Как мога да подобря точността на надморската височина в TwoNav GPS?

предисловие

От началото на 2021 г. IGN предоставя безплатен достъп до някои от своите данни:

• ТОП 25 карти на IGN все още не са безплатни, но версията на картата, налична в Géoporttail, е безплатна.
• Базите данни на висотомера IGN 5 x 5 m са свободно достъпни. Тези бази данни позволяват създаването на цифров модел на терена, т.е. карта на височината с хоризонтална разделителна способност 5 mx 5 m или 1 mx 1 m с вертикална резолюция 1 m. Или страхотно определение за потребителите, каквито сме.

Тази статия под формата на урок е предназначена по-специално за потребители на GPS TwoNav и Land софтуер.

Понастоящем не е възможно да се повлияе на данните за надморската височина на Garmin GPS.

Какво е цифров модел на релефа (DTM)

Цифровият релефен модел (DEM) е триизмерно представяне на земната повърхност, създадено от данни за кота. Точността на файла с надморската височина (DEM) зависи от:

• Качеството на данните за надморската височина (точност и средства, използвани за заснемане),
• Размер на единична клетка (пиксел),
• Относно хоризонталната точност на локализацията на тези решетки,
• Точността на вашата геолокация и следователно качеството на вашия GPS, свързан часовник или вашия смартфон.

Плоча или плочка от базата данни на IGN Altimetric. 5 km x 5 km плочки, състоящи се от 1000 × 1000 клетки или 5 mx 5 m клетки (гората Saint Gobain Aisne). Този екран се проектира върху основната карта на OSM.

DEM е файл, който определя стойността на височината на точка, разположена в центъра на мрежата, като цялата повърхност на мрежата е на една и съща височина.

Например файл на отдел Aisne BD Alti IGN с размери 5 x 5 m (отдел, избран поради големия му размер) е малко под 400 плочки.

Всяка мрежа се идентифицира с набор от координати за географска ширина и дължина.

Колкото по-малък е размерът на мрежата, толкова по-точни са данните за надморската височина. Детайли за надморска височина, по-малки от размера на окото (резолюция), се игнорират.

Колкото по-малък е размерът на окото, толкова по-висока е прецизността, но толкова по-голям ще бъде файлът, така че ще заема повече място в паметта и по-трудно се обработва, което потенциално забавя други операции по обработка.

Размерът на DEM файла за отдел е около 1Mo за 25m x 25m, 120Mo за 5m x 5m.

DEM, използвани от повечето приложения, уебсайтове, GPS и потребителски смартфони, са от безплатни глобални данни, предоставени от НАСА.

Редът на точност на DEM на НАСА е размер на клетката 60 м x 90 м и височина на стъпката 30 м. Това са необработени файлове, не са коригирани и често данните се интерполират, точността е средна, може да има големи грешки.

Това е една от причините за вертикалната неточност на GPS, което обяснява разликата в надморската височина, наблюдавана за пистата, в зависимост от уебсайта, на който се хоства, GPS или смартфона, който е записал разликата в надморската височина.

• Sonny MNT (вижте по-нататък в това ръководство) се предлага безплатно за Европа с размер на клетката приблизително 25 м х 30 м. Той използва по-точни източници на данни от NASA MNT и работи за справяне с големи грешки. Това е относително точен DEM, подходящ за планинско колоездене, с добро представяне в европейска страна.

На изображението по-горе висотомерната плочка (MNT BD Alti IGN 5 x 5), покриваща купчините шлака (близо до Валенсиен), е преобразувана в контурни линии, разположени на разстояние 2,5 m една от друга и насложена върху картата на IGN. Изображението ви позволява да "убедите" в качеството на тази DEM.

• IGN DEM с размери 5 x 5 m има хоризонтална разделителна способност (размер на клетката) 5 x 5 m и вертикална разделителна способност 1 м. Тази DEM осигурява надморската височина на терена; височината на инфраструктурните обекти (сгради, мостове, жив плет и др.) не се взема предвид. В гората това е височината на земята в подножието на дърветата, повърхността на водата е повърхността на брега за всички резервоари, по-големи от един хектар.

Монтаж и монтаж на DEM

За да се движите по-бързо: Потребител на TwoNav GPS е съставил цифров модел на терен, покриващ Франция, използвайки IGN данни с размери 5 x 5 m. Те могат да бъдат изтеглени по региони от безплатния сайт: CDEM 5 m (RGEALTI).

За потребителя правилният тест за оценка на надеждността на „DEM“ е визуализацията на езерната повърхност в 3D.

Под езерото на стари ковашки (Ардени), показано в 3D от BD Alti IGN отгоре и BD Alti Sonny отдолу. Виждаме, че има качество.

Картите на CDEM алтиметър, предоставени от TwoNav като стандарт за техния GPS или LAND софтуер, не са много надеждни.

По този начин този "урок" предоставя ръководство за потребителя за изтегляне на "плочки" от надеждни данни за алтиметрия за софтуера TwoNav GPS и LAND.

Данните са достъпни безплатно за:

• Цяла Европа: Sonny Altimetry Database,
• Франция: база данни за алтиметрия на IGN.

Можете да създадете файл, обхващащ само държава, отдел или географска област (плоча / плочка / пелети), за да спестите използваема памет или да използвате по-малки файлове.

База данни за висотомери Сони

Моделите 1 '' са разделени на 1 ° x1 ° файлови парчета и се предлагат във формат SRTM (.hgt) с размер на клетката 22 × 31 m в зависимост от географската ширина, формат, използван по целия свят и използван в много програми. Те са обозначени с техните координати, например N43E004 (43 ° северна ширина, 4 ° източна дължина).

процедура

1. Свържете се със сайта https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Изтеглете плочките, съответстващи на избраната държава или географски сектор.

3. Извлечете .HGT файловете от изтеглените .ZIP файлове.

4. В LAND заредете всеки .HGT файл

5. В LAND всички желани .hgts са отворени, затворете останалите.

6. Моля, направете „Комбинирайте тези DEMS“, времето за компилация може да бъде дълго в зависимост от броя на плочките за събиране (изберете разширението на cdem) за .CDEM файла, който може да се използва на Twonav GPS.

OSM "плочки" и MNT "плочки" картографиране в LAND, всичко е преносимо към GPS и 100% безплатно!

База данни за алтиметрия на IGN

Тази база данни се състои от директория по отдели.

процедура

1. Свържете се със сайта на Geoservices. Ако тази връзка не работи: вашият браузър "няма FTP достъп": не се паникьосвайте! Упътване за употреба:
   • Във вашия файлов мениджър:
   • щракнете с десния бутон върху "този компютър"
   • щракнете с десния бутон върху "добавяне на мрежово местоположение"
   • Въведете адреса "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" "без" ";
   • Наименувайте този достъп, за да го идентифицирате ex IGN geoservice
   • Прекратете процеса
   • Изчакайте няколко минути, за да се актуализира списъкът с файлове (ще отнеме няколко минути)
2. Вече имате достъп до IGN данни:
   • Щракнете с десния бутон върху файла с данни, който искате да копирате.
   • След това INSERT в целевата директория
   • Времето за зареждане може да бъде дълго!

Това изображение илюстрира импортирането на базата данни с висотомери Vaucluse 5m x 5m. Щракнете с десния бутон върху файла, след това копирайте в папката и изчакайте изтеглянето.

След разопаковането на “компилирания” файл се получава дървовидна структура. Данните съответстват на около 400 файла с данни (плочки) 5 km x 5 km или 1000 × 1000 клетки 5 m x 5 m във формат .asc (текстов формат) за отдела.

Дискът с множество плочки покрива основно MTB пистата.

Всяка клетка 5x5 km се идентифицира с набор от координати на Ламбърт 93.

UTM координатите на горния ляв ъгъл на тази плочка или плочки са x = 52 6940 и y = 5494 775:

• 775: ранг на колона (770, 775, 780, ...) на картата
• 6940: Ранг на линията на картата

3. Танцувайте СТРАНА

4. В следващата стъпка намерете данните в директорията „данни“, изберете само първия файл:

5. Отворете и след това потвърдете, прозорецът по-долу ще се отвори, внимавайте, това е най-деликатната стъпка :

Изберете проекцията Lambert-93 и Datum RGF 93 и поставете отметка в квадратчето в долния ляв ъгъл.

Land извлича и форматира данни от * .asc плочки, което може да отнеме известно време.

След създаване на табели от DEM във формат SRTM (HGT / DEM), има толкова от тях, колкото има файлове във формат * .asc.

6. Land ви позволява да ги „комбинирате“ в един DEM файл или по плочки или гранули, за да отговарят на вашите нужди (имайте предвид, че размерът на файла може да забави GPS обработката)

За по-лесно използване е за предпочитане (не е необходимо) първо да покриете всички отворени карти.

В менюто на картата (вижте по-долу) отворете всички файлове във формат * .hdr (най-малко обемният) на импортираната директория с данни на базата данни (както при предишните операции)

Land отваря HDR файлове, DEM на отдела се зарежда и може да се използва

7. Тук можете да използвате Ardennes DEM (bump map), за да го улесним за използване, ние ще ги комбинираме в един файл.

Списъчно меню:

Комбинирайте тези DEM

Изберете формата * .cdem и наименувайте файла DEM.

Сливането ще отнеме малко време, повече от 21 000 файла трябва да бъдат обединени. Оттук и препоръката да работите на базата на MNT гранули, покриващи вашите детски площадки.

Създадохме цифров модел на терена на Ардените, просто отворете този файл с карта на IGN Geoportal, както е показано по-долу, например.

Тестът се извършва чрез директно отваряне на пистата UtagawaVTT „Château de Linchamp“, показана в началото при разлика във височината от 997m, 981m със Sonny DTM (предишен процес) и 1034m, когато Land замества височината във всяка точка с DTM височина от 5mx5m .

Изчисляването на разликата в нивата чрез сумиране на контурните линии на IGN картата показва разлика в нивото от 1070 m, тоест разлика от 3%, което е съвсем правилно.

Стойността на 1070 остава приблизителна, защото не е тривиално да се изчислят криви на карта в релеф.

Използване на файл с алтиметрия

Файловете MNT.cdem могат да се използват от LAND за извличане на надморска височина, изчисляване на надморска височина, наклон, пътеки на точки и други; и за всички TwoNav GPS устройства е достатъчно да поставите файла в директорията / map и да го изберете като map.cdem.

Статия в блога за неточна надморска височина разкрива проблема с алтиметрия и разлики в надморската височина с помощта на GPS, принципът може да се пренесе в GPS часовници, както и приложения за смартфони.

Производителите използват няколко метода за „изтриване“ на неточностите, представени в тази статия, филтриране на (плъзгаща се средна) информация за надморската височина, като използват барометричен сензор или цифров модел на терена.

GPS надморската височина е „шумна“, т.е. варира около средна стойност, барометричната надморска височина зависи от капризите на барометричното налягане и температурата, така че времето и файловете DEM могат да бъдат неточни.

Хибридизацията на барометър с GPS или DEM се основава на следния принцип:

• За дълъг период от време промяната в барометричната надморска височина зависи от метеорологичните условия (налягане и температура),
• За дълъг период от време грешките за височината на GPS се филтрират,
• Дълго време грешките в DEM са подобни на шума, така че се филтрират.

Хибридизацията е за изчисляване на средната GPS или DEM надморска височина и извличане на промяната на надморската височина от нея.

Например през последните 30 минути височината на филтрирания шум (GPS или MNT) се е увеличила със 100 m; обаче за същия период надморската височина, посочена от барометъра, се е увеличила със 150 метра.

Логично промяната във височината трябва да бъде същата. Познаването на свойствата на тези сензори прави възможно "пренастройването" на -50 m барометъра.

Обикновено в режим Baro + GPS или 3D, надморската височина на барометъра се коригира, както туристи или катерачи биха направили ръчно, като се позовава на картата на IGN.

По-конкретно, скорошен GPS или скорошен смартфон (добро качество) ви открива (FIX) с точност от 3,5 m в хоризонталната равнина 90 пъти от 100, когато условията на приемане са идеални.

Тази хоризонтална „производителност“ съответства на размер на окото от 5 mx 5 m или 25 mx 25 m и използването на тези DTM позволява добра вертикална точност.

DEM показва височината на земята, например ако пресечете долината Тарн на виадукта Мийо, записът на DEM трябва да ви отведе до дъното на долината, дори ако пътят остава на платформата на виадукта. ...

Друг пример, когато карате планинско колоездене или пътувате по стръмен планински склон, точността на хоризонталната GPS се влошава поради маскиращи или многопътни ефекти; тогава височината, зададена на FIX, ще съответства на височината на съседна или по-отдалечена плоча, следователно или на върха, или на основата на долината.

В случай на файл, образуван от решетки с голяма повърхност, височината ще клони към средната стойност между дъното на долината и горната част!

За тези два екстремни, но типични примера, кумулативната разлика във височината постепенно ще се отклонява от истинската стойност.

Препоръки за употреба

За да избегнете странични ефекти:

• Калибрирайте GPS барометъра на височината на вашата начална точка малко преди заминаването (препоръчвано от всички производители на GPS),
• оставете вашия GPS да направи няколко КОРЕКЦИИ, преди да започне проследяването, така че точността на позициониране да съвпада,
• изберете хибридизация: изчисляване на надморската височина = Барометър + GPS или Барометър + 3D.

Ако височината на пистата ви е синхронизирана с DEM, ще имате много точни изчисления на височината и наклона, както е на изображението по-долу, където разликата е само 1 метър.

• GPS Trail 2 (72dpi заснемане на изображение, 200dpi GPS екран)
• Наслоен растер и OSM векторна карта
• Мащаб 1: 10 000
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN засенчването подчертава височината на стъпки от 1m.

Изображението по-долу сравнява профила на две идентични 30-километрови писти (със същата слава), височината на едната е синхронизирана с IGN DEM, а другата със Sonny DEM, маршрут, изпълняван в баро + хибриден режим 3d.

• Надморска височина на IGN карта: 275 m.
• Надморска височина, изчислена с GPS в Hybrid Baro + 3D режим: 295 m (+ 7%)
• Надморска височина, изчислена с GPS в режим Hybrid Baro + GPS: 297 m (+ 8%).
• Синхронизирано изкачване на IGN MNT: 271 m (-1,4%)
• Синхронизирано изкачване на Sonny MNT: 255 м (-7%)

"Истината" вероятно е извън 275m IGN поради настройката на кривата.

Пример за автоматично калибриране (компенсация) на GPS барометричния висотомер по време на маршрута, показан по-горе (Оригинален лог файл от GPS):

• Без вертикално натрупване за изчисляване на разликата във височината: 5 m, (Параметризацията е идентична с кривите на IGN картата),
• Надморска височина по време на калибриране/нулиране:
  • GPS 113.7 m,
  • Барометричен висотомер 115.0 m,
  • Височина MNT 110.2 m (Carte IGN 110 m),
• Итерация (период на уреждане): 30 минути
• Барометрична корекция за следващите 30 минути: – 0.001297