Làm cách nào để cải thiện độ chính xác của độ cao trong TwoNav GPS?
nội dung
Lời nói đầu
Kể từ đầu năm 2021, IGN đã cung cấp quyền truy cập miễn phí vào một số dữ liệu của mình:
- Bản đồ TOP 25 của IGN vẫn chưa miễn phí, tuy nhiên, phiên bản Bản đồ có sẵn trên Géoportail là miễn phí.
- Cơ sở dữ liệu của máy đo độ cao IGN 5 x 5 m được cung cấp miễn phí. Các cơ sở dữ liệu này cho phép tạo mô hình địa hình kỹ thuật số, tức là bản đồ độ cao với độ phân giải ngang 5 mx 5 m hoặc 1 m x 1 m với độ phân giải dọc 1 m. Hoặc một độ phân giải tuyệt vời cho người dùng là chúng tôi.
Bài viết dưới dạng hướng dẫn này nhằm mục đích cụ thể hơn cho người sử dụng phần mềm GPS TwoNav và Land.
Không thể ảnh hưởng đến dữ liệu độ cao GPS của Garmin tại thời điểm này.
Mô hình độ cao kỹ thuật số (DTM) là gì
Mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM) là biểu diễn ba chiều của bề mặt trái đất được tạo từ dữ liệu độ cao. Độ chính xác của tệp độ cao (DEM) phụ thuộc vào:
- Chất lượng của dữ liệu độ cao (độ chính xác và phương tiện được sử dụng để khảo sát),
- Kích thước ô đơn vị (pixel),
- Về độ chính xác theo chiều ngang của việc bản địa hóa các lưới này,
- Độ chính xác của vị trí địa lý của bạn và do đó là chất lượng của GPS, đồng hồ được kết nối hoặc điện thoại thông minh của bạn.
Một phiến hoặc ô từ cơ sở dữ liệu IGN Altimetric. Ngói 5 km x 5 km, bao gồm 1000 × 1000 ô hoặc 5 mx 5 m (Rừng Saint Gobain Aisne). Màn hình này được chiếu lên bản đồ nền OSM.
DEM là một tệp xác định giá trị độ cao của một điểm nằm ở trung tâm của lưới, với toàn bộ bề mặt của lưới có cùng độ cao.
Ví dụ: tệp tin bộ môn Aisne BD Alti IGN 5 x 5 m (bộ phận được chọn vì kích thước lớn) chỉ dưới 400 ô.
Mỗi lưới được xác định bởi một tập hợp các vĩ độ và kinh độ.
Kích thước lưới càng nhỏ, dữ liệu độ cao càng chính xác. Các chi tiết về độ cao nhỏ hơn kích thước mắt lưới (độ phân giải) bị bỏ qua.
Kích thước mắt lưới càng nhỏ thì độ chính xác càng cao, nhưng tập tin sẽ có dung lượng lớn hơn, do đó sẽ chiếm nhiều dung lượng bộ nhớ hơn và khó xử lý hơn, có khả năng làm chậm các hoạt động xử lý khác.
Kích thước tệp DEM cho một bộ phận là khoảng 1Mo cho 25m x 25m, 120Mo cho 5m x 5m.
Các DEM được hầu hết các ứng dụng, trang web, GPS và điện thoại thông minh tiêu dùng sử dụng là từ dữ liệu toàn cầu miễn phí do NASA cung cấp.
Thứ tự độ chính xác của DEM NASA là ô có kích thước 60m x 90m, chiều cao bước là 30m, đây là file thô, chưa chỉnh sửa và thường dữ liệu được nội suy, độ chính xác ở mức trung bình, có thể sai số lớn. lỗi.
Đây là một trong những lý do giải thích cho sự không chính xác theo chiều dọc của GPS, điều này giải thích sự khác biệt về độ cao quan sát được đối với một tuyến đường, tùy thuộc vào trang web mà nó được lưu trữ, GPS hoặc điện thoại thông minh đã ghi lại sự khác biệt về độ cao.
- Sonny MNT (xem phần sau trong hướng dẫn này) được cung cấp miễn phí cho Châu Âu với kích thước ô xấp xỉ 25m x 30m. Nó sử dụng các nguồn dữ liệu chính xác hơn NASA MNT và đã hoạt động để giải quyết các lỗi lớn. Đây là một DEM tương đối chính xác phù hợp cho xe đạp leo núi, với hiệu suất tốt trên khắp một quốc gia Châu Âu.
Trong hình trên, ngói đo độ cao (MNT BD Alti IGN 5 x 5) bao phủ các đống xỉ (gần Valenciennes) đã được chuyển đổi thành các đường đồng mức cách nhau 2,5 m và được xếp chồng lên bản đồ IGN. Hình ảnh cho phép bạn "thuyết phục" về chất lượng của DEM này.
- IGN DEM 5 x 5 m có độ phân giải ngang (kích thước ô) là 5 x 5 m và độ phân giải dọc là 1 m. DEM này cung cấp độ cao địa hình; chiều cao của các đối tượng cơ sở hạ tầng (tòa nhà, cầu, hàng rào, v.v.) không được tính đến. Trong rừng, đây là độ cao của trái đất dưới chân cây, mặt nước là bề mặt của bờ biển đối với tất cả các hồ chứa lớn hơn một ha.
Lắp ráp và cài đặt DEM
Để di chuyển nhanh hơn: Một người dùng TwoNav GPS đã biên soạn một mô hình địa hình kỹ thuật số bao phủ nước Pháp bằng cách sử dụng dữ liệu IGN 5 x 5 m. Bạn có thể tải xuống mô hình này theo khu vực từ trang web miễn phí: CDEM 5 m (RGEALTI).
Đối với người dùng, bài kiểm tra chính xác để đánh giá độ tin cậy của “DEM” là trực quan hóa bề mặt hồ ở chế độ 3D.
Dưới hồ của những lò rèn cũ (Ardennes), được hiển thị dưới dạng 3D bởi BD Alti IGN ở trên và BD Alti Sonny ở dưới. Chúng tôi thấy rằng có chất lượng.
Bản đồ đo độ cao CDEM do TwoNav cung cấp làm tiêu chuẩn cho phần mềm GPS hoặc LAND của họ không đáng tin cậy lắm.
Do đó, "hướng dẫn" này cung cấp hướng dẫn người dùng để tải xuống "các ô" dữ liệu đo độ cao đáng tin cậy cho phần mềm TwoNav GPS và LAND.
Dữ liệu được cung cấp miễn phí cho:
- Tất cả châu Âu: Cơ sở dữ liệu Sonny Altimetry,
- Pháp: Cơ sở dữ liệu đo độ cao IGN.
Bạn có thể tạo một tệp chỉ bao gồm quốc gia, bộ phận hoặc khu vực địa lý (Slab / tile / Pellet) để tiết kiệm bộ nhớ có thể sử dụng hoặc sử dụng các tệp nhỏ hơn.
Cơ sở dữ liệu đo độ cao Sonny
Các kiểu máy 1 '' được chia thành các khối tệp 1 ° x1 ° và có sẵn ở định dạng SRTM (.hgt) với kích thước ô là 22 × 31 m tùy thuộc vào vĩ độ, một định dạng được sử dụng trên toàn thế giới và được sử dụng trong nhiều chương trình. Chúng được chỉ định theo tọa độ của chúng, ví dụ N43E004 (43 ° vĩ độ bắc, 4 ° kinh độ đông).
thủ tục
- Kết nối với trang web https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france
- Tải xuống các ô tương ứng với quốc gia hoặc khu vực địa lý đã chọn.
Giải nén các tệp .HGT từ các tệp .ZIP đã tải xuống.
Tải từng tệp .HGT vào LAND
- Trong LAND, tất cả .hgts mong muốn được mở, đóng phần còn lại.
- Thực hiện "Hợp nhất các DEMS này", thời gian biên dịch có thể lâu tùy thuộc vào số lượng ô cần thu thập (chọn phần mở rộng cdem) cho tệp .CDEM có thể được sử dụng trên Twonav GPS.
Lập bản đồ "ô" OSM và "ô" MNT trong LAND, mọi thứ đều có thể di chuyển tới GPS và miễn phí 100%!
Cơ sở dữ liệu đo độ cao IGN
Cơ sở dữ liệu này bao gồm một thư mục theo bộ phận.
thủ tục
- Kết nối với trang Geoservices. Nếu liên kết này không hoạt động: trình duyệt của bạn "không có quyền truy cập FTP": đừng hoảng sợ! Hướng dẫn sử dụng:
- Trong trình quản lý tệp của bạn:
- nhấp chuột phải vào "PC này"
- nhấp chuột phải vào "thêm vị trí mạng"
- Nhập địa chỉ "ftp: // RGE_ALTI_ext: Thae5eerohsei8ve@ftp3.ign.fr" "mà không có" ";
- Đặt tên cho quyền truy cập này để xác định nó là dịch vụ địa lý IGN
- Kết thúc quá trình
- Chờ một vài phút để danh sách tệp cập nhật (sẽ mất vài phút)
- Bây giờ bạn có quyền truy cập vào dữ liệu IGN:
- Nhấp chuột phải vào tệp dữ liệu bạn muốn sao chép.
- Sau đó CHÈN vào thư mục đích
- Thời gian sạc có thể lâu!
Hình ảnh này minh họa việc nhập cơ sở dữ liệu máy đo độ cao Vaucluse 5m x 5m Nhấp chuột phải vào tệp, sau đó sao chép vào thư mục và chờ tải xuống.
Sau khi giải nén tệp "đã nén", cấu trúc cây sẽ thu được. Dữ liệu tương ứng với khoảng 400 tệp dữ liệu (tiles) 5 km x 5 km hoặc 1000 × 1000 ô 5 m x 5 m ở định dạng .asc (dạng text) cho bộ phận.
Đĩa nhiều ô chủ yếu bao gồm bản nhạc MTB.
Mỗi ô 5x5 km được xác định bởi một tập hợp các tọa độ Lambert 93.
Tọa độ UTM của góc trên bên trái của ô hoặc ô này là x = 52 6940 và y = 5494 775:
- 775: thứ hạng cột (770, 775, 780, ...) trên bản đồ
- 6940: Thứ hạng của đường trên bản đồ
- ĐẤT ĐẤT
- Trong bước tiếp theo, tìm dữ liệu trong thư mục "data", chỉ chọn tệp đầu tiên:
- Mở rồi xác nhận, cửa sổ bên dưới sẽ mở ra, hãy cẩn thận, đây là bước tinh vi nhất :
Chọn hình chiếu Lambert-93 và Datum RGF 93 và chọn hộp ở góc dưới bên trái.
Việc trích xuất và định dạng dữ liệu đất đai từ các ô * .asc, quá trình này có thể mất một chút thời gian.
Sau khi tạo các phiến từ DEM ở định dạng SRTM (HGT / DEM), có rất nhiều trong số chúng có các tệp ở định dạng * .asc.
- Land cho phép bạn "kết hợp" chúng thành một tệp DEM duy nhất hoặc theo ô hoặc hạt để phù hợp với nhu cầu của bạn (hãy nhớ rằng kích thước tệp có thể làm chậm quá trình xử lý GPS)
Để dễ sử dụng, tốt hơn (tùy chọn) để che tất cả các thẻ đang mở trước.
Trong menu bản đồ (xem bên dưới), mở tất cả các tệp ở định dạng * .hdr (ít đồ sộ nhất) của thư mục dữ liệu cơ sở dữ liệu đã nhập (đối với các thao tác trước đó)
Land mở tệp HDR, bộ DEM được tải và có thể được sử dụng
- Ở đây bạn có thể sử dụng Ardennes DEM (bản đồ gập), để dễ sử dụng hơn, chúng tôi sẽ gộp chúng lại thành một tệp.
Danh sách menu:
Kết hợp các DEM này
Chọn định dạng * .cdem và đặt tên tệp là DEM.
Quá trình hợp nhất sẽ mất một chút thời gian, hơn 21 tệp cần được hợp nhất. Do đó, đề xuất hoạt động trên cơ sở các hạt MNT bao phủ sân chơi của bạn.
Ví dụ: mô hình kỹ thuật số của địa hình Ardennes mà chúng tôi đã tạo, chỉ cần mở tệp bản đồ IGN Geoportal như được hiển thị bên dưới.
Bài kiểm tra được thực hiện bằng cách mở trực tiếp đường đua UtagawaVTT “Château de Linchamp” được hiển thị khi xuất phát ở độ cao chênh lệch 997m, 981m với Sonny DTM (quy trình trước) và 1034m khi Land thay thế độ cao tại mỗi điểm bằng độ cao DTM 5mx5m .
Tính toán chênh lệch mức độ bằng cách cộng các đường đồng mức trên bản đồ IGN cho thấy mức độ chênh lệch 1070 m, tức là mức chênh lệch 3%, khá chính xác.
Giá trị của 1070 vẫn là gần đúng bởi vì nó không phải là nhỏ để tính toán các đường cong trên bản đồ một cách nhẹ nhàng.
Sử dụng tệp đo độ cao
Các tệp MNT.cdem có thể được sử dụng bởi LAND để trích xuất độ cao, tính toán độ cao, độ dốc, đường tham chiếu và hơn thế nữa; và đối với tất cả các thiết bị GPS TwoNav, chỉ cần đặt tệp vào thư mục / map và chọn nó là map.cdem.
Một bài báo trên blog về độ cao không chính xác tiết lộ vấn đề đo độ cao và chênh lệch độ cao bằng cách sử dụng GPS, nguyên tắc này có thể được chuyển sang đồng hồ GPS cũng như các ứng dụng điện thoại thông minh.
Các nhà sản xuất sử dụng một số phương pháp để "xóa" những điểm không chính xác được trình bày trong bài viết này, lọc dữ liệu độ cao (trung bình động), sử dụng cảm biến khí áp hoặc mô hình địa hình kỹ thuật số.
Độ cao GPS “nhiễu”, tức là dao động xung quanh một giá trị trung bình, độ cao khí áp phụ thuộc vào sự thay đổi bất thường của áp suất khí quyển và nhiệt độ, vì vậy các tệp thời tiết và DEM có thể không chính xác.
Việc kết hợp khí áp kế với GPS hoặc DEM dựa trên nguyên tắc sau:
- Trong một thời gian dài, sự thay đổi độ cao khí áp phụ thuộc vào điều kiện thời tiết (áp suất và nhiệt độ),
- Trong một thời gian dài, lỗi độ cao GPS được lọc ra,
- Trong một thời gian dài, các lỗi DEM tương tự như tiếng ồn, vì vậy chúng được lọc ra.
Kết hợp là tính toán độ cao GPS hoặc DEM trung bình và trích xuất sự thay đổi độ cao từ nó.
Ví dụ, trong 30 phút qua, độ cao của tiếng ồn được lọc (GPS hoặc MNT) đã tăng 100 m; tuy nhiên, trong cùng thời kỳ, độ cao được chỉ ra bởi phong vũ biểu đã tăng thêm 150 mét.
Về mặt logic, sự thay đổi chiều cao phải giống nhau. Kiến thức về các đặc tính của các cảm biến này giúp bạn có thể "điều chỉnh lại" phong vũ biểu -50 m.
Thông thường ở chế độ Baro + GPS hoặc 3D, độ cao của khí áp kế được điều chỉnh, như một người đi bộ đường dài hoặc leo núi sẽ làm theo cách thủ công, bằng cách tham khảo bản đồ IGN.
Cụ thể, GPS gần đây hoặc một điện thoại thông minh gần đây (chất lượng tốt) phát hiện bạn (FIX) với độ chính xác 3,5m trong mặt phẳng ngang 90 lần trên 100 khi điều kiện thu sóng là lý tưởng.
“Hiệu suất” theo chiều ngang này tương ứng với kích thước mắt lưới 5 m x 5 m hoặc 25 m x 25 m và việc sử dụng các DTM này cho phép độ chính xác theo chiều dọc tốt.
DEM hiển thị độ cao của mặt đất, ví dụ: nếu bạn băng qua thung lũng Tarn trên cầu cạn Millau, đường đi được ghi lại trên DEM sẽ đưa bạn đến đáy của thung lũng, ngay cả khi đường đi vẫn còn trên nền cầu cạn. ...
Một ví dụ khác, khi bạn đang đạp xe leo núi hoặc đi trên sườn núi dốc, độ chính xác của GPS theo phương ngang sẽ giảm đi do ảnh hưởng của mặt nạ hoặc đa đường; thì chiều cao được gán cho FIX sẽ tương ứng với chiều cao của một tấm liền kề hoặc xa hơn, do đó có thể là đỉnh hoặc đáy của thung lũng.
Trong trường hợp tệp được hình thành bởi các lưới có bề mặt lớn, chiều cao sẽ có xu hướng trung bình giữa đáy của thung lũng và đỉnh!
Đối với hai ví dụ cực đoan nhưng điển hình này, sự khác biệt tích lũy về chiều cao sẽ dần dần lệch khỏi giá trị thực.
Khuyến nghị sử dụng
Để tránh tác dụng phụ:
- Hiệu chỉnh khí áp kế GPS ở độ cao của điểm xuất phát của bạn ngay trước khi khởi hành (được khuyến nghị bởi tất cả các nhà sản xuất GPS),
- hãy để GPS của bạn thực hiện một vài CỐ ĐỊNH trước khi bắt đầu theo dõi để độ chính xác của vị trí khớp với nhau,
- chọn lai: tính toán độ cao = Khí áp kế + GPS hoặc Phong vũ biểu + 3D.
Nếu độ cao đường đi của bạn đã được đồng bộ hóa với DEM, bạn sẽ có các phép tính độ cao và độ dốc rất chính xác như trong hình ảnh bên dưới, trong đó sự khác biệt chỉ là 1 mét.
- GPS Trail 2 (chụp ảnh giảm chất lượng 72dpi, màn hình GPS 200dpi)
- Overlay raster và bản đồ vector OSM
- Tỷ lệ 1: 10
- CDEM 5mx5m BD Alti IGN che nắng nhấn mạnh chiều cao với gia số 1m.
Hình ảnh bên dưới so sánh cấu hình của hai đường đua 30 km giống hệt nhau (cùng danh tiếng), chiều cao của một đường được đồng bộ hóa với IGN DEM và đường còn lại với Sonny DEM, một tuyến đường chạy ở chế độ baro + hybrid 3d.
- Độ cao trên bản đồ IGN: 275 m.
- Độ cao được tính bằng GPS ở chế độ Hybrid Baro + 3D: 295 m (+ 7%)
- Độ cao được tính bằng GPS ở chế độ Hybrid Baro + GPS: 297 m (+ 8%).
- Leo dốc đồng bộ trên IGN MNT: 271 m (-1,4%)
- Leo dốc đồng bộ trên Sonny MNT: 255 m (-7%)
"Sự thật" có thể nằm ngoài 275m IGN do thiết lập đường cong.
Ví dụ về hiệu chuẩn tự động (bù) của máy đo độ cao khí áp GPS trong suốt tuyến đường được hiển thị ở trên (Tệp nhật ký gốc từ GPS):
- Không có tích lũy theo chiều dọc để tính chênh lệch độ cao: 5 m, (Tham số giống hệt với các đường cong của bản đồ IGN),
- Độ cao trong quá trình hiệu chuẩn / đặt lại:
- GPS 113.7 m,
- Máy đo độ cao khí áp 115.0 m,
- Chiều cao MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
- Lặp lại (Thời gian thanh toán): 30 phút
- Hiệu chỉnh khí áp trong 30 phút tới: – 0.001297
