Cum pot îmbunătăți precizia altitudinii în TwoNav GPS?

preambul

De la începutul anului 2021, IGN oferă acces gratuit la unele dintre datele sale:

• TOP 25 de hărți ale IGN nu sunt încă gratuite, totuși versiunea de hărți disponibilă pe Géoportail este gratuită.
• Bazele de date ale altimetrului IGN 5 x 5 m sunt disponibile gratuit. Aceste baze de date permit crearea unui model digital de teren, i.e. o hartă de înălțime cu o rezoluție orizontală de 5 mx 5 m sau 1 mx 1 m cu o rezoluție verticală de 1 m. Sau o definiție excelentă pentru utilizatorii care suntem.

Acest articol sub formă de tutorial este destinat mai precis utilizatorilor de software GPS TwoNav și Land.

Nu este posibil să influențați datele de altitudine GPS Garmin în acest moment.

Ce este un model digital de elevație (DTM)

Un model digital de elevație (DEM) este o reprezentare tridimensională a suprafeței pământului, creată din datele de elevație. Precizia fișierului de cotă (DEM) depinde de:

• Calitatea datelor de altitudine (acuratețea și mijloacele utilizate pentru topografie),
• Dimensiunea celulei unitare (pixeli),
• Despre precizia orizontală a localizării acestor grile,
• Precizia geolocalizării și, prin urmare, calitatea GPS-ului, a ceasului conectat sau a smartphone-ului.

Placă sau țiglă din baza de date altimetrică IGN. Tigla de 5 km x 5 km, constând din celule de 1000 × 1000 sau celule de 5 mx 5 m (Pădurea Saint Gobain Aisne). Acest ecran este proiectat pe harta de bază OSM.

DEM este un fișier care definește valoarea înălțimii unui punct situat în centrul grilei, cu întreaga suprafață a grilei la aceeași înălțime.

De exemplu, un dosar de departament Aisne BD Alti IGN de ​​5 x 5 m (departament ales din cauza dimensiunilor sale mari) are puțin sub 400 de plăci.

Fiecare grilă este identificată printr-un set de coordonate de latitudine și longitudine.

Cu cât dimensiunea grilei este mai mică, cu atât datele de altitudine sunt mai precise. Detaliile de altitudine mai mici decât dimensiunea ochiului (rezoluția) sunt ignorate.

Cu cât dimensiunea rețelei este mai mică, cu atât este mai mare precizia, dar cu atât fișierul va fi mai mare, astfel încât va ocupa mai mult spațiu de memorie și va fi mai greu de procesat, putând încetini alte operațiuni de procesare.

Dimensiunea fișierului DEM pentru un departament este de aproximativ 1 Mo pentru 25 m x 25 m, 120 Mo pentru 5 m x 5 m.

DEM-urile utilizate de majoritatea aplicațiilor, site-urilor web, GPS-urilor și smartphone-urilor pentru consumatori provin din date globale gratuite furnizate de NASA.

Ordinea de precizie a unui DEM NASA este o dimensiune a celulei de 60m x 90m și o înălțime a pasului de 30m. Acestea sunt fișiere brute, nu au fost corectate și adesea datele sunt interpolate, acuratețea este medie, pot fi mari erori.

Acesta este unul dintre motivele inexactității pe verticală a GPS-ului, ceea ce explică diferența de altitudine observată pentru o pistă, în funcție de site-ul pe care este găzduit, de GPS-ul sau smartphone-ul care a înregistrat diferența de altitudine.

• Sonny MNT (vezi mai târziu în acest ghid) este disponibil gratuit pentru Europa, cu o dimensiune a celulei de aproximativ 25 m x 30 m. Folosește surse de date mai precise decât NASA MNT și a lucrat pentru a rezolva erori majore. Este un DEM relativ precis, potrivit pentru ciclism montan, cu performanțe bune într-o țară europeană.

În imaginea de mai sus, țigla altimetrică (MNT BD Alti IGN 5 x 5) care acoperă haldele de zgură (lângă Valenciennes) a fost transformată în linii de contur distanțate la 2,5 m și suprapuse pe harta IGN. Imaginea vă permite să „convingeți” de calitatea acestui DEM.

• DEM-ul IGN de ​​5 x 5 m are o rezoluție orizontală (dimensiunea celulei) de 5 x 5 m și o rezoluție verticală de 1 m. Acest DEM oferă cota terenului; nu se ia in considerare inaltimea obiectelor de infrastructura (cladiri, poduri, gard viu etc.). În pădure, aceasta este înălțimea pământului la poalele copacilor, suprafața apei este suprafața coastei pentru toate rezervoarele mai mari de un hectar.

Asamblare si instalare DEM

Pentru a deplasa mai repede: Un utilizator TwoNav GPS a compilat un model digital de teren care acoperă Franța folosind date IGN de ​​5 x 5 m. Acestea pot fi descărcate pe regiune de pe site-ul gratuit: CDEM 5 m (RGEALTI).

Pentru utilizator, testul corect pentru a evalua fiabilitatea „DEM” este vizualizarea suprafeței lacului în 3D.

Sub lacul vechilor forje (Ardenne), prezentat în 3D de BD Alti IGN de ​​mai sus și BD Alti Sonny dedesubt. Vedem că există calitate.

Hărțile altimetrului CDEM furnizate de TwoNav ca standard pentru software-ul lor GPS sau LAND nu sunt foarte fiabile.

Astfel, acest „tutorial” oferă un ghid de utilizare pentru descărcarea „plăcilor” de date de altimetrie fiabile pentru software-ul TwoNav GPS și LAND.

Datele sunt disponibile gratuit pentru:

• Toată Europa: baza de date altimetrie Sonny,
• Franța: baza de date altimetrie IGN.

Puteți crea un fișier care acoperă numai țara, departamentul sau zona geografică (Placă / țiglă / Pelete) pentru a salva memorie utilizabilă sau pentru a utiliza fișiere mai mici.

Baza de date Sonny Altimeters

Modelele de 1'' sunt împărțite în bucăți de fișiere de 1° x1° și sunt disponibile în format SRTM (.hgt) cu o dimensiune a celulei de 22 × 31 m în funcție de latitudine, un format folosit în întreaga lume și utilizat în multe programe. Ele sunt desemnate prin coordonatele lor, de exemplu N43E004 (43 ° latitudine nordică, 4 ° longitudine estică).

procedură

1. Conectați-vă la site-ul https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Descărcați plăcile corespunzătoare țării sau sectorului geografic selectat.

3. Extrageți fișierele .HGT din fișierele .ZIP descărcate.

4. În LAND, încărcați fiecare fișier .HGT

5. În LAND, toate .hgts dorite sunt deschise, restul închideți.

6. Vă rugăm să faceți „Combinați aceste DEMS”, timpul de compilare poate fi lung în funcție de numărul de piese de colectat (alegeți extensia cdem) pentru fișierul .CDEM care poate fi utilizat pe GPS Twonav.

Cartografiere OSM „tigla” și MNT „tigla” în LAND, totul este portabil pe GPS și 100% gratuit!

Baza de date altimetrie IGN

Această bază de date constă dintr-un director pe departament.

procedură

1. Conectați-vă la site-ul Geoservices. Dacă acest link nu funcționează: browserul dvs. „nu are acces FTP”: nu intrați în panică! Manualul utilizatorului:
   • În managerul dvs. de fișiere:
   • faceți clic dreapta pe „acest PC”
   • faceți clic dreapta pe „adăugați locația de rețea”
   • Introdu adresa „ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]” „fără” „;
   • Denumiți acest acces pentru a-l identifica ex geoservice IGN
   • Încheiați procesul
   • Așteptați câteva minute pentru ca lista de fișiere să se actualizeze (va dura câteva minute)
2. Acum aveți acces la datele IGN:
   • Faceți clic dreapta pe fișierul de date pe care doriți să îl copiați.
   • Apoi INSERT în directorul țintă
   • Timpul de încărcare poate fi lung!

Această imagine ilustrează importul bazei de date de altimetre Vaucluse 5m x 5m. Faceți clic dreapta pe fișier, apoi copiați în folder și așteptați descărcarea.

După despachetarea fișierului „zippat”, se obține o structură arborescentă. Datele corespund aproximativ 400 de fișiere de date (tigle) 5 km x 5 km sau 1000 × 1000 celule 5 m x 5 m în format .asc (format text) pentru departament.

Discul cu mai multe plăci acoperă în principal pista MTB.

Fiecare celulă de 5x5 km este identificată printr-un set de coordonate Lambert 93.

Coordonatele UTM ale colțului din stânga sus al acestei plăci sau plăci sunt x = 52 6940 și y = 5494 775:

• 775: rangul coloanei (770, 775, 780, ...) pe hartă
• 6940: Poziționează linia pe hartă

3. Dans LAND

4. În pasul următor, găsiți datele în directorul „date”, selectați doar primul fișier:

5. Deschideți apoi confirmați, se va deschide fereastra de mai jos, fii atent, acesta este cel mai delicat pas :

Selectați proiecția Lambert-93 și Datum RGF 93 și bifați caseta din colțul din stânga jos.

Land extrage și formatează date din plăci * .asc, ceea ce poate dura ceva timp.

După crearea plăcilor din DEM în format SRTM (HGT / DEM), sunt atâtea câte fișiere sunt în format * .asc.

6. Land vă permite să le „combinați” într-un singur fișier DEM sau prin țiglă sau granule pentru a se potrivi nevoilor dvs. (rețineți că dimensiunea fișierului poate încetini procesarea GPS)

Pentru ușurință în utilizare, este de preferat (opțional) să acoperiți mai întâi toate cardurile deschise.

În meniul hărții (vezi mai jos) deschideți toate fișierele în format * .hdr (cel mai puțin voluminos) din directorul de date importate a bazei de date (ca și pentru operațiunile anterioare)

Land deschide fișiere HDR, departamentul DEM este încărcat și poate fi folosit

7. Aici puteți utiliza DEM-ul Ardennes (hartă cu denivelări), pentru a fi mai ușor de utilizat, le vom combina într-un singur fișier.

Meniu Listă:

Combinați aceste DEM-uri

Selectați formatul * .cdem și denumiți fișierul DEM.

Fuziunea va dura puțin timp, mai mult de 21 de fișiere trebuie îmbinate. De aici recomandarea de a lucra pe baza de granule MNT care acoperă locurile de joacă.

Am creat un model digital al terenului Ardennes, trebuie doar să deschideți acest fișier de hartă IGN Geoportal, așa cum se arată mai jos, de exemplu.

Testul se efectuează prin deschiderea directă a pistei UtagawaVTT „Château de Linchamp” afișată la start la o diferență de înălțime de 997m, 981m cu Sonny DTM (proces anterior) și 1034m când Land înlocuiește înălțimea în fiecare punct cu o înălțime DTM de 5mx5m. .

Calculul diferenței de nivel prin însumarea curbelor de nivel de pe harta IGN arată o diferență de nivel de 1070 m, adică o diferență de 3%, ceea ce este destul de corect.

Valoarea lui 1070 rămâne aproximativă pentru că nu este banal să calculezi curbe pe o hartă în relief.

Folosind un fișier de altimetrie

Fișierele MNT.cdem pot fi utilizate de către LAND pentru a extrage cota, a calcula altitudinea, panta, traseele waypoint și multe altele; iar pentru toate dispozitivele GPS TwoNav este suficient să puneți fișierul în directorul / map și să îl selectați ca map.cdem.

Un articol de blog despre altitudinea inexactă dezvăluie problema altimetriei și a diferențelor de altitudine folosind GPS-ul, principiul putând fi transmis atât la ceasurile GPS, cât și la aplicațiile pentru smartphone.

Producătorii folosesc mai multe metode pentru a „șterge” inexactitățile prezentate în acest articol, filtrarea datelor de altitudine (medie mobilă), folosind un senzor barometric sau un model digital de teren.

Altitudinea GPS este „zgomotoasă”, adică fluctuează în jurul unei valori medii, altitudinea barometrică depinde de capriciile presiunii și temperaturii barometrice, astfel încât fișierele meteo și DEM pot fi inexacte.

Hibridizarea unui barometru cu GPS sau DEM se bazează pe următorul principiu:

• Pe o perioadă lungă de timp, modificarea altitudinii barometrice depinde de condițiile meteorologice (presiune și temperatură),
• Pe o perioadă lungă de timp, erorile de altitudine GPS sunt filtrate,
• Pentru o lungă perioadă de timp, erorile DEM sunt similare cu zgomotul, deci sunt filtrate.

Hibridizarea se referă la calcularea altitudinii medii GPS sau DEM și extragerea modificării de altitudine din aceasta.

De exemplu, în ultimele 30 de minute, înălțimea zgomotului filtrat (GPS sau MNT) a crescut cu 100 m; totusi, in aceeasi perioada, altitudinea indicata de barometru a crescut cu 150 de metri.

În mod logic, modificarea înălțimii ar trebui să fie aceeași. Cunoașterea proprietăților acestor senzori face posibilă „reajustarea” barometrului -50 m.

În mod obișnuit, în modul Baro + GPS sau 3D, altitudinea barometrului este corectată, așa cum ar face manual un drumeț sau un alpinist, referindu-se la harta IGN.

Mai exact, un GPS recent sau un smartphone recent (de bună calitate) te detectează (FIX) cu o precizie de 3,5 m în plan orizontal de 90 de ori din 100 când condițiile de recepție sunt ideale.

Această „performanță” orizontală corespunde unei dimensiuni de plasă de 5 mx 5 m sau 25 mx 25 m, iar utilizarea acestor DTM-uri permite o precizie verticală bună.

DEM-ul arata inaltimea solului, de exemplu daca traversezi Valea Tarnului pe viaductul Millau, traseul inregistrat pe DEM ar trebui sa te duca la fundul vaii, chiar daca poteca ramane pe platforma viaductului. ...

Un alt exemplu, atunci când mergi cu bicicleta montană sau călătorești pe un versant abrupt, precizia orizontală a GPS-ului se deteriorează din cauza efectelor de mascare sau multipath; atunci înălțimea atribuită FIX va corespunde înălțimii unei plăci adiacente sau mai îndepărtate, deci fie vârfului, fie baza văii.

In cazul unei pile formate din grile de suprafata mare, inaltimea va tinde spre medie intre fundul vaii si varf!

Pentru aceste două exemple extreme, dar tipice, diferența cumulativă de înălțime se va abate treptat de la valoarea adevărată.

Recomandări pentru utilizare

Pentru a evita efectele secundare:

• Calibrați barometrul GPS la altitudinea punctului de plecare cu puțin timp înainte de plecare (recomandat de toți producătorii de GPS),
• lăsați GPS-ul să facă câteva REPARAȚII înainte de a începe urmărirea, astfel încât precizia de poziționare să se potrivească,
• selectați hibridizarea: calcul al altitudinii = Barometru + GPS sau Barometru + 3D.

Dacă altitudinea pistei dvs. a fost sincronizată cu DEM, veți avea calcule foarte precise ale cotei și pantei, ca în imaginea de mai jos, unde diferența este de doar 1 metru.

• GPS Trail 2 (captură de imagine degradată de 72 dpi, ecran GPS de 200 dpi)
• Raster suprapus și hartă vectorială OSM
• Scara 1: 10
• Umbrirea CDEM 5mx5m BD Alti IGN accentuează înălțimea în trepte de 1m.

Imaginea de mai jos compară profilul a două piste identice de 30 km (de aceeași faimă), înălțimea uneia a fost sincronizată cu IGN DEM și a celeilalte cu Sonny DEM, un traseu rulat în mod baro + hibrid 3d.

• Altitudine pe harta IGN: 275 m.
• Altitudine calculată cu GPS în modul Hybrid Baro + 3D: 295 m (+ 7%)
• Altitudine calculată cu GPS în modul Hybrid Baro + GPS: 297 m (+ 8%).
• Urcare sincronizată pe IGN MNT: 271 m (-1,4%)
• Urcare sincronizată pe Sonny MNT: 255 m (-7%)

„Adevărul” este probabil în afara 275m IGN din cauza setării curbei.

Exemplu de calibrare (compensare) automată a altimetrului barometric GPS în timpul traseului prezentat mai sus (Fișierul jurnal original de la GPS):

• Fără acumulare verticală pentru calcularea diferenței de înălțime: 5 m, (Parametrizarea este identică cu curbele hărții IGN),
• Altitudine în timpul calibrării/resetării:
  • GPS 113.7 m,
  • altimetru barometric 115.0 m,
  • Inaltime MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Iterație (Perioada de decontare): 30 minute
• Corecție barometrică pentru următoarele 30 de minute: – 0.001297