Kako lahko izboljšam natančnost višine v TwoNav GPS?

Preambula

Od začetka leta 2021 IGN omogoča brezplačen dostop do nekaterih svojih podatkov:

• IGN-ovih TOP 25 zemljevidov še ni brezplačnih, vendar je različica zemljevida, ki je na voljo na Géoporttailu, brezplačna.
• Podatkovne baze IGN višinomerov 5 x 5 m so prosto dostopne. Te baze omogočajo izdelavo digitalnega modela terena, t.j. višinski zemljevid z horizontalno ločljivostjo 5 mx 5 m ali 1 mx 1 m z vertikalno ločljivostjo 1 m. Ali pa odlična definicija za uporabnike, ki smo.

Ta članek v obliki vadnice je posebej namenjen uporabnikom programske opreme GPS TwoNav in Land.

Trenutno ni mogoče vplivati ​​na podatke o nadmorski višini Garmin GPS.

Kaj je digitalni model višine (DTM)

Digitalni model višin (DEM) je tridimenzionalna predstavitev zemeljske površine, ustvarjena iz podatkov o višinah. Natančnost višinske datoteke (DEM) je odvisna od:

• Kakovost podatkov o nadmorski višini (natančnost in sredstva, ki se uporabljajo za merjenje),
• velikost enotne celice (pikslov),
• O horizontalni natančnosti lokalizacije teh mrež,
• Natančnost vaše geolokacije in s tem kakovost vašega GPS-a, povezane ure ali pametnega telefona.

Plošča ali ploščica iz baze podatkov IGN Altimetric. Ploščica velikosti 5 km x 5 km, sestavljena iz 1000 × 1000 celic ali celic 5 mx 5 m (gozd Saint Gobain Aisne). Ta zaslon se projicira na osnovni zemljevid OSM.

DEM je datoteka, ki določa vrednost višine točke, ki se nahaja v središču mreže, pri čemer je celotna površina mreže na isti višini.

Na primer, datoteka oddelka Aisne BD Alti IGN velikosti 5 x 5 m (oddelek je bil izbran zaradi velike velikosti) ima nekaj manj kot 400 ploščic.

Vsaka mreža je označena z nizom koordinat zemljepisne širine in dolžine.

Manjša kot je velikost mreže, natančnejši so podatki o nadmorski višini. Podatki o nadmorski višini, manjši od velikosti mrežnega očesa (ločljivost), so prezrti.

Manjša kot je velikost mrežnega očesa, večja je natančnost, vendar večja bo datoteka, zato bo zavzela več pomnilnika in težje za obdelavo, kar lahko upočasni druge operacije obdelave.

Velikost datoteke DEM za oddelek je približno 1Mo za 25m x 25m, 120Mo za 5m x 5m.

DEM, ki jih uporablja večina aplikacij, spletnih mest, GPS in potrošniških pametnih telefonov, so iz brezplačnih globalnih podatkov, ki jih zagotavlja NASA.

Vrstni red natančnosti NASA DEM je velikost celice 60 m x 90 m in višina stopnice 30 m. To so neobdelane datoteke, niso bile popravljene in pogosto so podatki interpolirani, natančnost je povprečna, lahko so velike napake.

To je eden od razlogov za vertikalno netočnost GPS-a, ki pojasnjuje razliko v nadmorski višini, opaženo za progo, odvisno od spletnega mesta, na katerem gostuje, GPS-a ali pametnega telefona, ki je zabeležil razliko v nadmorski višini.

• Sonny MNT (glej pozneje v tem priročniku) je brezplačno na voljo za Evropo z velikostjo celice približno 25 m x 30 m. Uporablja natančnejše vire podatkov kot NASA MNT in je delal pri odpravljanju večjih napak. Je razmeroma natančen DEM, primeren za gorsko kolesarjenje, z dobrimi zmogljivostmi v evropski državi.

Na zgornji sliki je višinska ploščica (MNT BD Alti IGN 5 x 5), ki pokriva kupe žlindre (blizu Valenciennesa), pretvorjena v konturne črte, ki so razmaknjene 2,5 m narazen in postavljene na zemljevid IGN. Slika vam omogoča, da "prepričate" o kakovosti te DEM.

• IGN DEM 5 x 5 m ima vodoravno ločljivost (velikost celice) 5 x 5 m in navpično ločljivost 1 m. Ta DEM zagotavlja višino terena; višina infrastrukturnih objektov (zgradbe, mostovi, žive meje itd.) se ne upošteva. V gozdu je to višina zemlje ob vznožju dreves, površina vode je površina obale za vse rezervoarje, večje od enega hektarja.

Montaža in montaža DEM

Za hitrejše premikanje: uporabnik TwoNav GPS je sestavil digitalni model terena, ki pokriva Francijo z uporabo podatkov IGN velikosti 5 x 5 m. Te lahko prenesete po regijah z brezplačnega spletnega mesta: CDEM 5 m (RGEALTI).

Za uporabnika je pravi test za oceno zanesljivosti »DEM« vizualizacija jezerske gladine v 3D.

Pod jezerom starih kovačnic (Ardeni), prikazano v 3D s strani BD Alti IGN zgoraj in BD Alti Sonny spodaj. Vidimo, da je kakovost.

Zemljevidi višinomera CDEM, ki jih nudi TwoNav kot standard za svojo programsko opremo GPS ali LAND, niso zelo zanesljivi.

Tako ta "vadnica" ponuja uporabniški priročnik za prenos "ploščic" zanesljivih višinometričnih podatkov za programsko opremo TwoNav GPS in LAND.

Podatki so brezplačno na voljo za:

• Vsa Evropa: Sonny Altimetry Database,
• Francija: baza podatkov o višinomerju IGN.

Ustvarite lahko datoteko, ki pokriva samo državo, oddelek ali geografsko območje (plošče / ploščice / pelete), da prihranite uporaben pomnilnik ali uporabite manjše datoteke.

Sonny baza podatkov višinomerov

Modeli 1'' so razdeljeni na dele datotek velikosti 1 ° x 1 ° in so na voljo v formatu SRTM (.hgt) z velikostjo celice 22 × 31 m, odvisno od zemljepisne širine, format, ki se uporablja po vsem svetu in se uporablja v številnih programih. Označeni so s svojimi koordinatami, na primer N43E004 (43 ° severne širine, 4 ° vzhodne dolžine).

postopek

1. Povežite se s spletnim mestom https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Prenesite ploščice, ki ustrezajo izbrani državi ali geografskemu sektorju.

3. Ekstrahirajte datoteke .HGT iz prenesenih datotek .ZIP.

4. Vsako datoteko .HGT naložite v LAND

5. V LAND so vsi želeni .hgts odprti, ostale zaprite.

6. Prosimo, naredite "Združi te DEMS", čas kompilacije je lahko dolg, odvisno od števila ploščic, ki jih je treba zbrati (izberite razširitev cdem) za datoteko .CDEM, ki se lahko uporablja na Twonav GPS.

OSM "tile" in MNT "tile" kartiranje v LAND, vse je prenosljivo na GPS in 100% brezplačno!

Baza podatkov o višinomerju IGN

Ta baza podatkov je sestavljena iz imenika po oddelkih.

postopek

1. Povežite se s spletnim mestom Geoservices. Če ta povezava ne deluje: vaš brskalnik "nima dostopa do FTP": brez panike! Navodila:
   • V vašem upravitelju datotek:
   • desni klik na "ta računalnik"
   • desni klik "dodaj omrežno lokacijo"
   • Vnesite naslov "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" "without" ";
   • Poimenujte ta dostop, da ga identificirate ex geoservice IGN
   • Končajte postopek
   • Počakajte nekaj minut, da se seznam datotek posodobi (trajalo bo nekaj minut)
2. Zdaj imate dostop do podatkov IGN:
   • Z desno miškino tipko kliknite podatkovno datoteko, ki jo želite kopirati.
   • Nato INSERT v ciljni imenik
   • Časi polnjenja so lahko dolgi!

Ta slika ponazarja uvoz baze podatkov o višinometrih Vaucluse 5m x 5m. Z desno miškino tipko kliknite datoteko, nato kopirajte v mapo in počakajte na prenos.

Po razpakiranju “zipane” datoteke dobimo drevesno strukturo. Podatki ustrezajo približno 400 podatkovnim datotekam (ploščicam) 5 km x 5 km ali 1000 × 1000 celic 5 m x 5 m v formatu .asc (besedilni format) za oddelek.

Disk z več ploščicami pokriva predvsem MTB stezo.

Vsaka celica velikosti 5x5 km je identificirana z nizom Lambertovih koordinat 93.

UTM koordinate zgornjega levega kota te ploščice ali ploščic sta x = 52 6940 in y = 5494 775:

• 775: stolpec rang (770, 775, 780, ...) na zemljevidu
• 6940: Razvrstite črto na zemljevidu

3. Plesna DEŽELA

4. V naslednjem koraku poiščite podatke v imeniku "podatki", izberite samo prvo datoteko:

5. Odprite in potrdite, odpre se spodnje okno, bodite previdni, to je najbolj občutljiv korak :

Izberite projekcijo Lambert-93 in Datum RGF 93 ter potrdite polje v spodnjem levem kotu.

Zemljišče izvleče in oblikuje podatke iz ploščic * .asc, kar lahko traja nekaj časa.

Po izdelavi plošč iz DEM v formatu SRTM (HGT / DEM), jih je toliko, kolikor je datotek v formatu * .asc.

6. Land vam omogoča, da jih "združite" v eno datoteko DEM ali po ploščicah ali granulah, da ustrezajo vašim potrebam (upoštevajte, da lahko velikost datoteke upočasni obdelavo GPS)

Za lažjo uporabo je bolje (ni potrebno) najprej pokriti vse odprte karte.

V meniju zemljevida (glej spodaj) odprite vse datoteke v formatu * .hdr (najmanj obsežne) uvožene podatkovne baze (kot pri prejšnjih operacijah)

Land odpre datoteke HDR, DEM oddelka se naloži in se lahko uporablja

7. Tukaj lahko uporabite Ardennes DEM (bump map), za lažjo uporabo jih bomo združili v eno datoteko.

Seznam menija:

Združite te DEM

Izberite format * .cdem in poimenujte datoteko DEM.

Postopek spajanja bo trajal malo časa, združiti je treba več kot 21 datotek. Zato priporočamo delo na osnovi MNT granul, ki pokrivajo vaša igrišča.

Digitalni model terena v Ardenih, ki smo ga ustvarili, samo odprite to datoteko zemljevida IGN Geoportal, kot je prikazano na primer spodaj.

Preizkus se izvede z neposrednim odpiranjem proge UtagawaVTT »Château de Linchamp«, ki je prikazana na začetku pri višinski razliki 997 m, 981 m s Sonny DTM (prejšnji postopek) in 1034 m, ko Land zamenja višino na vsaki točki z višino DTM 5 m x 5 m .

Izračun nivojske razlike s seštevanjem konturnih črt na karti IGN kaže razliko v nivoju 1070 m, torej 3 % razliko, kar je povsem pravilno.

Vrednost 1070 ostaja približna, ker ni trivialno izračunati krivulje na karti v reliefu.

Uporaba datoteke za merjenje višine

Datoteke MNT.cdem lahko LAND uporablja za ekstrakcijo nadmorske višine, izračun nadmorske višine, naklona, ​​sledi smernih točk in še več; in za vse naprave TwoNav GPS je dovolj, da datoteko vstavite v imenik / map in jo izberete kot map.cdem.

Članek v blogu o nenatančni nadmorski višini razkriva problem višine in višinske razlike z uporabo GPS-a, načelo pa se lahko prenese na ure GPS in aplikacije za pametne telefone.

Proizvajalci uporabljajo več metod, da "izbrišejo" netočnosti, predstavljene v tem članku, s filtriranjem (premično povprečje) podatkov o nadmorski višini z uporabo barometričnega senzorja ali digitalnega modela terena.

Nadmorska višina GPS je "šumna", tj. niha okoli povprečne vrednosti, barometrična višina je odvisna od nihanja zračnega tlaka in temperature, zato so vremenske datoteke in datoteke DEM lahko netočne.

Hibridizacija barometra z GPS ali DEM temelji na naslednjem principu:

• V daljšem časovnem obdobju je sprememba barometrične nadmorske višine odvisna od vremenskih razmer (tlak in temperatura),
• V daljšem časovnem obdobju se napake v višini GPS filtrirajo,
• Dolgo časa so napake DEM podobne šumu, zato so filtrirane.

Hibridizacija pomeni izračun povprečne nadmorske višine GPS ali DEM in iz nje izluščiti spremembo višine.

Na primer, v zadnjih 30 minutah se je višina filtriranega hrupa (GPS ali MNT) povečala za 100 m; vendar se je v istem obdobju višina, ki jo kaže barometer, povečala za 150 metrov.

Logično bi morala biti sprememba višine enaka. Poznavanje lastnosti teh senzorjev omogoča "prenastavitev" -50 m barometra.

Običajno v načinu Baro + GPS ali 3D se višina barometra popravi, kot bi pohodnik ali plezalec naredil ročno s sklicevanjem na zemljevid IGN.

Natančneje, nedavni GPS ali nedavni pametni telefon (dobre kakovosti) vas zazna (FIX) z natančnostjo 3,5 m v vodoravni ravnini 90-krat od 100, ko so pogoji za sprejem idealni.

Ta horizontalna "zmogljivost" ustreza velikosti mrežnega očesa 5 mx 5 m ali 25 mx 25 m in uporaba teh DTM omogoča dobro vertikalno natančnost.

DEM prikazuje višino tal, če na primer prečkate dolino Tarn na viaduktu Millau, vas mora tir, posnet na DEM, pripeljati do dna doline, tudi če pot ostane na ploščadi viadukta. ...

Drug primer, ko kolesarite z gorskim kolesom ali potujete po strmem pobočju, se natančnost vodoravnega GPS-a zmanjša zaradi učinkov maskiranja ali večpotnosti; potem bo višina, dodeljena FIX, ustrezala višini sosednje ali bolj oddaljene plošče, torej bodisi na vrh ali na dno doline.

V primeru datoteke, ki jo tvorijo mreže velike površine, bo višina težila k povprečju med dnom doline in vrhom!

Za ta dva skrajna, a tipična primera bo kumulativna razlika v višini postopoma odstopala od prave vrednosti.

Priporočila za uporabo

Da se izognete stranskim učinkom:

• Umerite GPS barometer na nadmorski višini vaše začetne točke tik pred odhodom (priporočajo ga vsi proizvajalci GPS),
• pustite, da vaš GPS naredi nekaj POPRAVK, preden začnete slediti, da bo ustrezal natančnosti položaja,
• izberite hibridizacijo: izračun višine = Barometer + GPS ali Barometer + 3D.

Če je bila vaša višina tira sinhronizirana z DEM, boste imeli zelo natančne izračune nadmorske višine in naklona, ​​kot je na spodnji sliki, kjer je razlika le 1 meter.

• GPS Trail 2 (72 dpi zajem slike, 200 dpi zaslon GPS)
• Prekrivni rastrski in vektorski zemljevid OSM
• Merilo 1: 10
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN senčenje poudarja višino v korakih po 1m.

Spodnja slika primerja profil dveh enakih 30-kilometrskih prog (enake slave), višina ene je bila sinhronizirana z IGN DEM, druga pa s Sonny DEM, trasa, ki poteka v baro + hibridnem načinu 3d.

• Nadmorska višina na zemljevidu IGN: 275 m.
• Nadmorska višina, izračunana z GPS-om v načinu Hybrid Baro + 3D: 295 m (+ 7%)
• Nadmorska višina, izračunana z GPS-om v načinu Hybrid Baro + GPS: 297 m (+ 8%).
• Sinhroniziran vzpon na IGN MNT: 271 m (-1,4%)
• Sinhroniziran vzpon na Sonny MNT: 255 m (-7%)

"Resnica" je verjetno zunaj 275m IGN zaradi nastavitve krivulje.

Primer samodejne kalibracije (kompenzacije) GPS barometričnega višinomera med zgoraj prikazano potjo (Izvirna datoteka dnevnika iz GPS-a):

• Brez navpične akumulacije za izračun višinske razlike: 5 m, (parametrizacija je identična krivuljam zemljevida IGN),
• Nadmorska višina med kalibracijo/ponastavitvijo:
  • GPS 113.7 m,
  • Barometrični višinomer 115.0 m,
  • Višina MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Ponovitev (obdobje poravnave): 30 minut
• Barometrični popravek za naslednjih 30 minut: – 0.001297