Ako môžem zlepšiť presnosť nadmorskej výšky v systéme TwoNav GPS?

preambuly

Od začiatku roku 2021 IGN poskytuje bezplatný prístup k niektorým svojim údajom:

• TOP 25 máp IGN ešte nie je zadarmo, avšak verzia mapy dostupná na Géoporttail je bezplatná.
• Databázy výškomeru IGN 5 x 5 m sú voľne dostupné. Tieto databázy umožňujú vytvorenie digitálneho modelu terénu, t.j. výškovú mapu s horizontálnym rozlíšením 5 m x 5 m alebo 1 m x 1 m s vertikálnym rozlíšením 1 m. Alebo skvelá definícia pre používateľov, ktorými sme my.

Tento článok vo forme tutoriálu je určený konkrétnejšie pre používateľov softvéru GPS TwoNav a Land.

Údaje o nadmorskej výške Garmin GPS momentálne nie je možné ovplyvniť.

Čo je digitálny výškový model (DTM)

Digitálny model nadmorskej výšky (DEM) je trojrozmerné zobrazenie zemského povrchu vytvorené z údajov o nadmorskej výške. Presnosť výškového súboru (DEM) závisí od:

• kvalita údajov o nadmorskej výške (presnosť a prostriedky používané na prieskum),
• Veľkosť jednotkovej bunky (pixel),
• O horizontálnej presnosti lokalizácie týchto mriežok,
• Presnosť vašej geolokácie a tým aj kvalita vášho GPS, pripojených hodiniek alebo smartfónu.

Doska alebo dlaždica z databázy IGN Altimetric. Doska 5 km x 5 km pozostávajúca z 1000 × 1000 buniek alebo 5 mx 5 m buniek (les Saint Gobain Aisne). Táto obrazovka sa premieta na základnú mapu OSM.

DEM je súbor, ktorý definuje hodnotu výšky bodu umiestneného v strede mriežky, pričom celý povrch mriežky je v rovnakej výške.

Napríklad súbor oddelenia Aisne BD Alti IGN s rozmermi 5 x 5 m (oddelenie vybrané kvôli jeho veľkej veľkosti) má takmer 400 dlaždíc.

Každá sieť je identifikovaná súborom súradníc zemepisnej šírky a dĺžky.

Čím menšia je veľkosť mriežky, tým presnejšie sú údaje o nadmorskej výške. Podrobnosti o nadmorskej výške menšie ako veľkosť siete (rozlíšenie) sa ignorujú.

Čím menšia je veľkosť siete, tým vyššia je presnosť, ale súbor bude väčší, takže zaberie viac miesta v pamäti a ťažšie sa spracuje, čo môže spomaliť ďalšie operácie spracovania.

Veľkosť súboru DEM pre oddelenie je približne 1 Mo pre 25 m x 25 m, 120 Mo pre 5 m x 5 m.

DEM používané väčšinou aplikácií, webových stránok, GPS a spotrebiteľských smartfónov pochádzajú z bezplatných globálnych údajov poskytovaných NASA.

Poradie presnosti DEM NASA je veľkosť bunky 60 m x 90 m a výška kroku 30 m. Ide o nespracované súbory, neboli opravené a údaje sú často interpolované, presnosť je priemerná, môžu byť veľké chyby.

Toto je jeden z dôvodov vertikálnej nepresnosti GPS, ktorá vysvetľuje rozdiel vo výške pozorovanej na trase v závislosti od webovej stránky, na ktorej je hosťovaná, GPS alebo smartfónu, ktorý zaznamenal rozdiel vo výške.

• Sonny MNT (pozri ďalej v tejto príručke) je k dispozícii bezplatne pre Európu s veľkosťou bunky približne 25 m x 30 m. Používa presnejšie zdroje údajov ako NASA MNT a pracuje na odstránení veľkých chýb. Ide o pomerne presný DEM vhodný pre horskú cyklistiku, s dobrým výkonom naprieč európskou krajinou.

Na obrázku vyššie je výšková dlaždica (MNT BD Alti IGN 5 x 5) pokrývajúca haldy trosky (neďaleko Valenciennes) prevedená na vrstevnice vzdialené od seba 2,5 m a prekryté na mape IGN. Obrázok umožňuje "presvedčiť" o kvalite tohto DEM.

• IGN DEM 5 x 5 m má horizontálne rozlíšenie (veľkosť bunky) 5 x 5 m a vertikálne rozlíšenie 1 m. Tento DEM poskytuje výšku terénu; výška objektov infraštruktúry (budovy, mosty, živé ploty a pod.) sa nezohľadňuje. V lese je to výška zeme na úpätí stromov, povrch vody je povrch pobrežia pre všetky nádrže väčšie ako jeden hektár.

Montáž a montáž DEM

Pre rýchlejší pohyb: Používateľ TwoNav GPS zostavil digitálny model terénu pokrývajúci Francúzsko s použitím údajov IGN s rozmermi 5 x 5 m. Tieto možno stiahnuť podľa regiónu z bezplatnej stránky: CDEM 5 m (RGEALTI).

Pre užívateľa je správnym testom na posúdenie spoľahlivosti „DEM“ vizualizácia hladiny jazera v 3D.

Pod jazerom starých výhní (Ardeny), zobrazené v 3D od BD Alti IGN vyššie a BD Alti Sonnyho nižšie. Vidíme, že existuje kvalita.

Mapy výškomerov CDEM dodávané spoločnosťou TwoNav ako štandard pre ich softvér GPS alebo LAND nie sú veľmi spoľahlivé.

Tento „návod“ teda poskytuje používateľskú príručku na sťahovanie „dlaždíc“ spoľahlivých údajov o nadmorskej výške pre softvér TwoNav GPS a LAND.

Údaje sú k dispozícii bezplatne pre:

• Celá Európa: databáza Sonny Altimetry,
• Francúzsko: Databáza výškomerov IGN.

Môžete vytvoriť súbor pokrývajúci iba krajinu, oddelenie alebo geografickú oblasť (doska / dlaždice / peleta), aby ste ušetrili použiteľnú pamäť alebo použili menšie súbory.

Databáza výškomerov Sonny

1'' modely sú rozdelené na časti súborov 1 ° x 1 ° a sú dostupné vo formáte SRTM (.hgt) s veľkosťou bunky 22 × 31 m v závislosti od zemepisnej šírky, čo je formát používaný na celom svete a používaný v mnohých programoch. Sú označené svojimi súradnicami, napríklad N43E004 (43° severnej zemepisnej šírky, 4° východnej dĺžky).

postup

1. Pripojte sa na stránku https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Stiahnite si dlaždice zodpovedajúce vybranej krajine alebo geografickému sektoru.

3. Extrahujte súbory .HGT zo stiahnutých súborov .ZIP.

4. V LAND načítajte každý súbor .HGT

5. V LAND sú všetky požadované .hgts otvorené, zvyšok zatvorte.

6. Prosím, urobte "Kombinovať tieto DEMS", čas kompilácie môže byť dlhý v závislosti od počtu dlaždíc, ktoré sa majú zhromaždiť (vyberte príponu cdem) pre súbor .CDEM, ktorý možno použiť na Twonav GPS.

OSM "dlaždice" a MNT "dlaždice" mapovanie v LAND, všetko je prenosné na GPS a 100% zadarmo!

Databáza IGN výškopisu

Táto databáza pozostáva z adresára podľa oddelení.

postup

1. Pripojte sa k lokalite Geoservices. Ak tento odkaz nefunguje: váš prehliadač „nemá FTP prístup“: neprepadajte panike! Užívateľská príručka:
   • V správcovi súborov:
   • kliknite pravým tlačidlom myši na "tento počítač"
   • kliknite pravým tlačidlom myši na „pridať sieťové umiestnenie“
   • Zadajte adresu «ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]» «bez« »;
   • Pomenujte tento prístup, aby ste ho identifikovali z geoservisu IGN
   • Ukončite proces
   • Počkajte niekoľko minút, kým sa zoznam súborov aktualizuje (bude to trvať niekoľko minút)
2. Teraz máte prístup k údajom IGN:
   • Kliknite pravým tlačidlom myši na dátový súbor, ktorý chcete skopírovať.
   • Potom INSERT do cieľového adresára
   • Časy nabíjania môžu byť dlhé!

Tento obrázok ilustruje import databázy výškomerov Vaucluse 5 m x 5 m. Kliknite pravým tlačidlom myši na súbor, skopírujte ho do priečinka a počkajte na stiahnutie.

Po rozbalení „zazipovaného“ súboru sa získa stromová štruktúra. Údajom zodpovedá asi 400 dátových súborov (dlaždíc) 5 km x 5 km alebo 1000 × 1000 buniek 5 m x 5 m vo formáte .asc (textový formát) pre oddelenie.

Multi-dlaždičkový disk pokrýva hlavne MTB trať.

Každá bunka 5x5 km je identifikovaná súborom Lambertových súradníc 93.

Súradnice UTM ľavého horného rohu tejto dlaždice alebo dlaždíc sú x = 52 6940 a y = 5494 775:

• 775: poradie stĺpca (770, 775, 780, ...) na mape
• 6940: Zoraď čiaru na mape

3. Tancovať LAND

4. V ďalšom kroku nájdite údaje v adresári "data", vyberte iba prvý súbor:

5. Otvorte a potvrďte, otvorí sa nižšie uvedené okno, pozor, toto je ten najcitlivejší krok :

Vyberte projekciu Lambert-93 a Datum RGF 93 a začiarknite políčko v ľavom dolnom rohu.

Pozemok extrahuje a formátuje údaje z dlaždíc * .asc, čo môže chvíľu trvať.

Po vytvorení platní z DEM vo formáte SRTM (HGT / DEM) ich je toľko, koľko je súborov vo formáte * .asc.

6. Pozemok vám umožňuje „kombinovať“ ich do jedného súboru DEM alebo do dlaždíc alebo granúl, aby vyhovovali vašim potrebám (pamätajte na to, že veľkosť súboru môže spomaliť spracovanie GPS)

Pre jednoduché použitie je lepšie (voliteľné) najskôr zakryť všetky otvorené karty.

V menu mapy (pozri nižšie) otvorte všetky súbory vo formáte *.hdr (najmenej objemný) importovaného adresára údajov databázy (ako pri predchádzajúcich operáciách)

Land otvorí HDR súbory, načíta sa oddelenie DEM a dá sa použiť

7. Tu môžete použiť Ardennes DEM (bump map), pre uľahčenie používania ich spojíme do jedného súboru.

Ponuka zoznamu:

Skombinujte tieto DEM

Vyberte formát * .cdem a pomenujte súbor DEM.

Zlúčenie bude chvíľu trvať, treba zlúčiť viac ako 21 000 súborov. Preto odporúčanie pracovať na báze MNT granúl pokrývajúcich vaše ihriská.

Digitálny model terénu v Ardenách, ktorý sme vytvorili, stačí otvoriť súbor mapy IGN Geoportal, ako je znázornené napríklad nižšie.

Test sa vykonáva priamym otvorením trate UtagawaVTT „Château de Linchamp“ zobrazenej na štarte s výškovým rozdielom 997 m, 981 m so Sonny DTM (predchádzajúci proces) a 1034 5 m, keď Land nahradí výšku v každom bode výškou DTM 5 m x XNUMX m. .

Výpočet rozdielu hladín sčítaním vrstevníc na mape IGN ukazuje rozdiel v úrovni 1070 m, teda rozdiel 3%, čo je celkom správne.

Hodnota 1070 zostáva približná, pretože výpočet kriviek na mape v reliéfe nie je triviálny.

Použitie výškového súboru

Súbory MNT.cdem môže LAND použiť na extrahovanie nadmorskej výšky, výpočet nadmorskej výšky, sklonu, trás trasových bodov a ďalšie; a pre všetky zariadenia TwoNav GPS stačí vložiť súbor do adresára /map a vybrať ho ako map.cdem.

Blogový článok o nepresnej nadmorskej výške odhaľuje problém nadmorskej výšky a výškového rozdielu pomocou GPS, princíp možno preniesť aj do GPS hodiniek, ako aj aplikácií pre smartfóny.

Výrobcovia používajú niekoľko metód na „vymazanie“ nepresností prezentovaných v tomto článku, filtrujú (kĺzavý priemer) údaje o nadmorskej výške pomocou barometrického senzora alebo digitálneho modelu terénu.

GPS nadmorská výška je „hlučná“, t. j. kolíše okolo priemernej hodnoty, barometrická nadmorská výška závisí od výkyvov barometrického tlaku a teploty, takže súbory počasia a DEM môžu byť nepresné.

Hybridizácia barometra s GPS alebo DEM je založená na nasledujúcom princípe:

• Počas dlhého časového obdobia závisí zmena barometrickej nadmorskej výšky od poveternostných podmienok (tlak a teplota),
• Počas dlhého časového obdobia sa odfiltrujú chyby nadmorskej výšky GPS,
• Po dlhú dobu sú chyby DEM podobné šumu, takže sú odfiltrované.

Hybridizácia je o výpočte priemernej výšky GPS alebo DEM a extrahovaní zmeny nadmorskej výšky z nej.

Napríklad za posledných 30 minút sa výška filtrovaného šumu (GPS alebo MNT) zvýšila o 100 m; za to isté obdobie sa však nadmorská výška indikovaná barometrom zvýšila o 150 metrov.

Logicky by zmena výšky mala byť rovnaká. Znalosť vlastností týchto snímačov umožňuje "prenastaviť" barometer -50 m.

Typicky v režime Baro + GPS alebo 3D sa nadmorská výška barometra koriguje, ako to robí turista alebo horolezec manuálne, podľa mapy IGN.

Konkrétne, nedávny GPS alebo nedávny smartfón (dobrá kvalita) vás detekuje (FIX) s presnosťou 3,5 m v horizontálnej rovine 90-krát zo 100, keď sú podmienky príjmu ideálne.

Tento horizontálny „výkon“ zodpovedá veľkosti ôk 5 m x 5 m alebo 25 m x 25 m a použitie týchto DTM umožňuje dobrú vertikálnu presnosť.

DEM ukazuje výšku terénu, napríklad ak prejdete cez údolie Tarn na viadukte Millau, stopa zaznamenaná na DEM by vás mala zaviesť na dno údolia, aj keď cesta zostane na plošine viaduktu. ...

Ďalší príklad, keď jazdíte na horskom bicykli alebo cestujete po strmom úbočí, horizontálna presnosť GPS sa zhoršuje v dôsledku maskovania alebo efektu viacerých ciest; potom výška priradená FIX bude zodpovedať výške susednej alebo vzdialenejšej dosky, teda buď k vrcholu, alebo k základni údolia.

V prípade súboru tvoreného mriežkami s veľkým povrchom bude výška smerovať k priemeru medzi dnom údolia a vrcholom!

Pre tieto dva extrémne, ale typické príklady sa kumulatívny rozdiel vo výške bude postupne odchyľovať od skutočnej hodnoty.

Odporúčania na použitie

Aby ste sa vyhli vedľajším účinkom:

• Nakalibrujte GPS barometer v nadmorskej výške vášho východiskového bodu krátko pred odletom (odporúčané všetkými výrobcami GPS),
• pred začatím sledovania nechajte svoje GPS vykonať niekoľko OPRAV, aby sa presnosť určenia polohy zhodovala,
• vyberte hybridizáciu: výpočet nadmorskej výšky = Barometer + GPS alebo Barometer + 3D.

Ak bola nadmorská výška vašej trate synchronizovaná s DEM, budete mať veľmi presné výpočty nadmorskej výšky a sklonu ako na obrázku nižšie, kde je rozdiel iba 1 meter.

• GPS Trail 2 (72 dpi degradované snímanie obrazu, 200 dpi GPS obrazovka)
• Prekryvná rastrová a OSM vektorová mapa
• Mierka 1: 10 000
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN tienenie zvýrazňuje výšku v krokoch po 1m.

Obrázok nižšie porovnáva profil dvoch identických 30 km tratí (rovnakej slávy), výška jednej bola synchronizovaná s IGN DEM a druhej so Sonny DEM, trasa vedená v režime baro + hybrid 3d.

• Nadmorská výška na mape IGN: 275 m.
• Nadmorská výška vypočítaná pomocou GPS v režime Hybrid Baro + 3D: 295 m (+ 7 %)
• Nadmorská výška vypočítaná pomocou GPS v režime Hybrid Baro + GPS: 297 m (+ 8 %).
• Synchronizované stúpanie na IGN MNT: 271 m (-1,4 %)
• Synchronizované stúpanie na Sonny MNT: 255 m (-7 %)

"Pravda" je pravdepodobne mimo 275 m IGN kvôli nastaveniu krivky.

Príklad automatickej kalibrácie (kompenzácie) barometrického výškomeru GPS počas trasy zobrazenej vyššie (Pôvodný log súbor z GPS):

• Žiadna vertikálna akumulácia pre výpočet výškového rozdielu: 5 m, (parametrizácia je totožná s krivkami IGN mapy),
• Nadmorská výška počas kalibrácie/resetovania:
  • GPS 113.7 m,
  • Barometrický výškomer 115.0 m,
  • Výška MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Iterácia (obdobie zúčtovania): 30 minút
• Barometrická korekcia na nasledujúcich 30 minút: – 0.001297