Kwa nini GPS au mwinuko wako wa STRAVA si sahihi?

Swali linalojirudia au swali hutokea kuhusu usahihi wa mwinuko na tofauti za urefu wa GPS.

Ingawa inaweza kuonekana kuwa ndogo, kupata urefu sahihi ni changamoto, katika ndege ya mlalo unaweza kuweka kipimo cha tepi, kamba, mnyororo wa geodesic, au kukusanya mzingo wa gurudumu kupima umbali. kwa upande mwingine, ni vigumu zaidi kuweka mita 📐 katika ndege ya wima.

Urefu wa GPS unatokana na uwakilishi wa hisabati wa umbo la dunia, ilhali urefu kwenye ramani ya topografia unatokana na mfumo wa kuratibu wima unaohusishwa na dunia.

Kwa hiyo, hizi ni mifumo miwili tofauti ambayo lazima sanjari katika hatua moja.

Mwinuko na kushuka kwa wima ni vigezo ambavyo waendesha baiskeli wengi, waendesha baiskeli mlimani, wapandaji milima, na wapandaji watataka kushauriana navyo baada ya safari.

Maagizo ya kupata wasifu wima na tofauti sahihi ya mwinuko yameandikwa vyema katika miongozo ya GPS ya nje (kama vile miongozo ya masafa ya Garmin GPSMap), cha kushangaza, maelezo haya karibu hayapo au yanaeleweka katika miongozo inayolengwa ya watumiaji wa GPS. kwa waendesha baiskeli (kwa mfano, miongozo ya safu ya GPS ya Garmin Edge).

Huduma ya Baada ya Uuzaji ya Garmin inapeana ushauri wote muhimu, kama vile TwoNav. Kwa watengenezaji au programu zingine za GPS (kando na Strava) hili ni pengo kubwa 🕳.

Jinsi ya kupima urefu?

Mbinu kadhaa:

• Kutumia nadharia maarufu ya Thales katika mazoezi,
• Mbinu mbalimbali za pembetatu,
• Kwa kutumia altimeter,
• Rada, Dili,
• Vipimo vya satelaiti.

Altimeter ya barometriki

Ilikuwa ni lazima kuamua kiwango: altimeter hutafsiri shinikizo la anga la mahali kwenye urefu. Urefu wa 0 m unafanana na shinikizo la 1013,25 mbar kwenye usawa wa bahari kwa joto la 15 ° Celsius.

Kwa mazoezi, hali hizi mbili hazipatikani sana katika usawa wa bahari, kwa mfano, wakati wa kuandika makala hii, shinikizo kwenye pwani ya Normandy lilikuwa 1035 mbar, na joto ni karibu na 6 °, ambayo inaweza kusababisha kosa katika urefu. ya kama 500 m.

Altimita ya balometriki inatoa mwinuko sahihi baada ya kurekebishwa ikiwa hali ya shinikizo / halijoto hutulia.

Marekebisho ni kudumisha urefu sahihi wa eneo, na kisha altimita hurekebisha urefu huo kulingana na mabadiliko ya shinikizo la anga na halijoto.

Kushuka kwa halijoto 🌡 kunapunguza mikondo ya shinikizo na urefu huongezeka, na kinyume chake ikiwa halijoto inaongezeka.

Thamani ya urefu iliyoonyeshwa itakuwa nyeti kwa mabadiliko ya halijoto iliyoko, mtumiaji wa altimita, ambaye ameishikilia au ameivaa kwenye mkono, anapaswa kufahamu athari za mabadiliko ya joto la ndani kwenye thamani iliyoonyeshwa (kwa mfano: saa imefungwa / fungua kwa sleeve, upepo wa jamaa kutokana na harakati za haraka au za polepole, ushawishi wa joto la mwili, nk).

Ili kurahisisha wingi wa hewa thabiti, ni hali ya hewa 🌥 .

Inapotumiwa kwa usahihi, altimeter ya barometriki ni kifaa cha kumbukumbu cha kuaminika kwa matumizi anuwai kama vile aeronautics, kupanda mlima, kupanda mlima ...

GPS ya urefu

GPS huamua urefu wa mahali kuhusiana na tufe bora inayoiga Dunia: "Ellipsoid". Kwa kuwa Dunia si kamilifu, urefu huu unahitaji kubadilishwa ili kupata urefu wa "geoid" 🌍.

Mtazamaji anayesoma urefu wa alama ya uchunguzi kwa kutumia GPS anaweza kuona mkengeuko wa makumi kadhaa ya mita, ingawa GPS yake inafanya kazi ipasavyo chini ya hali bora za upokeaji. Labda kipokezi cha GPS si sahihi?

Tofauti hii inaelezewa na usahihi wa kuiga mfano wa ellipsoid na, haswa, mfano wa geoid, ambayo ni ngumu kwa sababu ya ukweli kwamba uso wa Dunia sio nyanja bora, ina makosa, inakabiliwa na marekebisho ya kibinadamu na inabadilika kila wakati. (Telluric na Binadamu).

Hitilafu hizi zitaunganishwa na hitilafu za vipimo zilizo katika GPS, na ndio sababu ya dosari na mabadiliko ya mara kwa mara katika urefu ulioripotiwa na GPS.

Jiometri za satelaiti zinazopendelea usahihi mzuri wa mlalo, yaani, nafasi ya chini ya satelaiti kwenye upeo wa macho, huzuia upatikanaji sahihi wa mwinuko. Mpangilio wa ukubwa wa usahihi wa wima ni mara 1,5 ya usahihi wa usawa.

Watengenezaji wengi wa chipset za GPS huunganisha modeli ya hisabati kwenye programu zao. ambayo inakaribia mfano wa kijiografia wa dunia na hutoa urefu ulioainishwa katika mfano huu.

Hii ina maana kwamba ikiwa unatembea juu ya bahari sio kawaida kuona urefu hasi au chanya, kwa sababu mfano wa geodetic wa dunia sio mkamilifu, na kwa upungufu huu lazima uongezwe hitilafu ya asili katika GPS. Mchanganyiko wa hitilafu hizi unaweza kusababisha mkengeuko wa mwinuko wa zaidi ya mita 50 katika maeneo fulani 😐.

Miundo ya geoid imeboreshwa, hasa, altimetry iliyopatikana kutokana na nafasi ya GNNS itabaki kuwa isiyo sahihi kwa miaka kadhaa.

Muundo wa Eneo la Dijiti “DTM”

DTM ni faili ya dijiti inayojumuisha gridi, kila gridi (uso wa msingi wa mraba) hutoa thamani ya urefu kwa uso wa gridi hiyo. Wazo la saizi ya gridi ya sasa ya mfano wa mwinuko wa ulimwengu ni 30 m x 90 m. Kujua nafasi ya hatua kwenye uso wa dunia (longitudo, latitudo), ni rahisi kupata urefu wa mahali kwa kusoma. faili ya DTM (au DTM, Digital Terrain Model kwa Kiingereza).

Hasara kuu ya DEM ni kuegemea kwake (anomalies, mashimo) na usahihi wa faili; Mifano:

• ASTER DEM inapatikana kwa hatua (gridi ya taifa au pikseli) ya m 30, usahihi wa mlalo wa mita 30 na altimita ya 20 m.
• SRTM ya MNT inapatikana kwa nafasi ya mita 90 (gridi ya taifa au pikseli), takriban altimita 16 na usahihi wa mpango wa mita 60.
• Muundo wa Sonny DEM (Ulaya) unapatikana katika nyongeza za 1° x1°, yaani, na ukubwa wa seli kwenye mpangilio wa 25 x 30 m kulingana na latitudo. Muuzaji amekusanya vyanzo sahihi zaidi vya data, DEM hii ni sahihi kiasi na inaweza kutumika “kwa urahisi” kwa TwoNav na Garmin GPS kupitia ramani ya OpenmtbMap isiyolipishwa.
• IGN DEM 5m x 5m inapatikana bila malipo (kuanzia Januari 2021) katika hatua za 1m x 1m au 5m x 5m zenye mwonekano wima wa 1m. Ufikiaji wa DEM hii umefafanuliwa katika mwongozo huu.

Usichanganye azimio (au usahihi wa data katika faili) na usahihi halisi wa data hiyo. Vipimo (vipimo) vinaweza kupatikana kutoka kwa vyombo ambavyo haviruhusu kutazama uso wa dunia hadi mita ya karibu.

IGN DEM, inapatikana bila malipo 🙏 kuanzia Januari 2021, ni kazi ya usomaji (vipimo) iliyopatikana kwa ala mbalimbali. Maeneo yaliyochanganuliwa kwa ajili ya utafiti wa hivi majuzi (km hatari ya mafuriko) yalichanganuliwa kwa mwonekano wa mita 1, mahali pengine usahihi unaweza kuwa mbali sana na thamani hii. Hata hivyo, katika faili, data imechangwa ili kujaza sehemu kwa nyongeza za 5x5m au 1x1m. IGN imezindua kampeni ya upigaji kura ya mkazo wa juu kwa lengo la kuishughulikia kikamilifu Ufaransa ifikapo 2026, na siku hiyo, IGN DEM itakuwa sahihi. na bila malipo kwa vipindi 1x1x1m. ...

DEM inaonyesha mwinuko wa ardhi: urefu wa miundombinu (majengo, madaraja, ua, nk) hauzingatiwi. Katika msitu, hii ni urefu wa dunia chini ya miti, uso wa maji ni uso wa pwani kwa hifadhi zote kubwa zaidi ya hekta moja.

Pointi zote kwenye seli zina urefu sawa, kwa hivyo kwenye ukingo wa mwamba, kwa sababu ya kutokuwa na uhakika wa eneo la faili lililoongezwa kwa kutokuwa na uhakika wa eneo, urefu uliotolewa unaweza kuwa sawa na ule wa seli ya jirani.

Usahihi wa kuweka GPS chini ya hali bora za mapokezi ni katika mpangilio wa 4,5 m kwa 90%. Utendaji huu unaonekana na vipokezi vya hivi karibuni vya GPS (GPS + Glonass + Galileo). Kwa hiyo, usahihi ni mara 90 kati ya 100 kati ya 0 na 5 m (anga ya wazi, ukiondoa masks, ukiondoa korongo, nk) ya eneo halisi. kutumia DEM yenye seli ya 1 x 1 m haina tija.kwa sababu nafasi ya kuwa kwenye gridi sahihi itakuwa nadra. Chaguo hili litazidisha kichakataji bila thamani halisi iliyoongezwa!

Ili kupata DEM ambayo inaweza kutumika katika:

• GPS ya Nav mbili: CDEM kwa mita 5 (RGEALTI).

• Garmin GPS: Sonny Database

  Jifunze jinsi ya kuunda DEM yako mwenyewe kwa TwoNav GPS. Curve za kiwango zinaweza kutolewa kwa kutumia programu ya Qgis.

Tambua urefu kwa kutumia GPS

Suluhisho moja linaweza kuwa kupakia faili ya DEM kwenye kirambazaji chako cha GPS, lakini mwinuko utategemewa tu ikiwa gridi zimepunguzwa kwa saizi na ikiwa faili ni sahihi vya kutosha (mlalo na wima).

Ili kupata wazo nzuri la ubora wa DEM, inatosha kuibua, kwa mfano, utulivu wa ziwa au kujenga njia inayovuka ziwa na kutazama miinuko katika sehemu ya 2D.

Picha: Programu ya LAND, mwonekano wa Ziwa Gerardmer katika ukuzaji wa 3D x XNUMX na DEM sahihi. Makadirio ya meshes kwenye ardhi ya eneo yanaonyesha kikomo cha sasa cha DEM.

Picha: Mpango wa LAND, mwonekano wa ziwa Gérardmer "BOG" katika 2D na DTM sahihi.

Vifaa vyote vya kisasa vya "ubora mzuri" wa GPS vina dira na sensor ya barometriki ya dijiti, kwa hivyo altimeter ya barometriki; Kutumia kihisi hiki hukuruhusu kupata mwinuko sahihi mradi tu utaweka mwinuko katika sehemu inayojulikana (pendekezo la Garmin).

Usahihi wa urefu uliotolewa na GPS tangu ujio wa GPS umechochea uundaji wa algoriti za mseto kwa angani zinazotumia urefu wa baromita na mwinuko wa GPS ili kutoa nafasi sahihi ya kijiografia. urefu. Ni suluhisho linalotegemewa la mwinuko na chaguo linalopendekezwa la watengenezaji wa GPS, lililoboreshwa kwa mazoezi ya nje ya TwoNav. na Garmin.

Huko Garmin, toleo la GPS linaletwa kulingana na wasifu wa mtumiaji (nje, kuendesha baiskeli, kuendesha baisikeli milimani, n.k.), kwa hivyo ni muhimu kurejelea miongozo ya watumiaji na huduma ya baada ya mauzo.

Suluhisho mojawapo ni kuweka GPS yako kwa chaguo:

• Urefu = Barometer + GPS, ikiwa GPS inaruhusu,
• Urefu = Barometer + DTM (MNT) ikiwa GPS inaruhusu.

Katika hali zote, kwa GPS iliyo na barometer, weka kwa mikono barometer kwa urefu wake wa chini katika hatua ya kuanzia. Katika milima ⛰ kwa muda mrefu, mpangilio utahitaji kufanywa upya, hasa katika tukio la kushuka kwa joto na hali ya hewa.

Baadhi ya vifaa vya uendeshaji baisikeli vilivyoboreshwa vya Garmin GPS huweka upya kiotomatiki mwinuko wa balometriki katika sehemu za mwinuko zinazojulikana, ambayo ni suluhisho mahiri hasa la kuendesha baisikeli milimani. Hata hivyo, mtumiaji lazima ajulishe, kwa mfano, kabla ya kuondoka urefu wa kupita na chini ya bonde; wakati wa kurudi, tofauti ya urefu itakuwa sahihi 👍.

Katika hali ya Barometer + (GPS au DTM), mtengenezaji hujumuisha algorithm ya marekebisho ya barometa otomatiki kulingana na kanuni kwamba kupanda kunakoonekana na barometer, GPS au DEM lazima iwe thabiti: kanuni hii inatoa unyumbulifu mkubwa kwa mtumiaji na inafaa vizuri. shughuli za nje.

Walakini, mtumiaji anapaswa kufahamu mapungufu:

• GPS inategemea geoid, kwa hivyo ikiwa mtumiaji atasonga katika ardhi bandia (kwa mfano, kwenye madampo ya slag), masahihisho yatapotoshwa,
• DEM inaonyesha njia ya ardhini, ikiwa mtumiaji atakopa sehemu kubwa ya miundombinu ya binadamu (njia, daraja, madaraja ya waenda kwa miguu, vichuguu, n.k.), marekebisho yatarekebishwa.

Kwa hivyo, utaratibu mzuri wa kupata ongezeko sahihi la mwinuko ni kama ifuatavyo.

1️⃣ Rekebisha kihisi cha barometriki mwanzoni. Bila mpangilio huu, urefu utabadilishwa (kubadilishwa), tofauti katika ngazi itakuwa sahihi ikiwa drift kutokana na hali ya hewa ni ndogo (njia fupi nje ya milima). Kwa watumiaji wa GPS ya familia ya Garmin, urefu wa "gpx" hutumiwa na Garmin na Strava kwa jamii, kwa hivyo ni vyema kuweka wasifu sahihi wa mwinuko kwenye hifadhidata.

2️⃣ Kupunguza mteremko (hitilafu katika urefu na mwinuko) kutokana na hali ya hewa katika safari ndefu (> saa 1) na milimani:

• Kuzingatia uchaguzi Barometer + GPS, maeneo ya nje yenye misaada ya bandia (maeneo ya dampo, vilima vya bandia, nk).
• Kuzingatia uchaguzi Barometer + DTM (MNT)ikiwa umesakinisha IGN DTM (gridi ya 5 x 5 m) au Sonny DTM (Ufaransa au Ulaya) nje ya njia inayotumia sehemu kubwa ya miundombinu (madaraja ya waenda kwa miguu, njia za kupita, n.k.).

Kukuza tofauti ya urefu

Tatizo la mwinuko lililoelezewa katika mistari iliyotangulia mara nyingi hujidhihirisha baada ya kuona kwamba tofauti ya urefu kati ya watendaji hao wawili ni tofauti au inatofautiana kulingana na kama inasomwa kwenye GPS au katika programu kama vile STRAVA (angalia usaidizi wa STRAVA) kwa mfano.

Kwanza kabisa, unahitaji kurekebisha GPS yako ili kutoa mwinuko unaotegemewa zaidi.

Ni rahisi sana kupata tofauti katika viwango kwa kusoma ramani, mara nyingi daktari ni mdogo kuamua tofauti kati ya alama za vipimo vilivyokithiri, ingawa, kwa usahihi, ni muhimu kuhesabu mistari chanya ya contour kupata jumla. .

Hakuna mistari mlalo katika faili ya dijiti, programu ya GPS, programu ya kupanga njama, au programu ya uchanganuzi imesanidiwa ili "kukusanya hatua au nyongeza za mwinuko".

Mara nyingi "hakuna mkusanyiko" inaweza kusanidiwa:

• katika TwoNav chaguzi za mipangilio ni za kawaida kwa GPS zote
• katika Gamin unapaswa kushauriana na mwongozo wa mtumiaji na huduma ya baada ya mauzo (kila modeli ina sifa zake kulingana na wasifu wa kawaida wa mtumiaji)
• programu ya OpenTraveller ina chaguo linalopendekeza kurekebisha kiwango cha usikivu ili kubaini tofauti ya urefu.

Kila mtu ana suluhisho lake 💡.

Tovuti au programu za uchanganuzi mtandaoni jitahidi kuchukua nafasi ya urefu kutoka kwa faili za "gpx" zilizo na data zao za urefu.

Mfano: STRAVA imeunda faili ya majaribio ya "asili" iliyoundwa kwa kutumia miinuko inayotokana na nyimbo zinazotokana na GPS inayojulikana kwa STRAVA na ina kihisi cha barometriki Suluhisho lililopitishwa linadhania kuwa GPS inajulikana kwa STRAVA, kwa hiyo kwa sasa inapatikana hasa kutoka kwa safu ya GARMIN, na uaminifu wa faili hufikiri kwamba kila mtumiaji ametunza uwekaji upya wa urefu wa mwongozo. .

Kuhusu athari za kiutendaji, shida huibuka haswa wakati wa matembezi ya kikundi, kwa sababu kila mshiriki 🚵 anaweza kugundua kuwa tofauti yao ya mwinuko ni tofauti na kiwango cha washiriki wengine, kulingana na aina yao ya GPS, au ni mtumiaji anayedadisi ambaye haelewi. kwa nini tofauti ni urefu wa GPS, programu ya uchambuzi au STRAVA ni tofauti.

Katika ulimwengu wa STRAVA uliosafishwa kikamilifu, wanachama wote wa kikundi cha watumiaji wa GPS GARMIN wanapaswa kimsingi kuona urefu sawa kwenye GPS yao na kwenye STRAVA yao. Ni mantiki kwamba tofauti inaweza kuelezewa tu na marekebisho ya urefu, hata hivyo hakuna kinachothibitisha kuwa tofauti ya urefu iliyoripotiwa ni sahihi.

Ni sawa kwamba mwanachama wa kikundi hiki cha watumiaji ambaye ana GPS isiyojulikana kwa STRAVA anapaswa kuona tofauti sawa ya urefu kwenye STRAVA na wasaidizi wake, ingawa tofauti ya kiwango inayoonyeshwa na GPS yake ni tofauti. Anaweza kulaumu vifaa vyake, ambavyo hata hivyo vinafanya kazi kwa usahihi.

Thamani iliyo karibu zaidi na ya kweli ya tofauti ya urefu bado inapatikana nchini UFARANSA au UBELGIJI wakati wa kusoma kadi ya IGN., uanzishaji wa geoid ya hali ya juu zaidi utasogeza alama ya kihistoria hatua kwa hatua kuelekea GNSS

GNSS: Geolocation na Urambazaji Kwa Kutumia Mfumo wa Satellite: Kubainisha nafasi na kasi ya uhakika juu ya uso au katika maeneo ya karibu ya Dunia kwa kuchakata mawimbi ya redio kutoka kwa satelaiti kadhaa bandia zilizopokelewa katika hatua hiyo.

Ikiwa unahitaji kutegemea programu au programu kupata tofauti ya mwinuko, lazima urekebishe programu hii ili kurekebisha thamani ya hatua ya mkusanyiko kulingana na mistari ya contour ya ramani ya IGN ya tovuti, yaani, 5 au 10 m. Hatua ndogo itageuka kuwa tone anaruka zote ndogo au mabadiliko ya matuta, na kinyume chake, hatua ya juu sana itafuta kupanda kwa vilima vidogo.

Baada ya kutumia mapendekezo haya, jaribio la mwandishi linaonyesha kuwa viwango vya urefu vilivyopatikana kwa kutumia GPS au programu ya uchanganuzi iliyo na DEM inayotegemewa inabaki ndani ya safu "sahihi", kwa kuchukulia kuwa ramani ya IGN pia ina kutokuwa na uhakika kwakeikilinganishwa na makadirio yaliyopatikana na kadi ya IGN 1 / 25.

Kwa upande mwingine, thamani iliyochapishwa na STRAVA ni kawaida overstated. Njia inayotumiwa na STRAVA, kulingana na "maoni" kutoka kwa watumiaji, kinadharia hukuruhusu kutabiri muunganisho wa haraka kwa maadili ambayo ni karibu sana na ukweli, ambayo, kulingana na idadi ya wageni, inapaswa kufanyika tayari katika BikePark. au nyimbo nyingi sana!

Ili kuelezea jambo hili kwa uthabiti, hapa kuna uchanganuzi wa wimbo, uliochukuliwa bila mpangilio, kwenye barabara yenye vilima yenye urefu wa kilomita 20. Urefu wa GPS wa "barometric" uliwekwa kabla ya kuondoka, unatoa mwinuko wa "Barometric + GPS", DTM ni DTM ya kuaminika ambayo imeundwa upya kuwa sahihi. Tuko nje ya eneo ambalo STRAVA inaweza kuwa na wasifu unaotegemewa wa mwinuko.

Hiki ni kielelezo cha wimbo ambapo tofauti kati ya IGN na GPS ni kubwa na tofauti kati ya IGN na STRAVA ndiyo ndogo zaidi. umbali kati ya GPS na STRAVA ni 80m, na "IGN" ya kweli iko kati yao.

Urefu
Départ	Kuwasili	Max	dk	urefu	Mkengeuko / IGN
GPS (Kizuizi + GPS)	122	124	150	98	198	-30
Marekebisho ya urefu kwenye DTM	122	122	150	98	198	-30
CHAKULA	280	+ 51
IGN kadi	122	122	148	99	228,5	0