumun 90 ile 100 m (açık gökyüzü, maskeler hariç, kanyonlar hariç vb.) arasında doğruluk 0 üzerinden 5 kattır. 1 x 1 m hücreli bir DEM kullanmak ters etki yapar.çünkü doğru ızgarada olma şansı nadir olacaktır. Bu seçim, işlemciyi gerçek bir katma değer olmadan bunaltacak!

Kullanılabilecek bir DEM almak için:

• TwoNav GPS: 5m'de CDEM (RGEALTI).

• Garmin GPS: Sonny Veritabanı

  TwoNav GPS için kendi DEM'inizi nasıl oluşturacağınızı öğrenin. Seviye eğrileri, Qgis yazılımı kullanılarak çıkarılabilir.

GPS kullanarak rakımı belirleyin

Bir çözüm, DEM dosyasını GPS navigasyon cihazınıza yüklemek olabilir, ancak rakım yalnızca ızgaralar küçültülürse ve dosya yeterince doğruysa (yatay ve dikey olarak) güvenilir olacaktır.

DEM'in kalitesi hakkında iyi bir fikir edinmek için, örneğin bir gölün rölyefini görselleştirmek veya gölü geçen bir yol inşa etmek ve kotları 2 boyutlu bir kesitte gözlemlemek yeterlidir.

Resim: LAND yazılımı, doğru DEM ile 3D büyütme x XNUMX'te Gerardmer Gölü'nün görünümü. Ağların araziye yansıması, mevcut DEM sınırını gösterir.

Görüntü: LAND programı, Gérardmer gölü “BOG”un doğru DTM ile 2 boyutlu görünümü.

Tüm modern “kaliteli” GPS cihazlarının bir pusulası ve dijital barometrik sensörü vardır, dolayısıyla barometrik altimetre; Bu sensörü kullanmak, rakımı bilinen bir noktada ayarlamanız koşuluyla doğru bir irtifa elde etmenizi sağlar (Garmin tavsiyesi).

GPS'in ortaya çıkışından bu yana GPS tarafından sağlanan irtifa belirsizliği, doğru coğrafi konum sağlamak için barometre irtifasını ve GPS irtifasını kullanan havacılık için hibridizasyon algoritmalarının geliştirilmesine yol açmıştır. boy uzunluğu. TwoNav açık hava uygulamaları için optimize edilmiş, güvenilir bir irtifa çözümü ve GPS üreticilerinin tercih ettiği bir seçimdir. ve Garmin.

Garmin'de GPS teklifi kullanıcı profiline göre (dış mekan, bisiklet, dağ bisikleti vb.) sunulur, bu nedenle kullanım kılavuzlarına ve satış sonrası servise başvurmak önemlidir.

En uygun çözüm, GPS'inizi şu seçeneğe ayarlamaktır:

• Rakım = Barometre + GPS, GPS izin veriyorsa,
• Rakım = Barometre + DTM (MNT) GPS izin veriyorsa.

Her durumda, bir barometre ile donatılmış bir GPS için, barometreyi başlangıç ​​noktasındaki minimum yüksekliğine manuel olarak ayarlayın. Dağlarda ⛰ uzun koşularda, özellikle sıcaklık ve hava koşullarındaki dalgalanmalarda ayarın yeniden yapılması gerekecektir.

Bazı Garmin GPS ile optimize edilmiş bisiklet cihazları, özellikle dağ bisikleti için akıllı bir çözüm olan bilinen irtifa yol noktalarında barometrik rakımı otomatik olarak sıfırlar. Ancak kullanıcı, örneğin geçitlerin yüksekliğini ve vadi tabanından ayrılmadan önce; dönüşte boy farkı kesin 👍.

Barometre + (GPS veya DTM) modunda üretici, barometre, GPS veya DEM tarafından görülen yükselişin tutarlı olması gerektiği ilkesine dayanan otomatik bir barometre ayar algoritması içerir: bu ilke, kullanıcılar için büyük esneklik sunar ve dış mekan için çok uygundur. faaliyetler.

Ancak, kullanıcı sınırlamaların farkında olmalıdır:

• GPS, jeoide dayalıdır, bu nedenle kullanıcı yapay arazide hareket ederse (örneğin, cüruf yığınlarına), düzeltmeler bozulur,
• DEM, zemindeki yolu gösterir, kullanıcı insan altyapısının önemli bir bölümünü (viyadük, köprü, yaya köprüleri, tüneller, vb.) ödünç alırsa, ayarlamalar dengelenir.

Bu nedenle, doğru bir yükseklik artışı elde etmek için en uygun prosedür aşağıdaki gibidir:

1️⃣ Başta barometrik sensörü ayarlayın. Bu ayar olmadan, yükseklikler dönüştürülür (kaydırılır), hava nedeniyle kayma küçükse (dağların dışındaki kısa yol) seviye farkı doğru olur. Garmin ailesi GPS kullanıcıları için, topluluk için Garmin ve Strava tarafından “gpx” yükseklikleri kullanılır, bu nedenle veri tabanına doğru yükseklik profilinin girilmesi tercih edilir.

2️⃣ Uzun yolculuklarda (> 1 saat) ve dağlarda hava koşullarından kaynaklanan sürüklenmeyi (irtifa ve irtifa hatası) azaltmak için:

• Seçime odaklanın Barometre + GPS, yapay kabartmalı dış alanlar (çöplük alanları, yapay tepeler, vb.),
• Seçime odaklanın Barometre + DTM (MNT)IGN DTM (5 x 5 m ızgara) veya Sonny DTM'yi (Fransa veya Avrupa) önemli miktarda altyapı kullanan bir güzergahın (yaya köprüleri, üst geçitler vb.) dışına kurduysanız.

Bir yükseklik farkı geliştirmek

Önceki satırlarda açıklanan irtifa sorunu, çoğunlukla, iki uygulayıcı arasındaki irtifa farkının farklı olduğunu veya GPS'te veya örneğin STRAVA gibi bir uygulamada okunup okunmamasına bağlı olarak değiştiğini gözlemledikten sonra kendini gösterir (bkz. STRAVA yardımı).

Her şeyden önce, en güvenilir rakımı sağlamak için GPS'inizi ayarlamanız gerekir.

Seviye farkını haritayı okuyarak elde etmek oldukça basittir, genellikle uygulayıcı aşırı boyutlardaki noktalar arasındaki farkı belirlemekle sınırlıdır, ancak kesin olmak gerekirse, toplamı elde etmek için pozitif kontur çizgilerini saymak gerekir. .

Dijital dosyada yatay çizgiler yoktur, GPS yazılımı, iz çizme uygulaması veya analiz yazılımı “adımları veya yükseklik artışlarını biriktirecek” şekilde yapılandırılmıştır.

Genellikle "birikim yok" yapılandırılabilir:

• TwoNav'da ayar seçenekleri tüm GPS'lerde ortaktır
• Gamin'de kullanım kılavuzuna ve satış sonrası servise başvurmalısınız (her modelin tipik kullanıcı profiline göre kendi özellikleri vardır)
• OpenTraveller uygulaması, yükseklik farkını belirlemek için hassasiyet eşiğinin ayarlanmasını öneren bir seçeneğe sahiptir.

Herkesin kendi çözümü vardır 💡.

Çevrimiçi analiz için web siteleri veya yazılımlar yüksekliği değiştirmeye çalış kendi yükseklik verileriyle "gpx" dosyalarından.

Örnek: STRAVA, aşağıdakilerden türetilen izlerden türetilen yükseklikler kullanılarak oluşturulan bir "yerel" altimetri dosyası oluşturmuştur. STRAVA tarafından bilinen GPS ve bir barometrik sensör ile donatılmıştır.Uyarlanan çözüm, GPS'in STRAVA tarafından bilindiğini varsayar, bu nedenle şu anda esas olarak GARMIN aralığından elde edilir ve dosyanın güvenilirliği, her kullanıcının manuel yükseklik sıfırlama işlemiyle ilgilendiğini varsayar. .

Pratik uygulamalara gelince, sorun özellikle grup yürüyüşleri sırasında ortaya çıkar, çünkü her katılımcı 🚵 kendi GPS türlerine bağlı olarak yükseklik farkının diğer katılımcıların seviyesinden farklı olduğunu fark edebilir veya anlamayan meraklı bir kullanıcıdır. neden GPS yüksekliği, analiz yazılımı veya STRAVA farklıdır.

Mükemmel şekilde temizlenmiş STRAVA dünyasında, GPS GARMIN kullanıcı grubunun tüm üyeleri prensipte GPS'lerinde ve STRAVA'larında aynı irtifayı görmelidir. Farkın sadece yükseklik ayarı ile açıklanabilmesi mantıklıdır, ancak hiçbir şey bildirilen yükseklik farkının doğru olduğunu doğrulamaz.

STRAVA'nın bilmediği bir GPS'i olan bu kullanıcı grubunun bir üyesinin, GPS'inin gösterdiği seviye farkı farklı olmasına rağmen, STRAVA'da asistanları ile aynı irtifa farkını görmesi mantıklıdır. Yine de düzgün çalışan donanımını suçlayabilir.

Yükseklik farkının gerçeğe en yakın değeri, IGN kartı okunurken hala FRANSA veya BELÇİKA'da elde edilir., daha gelişmiş bir jeoidin devreye alınması, dönüm noktasını kademeli olarak GNSS'ye taşıyacaktır.

GNSS: Uydu Sistemi Kullanarak Konum Belirleme ve Navigasyon: O noktada alınan birkaç yapay uydudan gelen radyo sinyallerini işleyerek, yüzeydeki veya Dünya'nın yakın çevresindeki bir noktanın konumunu ve hızını belirleme.

Kot farkını elde etmek için bir yazılıma veya bir uygulamaya güvenmeniz gerekiyorsa, sitenin IGN haritasının kontur çizgilerine göre yani 5 veya 10 m olan birikim adımı değerini ayarlamak için bu yazılımı ayarlamanız gerekir. Küçük bir adım, tüm küçük sıçramalar veya tümseklere geçişler bir düşüşe dönüşecek ve tam tersi, çok yüksek bir adım küçük tepelerin yükselişini silecektir.

Bu önerileri uyguladıktan sonra, yazarın deneyi, GPS veya güvenilir bir DEM ile donatılmış analiz yazılımı kullanılarak elde edilen irtifa değerlerinin "doğru" aralıkta kaldığını gösterir, IGN haritasının da kendi belirsizlikleri olduğunu varsayarsakIGN kartı 1 / 25 ile elde edilen tahminle karşılaştırıldığında.

Öte yandan, STRAVA tarafından yayınlanan değer genellikle abartılıyor. STRAVA tarafından, kullanıcılardan gelen "geri bildirimlere" dayalı olarak kullanılan yöntem, teorik olarak, ziyaretçi sayısına bağlı olarak BikePark'ta zaten yer alması gereken, gerçeğe çok yakın değerlere hızlı bir yakınsama tahmin etmenize olanak tanır. ya da çok yoğun izler!

Bu noktayı somut olarak açıklamak için, 20 km uzunluğundaki engebeli bir yolda rastgele alınan bir parkurun analizi aşağıdadır. "Barometrik" GPS irtifası kalkıştan önce ayarlanmıştır, "Barometrik + GPS" irtifasını sağlar, DTM doğru olacak şekilde yeniden tasarlanmış güvenilir bir DTM'dir. STRAVA'nın güvenilir bir yükseklik profiline sahip olabileceği alanın dışındayız.

Bu, IGN ile GPS arasındaki farkın en büyük ve IGN ile STRAVA arasındaki farkın en küçük olduğu bir parkurun gösterimidir. GPS ile STRAVA arasındaki mesafe 80m'dir ve gerçek "IGN" aralarındadır.

yükseklikler
Départ	Varış	maksimum	dk	yükseklik	Sapma / IGN
GPS (Bariyer + GPS)	122	124	150	98	198	-30
DTM'de yükseklik ayarı	122	122	150	98	198	-30
GIDA	280	+ 51
IGN kartları	122	122	148	99	228,5	0