Bagaimana cara meningkatkan akurasi ketinggian di TwoNav GPS?

Preamble

Sejak awal tahun 2021, IGN telah menyediakan akses gratis ke beberapa datanya:

• Peta TOP 25 IGN belum gratis, namun versi Peta yang tersedia di Géoportail gratis.
• Basis data altimeter IGN 5 x 5 m tersedia secara gratis. Basis data ini memungkinkan pembuatan model medan digital, mis. peta ketinggian dengan resolusi horizontal 5 mx 5 m atau 1 mx 1 m dengan resolusi vertikal 1 m. Atau definisi yang bagus untuk pengguna kami.

Artikel dalam bentuk tutorial ini ditujukan lebih khusus untuk pengguna perangkat lunak GPS TwoNav dan Land.

Data ketinggian GPS Garmin tidak dapat dipengaruhi saat ini.

Apa itu model elevasi digital (DTM)

Model elevasi digital (DEM) adalah representasi tiga dimensi dari permukaan bumi yang dibuat dari data elevasi. Keakuratan file elevasi (DEM) bergantung pada:

• Kualitas data ketinggian (akurasi dan sarana yang digunakan untuk survei),
• Ukuran sel satuan (piksel),
• Tentang akurasi horizontal lokalisasi kisi-kisi ini,
• Keakuratan geolokasi Anda dan oleh karena itu kualitas GPS Anda, jam tangan yang terhubung, atau ponsel cerdas Anda.

Lempengan atau ubin dari basis data Altimetrik IGN. Ubin 5 km x 5 km, terdiri dari 1000 × 1000 sel atau sel 5 mx 5 m (Hutan Saint Gobain Aisne). Layar ini diproyeksikan ke peta dasar OSM.

DEM adalah file yang menentukan nilai ketinggian dari suatu titik yang terletak di tengah grid, dengan seluruh permukaan grid pada ketinggian yang sama.

Misalnya, file departemen Aisne BD Alti IGN 5 x 5 m (departemen dipilih karena ukurannya yang besar) hanya di bawah 400 ubin.

Setiap grid diidentifikasi oleh satu set koordinat lintang dan bujur.

Semakin kecil ukuran grid, semakin akurat data elevasi. Detail elevasi yang lebih kecil dari ukuran mesh (resolusi) diabaikan.

Semakin kecil ukuran mesh, semakin tinggi presisinya, tetapi file akan semakin besar, sehingga akan memakan lebih banyak ruang memori dan lebih sulit untuk diproses, berpotensi memperlambat operasi pemrosesan lainnya.

Ukuran file DEM untuk departemen adalah sekitar 1Mo untuk 25m x 25m, 120Mo untuk 5m x 5m.

DEM yang digunakan oleh sebagian besar aplikasi, situs web, GPS, dan ponsel cerdas konsumen berasal dari data global gratis yang disediakan oleh NASA.

Urutan keakuratan DEM NASA adalah ukuran sel 60m x 90m dan tinggi langkah 30m Ini adalah file mentah, belum dikoreksi, dan seringkali datanya diinterpolasi, akurasinya rata-rata, mungkin ada yang besar kesalahan.

Ini adalah salah satu alasan ketidakakuratan vertikal GPS, yang menjelaskan perbedaan ketinggian yang diamati untuk trek, tergantung pada situs web yang dihosting, GPS atau ponsel cerdas yang mencatat perbedaan ketinggian.

• Sonny MNT (lihat nanti dalam panduan ini) tersedia gratis untuk Eropa dengan ukuran sel sekitar 25m x 30m. Ini menggunakan sumber data yang lebih akurat daripada NASA MNT dan telah bekerja untuk mengatasi bug utama. Ini adalah DEM yang relatif akurat yang cocok untuk bersepeda gunung, dengan kinerja yang baik di seluruh negara Eropa.

Pada gambar di atas, ubin altimetrik (MNT BD Alti IGN 5 x 5) yang menutupi tumpukan terak (dekat Valenciennes) telah diubah menjadi garis kontur dengan jarak 2,5 m dan ditumpangkan pada peta IGN. Gambar memungkinkan Anda untuk "meyakinkan" dalam kualitas DEM ini.

• DEM IGN 5 x 5 m memiliki resolusi horizontal (ukuran sel) 5 x 5 m dan resolusi vertikal 1 m DEM ini memberikan elevasi medan; ketinggian objek infrastruktur (gedung, jembatan, pagar, dll.) tidak diperhitungkan. Di hutan, ini adalah ketinggian bumi di kaki pohon, permukaan air adalah permukaan pantai untuk semua waduk yang lebih besar dari satu hektar.

Perakitan dan pemasangan DEM

Untuk bergerak lebih cepat: Pengguna GPS TwoNav telah menyusun model medan digital yang mencakup Prancis menggunakan data IGN 5 x 5 m. Ini dapat diunduh berdasarkan wilayah dari situs gratis: CDEM 5 m (RGEALTI).

Bagi pengguna, tes yang tepat untuk menilai keandalan “DEM” adalah visualisasi permukaan danau secara 3D.

Di bawah danau bengkel tua (Ardennes), ditampilkan dalam 3D oleh BD Alti IGN di atas dan BD Alti Sonny di bawah. Kami melihat ada kualitas.

Peta altimeter CDEM yang disediakan oleh TwoNav sebagai standar untuk perangkat lunak GPS atau LAND mereka tidak terlalu dapat diandalkan.

Dengan demikian, "tutorial" ini memberikan panduan pengguna untuk mengunduh "ubin" data altimetri yang andal untuk perangkat lunak TwoNav GPS dan LAND.

Data tersedia gratis untuk:

• Seluruh Eropa: Basis Data Altimetri Sonny,
• Prancis: Basis data altimetri IGN.

Anda dapat membuat file yang mencakup negara, departemen, atau area geografis saja (Slab / tile / Pellet) untuk menghemat memori yang dapat digunakan atau menggunakan file yang lebih kecil.

Basis Data Altimeter Sonny

Model 1 '' dibagi menjadi potongan file 1 ° x1 ° dan tersedia dalam format SRTM (.hgt) dengan ukuran sel 22 × 31 m tergantung pada garis lintang, format yang digunakan di seluruh dunia dan digunakan di banyak program. Mereka ditunjuk oleh koordinatnya, misalnya N43E004 (43 ° lintang utara, 4 ° bujur timur).

prosedur

1. Hubungkan ke situs https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Unduh ubin yang sesuai dengan negara atau sektor geografis yang dipilih.

3. Ekstrak file .HGT dari file .ZIP yang diunduh.

4. Di LAND, muat setiap file .HGT

5. Di LAND, semua .hgts yang diinginkan terbuka, tutup sisanya.

6. Lakukan "Merge These DEMS", waktu kompilasi bisa lama tergantung pada jumlah ubin yang akan dikumpulkan (pilih ekstensi cdem) untuk file .CDEM yang dapat digunakan pada GPS Twonav.

Pemetaan "ubin" OSM dan "ubin" MNT di TANAH, semuanya portabel ke GPS dan 100% gratis!

Basis Data Altimetri IGN

Basis data ini terdiri dari direktori berdasarkan departemen.

prosedur

1. Hubungkan ke situs Geoservices. Jika tautan ini tidak berfungsi: browser Anda "tidak memiliki akses FTP": jangan panik! Panduan pengguna:
   • Di pengelola file Anda:
   • klik kanan "PC ini"
   • klik kanan "tambahkan lokasi jaringan"
   • Masukkan alamat "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" "tanpa" ";
   • Beri nama akses ini untuk mengidentifikasinya ex IGN geoservice
   • Akhiri prosesnya
   • Tunggu beberapa menit hingga daftar file diperbarui (akan memakan waktu beberapa menit)
2. Anda sekarang memiliki akses ke data IGN:
   • Klik kanan pada file data yang ingin Anda salin.
   • Kemudian MASUKKAN ke direktori target
   • Waktu pengisian bisa lama!

Gambar ini mengilustrasikan import database altimeter Vaucluse 5m x 5m.Klik kanan pada file, lalu salin ke folder dan tunggu unduhan.

Setelah membongkar file "zip", struktur pohon diperoleh. Data sesuai dengan sekitar 400 file data (tiles) 5 km x 5 km atau 1000 × 1000 sel 5 m x 5 m dalam format .asc (format teks) untuk departemen.

Disk multi-ubin terutama mencakup trek MTB.

Setiap sel 5x5 km diidentifikasi oleh satu set koordinat Lambert 93.

Koordinat UTM dari sudut kiri atas ubin atau ubin ini adalah x = 52 6940 dan y = 5494 775:

• 775: peringkat kolom (770, 775, 780, ...) di peta
• 6940: Beri peringkat garis di peta

3. Menari TANAH

4. Pada langkah selanjutnya, cari data di direktori "data", pilih hanya file pertama:

5. Buka kemudian konfirmasi, jendela di bawah ini akan terbuka, hati-hati, ini adalah langkah yang paling halus :

Pilih proyeksi Lambert-93 dan Datum RGF 93 dan centang kotak di sudut kiri bawah.

Ekstrak tanah dan format data dari * .asc ubin, yang dapat memakan waktu cukup lama.

Setelah membuat slab dari DEM dalam format SRTM (HGT / DEM), jumlahnya sebanyak file dalam format * .asc.

6. Land memungkinkan Anda untuk "menggabungkan" mereka ke dalam satu file DEM atau dengan ubin atau butiran yang sesuai dengan kebutuhan Anda (perlu diingat bahwa ukuran file dapat memperlambat pemrosesan GPS)

Untuk kemudahan penggunaan, lebih baik (opsional) untuk menutup semua kartu yang terbuka terlebih dahulu.

Di menu peta (lihat di bawah) buka semua file dalam format * .hdr (paling sedikit) dari direktori data database yang diimpor (seperti untuk operasi sebelumnya)

Tanah membuka file HDR, departemen DEM dimuat dan dapat digunakan

7. Disini anda bisa menggunakan Ardennes DEM (bump map), agar lebih mudah digunakan, kami akan menggabungkannya menjadi satu file.

Daftar menu:

Gabungkan DEM ini

Pilih format *.cdem dan beri nama file DEM.

Penggabungan akan memakan waktu sedikit, lebih dari 21 file perlu digabungkan. Karenanya rekomendasi untuk bekerja berdasarkan butiran MNT yang menutupi taman bermain Anda.

Kami membuat model digital dari medan Ardennes, buka saja file peta Geoportal IGN ini seperti yang ditunjukkan di bawah ini, misalnya.

Tes dilakukan dengan langsung membuka trek UtagawaVTT "Château de Linchamp" yang ditampilkan di awal pada perbedaan ketinggian 997m, 981m dengan Sonny DTM (proses sebelumnya) dan 1034m saat Land mengganti ketinggian di setiap titik dengan ketinggian DTM 5mx5m .

Perhitungan perbedaan level dengan menjumlahkan garis kontur pada peta IGN menunjukkan perbedaan level 1070 m, yaitu selisih 3% yang cukup tepat.

Nilai 1070 tetap merupakan perkiraan karena tidak sepele menghitung kurva pada peta secara relief.

Menggunakan file altimetri

File MNT.cdem dapat digunakan oleh LAND untuk mengekstrak elevasi, menghitung elevasi, kemiringan, trek waypoint, dan banyak lagi; dan untuk semua perangkat GPS TwoNav cukup meletakkan file di direktori / map dan memilihnya sebagai map.cdem.

Sebuah artikel blog tentang ketinggian yang tidak akurat mengungkapkan masalah altimetri dan perbedaan ketinggian menggunakan GPS, prinsipnya dapat dibawa ke jam tangan GPS serta aplikasi smartphone.

Pabrikan menggunakan beberapa metode untuk "menghapus" ketidakakuratan yang disajikan dalam artikel ini, memfilter data ketinggian (rata-rata bergerak), menggunakan sensor barometrik atau model medan digital.

Ketinggian GPS "berisik", yaitu berfluktuasi di sekitar nilai rata-rata, ketinggian barometrik bergantung pada perubahan tekanan udara dan suhu, sehingga file cuaca dan DEM bisa tidak akurat.

Hibridisasi barometer dengan GPS atau DEM didasarkan pada prinsip berikut:

• Dalam jangka waktu yang lama, perubahan ketinggian barometrik tergantung pada kondisi cuaca (tekanan dan suhu),
• Selama jangka waktu yang lama, kesalahan ketinggian GPS disaring,
• Untuk waktu yang lama, kesalahan DEM mirip dengan kebisingan, sehingga disaring.

Hibridisasi adalah tentang menghitung ketinggian rata-rata GPS atau DEM dan mengekstraksi perubahan ketinggian darinya.

Misalnya, selama 30 menit terakhir, ketinggian kebisingan yang difilter (GPS atau MNT) meningkat 100 m; namun, selama periode yang sama, ketinggian yang ditunjukkan oleh barometer meningkat 150 meter.

Logikanya, perubahan ketinggian harus sama. Pengetahuan tentang sifat-sifat sensor ini memungkinkan untuk "menyesuaikan kembali" barometer -50 m.

Biasanya dalam mode Baro + GPS atau 3D, ketinggian barometer dikoreksi, seperti yang dilakukan pendaki atau pendaki secara manual, dengan mengacu pada peta IGN.

Secara khusus, GPS terbaru atau smartphone terbaru (kualitas baik) mendeteksi Anda (FIX) dengan akurasi 3,5 m di bidang horizontal 90 kali dari 100 saat kondisi penerimaan ideal.

“Kinerja” horizontal ini sesuai dengan ukuran mata jaring 5 mx 5 m atau 25 mx 25 m dan penggunaan DTM ini memungkinkan akurasi vertikal yang baik.

DEM menunjukkan ketinggian tanah, misalnya jika Anda menyeberangi Lembah Tarn di jembatan Millau, trek yang direkam di DEM akan membawa Anda ke dasar lembah, bahkan jika jalurnya tetap di platform jembatan. ...

Contoh lain, saat Anda bersepeda gunung atau bepergian di lereng gunung yang curam, akurasi GPS horizontal menurun karena efek masking atau multipath; maka ketinggian yang ditetapkan untuk FIX akan sesuai dengan ketinggian pelat yang berdekatan atau lebih jauh, karenanya baik ke atas atau ke dasar lembah.

Dalam kasus file yang dibentuk oleh kisi-kisi permukaan yang besar, tingginya akan cenderung rata-rata antara bagian bawah lembah dan bagian atas!

Untuk dua contoh ekstrem tetapi tipikal ini, perbedaan kumulatif ketinggian secara bertahap akan menyimpang dari nilai sebenarnya.

Rekomendasi untuk digunakan

Untuk menghindari efek samping:

• Kalibrasi barometer GPS di ketinggian titik awal Anda sesaat sebelum keberangkatan (disarankan oleh semua produsen GPS),
• biarkan GPS Anda melakukan beberapa PERBAIKAN sebelum memulai pelacakan sehingga akurasi pemosisian cocok,
• pilih hibridisasi: perhitungan ketinggian = Barometer + GPS atau Barometer + 3D.

Jika elevasi trek Anda telah disinkronkan ke DEM, Anda akan memiliki perhitungan elevasi dan kemiringan yang sangat akurat seperti pada gambar di bawah ini, di mana selisihnya hanya 1 meter.

• GPS Trail 2 (pengambilan gambar terdegradasi 72dpi, layar GPS 200dpi)
• Hamparan peta vektor raster dan OSM
• Skala 1: 10
• Bayangan CDEM 5mx5m BD Alti IGN menekankan ketinggian dalam peningkatan 1m.

Gambar di bawah ini membandingkan profil dua trek identik sepanjang 30 km (dengan ketenaran yang sama), ketinggian salah satunya disinkronkan dengan IGN DEM dan yang lainnya dengan Sonny DEM, sebuah rute yang dijalankan dalam mode baro + hybrid 3d.

• Ketinggian di peta IGN: 275 m.
• Ketinggian dihitung dengan GPS dalam mode Hybrid Baro + 3D: 295 m (+ 7%)
• Ketinggian dihitung dengan GPS dalam mode Hybrid Baro + GPS: 297 m (+ 8%).
• Pendakian yang disinkronkan di IGN MNT: 271 m (-1,4%)
• Pendakian yang disinkronkan di Sonny MNT: 255 m (-7%)

"Kebenaran" mungkin di luar 275m IGN karena pengaturan kurva.

Contoh kalibrasi otomatis (kompensasi) altimeter barometrik GPS selama rute yang ditunjukkan di atas (File log asli dari GPS):

• Tidak ada akumulasi vertikal untuk menghitung perbedaan ketinggian: 5 m, (Parametrisasi identik dengan kurva peta IGN),
• Ketinggian selama kalibrasi / reset:
  • GPS 113.7 m,
  • Altimeter barometrik 115.0 m,
  • Tinggi MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Iterasi (Periode Penyelesaian): 30 menit
• Koreksi barometrik untuk 30 menit berikutnya: – 0.001297