GPSまたはSTRAVAの高度が不正確なのはなぜですか？
高度の精度とGPSの高度の違いに関して、繰り返し質問が発生します。
些細なことのように思えるかもしれませんが、正確な高さを取得するのは困難ですが、水平面では、巻尺、ロープ、測地線チェーンを簡単に配置したり、ホイールの円周を累積して距離を測定したりできます。 一方、メーター📐を垂直面に配置するのはより困難です。
GPSの高さは地球の形の数学的表現に基づいていますが、地形図の高さは地球に関連付けられた垂直座標系に基づいています。
したがって、これらはXNUMXつのポイントで一致する必要があるXNUMXつの異なるシステムです。
高度と垂直降下は、ほとんどのサイクリスト、マウンテン バイク、ハイカー、クライマーがライド後に参照したいパラメーターです。
垂直プロファイルと正しい標高差を取得するための手順は、屋外のGPSマニュアル（Garmin GPSMap範囲マニュアルなど）に比較的よく文書化されていますが、逆説的に、この情報は目的のGPSユーザーマニュアルにはほとんどないか、わかりにくいものです。 サイクリスト向け（たとえば、Garmin Edge GPS範囲のガイド）。
ガーミンのアフターサービスは、TwoNavと同じように、役立つアドバイスをすべて提供しています。 他のGPSメーカーやアプリ（Strava以外）にとって、これは大きなギャップです🕳。
高さの測定方法は？
いくつかのテクニック：
- 有名なタレスの定理を実際に適用して、
- さまざまな三角測量技術、
- 高度計を使用して、
- レーダー、ディール、
- 衛星測定。
気圧高度計
基準を決定する必要がありました。高度計は、場所の大気圧を高度に変換します。 高度0mは、摂氏1013,25度の海面での15mbarの圧力に対応します。
実際には、これら1035つの条件が海面で満たされることはめったにありません。たとえば、この記事を書いているとき、ノルマンディーの海岸の気圧は6 mbarで、気温は500°に近いため、高度でエラーが発生する可能性があります。約XNUMXメートルの。
気圧/温度条件が安定した場合、気圧高度計は再調整後に正確な高度を提供します。
調整とは、ある場所の正確な高度を維持することです。次に、高度計は、大気圧と温度の変化に応じてその高度を調整します。
気温が下がると🌡圧力曲線が狭くなり、高度が上がります。気温が上がるとその逆になります。
表示される高度値は周囲温度の変化に敏感です。高度計を手首に持っているか着用しているユーザーは、表示値に対する局所温度の変化の影響に注意する必要があります（例：時計袖で閉じたり開いたり、動きの速いまたは遅いことによる相対的な風、体温の影響など）。
安定した気団を単純化するために、それは安定した天気です🌥。
正しく使用すると、気圧高度計は、航空学、ハイキング、登山などのさまざまなアプリケーションで信頼できる参照機器になります。
L'altitude GPS
GPSは、地球をシミュレートする理想的な球体「楕円体」に対する場所の高さを決定します。 地球は不完全であるため、「ジオイド」の高さを取得するには、この高さを変換する必要があります🌍。
GPSを使用して測量マーカーの高さを読み取る観測者は、GPSが理想的な受信条件下で正しく機能しているにもかかわらず、数十メートルの偏差を確認できます。 たぶんGPS受信機が間違っていますか？
この違いは、楕円体、特にジオイドモデルのモデリングの精度によって説明されます。ジオイドモデルは、地球の表面が理想的な球体ではなく、異常を含み、人間による修正を受け、絶えず変化しているために複雑です。 （地電流と人間）。
これらの不正確さは、GPSに固有の測定誤差と組み合わされ、GPSによって報告される高度の不正確さと絶え間ない変化の原因になります。
良好な水平精度を優先する衛星ジオメトリ、つまり地平線上の衛星の位置が低いため、正確な高度の取得が妨げられます。 垂直方向の精度の大きさは、水平方向の精度の1,5倍です。
ほとんどのGPSチップセットメーカーは、数学モデルをソフトウェアに統合しています。 地球の測地モデルに近づく このモデルで指定された高さを提供します。
これは、海の上を歩いている場合、地球の測地モデルが不完全であるため、負または正の高度が表示されることは珍しくありません。この欠点に、GPSに固有のエラーを追加する必要があります。 これらのエラーの組み合わせにより、特定の場所で50メートルを超える標高偏差が発生する可能性があります😐。
ジオイドモデルは改良されており、特にGNNS測位の結果として得られた高度計は数年間不正確なままです。
デジタル地形モデル「DTM」
DTM はグリッドで構成されるデジタル ファイルで、各グリッド (正方形の基本サーフェス) はそのグリッドのサーフェスの高さの値を提供します。 世界の標高モデルの現在のグリッド サイズのアイデアは 30 m x 90 m. 地球の表面上の点の位置 (経度、緯度) を知ることで、読み取りによってその場所の高さを簡単に取得できます。 DTM ファイル (英語では DTM、Digital Terrain Model)。
DEMの主な欠点は、その信頼性（異常、穴）とファイルの精度です。 例：
- ASTER DEMは、30 mのステップ（グリッドまたはピクセル）、30 mの水平精度、および20mの高度計で使用できます。
- MNT SRTMは、90 mの間隔（グリッドまたはピクセル）、約16 mの高度計、および60mの平面精度で使用できます。
- Sonny DEM モデル (ヨーロッパ) は、1°x1° 刻みで利用できます。つまり、セル サイズは緯度に応じて 25 x 30 m 程度です。 ベンダーは最も正確なデータ ソースをまとめました。この DEM は比較的正確で、無料の OpenmtbMap マッピングを介して TwoNav と Garmin GPS に「簡単に」使用できます。
- IGN DEM 5m x 5mは、2021m x1mまたは1mx 5mステップで5mの垂直解像度で無料（1年XNUMX月から）で利用できます。このDEMへのアクセスについては、このガイドで説明しています。
解像度（またはファイル内のデータの精度）をそのデータの実際の精度と混同しないでください。 読み取り値（測定値）は、地球の表面を最も近いメートルまで観測できない機器から取得できます。
IGN DEMは、2021年1月から無料で入手できます🙏は、さまざまな機器で得られた測定値（測定値）のパッチワークです。 最近の調査のためにスキャンされた領域（洪水リスクなど）は5 mの解像度でスキャンされました。他の場所では、精度がこの値から大きくかけ離れている可能性があります。 ただし、ファイルでは、データが5x1mまたは1x2026mの増分でフィールドに入力されるように補間されています。IGNは、1年までにフランスを完全にカバーすることを目標に、高解像度のポーリングキャンペーンを開始しました。その日、IGNDEMは正確になります。 1x1xXNUMXm間隔で無料です。..。
DEM は地面の高さを示します。インフラ (建物、橋、垣根など) の高さは考慮されていません。 森林では、これは木の根元にある地球の高さであり、水面は XNUMX ヘクタールを超えるすべての貯水池の海岸の表面です。
セル内のすべてのポイントの高さが同じであるため、崖の端では、ファイルの場所の不確実性と場所の不確実性を合計すると、抽出された高さは隣接するセルと同じになる可能性があります。
理想的な受信状態でのGPS測位精度は、4,5％で90m程度です。 このパフォーマンスは、最新のGPS受信機（GPS + Glonass + Galileo）で見られます。 したがって、精度は、実際の場所の90〜100 m（晴天、マスクを除く、峡谷を除くなど）の0分の5倍です。 1 x 1mのセルでDEMを使用することは逆効果です。正しいグリッド上にいる可能性はまれだからです。 この選択は、実際の付加価値のないプロセッサを圧倒します！
で使用できるDEMを取得するには：
- TwoNav GPS：5 m CDEM（RGEALTI）。
Garmin GPS：Sonnyデータベース
TwoNavGPS用に独自のDEMを作成する方法を学びます。 レベル曲線はQgisソフトウェアを使用して抽出できます。
GPSを使用して高度を決定する
XNUMXつの解決策は、DEMファイルをGPSナビゲーターにロードすることですが、高度は、グリッドのサイズが縮小され、ファイルが十分に正確である場合（水平方向および垂直方向）にのみ信頼できます。
DEMの品質をよく理解するには、たとえば、湖の起伏を視覚化するか、湖を横切るパスを作成して2Dセクションで標高を観察するだけで十分です。
画像：LANDソフトウェア、正しいDEMを使用した3D倍率xXNUMXでのジェラールメ湖の眺め。 メッシュの地形への投影は、現在のDEM制限を示しています。
画像: LAND プログラム、正しい DTM を使用した 2D でのジェラルメ湖「BOG」のビュー。
最新の「高品質」GPSデバイスはすべて、コンパスとデジタル気圧センサーを備えているため、気圧高度計を備えています。 このセンサーを使用すると、既知のポイントに高度を設定すれば、正確な高度を取得できます（Garmin推奨）。
GPSの登場以来、GPSによって提供される高度の不正確さは、気圧計の高度とGPS高度を使用して正確な地理的位置を提供する航空学のハイブリダイゼーションアルゴリズムの開発を促しました。 身長。 これは信頼性の高い高度ソリューションであり、屋外のTwoNavの練習用に最適化されたGPSメーカーの推奨される選択肢です。 とガーミン。
ガーミンでは、ユーザープロファイル（アウトドア、サイクリング、マウンテンバイクなど）に応じてGPSを導入しているため、ユーザーマニュアルやアフターサービスを参照することが重要です。
最適な解決策は、GPS をオプションに設定することです。
- 高度=気圧計+ GPS、GPSで許可されている場合、
- GPSで許可されている場合、高度=気圧計+ DTM（MNT）。
いずれの場合も、気圧計を備えたGPSの場合は、手動で気圧計を開始点の最小高度に設定します。 長期的には山⛰で、特に気温や天候が変動した場合は、設定をやり直す必要があります。
一部のGarminGPS最適化サイクリングデバイスは、既知の高度ウェイポイントで気圧高度を自動的にリセットします。これは、マウンテンバイクに特に適したソリューションです。 ただし、ユーザーは、たとえば、峠の高さと谷の底を離れる前に通知する必要があります。 帰り道では、高さの差は正確になります👍。
バロメーター+（GPSまたはDTM）モードでは、メーカーは、バロメーター、GPS、またはDEMで見られる上昇が一貫している必要があるという原則に基づいて、自動バロメーター調整アルゴリズムを組み込んでいます。この原則は、ユーザーに大きな柔軟性を提供し、野外活動。
ただし、ユーザーは次の制限に注意する必要があります。
- GPSはジオイドに基づいているため、ユーザーが人工地形を移動すると（たとえば、スラグダンプに）、修正が歪められます。
- DEMは地上の経路を示します。ユーザーが人間のインフラストラクチャの大部分（高架橋、橋、歩道橋、トンネルなど）を借りた場合、調整は相殺されます。
したがって、正確な標高の増加を取得するための最適な手順は次のとおりです。
1️⃣最初に気圧センサーを調整します。 この設定を行わないと、高さが変換（シフト）され、天候によるドリフトが小さい場合（山の外の短いルート）、レベルの差は正しくなります。 GarminファミリーのGPSユーザーの場合、「gpx」の高さはコミュニティのGarminとStravaによって使用されるため、データベースに正しい標高プロファイルを入力することをお勧めします。
2️⃣長距離（> 1時間）および山岳地帯の気象条件によるドリフト（高度と高度の誤差）を減らすには：
- 選択に焦点を当てる バロメーター+ GPS、人工的な救済のある外側のエリア（ダンプエリア、人工の丘など）、
- 選択に焦点を当てる バロメーター+ DTM（MNT）インフラストラクチャの大部分（歩道橋、高架道路など）を使用するルートの外にIGN DTM（5 x 5 mグリッド）またはSonny DTM（フランスまたはヨーロッパ）を設置した場合。
高低差の発生
前の行で説明した高度の問題は、XNUMX人の施術者の高度の違いが、GPSで読み取られるか、STRAVAなどのアプリケーション（STRAVAヘルプを参照）で読み取られるかによって異なるか、異なることを観察した後に現れることがほとんどです。
まず、最も信頼できる高度を提供するためにGPSを調整する必要があります。
マップを読んでレベルの差を取得するのは非常に簡単です。多くの場合、開業医は極端な寸法のポイント間の差を決定することに限定されますが、正確には、合計を取得するために正の等高線を数える必要があります。
デジタルファイルに水平線はありません。GPSソフトウェア、トラックプロットアプリケーション、または分析ソフトウェアは、「ステップまたは標高の増分を累積する」ように構成されています。
多くの場合、「蓄積なし」を構成できます。
- TwoNavでは、設定オプションはすべてのGPSに共通です
- Gaminでは、ユーザーマニュアルとアフターサービスを参照する必要があります（各モデルには、一般的なユーザープロファイルに応じた独自の特性があります）
- OpenTravellerアプリには、高さの違いを判断するための感度しきい値の調整を提案するオプションがあります。
誰もが独自の解決策を持っています💡。
オンライン分析用のWebサイトまたはソフトウェア 高さの交換に努める 独自の高さデータを持つ「gpx」ファイルから。
例：STRAVAは、から派生したトラックから派生した標高を使用して作成された「ネイティブ」高度計ファイルを作成しました STRAVAに知られているGPS 採用されたソリューションは、GPSがSTRAVAに認識されていることを前提としているため、現時点では主にGARMIN範囲から取得され、ファイルの信頼性は、各ユーザーが手動で高度をリセットしたことを前提としています。 。
実際の結果としては、特にグループウォーク中に問題が発生します。これは、各参加者🚵が、GPSの種類によって、他の参加者のレベルと標高差が異なることに気付く場合や、理解していない好奇心旺盛なユーザーであるためです。違いがGPS高度である理由、分析ソフトウェアまたはSTRAVAが異なります。
完全にサニタイズされたSTRAVAの世界では、GPS GARMINユーザーグループのすべてのメンバーは、原則として、GPSとSTRAVAで同じ高度を確認する必要があります。 違いは高さ調整でしか説明できないのは当然ですが 報告された高さの違いが正しいことを確認するものは何もありません。
STRAVAに知られていないGPSを持っているこのユーザーグループのメンバーは、GPSによって表示されるレベルの違いは異なりますが、STRAVAでアシスタントと同じ高度の違いを確認する必要があるのは当然です。 彼は自分の機器のせいにすることができますが、それでも正しく機能します。
高さの差の真の値に最も近い値は、IGNカードを読み取るときにフランスまたはベルギーでも取得されます。、より高度なジオイドの試運転により、ランドマークは徐々にGNSSに向かって移動します
GNSS：衛星システムを使用したジオロケーションとナビゲーション：その地点で受信したいくつかの人工衛星からの無線信号を処理することにより、地表または地球のすぐ近くにある地点の位置と速度を決定します。
標高差を取得するためにソフトウェアまたはアプリケーションに依存する必要がある場合は、このソフトウェアを調整して、サイトのIGNマップの等高線（5または10 m）に従って累積ステップ値を調整する必要があります。 小さなステップはすべての小さなジャンプまたはバンプへの移行のドロップに変わり、逆に、ステップが高すぎると小さな丘の上昇が消去されます。
これらの推奨事項を適用した後、著者の実験は、GPSまたは信頼性の高いDEMを備えた分析ソフトウェアを使用して取得された高度値が「正しい」範囲内にとどまっていることを示しています。 IGNマップにも独自の不確実性があると仮定しますIGNカード1 / 25で得られた見積もりと比較。
一方、STRAVAによって公開された値は通常誇張されています。 ユーザーからの「フィードバック」に基づいてSTRAVAが使用する方法は、理論的には、訪問者の数に応じて、すでに行われているはずの真実に非常に近い値への急速な収束を予測することを可能にしますBikeParkまたは非常に忙しいトラック！
この点を具体的に説明するために、長さ 20 km の丘陵道路でランダムに取得されたトラックの分析を次に示します。 「気圧」GPS 高度は出発前に設定され、「気圧 + GPS」高度を提供し、DTM は正確になるように再設計された信頼性の高い DTM です。 私たちは、STRAVA が信頼できる標高プロファイルを持つことができるエリアの外にいます。
これは、IGNとGPSの差が最も大きく、IGNとSTRAVAの差が最も小さいトラックの図です。 GPS と STRAVA の距離は 80m で、真の「IGN」はその間にあります。
| ハイツ | ||||||
| 出発する | 到着 | マックス | 分 | 高さ | 偏差/ IGN | |
| GPS（バロ+ GPS） | 122 | 124 | 150 | 98 | 198 | -30 |
| DTMでの高さ調整 | 122 | 122 | 150 | 98 | 198 | -30 |
| 食品製造 | 280 | +51 | ||||
| IGNカード | 122 | 122 | 148 | 99 | 228,5 | 0 |
