Perchè u vostru GPS o l'altitudine STRAVA hè imprecisa?

Una quistione o quistione recurrente si pone in quantu à a precisione di l'altitudine è a diffarenza di l'altitudine GPS.

Ancu s'ellu pò sembra trivial, ottene una altezza precisa hè sfida, in u pianu horizontale pudete facilmente mette una misura di cinta, corda, catena geodesica, o accumulà a circunferenza di una rota per misurà a distanza. invece, hè più difficiuli di pusà u metru 📐 in u pianu verticale.

L'altitudine GPS sò basati nantu à una rapprisintazioni matematica di a forma di a terra, mentri l'altitudine nantu à una mappa topografica sò basati nantu à un sistema di coordenate verticale assuciatu cù u globu.

Dunque, questi sò dui sistemi diffirenti chì devenu coincide in un puntu.

L'altitudine è a caduta verticale sò paràmetri chì a maiò parte di i ciclisti, i ciclisti di muntagna, l'escursionisti è l'alpinisti volenu cunsultà dopu à un passaghju.

L'istruzzioni per ottene u prufilu verticale è a differenza di elevazione curretta sò relativamente ben documentati in i manuali GPS esterni (cum'è i manuali di a gamma Garmin GPSMap), paradossalmente, questa informazione hè quasi assente o criptica in i manuali d'utilizatori di GPS destinati. per i ciclisti (per esempiu, guide per a gamma GPS Garmin Edge).

U serviziu dopu a vendita di Garmin dà tutti i cunsiglii utili, cum'è u TwoNav. Per altri produttori di GPS o app (oltre Strava) questu hè un grande gap 🕳.

Cumu misurà l'altezza?

Diverse tecniche:

• Applicà u famosu teorema di Thales in pratica,
• Diverse tecniche di triangulazione,
• Utilizendu un altimetru,
• Radar, affare,
• Misurazioni satellitari.

Altimetru barometricu

Era necessariu di determinà u standard: l'altimetru traduce a pressione atmosferica di un locu in una altitudine. Una altitudine di 0 m currisponde à una pressione di 1013,25 mbar à u livellu di u mari à una temperatura di 15 ° Celsius.

In pràtica, sti dui cundizioni sò raramenti riuniti à u livellu di u mari, per esempiu, quandu scrivite stu articulu, a prissioni nantu à a costa di Normandia era 1035 mbar, è a temperatura hè vicinu à 6 °, chì pò purtà à un errore à l'altitudine. di circa 500 m.

L'altimetru barometricu dà l'altitudine precisa dopu a riaggiustamentu se e cundizioni di pressione / temperatura si stabilizzanu.

L'ajustamentu hè di mantene una altitudine precisa per un locu, è dopu l'altimetru aghjusta l'altitudine in risposta à i cambiamenti in a pressione atmosferica è a temperatura.

Une baisse de température 🌡 rétrécit les courbes de pression et l'altitude augmente, et vice versa si la température augmente.

U valore di l'altitudine affissatu serà sensibile à i cambiamenti di a temperatura ambientale, l'utilizatori di l'altimetru, chì u tenenu o porta nantu à u polsu, deve esse cuscenti di l'effettu di i cambiamenti di temperatura lucali nantu à a valore affissatu (per esempiu: watch closed / aperta cù a manica, u ventu relative per via di movimenti veloci o lenti, l'influenza di a temperatura di u corpu, etc.).

Per simplificà a massa d'aria stabile, hè u tempu stabile 🌥.

Quandu si usa bè, l'altimetru barometricu hè un strumentu di riferimentu affidabile per una varietà di applicazioni cum'è l'aeronautica, l'escursionismo, l'alpinismo ...

L'altitudine GPS

U GPS determina l'altezza di un locu in relazione à a sfera ideale chì simula a Terra: "Ellipsoid". Siccomu a Terra hè imperfetta, sta altezza deve esse trasfurmata per ottene l'altezza "geoide" 🌍.

Un observatore chì leghje l'altitudine di un marcatore d'indagine cù u GPS pò vede una deviazione di parechje decine di metri, ancu s'ellu u so GPS funziona bè in cundizioni ideali di ricezione. Forse u ricevitore GPS hè sbagliatu?

Sta sfarenza hè spiegata da a precisione di u modellu di l'ellipsoide è, in particulare, u mudellu di geoid, chì hè cumplessu per u fattu chì a superficia di a Terra ùn hè micca una sfera ideale, cuntene anomalie, hè sottumessu à mudificazioni umane è hè in constantemente cambiante. (Telluric è umanu).

Queste imprecisioni seranu cumminate cù l'errore di misurazione inherente à u GPS, è sò a causa di imprecisioni è cambiamenti constanti in l'altitudine rappurtata da u GPS.

E geometrie di satelliti favurendu una bona precisione horizontale, vale à dì a pusizioni bassa di i satelliti in l'orizzonte, impediscenu l'acquisizione precisa di l'altitudine. L'ordine di grandezza di a precisione verticale hè 1,5 volte a precisione horizontale.

A maiò parte di i fabricatori di chipset GPS integranu u mudellu matematicu in u so software. chì si avvicina à u mudellu geodeticu di a terra è furnisce l'altezza specificata in stu mudellu.

Questu significa chì si caminate nantu à u mare ùn hè micca inusual per vede l'altitudine negativu o pusitivu, perchè u mudellu geodeticu di a terra hè imperfettu, è à questa mancanza deve esse aghjuntu l'errore inherente à u GPS. A cumminazzioni di sti errori pò causà una deviazione di elevazione di più di 50 metri in certi lochi 😐.

I mudelli di geoidi sò stati raffinati, in particulare, l'altimetria ottenuta com'è u risultatu di u posizionamentu GNNS resterà imprecisu per parechji anni.

Modellu Digitale di Terrenu "DTM"

Un DTM hè un schedariu digitale cumpostu di griglia, ogni griglia (superficie elementare quadrata) furnisce un valore d'altezza per a superficia di quella griglia. Una idea di a dimensione di a griglia attuale di u mudellu di elevazione mundiale hè 30 m x 90 m. Sapendu a pusizione di un puntu nantu à a superficia di a terra (longitudine, latitudina), hè faciule d'ottene l'altezza di u locu per leghje. u schedariu DTM (o DTM, Digital Terrain Model in inglese).

U principale svantaghju di un DEM hè a so affidabilità (anomalies, buchi) è a precisione di u schedariu; Esempii:

• L'ASTER DEM hè dispunibule cù un passu (griglia o pixel) di 30 m, una precisione horizontale di 30 m è un altimetru di 20 m.
• U MNT SRTM hè dispunibule per 90 m di spaziatura (griglia o pixel), circa 16 m di altimetru è 60 m di precisione planimetrica.
• U mudellu Sonny DEM (Europa) hè dispunibule in incrementi di 1 ° x 1 °, vale à dì cù una dimensione di cellula di l'ordine di 25 x 30 m secondu a latitudine. U venditore hà cumpilatu i fonti di dati più precisi, questu DEM hè relativamente precisu è pò esse usatu "facilmente" per TwoNav è Garmin GPS via a mappa OpenmtbMap gratuitu.
• IGN DEM 5m x 5m hè dispunibule gratuitamente (da ghjennaghju 2021) in passi di 1m x 1m o 5m x 5m cù una risoluzione verticale di 1m. L'accessu à stu DEM hè spiegatu in sta guida.

Ùn cunfundite micca a risuluzione (o l'accuratezza di e dati in u schedariu) cù l'accuratezza attuale di quelli dati. Lecture (misurazioni) ponu esse ottenute da strumenti chì ùn permettenu micca osservà a superficia di u globu à u metru più vicinu.

IGN DEM, dispunibule gratuitamente 🙏 da ghjennaghju 2021, hè un patchwork di letture (misure) ottenute cù diversi strumenti. I zoni scansati per ricerche recenti (per esempiu, risicu di inundazioni) sò stati scanati à una risoluzione di 1 m, in altrò a precisione pò esse assai luntanu da stu valore. In ogni casu, in u schedariu, i dati sò stati interpolati per riempie i campi in incrementi 5x5m o 1x1m. IGN hà lanciatu una campagna di votazione d'alta risuluzione cù l'obiettivu di copre cumplettamente a Francia da 2026, è quellu ghjornu, IGN DEM serà precisu. è gratuitu à intervalli di 1x1x1m. ...

U DEM mostra l'elevazione di a terra: l'altitudine di l'infrastruttura (edificazioni, ponti, siepi, etc.) ùn hè micca cunsideratu. In u boscu, questu hè l'altitudine di a terra à u pede di l'arburi, a superficia di l'acqua hè a superficia di a costa per tutti i reservoirs più grande di un ettari.

Tutti i punti in una cellula anu a listessa altezza, cusì à a riva di u scogliu, per via di l'incertezza di u locu di u schedariu, summatu cù l'incertezza di u locu, l'altitudine estratta pò esse uguali à a cellula vicina.

A precisione di posizionamentu GPS in cundizioni ideali di ricezione hè in l'ordine di 4,5 m à 90%. Questa prestazione hè vista cù i più recenti ricevitori GPS (GPS + Glonass + Galileo). Dunque, a precisione hè 90 volte da 100 trà 0 è 5 m (cielu chjaru, senza maschere, senza canyon, etc.) di u locu veru. l'usu di un DEM cù una cellula 1 x 1 m hè contraproducente.perchè e probabilità di esse nantu à a griglia curretta serà rara. Sta scelta sopraffarà u processatore senza un veru valore aghjuntu!

Per uttene un DEM chì pò esse usatu in:

• TwoNav GPS: CDEM на 5 m (RGEALTI).

• GPS Garmin: basa di dati Sonny

  Amparate cumu creà u vostru propiu DEM per TwoNav GPS. Curve di livellu ponu esse estratti cù u software Qgis.

Determina l'altitudine cù u GPS

Una suluzione puderia esse di carricà u schedariu DEM in u vostru navigatore GPS, ma l'altitudine serà affidabile solu se e griglie sò ridotte in grandezza è se u schedariu hè abbastanza precisu (orizzontalmente è verticalmente).

Per fà una bona idea di a qualità di u DEM, hè abbastanza per visualizà, per esempiu, u sollievu di un lavu o custruisce un percorsu chì attraversa u lavu è osservà l'altitudine in una sezione 2D.

Image: Software LAND, vista di u Lavu Gerardmer in ingrandimentu 3D x XNUMX cù DEM currettu. A prughjezzione di e maglie nantu à u terrenu mostra u limitu DEM attuale.

Image : prugramma LAND, vista di u lavu di Gérardmer « BOG » in 2D cù u DTM currettu.

Tutti i dispositi GPS moderni di "bona qualità" anu una bussola è un sensor barometricu digitale, da quì un altimetru barometricu; Utilizà stu sensoru vi permette di ottene una altitudine precisa, basta chì stabilisce l'altitudine in un puntu cunnisciutu (raccomandazione Garmin).

L'imprecisione di l'altitudine furnita da u GPS da l'avventu di u GPS hà incitatu u sviluppu di algoritmi di hibridazione per l'aeronautica chì utilizanu l'altitudine barometru è l'altitudine GPS per furnisce una pusizione geografica precisa. altezza. Hè una suluzione affidabile di altitudine è a scelta preferita di i fabricatori di GPS, ottimizzata per a pratica TwoNav outdoor. è Garmin.

In Garmin, l'offerta GPS hè intrudutta secondu u prufilu d'utilizatore (outdoor, cycling, mountain bike, etc.), per quessa, hè impurtante di riferite à i manuali d'utilizatore è u serviziu post-vendita.

A suluzione ottima hè di stabilisce u vostru GPS à l'opzione:

• Altitudine = Barometru + GPS, se u GPS permette,
• Altitudine = Barometru + DTM (MNT) se u GPS permette.

In tutti i casi, per un GPS equipatu cù un baròmetru, stabilisce manualmente u barometru à a so altitudine minima à u puntu di partenza. In a muntagna ⛰ nantu à e long runs, u paràmetru deve esse rifattu, soprattuttu in casu di fluttuazioni di a temperatura è di u clima.

Certi apparati di ciclismo Garmin ottimizzati per GPS resettanu automaticamente l'altitudine barometrica à i waypoints d'altitudine cunnisciuti, chì hè una soluzione particularmente intelligente per a mountain bike. In ogni casu, l'utilizatori deve informà, per esempiu, prima di abbandunà l'altitudine di i passi è u fondu di a valle; à u ritornu, a diferenza di altezza serà precisa 👍.

In u modu Barometer + (GPS o DTM), u fabricatore include un algoritmu d'ajustamentu automaticu di barometru basatu annantu à u principiu chì l'ascensione vistu da u barometru, GPS o DEM deve esse coherente: stu principiu offre una grande flessibilità per l'utilizatori è hè bè adattatu per l'esterno. attività.

Tuttavia, l'utilizatori deve esse cuscenti di e limitazioni:

• U GPS hè basatu annantu à u geoide, cusì se l'utilizatore si move in terreni artificiali (per esempiu, per scaccià i dumps), e currezzione seranu distorte,
• U DEM mostra u percorsu nantu à a terra, se l'utilizatore piglia prestu una parte significativa di l'infrastruttura umana (viaduct, ponte, ponti pedestri, tunnel, etc.), l'aghjustamenti seranu compensati.

Dunque, a prucedura ottima per ottene una crescita precisa di l'elevazione hè a siguenti:

1️⃣ Aghjustate u sensoru barometricu à u principiu. Senza stu paràmetru, l'altitudine seranu cunvertiti (sposti), a diferenza di livellu serà curretta se a deriva per u clima hè chjuca (percorsu curtu fora di a muntagna). Per l'utilizatori di GPS di a famiglia Garmin, l'altitudine "gpx" sò aduprate da Garmin è Strava per a cumunità, per quessa, hè preferibile inserisce u prufilu di elevazione currettu in a basa di dati.

2️⃣ Per riduce a deriva (errore in altitudine è altitudine) per via di e cundizioni climatichi nantu à longu viaghji (> 1 ora) è in muntagna :

• Focus nantu à a scelta Barometru + GPS, fora di e zone cù rilievu artificiale (zoni di discarica, colline artificiali, etc.),
• Focus nantu à a scelta Barometru + DTM (MNT)s'è vo avete stallatu un DTM IGN (griglia 5 x 5 m) o Sonny DTM (Francia o Europa) fora di una strada chì usa una parte significativa di l'infrastruttura (ponti pedonali, cavalcate, etc.).

Sviluppà una diferenza di altezza

U prublema di l'altitudine descritta in i linii precedenti si manifesta più spessu dopu avè osservatu chì a diffarenza d'altitudine trà i dui pratichi hè diversu o varieghja secondu s'ellu hè lettu nantu à GPS o in una applicazione cum'è STRAVA (vede l'aiutu STRAVA) per esempiu.

Prima di tuttu, avete bisognu di sintonizà u vostru GPS per furnisce l'altitudine più affidabile.

Hè abbastanza sèmplice per ottene a diffarenza di i livelli leghjendu a mappa, spessu u praticante hè limitatu à determinà a diffarenza trà i punti di dimensioni estreme, ancu s'ellu, per esse precisu, hè necessariu di cuntà e linee di contorni pusitivi per ottene a somma. .

Ùn ci sò micca linee horizontale in u schedariu digitale, u software GPS, l'applicazione di traccia di traccia, o u software di analisi hè cunfiguratu per "accumulà passi o incrementi di elevazione".

Spessu "senza accumulazione" pò esse cunfigurata:

• in TwoNav l'opzioni di cunfigurazione sò cumuni à tutti i GPS
• in Gamin duvete cunsultà u manuale d'utilizatore è u serviziu post-vendita (ogni mudellu hà e so caratteristiche secondu u prufilu tipicu d'utilizatore)
• l'app OpenTraveller hà una opzione chì suggerisce l'aghjustà u limitu di sensibilità per determinà a diferenza di l'altezza.

Ognunu hà a so suluzione 💡.

Siti web o software per l'analisi in linea sforzate di rimpiazzà l'altezza da i fugliali "gpx" cù i so dati d'altitudine.

Esempiu : STRAVA hà creatu un schedariu d'altimetria "nativu" creatu cù l'altitudine derivate da tracce derivate da GPS cunnisciutu da STRAVA è hè furnutu cù un sensor barometric.A suluzione aduttatu assume chì u GPS hè cunnisciutu da STRAVA, cusì à u mumentu hè principalmente ottinutu da a gamma GARMIN, è l'affidabilità di u schedariu assume chì ogni utilizatore hà pigliatu cura di resettore di altitudine manuale. .

In quantu à l'implicazioni pratiche, u prublema si presenta soprattuttu durante a caminata di gruppu, perchè ogni participante 🚵 pò nutà chì a so differenza di elevazione hè diversa da u livellu di l'altri participanti, secondu u so tipu di GPS, o hè un utilizatore curiosu chì ùn capisce micca. perchè a diffarenza hè l'altitudine GPS, u software di analisi o STRAVA hè diversu.

In u mondu STRAVA perfettamente sanitizatu, tutti i membri di u gruppu d'utilizatori GPS GARMIN duveranu in principiu vede a listessa altitudine in u so GPS è in u so STRAVA. Hè logicu chì a diffarenza pò esse spiegata solu da a regulazione di l'altitudine, però nunda cunfirma chì a diffarenza d'altitudine rappurtata hè curretta.

Hè logicu chì un membru di stu gruppu d'utilizatori chì hà un GPS micca cunnisciutu da STRAVA deve vede a listessa diferenza d'altitudine nantu à STRAVA cum'è i so assistenti, ancu s'è a diferenza di livellu mostrata da u so GPS hè diversa. Puderà culpisce u so equipamentu, chì però travaglia bè.

U più vicinu à u valore veru di a diffarenza di l'altitudine hè sempre ottenuta in FRANCIA o BELGIUM quandu leghje a carta IGN., A cumissioni di un geoid più avanzatu hà da spostà gradualmente u puntu di riferimentu versu GNSS

GNSS: Geolocation and Navigation Using a Satellite System: Determinazione di a pusizione è a velocità di un puntu nantu à a superficia o in a vicinanza immediata di a Terra, processendu segnali radio da parechji satelliti artificiali ricevuti in quellu puntu.

Sè avete bisognu di appughjà u software o una applicazione per ottene a diferenza di elevazione, deve aghjustà stu software per aghjustà u valore di u passu d'accumulazione secondu e linee di contorni di a mappa IGN di u situ, vale à dì 5 o 10 m. Un picculu passu trasformerà in una goccia tutti i picculi salti o transizioni à bumps, è viceversa, un passu troppu altu sguasserà l'ascensione di picculi colline.

Dopu l'applicazione di sti cunsiglii, l'esperimentu di l'autore mostra chì i valori di l'altitudine ottenuti cù u GPS o un software d'analisi equipatu di un DEM affidabile restanu in a gamma "corretta". assumendu chì a mappa IGN hà ancu e so incertezzeparagunatu à a stima ottenuta cù a carta IGN 1 / 25.

Per d 'altra banda, u valore publicatu da STRAVA hè di solitu sopravvalutatu. U metudu utilizatu da STRAVA, basatu annantu à u "feedback" da l'utilizatori, teoricamente permette di predichendu una cunvergenza rapida à i valori chì sò assai vicinu à a verità, chì, secondu u numeru di visitatori, deve esse digià in BikePark. o piste assai affollate !

Per illustrà stu puntu in modu cuncrettu, eccu l'analisi di una pista, presa à l'azar, nant'à una strada di collina di 20 km. L'altitudine GPS "barometrica" ​​hè stata stabilita prima di a partenza, furnisce l'altitudine "Barometric + GPS", u DTM hè un DTM affidabile chì hè statu riprogettatu per esse precisu. Semu fora di a zona induve STRAVA puderia avè un prufilu di elevazione affidabile.

Questa hè una illustrazione di una pista induve a diferenza trà IGN è GPS hè a più grande è a diferenza trà IGN è STRAVA hè a più chjuca. a distanza trà GPS è STRAVA hè 80m, è u veru "IGN" hè trà elli.

Altezze
Départ	Arrivu	Max	min	altitudina	Déviation / IGN
GPS (Baro + GPS)	122	124	150	98	198	-30
Ajustamentu di l'altezza nantu à DTM	122	122	150	98	198	-30
ALIMENTO	280	+ 51
carte IGN	122	122	148	99	228,5	0