چگونه می توانم دقت ارتفاع را در TwoNav GPS بهبود بخشم؟

مقدمه

از ابتدای سال 2021، IGN دسترسی رایگان به برخی از داده های خود را فراهم کرده است:

• 25 نقشه برتر IGN هنوز رایگان نیست، با این حال نسخه نقشه موجود در Géoportail رایگان است.
• پایگاه های داده ارتفاع سنج IGN 5×5 متر به صورت رایگان در دسترس هستند. این پایگاه‌های اطلاعاتی امکان ایجاد یک مدل زمین دیجیتالی را فراهم می‌کند. یک نقشه ارتفاع با وضوح افقی 5 mx 5 m یا 1 mx 1 m با وضوح عمودی 1 متر یا یک تعریف عالی برای کاربرانی که ما هستیم.

این مقاله به صورت آموزشی بیشتر برای کاربران نرم افزار GPS TwoNav و Land در نظر گرفته شده است.

در حال حاضر نمی‌توان روی داده‌های ارتفاع GPS گارمین تأثیر گذاشت.

مدل رقومی ارتفاع (DTM) چیست؟

مدل رقومی ارتفاع (DEM) یک نمایش سه بعدی از سطح زمین است که از داده های ارتفاعی ایجاد شده است. دقت فایل ارتفاع (DEM) به موارد زیر بستگی دارد:

• کیفیت داده های ارتفاع (دقت و ابزار مورد استفاده برای نقشه برداری)،
• اندازه سلول واحد (پیکسل)،
• در دقت افقی محلی سازی این شبکه ها،
• دقت موقعیت جغرافیایی شما و در نتیجه کیفیت GPS، ساعت متصل یا گوشی هوشمند شما.

اسلب یا کاشی از پایگاه داده IGN Altimetric. کاشی 5 کیلومتر در 5 کیلومتر، متشکل از سلول های 1000 × 1000 یا سلول های 5 متری 5 متری (جنگل سنت گوبان آیسن). این صفحه بر روی نقشه پایه OSM نمایش داده می شود.

DEM فایلی است که مقدار ارتفاع نقطه ای را که در مرکز شبکه قرار دارد، با تمام سطح شبکه در همان ارتفاع تعریف می کند.

به عنوان مثال، یک فایل بخش Aisne BD Alti IGN با ابعاد 5×5 متر (بخش انتخاب شده به دلیل اندازه بزرگ آن) کمتر از 400 کاشی است.

هر شبکه با مجموعه ای از مختصات طول و عرض جغرافیایی مشخص می شود.

هرچه اندازه شبکه کوچکتر باشد، داده های ارتفاعی دقیق تر است. جزئیات ارتفاع کوچکتر از اندازه مش (رزولوشن) نادیده گرفته می شود.

هرچه اندازه مش کوچکتر باشد، دقت بالاتری دارد، اما فایل بزرگتر خواهد بود، بنابراین فضای حافظه بیشتری را اشغال می کند و پردازش آن سخت تر می شود و به طور بالقوه سرعت سایر عملیات پردازش را کاهش می دهد.

اندازه فایل DEM برای یک بخش حدود 1Mo برای 25m x 25m، 120Mo برای 5m x 5m است.

DEM های استفاده شده توسط اکثر برنامه ها، وب سایت ها، GPS و گوشی های هوشمند مصرف کننده از داده های جهانی رایگان ارائه شده توسط ناسا هستند.

ترتیب دقت یک DEM NASA اندازه سلول 60 متر در 90 متر و ارتفاع پله 30 متر است. اینها فایل های خام هستند، اصلاح نشده اند و اغلب داده ها درون یابی می شوند، دقت متوسط ​​است، ممکن است بزرگ باشد. خطاها

این یکی از دلایل عدم دقت عمودی GPS است که تفاوت ارتفاع مشاهده شده برای یک مسیر را توضیح می دهد، بسته به وب سایتی که در آن میزبانی می شود، GPS یا تلفن هوشمندی که تفاوت ارتفاع را ثبت کرده است.

• Sonny MNT (به بعد در این راهنما مراجعه کنید) با اندازه سلول تقریباً 25 در 30 متر به صورت رایگان برای اروپا در دسترس است. از منابع داده دقیق تری نسبت به MNT ناسا استفاده می کند و برای رفع اشکالات اصلی کار کرده است. این یک DEM نسبتا دقیق مناسب برای دوچرخه سواری در کوهستان است که عملکرد خوبی در سراسر یک کشور اروپایی دارد.

در تصویر بالا، کاشی ارتفاع‌سنجی (MNT BD Alti IGN 5 x 5) که انبوه سرباره‌ها (نزدیک Valenciennes) را می‌پوشاند، به خطوط کانتور با فاصله 2,5 متر از هم تبدیل شده و بر روی نقشه IGN قرار گرفته است. تصویر به شما امکان می دهد کیفیت این DEM را "متقاعد کنید".

• IGN DEM 5 x 5 متر دارای وضوح افقی (اندازه سلول) 5 x 5 متر و وضوح عمودی 1 متر است. این DEM ارتفاع زمین را فراهم می کند. ارتفاع اشیاء زیرساختی (ساختمان ها، پل ها، پرچین ها و غیره) در نظر گرفته نمی شود. در جنگل، این ارتفاع زمین در پای درختان است، سطح آب سطح ساحل برای تمام مخازن بزرگتر از یک هکتار است.

مونتاژ و نصب DEM

برای حرکت سریعتر: یک کاربر TwoNav GPS یک مدل زمین دیجیتالی را که فرانسه را با استفاده از داده های IGN 5×5 متری پوشش می دهد گردآوری کرده است. اینها را می توان بر اساس منطقه از سایت رایگان دریافت کرد: CDEM 5 m (RGEALTI).

برای کاربر، آزمایش صحیح برای ارزیابی قابلیت اطمینان "DEM" تجسم سطح دریاچه به صورت سه بعدی است.

زیر دریاچه فورج های قدیمی (آردن)، که به صورت سه بعدی توسط BD Alti IGN در بالا و BD Alti Sonny در زیر نشان داده شده است. می بینیم که کیفیت وجود دارد.

نقشه های ارتفاع سنج CDEM ارائه شده توسط TwoNav به عنوان استاندارد برای نرم افزار GPS یا LAND آنها چندان قابل اعتماد نیستند.

بنابراین، این "آموزش" راهنمای کاربر برای دانلود "کاشی" داده های ارتفاع سنجی قابل اعتماد در نرم افزار TwoNav GPS و LAND ارائه می دهد.

داده ها به صورت رایگان در دسترس هستند:

• تمام اروپا: پایگاه داده ارتفاع سنجی سونی،
• فرانسه: پایگاه داده ارتفاع سنجی IGN.

برای ذخیره حافظه قابل استفاده یا استفاده از فایل های کوچکتر می توانید فایلی ایجاد کنید که کشور، بخش یا فقط منطقه جغرافیایی (Slab / tile / Pellet) را پوشش می دهد.

پایگاه داده Sonny Altimeters

مدل‌های 1 اینچی به تکه‌های فایل 1°x1° تقسیم می‌شوند و در قالب SRTM (.hgt) با اندازه سلول 22 × 31 متر بسته به عرض جغرافیایی در دسترس هستند، قالبی که در سراسر جهان استفاده می‌شود و در بسیاری از برنامه‌ها استفاده می‌شود. آنها با مختصات خود تعیین می شوند، به عنوان مثال N43E004 (43 درجه عرض شمالی، 4 درجه طول شرقی).

روش

1. به سایت https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france متصل شوید

2. کاشی های مربوط به کشور یا بخش جغرافیایی انتخاب شده را دانلود کنید.

3. فایل های .HGT را از فایل های .ZIP دانلود شده استخراج کنید.

4. هر فایل .HGT را در LAND بارگذاری کنید

5. در LAND، تمام hgts های مورد نظر باز هستند، بقیه را ببندید.

6. "Merge these DEMS" را انجام دهید، زمان کامپایل بسته به تعداد کاشی هایی که باید جمع آوری شود (پسوند cdem را انتخاب کنید) برای فایل .CDEM که می تواند در GPS Twonav استفاده شود، می تواند طولانی باشد.

نقشه برداری OSM "کاشی" و MNT "کاشی" در LAND، همه چیز قابل حمل به GPS و 100٪ رایگان است!

پایگاه داده ارتفاع سنجی IGN

این پایگاه داده از یک فهرست بر اساس بخش تشکیل شده است.

روش

1. به سایت ژئوسرویس متصل شوید. اگر این پیوند کار نمی کند: مرورگر شما "دسترسی FTP ندارد": نترسید! راهنمای کاربر:
   • در فایل منیجر شما:
   • روی "این کامپیوتر" کلیک راست کنید
   • روی "افزودن موقعیت شبکه" کلیک راست کنید
   • آدرس "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" "بدون" ";
   • نام این دسترسی را برای شناسایی آن از طریق IGN geoservice نامگذاری کنید
   • فرآیند را پایان دهید
   • چند دقیقه صبر کنید تا لیست فایل ها به روز شود (چند دقیقه طول می کشد)
2. اکنون به داده های IGN دسترسی دارید:
   • روی فایل داده ای که می خواهید کپی کنید کلیک راست کنید.
   • سپس در فهرست هدف قرار دهید
   • زمان شارژ می تواند طولانی باشد!

این تصویر واردات پایگاه داده ارتفاع سنج Vaucluse 5m x 5m را نشان می دهد.روی فایل کلیک راست کرده سپس در پوشه کپی کنید و منتظر دانلود باشید.

پس از باز کردن فایل "زیپ شده"، یک ساختار درختی به دست می آید. داده ها مربوط به حدود 400 فایل داده (کاشی) 5 کیلومتر در 5 کیلومتر یا 1000 × 1000 سلول 5 متر در 5 متر در قالب .asc (فرمت متن) برای بخش است.

دیسک چند کاشی عمدتاً مسیر MTB را پوشش می دهد.

هر سلول 5×5 کیلومتری با مجموعه ای از مختصات لامبرت 93 شناسایی می شود.

مختصات UTM گوشه سمت چپ بالای این کاشی یا کاشی ها x = 52 6940 و y = 5494 775 است:

• 775: رتبه ستون (770، 775، 780، ...) روی نقشه
• 6940: خط را روی نقشه رتبه بندی کنید

3. سرزمین رقص

4. در مرحله بعد، داده ها را در فهرست "داده" پیدا کنید، فقط فایل اول را انتخاب کنید:

5. باز کنید سپس تایید کنید، پنجره زیر باز می شود مراقب باشید، این ظریف ترین مرحله است :

Projection Lambert-93 و Datum RGF 93 را انتخاب کنید و کادر گوشه پایین سمت چپ را علامت بزنید.

Land داده‌ها را از کاشی‌های .asc استخراج و قالب‌بندی می‌کند، که ممکن است کمی طول بکشد.

پس از ایجاد صفحات از DEM با فرمت SRTM (HGT / DEM)، به تعداد فایل هایی با فرمت * .asc وجود دارد.

6. Land به شما این امکان را می دهد که آنها را در یک فایل DEM واحد یا با کاشی یا گرانول "ترکیب" کنید تا مطابق با نیازهای شما باشد (به خاطر داشته باشید که اندازه فایل می تواند پردازش GPS را کاهش دهد)

برای سهولت استفاده، ترجیحاً (لازم نیست) ابتدا همه کارت های باز را پوشش دهید.

در منوی نقشه (به زیر مراجعه کنید) همه فایل‌ها را با فرمت * hdr (کمترین حجم) فهرست اطلاعات پایگاه داده وارد شده (مانند عملیات قبلی) باز کنید.

Land فایل های HDR را باز می کند، بخش DEM بارگیری می شود و می توان از آن استفاده کرد

7. در اینجا می توانید از Ardennes DEM (نقشه دست انداز) استفاده کنید، برای سهولت استفاده، آنها را در یک فایل ترکیب می کنیم.

منوی فهرست:

این DEM ها را با هم ترکیب کنید

فرمت cdem * را انتخاب کنید و نام فایل را DEM بگذارید.

فرآیند ادغام کمی طول می کشد، بیش از 21 فایل باید ادغام شوند. از این رو توصیه می شود بر اساس گرانول های MNT که زمین های بازی شما را پوشش می دهند، کار کنید.

مدل دیجیتالی زمین آردن که ما ایجاد کردیم، برای مثال، فقط کافی است این فایل نقشه جغرافیایی IGN را مانند تصویر زیر باز کنید.

این آزمایش با باز کردن مستقیم مسیر UtagawaVTT "Château de Linchamp" انجام می شود که در ابتدا با اختلاف ارتفاع 997 متر، 981 متر با Sonny DTM (فرایند قبلی) و 1034 متر نمایش داده می شود، زمانی که Land ارتفاع را در هر نقطه با ارتفاع DEM 5 متر در 5 متر جایگزین می کند. .

محاسبه اختلاف سطح با جمع خطوط کانتور در نقشه IGN اختلاف سطح 1070 متر یعنی اختلاف 3 درصد را نشان می دهد که کاملاً صحیح است.

مقدار 1070 تقریبی باقی می‌ماند، زیرا محاسبه منحنی‌ها بر روی یک نقشه به صورت برجسته کار ساده‌ای نیست.

استفاده از فایل ارتفاع سنجی

فایل‌های MNT.cdem را می‌توان توسط LAND برای استخراج ارتفاع، محاسبه ارتفاع، شیب، مسیرهای ایستگاه بین راهی و موارد دیگر استفاده کرد. و برای همه دستگاه های TwoNav GPS کافی است فایل را در پوشه / map قرار داده و به عنوان map.cdem انتخاب کنید.

یک مقاله وبلاگ در مورد ارتفاع نادرست، مشکل ارتفاع سنجی و اختلاف ارتفاع را با استفاده از GPS نشان می دهد، این اصل را می توان به ساعت های GPS و همچنین برنامه های تلفن هوشمند منتقل کرد.

سازندگان از روش‌های مختلفی برای «پاک کردن» نادرستی‌های ارائه‌شده در این مقاله استفاده می‌کنند، فیلتر کردن (میانگین متحرک) داده‌های ارتفاع، با استفاده از سنسور فشارسنجی یا مدل دیجیتال زمین.

ارتفاع GPS "نویزدار" است، یعنی حول یک مقدار متوسط ​​در نوسان است، ارتفاع بارومتریک به تغییرات فشار و دما بستگی دارد، بنابراین فایل‌های آب و هوا و DEM ممکن است نادرست باشند.

هیبریداسیون فشارسنج با GPS یا DEM بر اساس اصل زیر است:

• در طی یک دوره زمانی طولانی، تغییر در ارتفاع فشارسنجی به شرایط آب و هوایی (فشار و دما) بستگی دارد.
• در طول مدت زمان طولانی، خطاهای ارتفاع GPS فیلتر می شوند،
• برای مدت طولانی، خطاهای DEM مشابه نویز هستند، بنابراین آنها فیلتر می شوند.

هیبریداسیون در مورد محاسبه میانگین ارتفاع GPS یا DEM و استخراج تغییر ارتفاع از آن است.

به عنوان مثال، در طول 30 دقیقه گذشته، ارتفاع صدای فیلتر شده (GPS یا MNT) 100 متر افزایش یافته است. با این حال، در طول مدت مشابه، ارتفاع نشان داده شده توسط فشارسنج 150 متر افزایش یافته است.

منطقاً تغییر ارتفاع باید یکسان باشد. آگاهی از ویژگی های این سنسورها امکان "تنظیم مجدد" فشارسنج -50 متر را فراهم می کند.

معمولاً در حالت Baro + GPS یا 3D، ارتفاع فشارسنج همانطور که یک کوهنورد یا کوهنورد به صورت دستی با مراجعه به نقشه IGN انجام می‌داد، اصلاح می‌شود.

به طور خاص، یک GPS اخیر یا یک گوشی هوشمند اخیر (کیفیت خوب) شما را با دقت 3,5 متر در سطح افقی 90 بار از 100 در زمانی که شرایط پذیرش ایده آل است، شناسایی می کند (FIX).

این "عملکرد" ​​افقی مربوط به اندازه مش 5 متر در 5 متر یا 25 متر در 25 متر است و استفاده از این DTM ها دقت عمودی خوبی را امکان پذیر می کند.

DEM ارتفاع زمین را نشان می دهد، به عنوان مثال اگر از دره Tarn در راهرو میلاو عبور کنید، مسیر ثبت شده در DEM باید شما را به پایین دره برساند، حتی اگر مسیر روی سکوی ویاداکت باقی بماند. ...

مثال دیگر، هنگامی که در حال دوچرخه‌سواری در کوهستان هستید یا در دامنه کوه شیب‌دار سفر می‌کنید، دقت GPS افقی به دلیل ماسک کردن یا اثرات چند مسیره بدتر می‌شود. سپس ارتفاع تخصیص داده شده به FIX با ارتفاع یک دال مجاور یا دورتر مطابقت دارد، بنابراین یا به بالا یا به پایه دره.

در مورد پرونده ای که توسط شبکه های یک سطح بزرگ تشکیل شده است، ارتفاع بین پایین دره و بالا به میانگین متمایل می شود!

برای این دو مثال شدید اما معمولی، تفاوت تجمعی در ارتفاع به تدریج از مقدار واقعی منحرف می شود.

توصیه هایی برای استفاده

برای جلوگیری از عوارض جانبی:

• فشارسنج GPS را کمی قبل از حرکت در ارتفاع نقطه شروع خود کالیبره کنید (توصیه شده توسط همه سازندگان GPS)،
• اجازه دهید GPS شما قبل از شروع ردیابی چند اصلاح انجام دهد تا با دقت موقعیت مطابقت داشته باشد.
• هیبریداسیون را انتخاب کنید: محاسبه ارتفاع = فشارسنج + GPS یا فشارسنج + 3 بعدی.

اگر ارتفاع مسیر شما با DEM همگام سازی شده باشد، محاسبات ارتفاع و شیب بسیار دقیقی مانند تصویر زیر خواهید داشت که تفاوت آن تنها 1 متر است.

• GPS Trail 2 (گرفتن تصویر با کیفیت 72dpi، صفحه نمایش GPS 200dpi)
• همپوشانی شطرنجی و نقشه برداری OSM
• مقیاس 1: 10
• سایه زنی CDEM 5mx5m BD Alti IGN بر ارتفاع با افزایش 1 متر تاکید می کند.

تصویر زیر نمایه دو مسیر 30 کیلومتری یکسان (برجستگی یکسان) را مقایسه می کند، ارتفاع یکی با IGN DEM و دیگری با Sonny DEM، مسیری که در حالت سه بعدی baro + هیبریدی اجرا می شود، همگام سازی شده است.

• ارتفاع در نقشه IGN: 275 متر.
• ارتفاع محاسبه شده با GPS در حالت Hybrid Baro + 3D: 295 متر (+ 7%)
• ارتفاع محاسبه شده با GPS در حالت Hybrid Baro + GPS: 297 متر (+ 8%).
• صعود همزمان در IGN MNT: 271 متر (-1,4٪)
• صعود همزمان در Sonny MNT: 255 متر (-7%)

"حقیقت" به دلیل تنظیم منحنی احتمالاً خارج از 275 متر IGN است.

نمونه ای از کالیبراسیون خودکار (جبران) ارتفاع سنج فشارسنج GPS در طول مسیر نشان داده شده در بالا (فایل لاگ اصلی از GPS):

• عدم تجمع عمودی برای محاسبه اختلاف ارتفاع: 5 متر، (پارامتریزاسیون مشابه منحنی های نقشه IGN است)
• ارتفاع در هنگام کالیبراسیون / تنظیم مجدد:
  • GPS 113.7 متر،
  • ارتفاع سنج فشارسنج 115.0 متر،
  • ارتفاع MNT 110.2 متر (Carte IGN 110 m)،
• تکرار (دوره تسویه حساب): 30 دقیقه
• تصحیح بارومتریک برای 30 دقیقه آینده: – 0.001297