Kako mogu poboljšati točnost nadmorske visine u TwoNav GPS-u?

uvod

Od početka 2021. IGN omogućuje besplatan pristup nekim od svojih podataka:

• IGN-ovih TOP 25 karata još nije besplatno, no verzija karte dostupna na Géoporttailu je besplatna.
• Baze podataka IGN visinomjera 5 x 5 m su slobodno dostupne. Ove baze podataka omogućuju izradu digitalnog modela terena, t.j. visinska karta horizontalne razlučivosti 5 mx 5 m ili 1 mx 1 m s vertikalnom rezolucijom od 1 m. Ili odlična definicija za korisnike što mi jesmo.

Ovaj članak u obliku vodiča namijenjen je korisnicima GPS TwoNav i Land softvera.

Trenutno nije moguće utjecati na Garmin GPS podatke o nadmorskoj visini.

Što je digitalni model elevacije (DTM)

Digitalni elevacijski model (DEM) je trodimenzionalni prikaz zemljine površine stvoren iz podataka o elevaciji. Točnost datoteke nadmorske visine (DEM) ovisi o:

• Kvaliteta podataka o nadmorskoj visini (točnost i sredstva korištena za snimanje),
• Veličina jedinične ćelije (piksel),
• O horizontalnoj točnosti lokalizacije ovih mreža,
• Točnost vaše geolokacije, a time i kvaliteta vašeg GPS-a, povezanog sata ili vašeg pametnog telefona.

Ploča ili pločica iz baze podataka IGN Altimetric. Pločica 5 km x 5 km, koja se sastoji od 1000 × 1000 ćelija ili 5 mx 5 m ćelija (šuma Saint Gobain Aisne). Ovaj zaslon se projicira na OSM osnovnu kartu.

DEM je datoteka koja definira vrijednost visine točke koja se nalazi u središtu mreže, s cijelom površinom mreže na istoj visini.

Na primjer, datoteka odjela Aisne BD Alti IGN veličine 5 x 5 m (odjel odabran zbog velike veličine) ima nešto manje od 400 pločica.

Svaka mreža je identificirana skupom koordinata zemljopisne širine i dužine.

Što je manja veličina mreže, to su podaci o nadmorskoj visini točniji. Detalji elevacije manji od veličine mreže (razlučivosti) se zanemaruju.

Što je manja veličina mreže, to je veća preciznost, ali će datoteka biti veća, pa će zauzeti više memorijskog prostora i teže se obraditi, potencijalno usporavajući druge operacije obrade.

Veličina DEM datoteke za odjel je oko 1Mo za 25m x 25m, 120Mo za 5m x 5m.

DEM-ovi koje koristi većina aplikacija, web-mjesta, GPS-a i potrošačkih pametnih telefona su iz besplatnih globalnih podataka koje pruža NASA.

Redoslijed točnosti NASA DEM-a je veličina ćelije od 60 m x 90 m i visina koraka od 30 m. Ovo su neobrađene datoteke, nisu ispravljene i često su podaci interpolirani, točnost je prosječna, može biti velikih pogreške.

To je jedan od razloga vertikalne netočnosti GPS-a, što objašnjava razliku u nadmorskoj visini uočene za stazu, ovisno o web stranici na kojoj se nalazi, GPS-u ili pametnom telefonu koji je zabilježio razliku u nadmorskoj visini.

• Sonny MNT (vidi kasnije u ovom vodiču) dostupan je besplatno za Europu s veličinom ćelije od približno 25 m x 30 m. Koristi točnije izvore podataka od NASA MNT-a i radio je na rješavanju velikih bugova. To je relativno točan DEM prikladan za brdski biciklizam, s dobrim performansama u cijeloj europskoj zemlji.

Na gornjoj slici, visinomjerna pločica (MNT BD Alti IGN 5 x 5) koja pokriva gomile troske (blizu Valenciennesa) pretvorena je u konturne linije koje su međusobno razmaknute 2,5 m i postavljene na IGN kartu. Slika vam omogućuje da se "uvjerite" u kvalitetu ovog DEM-a.

• IGN DEM veličine 5 x 5 m ima vodoravnu rezoluciju (veličina ćelije) od 5 x 5 m i okomitu rezoluciju od 1 m. Ovaj DEM daje visinu terena; ne uzima se u obzir visina infrastrukturnih objekata (zgrade, mostovi, živice i sl.). U šumi je to visina zemlje u podnožju drveća, a površina vode je površina obale za sve akumulacije veće od jednog hektara.

Montaža i montaža DEM-a

Za brže kretanje: korisnik TwoNav GPS-a sastavio je digitalni model terena koji pokriva Francusku koristeći IGN podatke veličine 5 x 5 m. Oni se mogu preuzeti po regijama s besplatne stranice: CDEM 5 m (RGEALTI).

Za korisnika, ispravan test za procjenu pouzdanosti "DEM" je vizualizacija površine jezera u 3D.

Ispod jezera starih kovačnica (Ardeni), prikazano u 3D od strane BD Alti IGN iznad i BD Alti Sonny ispod. Vidimo da ima kvaliteta.

CDEM karte visinomjera koje je isporučio TwoNav kao standard za njihov GPS ili LAND softver nisu baš pouzdane.

Dakle, ovaj "tutorial" pruža korisnički vodič za preuzimanje "pločica" pouzdanih altimetrijskih podataka za TwoNav GPS i LAND softver.

Podaci su dostupni besplatno za:

• Cijela Europa: Sonny Altimetry Database,
• Francuska: baza podataka IGN altimetrije.

Možete stvoriti datoteku koja pokriva samo zemlju, odjel ili geografsko područje (ploča / pločica / pelet) kako biste uštedjeli upotrebljivu memoriju ili upotrijebili manje datoteke.

Sonny baza podataka visinomjera

Modeli od 1'' podijeljeni su u dijelove datoteka od 1 ° x 1 ° i dostupni su u SRTM (.hgt) formatu s veličinom ćelije od 22 × 31 m ovisno o geografskoj širini, formatu koji se koristi u cijelom svijetu i koristi se u mnogim programima. Označeni su svojim koordinatama, na primjer N43E004 (43 ° sjeverne geografske širine, 4 ° istočne zemljopisne dužine).

postupak

1. Povežite se na stranicu https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Preuzmite pločice koje odgovaraju odabranoj zemlji ili zemljopisnom sektoru.

3. Izvucite .HGT datoteke iz preuzetih .ZIP datoteka.

4. U LAND, učitajte svaku .HGT datoteku

5. U LAND, svi željeni .hgts su otvoreni, ostale zatvorite.

6. Napravite "Spoji ove DEMS", vrijeme kompilacije može biti dugo ovisno o broju pločica za prikupljanje (odaberite cdem ekstenziju) za .CDEM datoteku koja se može koristiti na Twonav GPS-u.

OSM "tile" i MNT "tile" mapiranje u LAND, sve je prenosivo na GPS i 100% besplatno!

Baza podataka IGN Altimetry

Ova baza podataka sastoji se od imenika po odjelima.

postupak

1. Povežite se na stranicu Geoservices. Ako ova poveznica ne radi: vaš preglednik "nema FTP pristup": nemojte paničariti! Korisnički vodič:
   • U vašem upravitelju datoteka:
   • desni klik na "ovo računalo"
   • desni klik "dodaj mrežnu lokaciju"
   • Unesite adresu «ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]» «bez« »;
   • Imenujte ovaj pristup da biste ga identificirali ex IGN geoservice
   • Završite proces
   • Pričekajte nekoliko minuta da se popis datoteka ažurira (trebat će nekoliko minuta)
2. Sada imate pristup IGN podacima:
   • Desnom tipkom miša kliknite podatkovnu datoteku koju želite kopirati.
   • Zatim INSERT u ciljni direktorij
   • Vrijeme punjenja može biti dugo!

Ova slika ilustrira uvoz baze podataka visinomjera Vaucluse 5m x 5m. Desni klik na datoteku, zatim kopirajte u mapu i pričekajte preuzimanje.

Nakon raspakiranja “zipane” datoteke dobiva se struktura stabla. Podaci odgovaraju oko 400 podatkovnih datoteka (pločica) 5 km x 5 km ili 1000 × 1000 ćelija 5 m x 5 m u .asc formatu (tekstualni format) za odjel.

Disk s više pločica uglavnom pokriva MTB stazu.

Svaka ćelija veličine 5x5 km identificirana je skupom Lambertovih koordinata 93.

UTM koordinate gornjeg lijevog kuta ove pločice ili pločica su x = 52 6940 i y = 5494 775:

• 775: rang stupca (770, 775, 780, ...) na karti
• 6940: rangirajte liniju na karti

3. Ples DRŽAVA

4. U sljedećem koraku pronađite podatke u direktoriju "podaci", odaberite samo prvu datoteku:

5. Otvori pa potvrdi, otvorit će se prozor ispod, budite oprezni, ovo je najosjetljiviji korak :

Odaberite projekciju Lambert-93 i Datum RGF 93 i označite okvir u donjem lijevom kutu.

Zemljište izdvaja i formatira podatke iz * .asc pločica, što može potrajati.

Nakon izrade ploča iz DEM-a u SRTM (HGT / DEM) formatu, ima ih onoliko koliko je datoteka u * .asc formatu.

6. Land vam omogućuje da ih "kombinirate" u jednu DEM datoteku ili po pločicama ili granulama prema vašim potrebama (imajte na umu da veličina datoteke može usporiti GPS obradu)

Radi lakšeg korištenja, poželjno je (neobavezno) prvo pokriti sve otvorene kartice.

U izborniku karte (vidi dolje) otvorite sve datoteke u * .hdr formatu (najmanje obimne) uvezene baze podataka (kao i za prethodne operacije)

Land otvara HDR datoteke, odjel DEM se učitava i može se koristiti

7. Ovdje možete koristiti Ardennes DEM (bump map), kako bismo ga olakšali korištenje, spojit ćemo ih u jednu datoteku.

Izbornik popisa:

Kombinirajte ove DEM-ove

Odaberite * .cdem format i imenujte datoteku DEM.

Spajanje će potrajati malo vremena, potrebno je spojiti više od 21 datoteka. Otuda i preporuka da radite na bazi MNT granula koje pokrivaju vaša igrališta.

Digitalni model terena Ardena koji smo kreirali, samo otvorite tu datoteku karte IGN Geoportala kao što je prikazano dolje, na primjer.

Test se izvodi izravnim otvaranjem staze UtagawaVTT "Château de Linchamp" prikazane na početku na visinskoj razlici od 997 m, 981 m sa Sonny DTM (prethodni proces) i 1034 m kada Land zamjenjuje visinu na svakoj točki s DTM visinom od 5mx5m .

Proračun razine razine zbrajanjem konturnih linija na karti IGN pokazuje razliku u razini od 1070 m, odnosno razliku od 3%, što je sasvim točno.

Vrijednost 1070 ostaje približna jer nije trivijalno izračunati krivulje na karti u reljefu.

Korištenje datoteke mjerenja visine

Datoteke MNT.cdem LAND može koristiti za izdvajanje elevacije, izračunavanje nadmorske visine, nagiba, tragova putnih točaka i još mnogo toga; a za sve TwoNav GPS uređaje dovoljno je staviti datoteku u / map direktorij i odabrati je kao map.cdem.

Članak na blogu o netočnoj nadmorskoj visini otkriva problem mjerenja visine i visinskih razlika pomoću GPS-a, princip se može prenijeti na GPS satove kao i na aplikacije za pametne telefone.

Proizvođači koriste nekoliko metoda kako bi "izbrisali" netočnosti predstavljene u ovom članku, filtrirajući (pokretne prosjeke) podatke o nadmorskoj visini, koristeći barometrijski senzor ili digitalni model terena.

GPS visina je "bučna", tj. varira oko prosječne vrijednosti, barometarska visina ovisi o varijacijama barometarskog tlaka i temperature, tako da vremenska prognoza i datoteke DEM mogu biti netočne.

Hibridizacija barometra s GPS-om ili DEM-om temelji se na sljedećem principu:

• Tijekom dugog vremenskog razdoblja promjena barometarske visine ovisi o vremenskim uvjetima (tlaku i temperaturi),
• Tijekom dugog vremenskog razdoblja, greške GPS visine se filtriraju,
• Duže vrijeme DEM greške su slične šumu, pa se filtriraju.

Hibridizacija se odnosi na izračunavanje prosječne GPS ili DEM visine i izdvajanje promjene visine iz nje.

Na primjer, tijekom zadnjih 30 minuta visina filtrirane buke (GPS ili MNT) porasla je za 100 m; međutim, tijekom istog razdoblja, visina koju pokazuje barometar povećala se za 150 metara.

Logično, promjena visine bi trebala biti ista. Poznavanje svojstava ovih senzora omogućuje "ponovno podešavanje" barometra -50 m.

Obično u Baro + GPS ili 3D modu, visina barometra se ispravlja, kao što bi planinar ili penjač ručno, pozivanjem na IGN kartu.

Točnije, nedavni GPS ili noviji pametni telefon (dobre kvalitete) otkriva vas (FIX) s točnošću od 3,5 m u horizontalnoj ravnini 90 puta od 100 kada su uvjeti prijema idealni.

Ova horizontalna “izvedba” odgovara veličini oka od 5 mx 5 m ili 25 mx 25 m i korištenje ovih DTM-a omogućuje dobru vertikalnu točnost.

DEM pokazuje visinu tla, na primjer ako prijeđete dolinu Tarn na vijaduktu Millau, staza snimljena na DEM trebala bi vas odvesti do dna doline, čak i ako staza ostane na platformi vijadukta. ...

Drugi primjer, kada vozite brdski bicikl ili putujete po strmoj padini planine, horizontalna GPS točnost se pogoršava zbog efekta maskiranja ili višestanja; tada će visina dodijeljena FIX-u odgovarati visini susjedne ili udaljenije ploče, dakle ili do vrha ili do podnožja doline.

U slučaju turpije formirane rešetkama velike površine, visina će težiti prosjeku između dna doline i vrha!

Za ova dva ekstremna, ali tipična primjera, kumulativna razlika u visini postupno će odstupati od prave vrijednosti.

Preporuke za upotrebu

Kako biste izbjegli nuspojave:

• Kalibrirajte GPS barometar na nadmorskoj visini svoje početne točke neposredno prije polaska (preporučuju svi proizvođači GPS-a),
• neka vaš GPS napravi nekoliko POPRAVKI prije početka praćenja kako bi se točnost pozicioniranja podudarala,
• odaberite hibridizaciju: izračun visine = Barometar + GPS ili Barometar + 3D.

Ako je visina vaše staze sinkronizirana s DEM, imat ćete vrlo točne izračune nadmorske visine i nagiba kao na donjoj slici, gdje je razlika samo 1 metar.

• GPS Trail 2 (72dpi degradirano snimanje slike, 200dpi GPS zaslon)
• Overlay rasterska i OSM vektorska karta
• Mjerilo 1: 10 000
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN zasjenjenje naglašava visinu u koracima od 1m.

Slika ispod uspoređuje profil dviju identičnih staza od 30 km (iste slave), visina jedne je sinkronizirana s IGN DEM, a druge sa Sonny DEM, ruta vožena u baro + hibridnom načinu 3d.

• Nadmorska visina na karti IGN: 275 m.
• Visina izračunata pomoću GPS-a u Hybrid Baro + 3D modu: 295 m (+ 7%)
• Visina izračunata pomoću GPS-a u Hybrid Baro + GPS načinu: 297 m (+ 8%).
• Sinkronizirani uspon na IGN MNT: 271 m (-1,4%)
• Sinkronizirani uspon na Sonny MNT: 255 m (-7%)

"Istina" je vjerojatno izvan 275m IGN-a zbog postavke krivulje.

Primjer automatske kalibracije (kompenzacije) GPS barometarskog visinomjera tijekom gore prikazane rute (Originalna log datoteka s GPS-a):

• Nema vertikalne akumulacije za izračun visinske razlike: 5 m, (Parametrizacija je identična krivuljama IGN karte),
• Visina tijekom kalibracije/resetiranja:
  • GPS 113.7 m,
  • Barometarski visinomjer 115.0 m,
  • Visina MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Ponavljanje (razdoblje poravnanja): 30 minuta
• Barometrijska korekcija za sljedećih 30 minuta: – 0.001297