چرا ارتفاع GPS یا STRAVA شما دقیق نیست؟

یک سوال یا سوال تکراری در مورد دقت ارتفاع و تفاوت ارتفاع GPS مطرح می شود.

در حالی که ممکن است بی اهمیت به نظر برسد، گرفتن ارتفاع دقیق چالش برانگیز است، در صفحه افقی می توانید به راحتی یک متر، طناب، زنجیره ژئودزیک قرار دهید، یا دور چرخ را برای اندازه گیری فاصله جمع آوری کنید. از طرف دیگر، قرار دادن متر 📐 در صفحه عمودی دشوارتر است.

ارتفاع GPS بر اساس یک نمایش ریاضی از شکل زمین است، در حالی که ارتفاعات در نقشه توپوگرافی بر اساس یک سیستم مختصات عمودی مرتبط با کره زمین است.

بنابراین، این دو سیستم متفاوت هستند که باید در یک نقطه منطبق باشند.

ارتفاع و افت عمودی پارامترهایی هستند که بیشتر دوچرخه‌سواران، دوچرخه‌سواران کوهستان، کوهنوردان و کوهنوردان پس از یک سواری می‌خواهند با آنها مشورت کنند.

دستورالعمل‌های به دست آوردن یک نمایه عمودی و اختلاف ارتفاع صحیح نسبتاً به خوبی در کتابچه‌های راهنمای GPS در فضای باز (مانند راهنماهای محدوده GPSMap Garmin) ثبت شده است، به طور متناقضی، این اطلاعات تقریباً در راهنماهای کاربر GPS مورد نظر وجود ندارد یا مبهم است. برای دوچرخه سواران (به عنوان مثال، راهنمای محدوده GPS Garmin Edge).

خدمات پس از فروش گارمین، مانند TwoNav، تمام توصیه های مفید را ارائه می دهد. برای سایر تولید کنندگان GPS یا برنامه ها (به جز Strava) این یک شکاف بزرگ است.

چگونه قد را اندازه گیری کنیم؟

چند تکنیک:

• به کار بردن قضیه معروف تالس در عمل،
• تکنیک های مختلف مثلث بندی،
• با استفاده از ارتفاع سنج،
• رادار، معامله،
• اندازه گیری های ماهواره ای

ارتفاع سنج بارومتریک

تعیین استاندارد ضروری بود: ارتفاع سنج فشار اتمسفر یک مکان را به ارتفاع تبدیل می کند. ارتفاع 0 متر مربوط به فشار 1013,25 میلی بار در سطح دریا در دمای 15 درجه سانتیگراد است.

در عمل، این دو شرط به ندرت در سطح دریا برآورده می شوند، به عنوان مثال، هنگام نوشتن این مقاله، فشار در سواحل نرماندی 1035 میلی بار بود و دما نزدیک به 6 درجه است که می تواند منجر به خطا در ارتفاع شود. حدود 500 متر

در صورت تثبیت شرایط فشار / دما، ارتفاع سنج فشارسنج پس از تنظیم مجدد، ارتفاع دقیق را نشان می دهد.

تنظیم برای اطمینان از ارتفاع دقیق مکان است و سپس ارتفاع سنج آن ارتفاع را در پاسخ به تغییرات فشار و دما جوی تنظیم می کند.

کاهش دما 🌡 منحنی های فشار را باریک می کند و ارتفاع افزایش می یابد و در صورت افزایش دما برعکس.

مقدار ارتفاع نمایش داده شده به تغییرات دمای محیط حساس خواهد بود، کاربر ارتفاع سنج که آن را روی مچ گرفته یا آن را بسته است، باید از تأثیر تغییرات دمای محلی بر روی مقدار نمایش داده شده آگاه باشد (به عنوان مثال: ساعت بسته / باز با آستین، باد نسبی به دلیل حرکات سریع یا آهسته، تأثیر دمای بدن و غیره).

برای ساده کردن توده هوای پایدار، شرایط آب و هوایی پایدار است.

در صورت استفاده صحیح، ارتفاع سنج فشارسنج یک ابزار مرجع قابل اعتماد برای کاربردهای مختلف مانند هوانوردی، پیاده روی، کوهنوردی و ... است.

GPS ارتفاع

GPS ارتفاع یک مکان را نسبت به کره ایده آلی که زمین را شبیه سازی می کند تعیین می کند: "بیضی". از آنجایی که زمین ناقص است، این ارتفاع باید برای به دست آوردن ارتفاع "ژئوئید" تغییر یابد.

ناظری که ارتفاع یک نشانگر پیمایشی را با استفاده از GPS می خواند، می تواند انحراف چند ده متری را ببیند، اگرچه GPS او در شرایط دریافت ایده آل به درستی کار می کند. شاید گیرنده GPS اشتباه کرده است؟

این تفاوت با دقت مدل‌سازی بیضی و به‌ویژه مدل ژئوئیدی توضیح داده می‌شود که به دلیل پیچیده نبودن سطح زمین یک کره ایده‌آل، حاوی ناهنجاری‌ها، دستخوش تغییرات انسانی و مدام در حال تغییر است. (تلوریک و انسانی).

این نادرستی ها با خطاهای اندازه گیری ذاتی GPS ترکیب می شوند و علت عدم دقت و تغییرات ثابت در ارتفاع گزارش شده توسط GPS هستند.

هندسه‌های ماهواره‌ای که از دقت افقی خوبی برخوردارند، یعنی موقعیت پایین ماهواره‌ها در افق، مانع از دستیابی دقیق ارتفاع می‌شود. ترتیب قدر دقت عمودی 1,5 برابر دقت افقی است.

اکثر تولیدکنندگان چیپست GPS مدل ریاضی را در نرم افزار خود ادغام می کنند. که به مدل ژئودتیکی زمین نزدیک می شود و ارتفاع مشخص شده در این مدل را فراهم می کند.

به این معنی که اگر روی دریا قدم می زنید، دیدن ارتفاع منفی یا مثبت غیرعادی نیست، زیرا مدل ژئودتیکی زمین ناقص است و به این نقص باید خطای مخصوص GPS را نیز اضافه کرد. مجموعه ای از این خطاها می تواند باعث انحراف ارتفاع بیش از 50 متر در مکان های خاص شود.

مدل‌های زمین‌آلود اصلاح شده‌اند، به‌ویژه، ارتفاع‌سنجی به‌دست‌آمده در نتیجه موقعیت‌یابی GNNS برای چندین سال نادرست باقی می‌ماند.

مدل زمین دیجیتال "DTM"

یک DTM یک فایل دیجیتالی متشکل از شبکه‌هایی است که هر شبکه (سطح ابتدایی مربع) یک مقدار ارتفاع برای سطح آن شبکه ارائه می‌کند. تصوری از اندازه شبکه فعلی مدل ارتفاعی جهانی 30 متر در 90 متر است. با دانستن موقعیت یک نقطه روی سطح زمین (طول جغرافیایی، عرض جغرافیایی)، به راحتی می توان با خواندن ارتفاع مکان را به دست آورد. فایل DTM (یا DTM، مدل دیجیتال زمین به زبان انگلیسی).

نقطه ضعف اصلی DEM قابلیت اطمینان (ناهنجاری ها، سوراخ ها) و دقت پرونده آن است. مثال ها:

• ASTER DEM با پله (شبکه یا پیکسل) 30 متر، دقت افقی 30 متر و ارتفاع 20 متر موجود است.
• MNT SRTM برای فاصله 90 متر (شبکه یا پیکسل)، ارتفاع سنج تقریباً 16 متر و دقت پلان سنجی 60 متر در دسترس است.
• مدل Sonny DEM (اروپا) با افزایش 1 درجه در 1 درجه در دسترس است، یعنی با اندازه سلول در حدود 25 در 30 متر بسته به عرض جغرافیایی. فروشنده دقیق ترین منابع داده را گردآوری کرده است، این DEM نسبتا دقیق است و می تواند به راحتی برای TwoNav و Garmin GPS از طریق نقشه برداری OpenmtbMap رایگان استفاده شود.
• IGN DEM 5m x 5m به صورت رایگان (از ژانویه 2021) در گام های 1m x 1m یا 5m x 5m با وضوح عمودی 1m در دسترس است.دسترسی به این DEM در این راهنما توضیح داده شده است.

وضوح (یا دقت داده های موجود در فایل) را با دقت واقعی آن داده ها اشتباه نگیرید. خوانش ها (اندازه گیری ها) را می توان از ابزارهایی به دست آورد که اجازه مشاهده سطح کره زمین را با نزدیکترین متر نمی دهند.

IGN DEM که به صورت رایگان در دسترس است 🙏 از ژانویه 2021، مجموعه ای از خوانش ها (اندازه گیری) است که با ابزارهای مختلف به دست می آید. مناطق اسکن شده برای تحقیقات اخیر (مثلاً خطر سیل) با وضوح 1 متر اسکن شدند، در جاهای دیگر ممکن است دقت بسیار دور از این مقدار باشد. با این حال، داده‌های موجود در فایل برای پر کردن فیلدها در فواصل 5x5 یا 1x1 متر درون یابی شده است. IGN یک کمپین نظرسنجی با وضوح بالا با هدف پوشش کامل فرانسه تا سال 2026 راه‌اندازی کرده است و در آن روز IGN DEM دقیق و رایگان خواهد بود. در فواصل 1x1x1m ....

DEM ارتفاع زمین را نشان می دهد: ارتفاع زیرساخت (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.

تمام نقاط یک سلول دارای ارتفاع یکسانی هستند، بنابراین در لبه صخره، به دلیل نامشخص بودن مکان فایل، با مجموع نامشخص بودن مکان، ممکن است ارتفاع استخراج شده با سلول همسایه یکسان باشد.

دقت موقعیت یابی GPS در شرایط دریافت ایده آل در حدود 4,5 متر در 90٪ است. این عملکرد با جدیدترین گیرنده های GPS (GPS + Glonass + Galileo) دیده می شود. بنابراین دقت 90 برابر از 100 بین 0 تا 5 متر (آسمان صاف، بدون احتساب نقاب، بدون دره و...) موقعیت واقعی است. استفاده از یک DEM با سلول 1×1 متری معکوس است.زیرا شانس قرار گرفتن در شبکه صحیح نادر خواهد بود. این انتخاب بدون هیچ ارزش افزوده واقعی، پردازنده را غرق خواهد کرد!

برای دریافت DEM که می تواند در موارد زیر استفاده شود:

• TwoNav GPS: CDEM در 5 متر (RGEALTI).

• GPS Garmin: پایگاه داده Sonny

  یاد بگیرید که چگونه DEM خود را برای TwoNav GPS ایجاد کنید. منحنی های سطح را می توان با استفاده از نرم افزار Qgis استخراج کرد.

ارتفاع را با استفاده از GPS تعیین کنید

یک راه حل ممکن است بارگذاری فایل DEM در ناوبری GPS شما باشد، اما ارتفاع تنها در صورتی قابل اعتماد خواهد بود که اندازه شبکه ها کاهش یابد و فایل به اندازه کافی دقیق باشد (افقی و عمودی).

برای داشتن یک ایده خوب از کیفیت DEM کافی است به عنوان مثال نقش برجسته یک دریاچه را تجسم کنید یا مسیری را بسازید که از دریاچه عبور می کند و ارتفاعات را در یک بخش دو بعدی مشاهده کنید.

تصویر: نرم افزار LAND، نمای دریاچه جراردمر با بزرگنمایی سه بعدی x 3 با DEM صحیح. طرح مش های روی نقش برجسته، حد فعلی DEM را نشان می دهد.

تصویر: برنامه LAND، نمای دریاچه Gérardmer "BOG" به صورت دو بعدی با DTM صحیح.

همه دستگاه‌های GPS مدرن «با کیفیت خوب» دارای قطب‌نما و حسگر فشارسنجی دیجیتال هستند، بنابراین ارتفاع سنج فشارسنج دارند. استفاده از این سنسور به شما امکان می دهد ارتفاع دقیقی را بدست آورید به شرطی که ارتفاع را در یک نقطه مشخص تنظیم کنید (توصیه گارمین).

عدم دقت ارتفاع ارائه شده توسط GPS از زمان ظهور GPS باعث توسعه الگوریتم های هیبریداسیون برای هوانوردی شده است که از فشارسنج ارتفاع و ارتفاع GPS برای ارائه موقعیت جغرافیایی دقیق استفاده می کند. ارتفاع این یک راه حل قابل اعتماد ارتفاع و انتخاب ترجیحی تولید کنندگان GPS است که برای تمرین در فضای باز TwoNav بهینه شده است. و گارمین

در گارمین، ارائه GPS با توجه به مشخصات کاربر (در فضای باز، دوچرخه سواری، دوچرخه سواری در کوهستان و ...) معرفی شده است، بنابراین مراجعه به دفترچه راهنمای کاربر و خدمات پس از فروش ضروری است.

راه حل بهینه این است که GPS خود را روی گزینه زیر تنظیم کنید:

• ارتفاع = فشارسنج + GPS، اگر GPS اجازه دهد،
• ارتفاع = فشارسنج + DTM (MNT) اگر GPS اجازه دهد.

در همه موارد، برای GPS مجهز به فشارسنج، فشارسنج را به صورت دستی روی حداقل ارتفاع خود در نقطه شروع تنظیم کنید. در کوهستان ⛰ در مسیرهای طولانی، به خصوص در صورت نوسانات دما و آب و هوا، باید تنظیم مجدد انجام شود.

برخی از دستگاه‌های دوچرخه‌سواری بهینه‌شده با GPS گارمین به‌طور خودکار ارتفاع فشارسنجی را در ایستگاه‌هایی که ارتفاع آن‌ها مشخص است بازنشانی می‌کنند، که راه‌حلی به‌ویژه هوشمند برای دوچرخه‌سواری در کوهستان است. اما کاربر باید مثلاً قبل از خروج از ارتفاع گردنه ها و پایین دره اطلاع دهد. در راه برگشت اختلاف ارتفاع دقیق خواهد بود 👍.

در حالت فشارسنج + (GPS یا DTM)، سازنده یک الگوریتم تنظیم فشارسنج خودکار را بر اساس این اصل که صعود مشاهده شده توسط فشارسنج، GPS یا DEM باید ثابت باشد، شامل می‌شود: این اصل انعطاف‌پذیری زیادی را به کاربران ارائه می‌دهد و برای فضای باز مناسب است. فعالیت ها.

با این حال، کاربر باید از محدودیت ها آگاه باشد:

• GPS مبتنی بر ژئوئید است، بنابراین اگر کاربر در زمین مصنوعی حرکت کند (مثلاً برای تخلیه سرباره)، اصلاحات مخدوش خواهد شد.
• DEM مسیر را بر روی زمین نشان می دهد، اگر کاربر بخش قابل توجهی از زیرساخت های انسانی (راهرو، پل، پل های عابر پیاده، تونل ها و غیره) را قرض بگیرد، تنظیمات جبران می شود.

بنابراین، روش بهینه برای به دست آوردن افزایش ارتفاع دقیق به شرح زیر است:

1️⃣ سنسور فشارسنجی را در ابتدا تنظیم کنید. بدون این تنظیم، ارتفاعات تبدیل می شوند (تغییر می یابند)، اگر رانش به دلیل آب و هوا کم باشد (مسیر کوتاه خارج از کوه) اختلاف سطح صحیح خواهد بود. برای کاربران GPS خانواده گارمین، ارتفاع های "gpx" توسط Garmin و Strava برای جامعه استفاده می شود، بنابراین ترجیح داده می شود که مشخصات ارتفاعی صحیح را در پایگاه داده وارد کنید.

2️⃣ برای کاهش دریفت (خطا در ارتفاع و ارتفاع) به دلیل شرایط آب و هوایی در سفرهای طولانی (> 1 ساعت) و در کوهستان:

• روی انتخاب تمرکز کنید فشارسنج + GPS، مناطق خارجی دارای امداد مصنوعی (مناطق زباله، تپه های مصنوعی و غیره)،
• روی انتخاب تمرکز کنید فشارسنج + DTM (MNT)اگر یک IGN DTM (شبکه 5×5 متر) یا Sonny DTM (فرانسه یا اروپا) را در خارج از مسیری که از بخش قابل توجهی از زیرساخت استفاده می کند (پل های عابر پیاده، روگذرها و غیره) نصب کرده اید.

ایجاد اختلاف قد

مشکل ارتفاع توضیح داده شده در خطوط قبلی اغلب پس از مشاهده اینکه تفاوت ارتفاع بین دو تمرین‌کننده متفاوت است یا بسته به اینکه مثلاً در GPS خوانده شود یا در برنامه‌ای مانند STRAVA (به راهنمای STRAVA مراجعه کنید) متفاوت است، ظاهر می‌شود.

اول از همه، باید GPS خود را تنظیم کنید تا مطمئن ترین ارتفاع را فراهم کنید.

بدست آوردن تفاوت سطوح با خواندن نقشه بسیار ساده است، اغلب تمرین‌کننده به تعیین تفاوت بین نقاط ابعاد شدید محدود می‌شود، اگرچه برای دقیق‌ترشدن، برای بدست آوردن مجموع، لازم است خطوط خطوط مثبت را بشمارید. .

هیچ خط افقی در فایل دیجیتال وجود ندارد، نرم افزار GPS، برنامه ترسیم مسیر، یا نرم افزار تجزیه و تحلیل به گونه ای پیکربندی شده است که «تجمع مراحل یا افزایش ارتفاع» را انجام دهد.

اغلب "بدون تجمع" را می توان پیکربندی کرد:

• در TwoNav گزینه های تنظیمات برای همه GPS مشترک است
• در Gamin باید به دفترچه راهنمای کاربر و خدمات پس از فروش مراجعه کنید (هر مدل با توجه به مشخصات کاربر معمولی ویژگی های خاص خود را دارد)
• برنامه OpenTraveller گزینه ای دارد که پیشنهاد می کند آستانه حساسیت را برای تعیین تفاوت ارتفاع تنظیم کنید.

هر کس راه حل خودشو داره💡.

وب سایت ها یا نرم افزارهایی برای تجزیه و تحلیل آنلاین برای جایگزینی ارتفاع تلاش کنید از فایل های "gpx" با داده های ارتفاع خاص خود.

مثال: STRAVA یک فایل ارتفاع سنجی "بومی" ایجاد کرده است که با استفاده از ارتفاعات به دست آمده از مسیرهای مشتق شده از GPS شناخته شده برای STRAVA و مجهز به سنسور فشارسنج است.راه حل اتخاذ شده فرض می کند که GPS برای STRAVA شناخته شده است، بنابراین در حال حاضر عمدتاً از محدوده GARMIN به دست می آید و قابلیت اطمینان فایل فرض می کند که هر کاربر به تنظیم مجدد ارتفاع دستی دقت کرده است. .

در مورد عواقب عملی، این مشکل به ویژه در هنگام پیاده روی گروهی ایجاد می شود، زیرا هر شرکت کننده ممکن است متوجه شود که تفاوت ارتفاع آنها با سایر شرکت کنندگان بسته به نوع GPS آنها متفاوت است یا کاربر کنجکاوی است که متوجه نمی شود. چرا تفاوت ارتفاع GPS است، نرم افزار تجزیه و تحلیل یا STRAVA متفاوت است.

در دنیای کاملاً ضدعفونی شده STRAVA، همه اعضای گروه کاربری GPS GARMIN در اصل باید ارتفاع یکسانی را در GPS خود و STRAVA خود ببینند. منطقی است که تفاوت را فقط می توان با تنظیم ارتفاع توضیح داد هیچ چیز صحت اختلاف ارتفاع منتشر شده را تایید نمی کند.

منطقی است که یکی از اعضای این گروه کاربری که دارای یک GPS ناشناخته برای STRAVA است باید همان اختلاف ارتفاع را در STRAVA با دستیاران خود ببیند، اگرچه تفاوت سطح نمایش داده شده توسط GPS او متفاوت است. او می تواند تجهیزات خود را سرزنش کند که با این وجود به درستی کار می کند.

نزدیکترین مقدار واقعی اختلاف ارتفاع هنوز در فرانسه یا بلژیک هنگام خواندن کارت IGN بدست می آید.راه اندازی یک ژئوئید پیشرفته تر به تدریج نقطه عطف را به سمت GNSS سوق خواهد داد

GNSS: موقعیت جغرافیایی و ناوبری با استفاده از سیستم ماهواره ای: تعیین موقعیت و سرعت یک نقطه روی سطح یا در مجاورت زمین با پردازش سیگنال های رادیویی از چندین ماهواره مصنوعی دریافت شده در آن نقطه.

اگر برای بدست آوردن اختلاف ارتفاع به نرم افزار یا برنامه ای نیاز دارید، باید این نرم افزار را تنظیم کنید تا مقدار پله انباشتگی را مطابق خطوط کانتور نقشه IGN مکان، یعنی 5 یا 10 متر تنظیم کنید. یک پله کوچک همه پرش های کوچک یا انتقال به دست اندازها را به یک سقوط تبدیل می کند و بالعکس، یک پله خیلی بلند، خیز تپه های کوچک را پاک می کند.

پس از اعمال این توصیه ها، آزمایش نویسنده نشان می دهد که مقادیر ارتفاع به دست آمده با استفاده از GPS یا نرم افزار تجزیه و تحلیل مجهز به DEM قابل اعتماد در محدوده "صحیح" باقی می مانند. با فرض اینکه نقشه IGN نیز عدم قطعیت های خاص خود را دارددر مقایسه با برآورد به دست آمده با کارت IGN 1 / 25.

از سوی دیگر، مقدار منتشر شده توسط STRAVA معمولاً اغراق شده است. روش استفاده شده توسط STRAVA، بر اساس بازخورد کاربران، از لحاظ نظری امکان پیش‌بینی همگرایی سریع به مقادیر بسیار نزدیک به حقیقت را فراهم می‌کند، که بسته به تعداد بازدیدکنندگان، باید قبلاً در BikePark یا بسیار شلوغ انجام شود. آهنگ های!

برای نشان دادن دقیق این نکته، در اینجا تحلیلی از یک مسیر است که به طور تصادفی در یک جاده تپه ای به طول 20 کیلومتر گرفته شده است. ارتفاع GPS "بارومتریک" قبل از حرکت تنظیم شده است، ارتفاع "بارومتریک + GPS" را ارائه می دهد، DTM یک DTM قابل اعتماد است که برای دقیق بودن دوباره طراحی شده است. ما خارج از منطقه ای هستیم که STRAVA می تواند مشخصات ارتفاع قابل اعتمادی داشته باشد.

این یک تصویر از مسیری است که در آن تفاوت بین IGN و GPS بزرگترین و تفاوت بین IGN و STRAVA کوچکترین است. فاصله بین GPS و STRAVA 80 متر است و "IGN" واقعی بین آنها است.

ارتفاعات
حرکت کردن	ورود	حداکثر	دقیقه	ارتفاع	انحراف / IGN
GPS (موانع + GPS)	122	124	150	98	198	-30
تنظیم ارتفاع در DTM	122	122	150	98	198	-30
مواد غذایی	280	+ 51
کارت های IGN	122	122	148	99	228,5	0