Як павысіць дакладнасць вышынь у TwoNav GPS?

прэамбула

З пачатку 2021 года IGN дае бясплатны доступ да часткі сваіх дадзеных:

• Карты IGN "TOP 25" яшчэ не бясплатныя, аднак версія "Map", даступная на Géoportail, бясплатная.
• Базы дадзеных вышынямера IGN 5 x 5 м знаходзяцца ў вольным доступе. Гэтыя базы даных дазваляюць ствараць лічбавую мадэль мясцовасці, г.зн. карта вышынь з дазволам па гарызанталі 5 м x 5 м або 1 м x 1 м з дазволам па вертыкалі 1 м. Альбо выдатнае вызначэнне для карыстальнікаў, якімі мы з'яўляемся.

Гэты артыкул у форме навучальнага дапаможніка прызначана больш канкрэтна для карыстальнікаў GPS TwoNav і праграмнага забеспячэння Land.

На сённяшні дзень не ўяўляецца магчымым уздзейнічаць на дадзеныя аб вышыні Garmin GPS.

Што такое лічбавая мадэль рэльефу (DTM)

Лічбавая мадэль рэльефу (ЦМР) - гэта трохмернае ўяўленне паверхні зямлі, створанае на аснове дадзеных аб вышыні. Дакладнасць файла вышынь (Лічбавая мадэль рэльефу) залежыць ад:

• Якасць дадзеных аб вышыні (дакладнасць і сродкі, выкарыстаныя для здымак),
• Памер элементарнага вочка (піксэль),
• Аб гарызантальнай дакладнасці лакалізацыі гэтых сетак,
• Дакладнасць вашага геолокации і, такім чынам, якасць вашага GPS, падлучаных гадзін або вашага смартфона.

Пліта ці плітка з базы дадзеных IGN Altimetric. Плітка 5 км x 5 км, якая складаецца з 1000 × 1000 ячэек або ячэек 5 м x 5 м (Saint Gobain Aisne Forest). Гэты экран праецыюецца на базавую карту OSM.

Матрыца вышынь - гэта файл, які вызначае значэнне вышыні кропкі, размешчанай у цэнтры сеткі, пры гэтым уся паверхня сеткі знаходзіцца на адной вышыні.

Напрыклад, файл аддзела Aisne BD Alti IGN 5 x 5 м (аддзел, абраны з-за яго вялікага памеру) складае крыху менш за 400 плітак.

Кожная сетка ідэнтыфікуецца наборам каардынат шыраты і даўгаты.

Чым меншы памер сеткі, тым дакладней дадзеныя аб вышыні. Дэталі вышынь, меншыя памеру сеткі (дазволы), ігнаруюцца.

Чым меншы памер сеткі, тым вышэй дакладнасць, але тым больш будзе файл, таму ён будзе займаць больш месца ў памяці і будзе цяжэй апрацоўваць, што патэнцыйна запаволіць іншыя аперацыі апрацоўкі.

Памер файла DEM для аддзела складае каля 1Mo для 25 м x 25 м, 120 Mo для 5 м x 5 м.

ЦМР, якія выкарыстоўваюцца большасцю прыкладанняў, вэб-сайтаў, GPS і спажывецкіх смартфонаў, узяты з бясплатных глабальных дадзеных, прадстаўленых НАСА.

Парадак дакладнасці ЦМР НАСА - гэта памер ячэйкі 60 м x 90 м і крок па вышыні 30 м. Гэта неапрацаваныя файлы, яны не былі выпраўленыя, і часта дадзеныя интерполируются, дакладнасць сярэдняя, ​​могуць быць вялікія памылкі.

Гэта адна з прычын недакладнасці GPS па вертыкалі, якая тлумачыць розніцу ў вышыні, назіраную для трэка, у залежнасці ад вэб-сайта, на якім ён размешчаны, GPS ці смартфона, які запісаў розніцу ў вышыні.

• Sonny MNT (гл. Далей у гэтым кіраўніцтве) даступны бясплатна для Еўропы з памерам вочка прыкладна 25 м x 30 м. У ім выкарыстоўваюцца больш дакладныя крыніцы дадзеных, чым у NASA MNT, і ў ім была праведзена праца па ўхіленні асноўных памылак. Гэта адносна дакладная ЦМР, прыдатная для катання на горных роварах, з добрымі характарыстыкамі ў маштабе еўрапейскай краіны.

На малюнку вышэй альтыметрычная плітка (MNT BD Alti IGN 5 x 5), якая пакрывае паліцы дзындры (каля Валансьена), пераўтворана ў контурныя лініі, размешчаныя на адлегласці 2,5 м сябар ад сябра і накладзеныя на карту IGN. Выява дазваляе "пераканаць" у якасці гэтай матрыцы вышынь.

• IGN DEM памерам 5 x 5 м мае дазвол па гарызанталі (памер ячэйкі) 5 x 5 м і дазвол па вертыкалі 1 м. Гэтая матрыца вышынь забяспечвае адзнаку мясцовасці; не ўлічваецца вышыня аб'ектаў інфраструктуры (будынкі, масты, жывыя загарадзі і т. д.). У лесе - гэта вышыня зямлі ў падножжа дрэў, паверхня вады - гэта паверхня берага для ўсіх вадаёмаў памерам больш за адзін гектар.

Зборка і ўстаноўка ЦМР

Каб рухацца хутчэй: карыстач TwoNav GPS склаў лічбавую мадэль мясцовасці, якая ахоплівае Францыю, на аснове дадзеных IGN 5 x 5 м. Іх можна спампаваць па рэгіёнах на сайце бясплатнага доступу: CDEM на 5 м (RGEALTI).

Для карыстальніка правільны тэст для ацэнкі надзейнасці "DEM" - гэта візуалізацыя паверхні возера ў 3D.

Пад возерам старых кузняў (Ардэны), паказанае ў 3D BD Alti IGN вышэй і BD Alti Sonny ніжэй. Мы бачым, што якасць ёсць.

Карты вышынямера CDEM, якія пастаўляюцца TwoNav у якасці стандартных для іх GPS або праграмнага забеспячэння LAND, не вельмі надзейныя.

Такім чынам, дадзены "навучальны дапаможнік" дае кіраўніцтва карыстальніка па загрузцы "плітак" надзейных альтыметрычных дадзеных для праграмнага забеспячэння TwoNav GPS і LAND.

Дадзеныя даступныя бясплатна для:

• Уся Еўропа: база дадзеных альтыметрыі Sonny,
• Францыя: альтыметрычная база даных IGN.

Вы можаце стварыць файл, які ахоплівае краіну, аддзел ці толькі геаграфічную вобласць (Slab / tile / Pellet), каб зэканоміць карысную памяць ці выкарыстоўваць файлы меншага памеру.

База дадзеных вышынямераў Sonny

Мадэлі памерам 1 цаля падзелены на фрагменты файлаў памерам 1 ° x1 °, яны даступныя ў фармаце SRTM (.hgt) з памерам ячэйкі 22×31 м у залежнасці ад шыраты, фармат, які выкарыстоўваецца ва ўсім свеце і выкарыстоўваецца ў многіх праграмах. Яны пазначаны сваімі каардынатамі, напрыклад N43E004 (43 ° паўночнай шыраты, 4 ° ўсходняй даўгаты).

працэдура

1. Падключыцеся да сайта https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. Загрузіце пліткі, якія адпавядаюць абранай краіне ці геаграфічнаму сектару.

3. Выміце файлы .HGT з загружаных файлаў .ZIP.

4. У LAND загрузіце кожны файл .HGT

5. У LAND усё жаданыя .hgts адчыненыя, астатнія зачыніце.

6. Зрабіце "Аб'яднайце гэтыя DEMS", час кампіляцыі можа быць вялікім у залежнасці ад колькасці збіраных тайлаў (выберыце пашырэнне cdem) для файла ў фармаце .CDEM, які можна выкарыстоўваць на Twonav GPS.

OSM "tile" і MNT "tile" адлюстраванне ў LAND, усё пераносна ў GPS і 100% бясплатна!

База даных альтыметрыі IGN

Гэтая база даных складаецца з каталога па аддзелах.

працэдура

1. Падключыцеся да сайта Geoservices. Калі гэтая спасылка не працуе: ваш браўзэр «не мае доступу да FTP»: не панікуйце! Кіраўніцтва карыстальніка:
   • У вашым файлавым мэнэджэры:
   • пстрыкніце правай кнопкай мышы "гэты кампутар"
   • пстрыкніце правай кнопкай мышы "дадаць сеткавае месцазнаходжанне"
   • Увядзіце адрас «ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]» «без« »;
   • Назавіце гэты доступ, каб ідэнтыфікаваць яго ex IGN geoservice
   • Завершыце працэс
   • Пачакайце некалькі хвілін, каб спіс файлаў абнавіўся (гэта зойме некалькі хвілін)
2. Цяпер у вас ёсць доступ да дадзеных IGN:
   • Клікніце правай кнопкай мышы файл даных, які хочаце скапіяваць.
   • Затым УСТАЎЦЕ ў мэтавай каталог
   • Час зарадкі можа быць доўгім!

Гэта выява ілюструе імпарт базы дадзеных вышынямераў Vaucluse 5 м x 5 м. Пстрыкніце правай кнопкай мышы файл, затым скапіюйце ў тэчку і дачакайцеся загрузкі.

Пасля распакавання "заархіваванага" файла атрымліваецца дрэвападобная структура. Дадзеныя адпавядаюць прыкладна 400 файлаў дадзеных (пліткам) 5 км x 5 км або 1000 × 1000 ячэек 5 м x 5 м у фармаце .asc (тэкставы фармат) для аддзела.

Дыск з некалькіх плітак у асноўным пакрывае трасу МТБ.

Кожнае вочка памерам 5х5 км ідэнтыфікуецца наборам каардынат Ламберта 93.

Каардынаты UTM верхняга левага кута гэтай пліткі або пліт: x = 52 6940 і y = 5494 775:

• 775: ранг калоны (770, 775, 780, …) на мапе
• 6940: Ражыруйце лінію на карце

3. Танец LAND

4. На наступным кроку знайдзіце дадзеныя ў каталогу "data", абярыце толькі першы файл:

5. Адкрыйце, затым пацвердзіце, адкрыецца акно ніжэй, будзь асцярожны, гэта самы далікатны крок :

Абярыце праекцыю Lambert-93 і Datum RGF 93 і ўсталюеце сцяжок у ніжнім левым куце.

Land здабывае і фарматуе дадзеныя з плітак * .asc, што можа заняць некаторы час.

Пасля стварэння пліт з матрыцы вышынь у фармаце SRTM (HGT/DEM) іх гэтулькі, колькі файлаў у фармаце *.asc.

6. Land дазваляе вам "аб'яднаць" іх у адзін файл DEM або па плітках або гранулам у адпаведнасці з вашымі патрэбамі (майце на ўвазе, што памер файла можа запаволіць апрацоўку GPS)

Для прастаты выкарыстання пераважна (не абавязкова) спачатку зачыніць усе адчыненыя карты.

У меню карты (гл. Ніжэй) адкрыйце ўсе файлы ў фармаце * .hdr (найменш аб'ёмны) каталога дадзеных імпартаванай БД (як і для папярэдніх аперацый)

Land адкрывае файлы HDR, DEM аддзела загружана і можа выкарыстоўвацца

7. Тут можна выкарыстоўваць ЦМР Ардэн (карта рэльефу), каб спрасціць яе выкарыстанне, мы аб'яднаем іх у адзін файл.

Меню спісу:

Аб'яднайце гэтыя ЦМР

Абярыце фармат * .cdem і назавіце файл DEM.

Праца зліцця зойме крыху часу, неабходна аб'яднаць больш за 21 000 файлаў. Адсюль і рэкамендацыя працаваць на аснове гранул MNT, якія пакрываюць вашыя гульнявыя пляцоўкі.

Створаная намі лічбавая мадэль ландшафту Ардэн, проста адкрыйце гэты файл з картай IGN Geoportal, як паказана ніжэй, напрыклад.

Тэст выконваецца шляхам непасрэднага адкрыцця трэка UtagawaVTT "Château de Linchamp", які адлюстроўваецца ў пачатку пры розніцы вышынь 997 м, 981 м з Sonny DTM (папярэдні працэс) і 1034 м, калі Land замяняе вышыню ў кожнай кропцы на вышыню ЦМР 5м5.

Падлік розніцы узроўняў шляхам падсумоўвання контурных ліній на карце IGN паказвае розніцу ва ўзроўні 1070 м, гэта значыць розніцу 3%, што цалкам правільна.

Значэнне 1070 застаецца прыблізным, таму што падлічыць крывыя на карце ў рэльефе нетрывіяльна.

Выкарыстанне альтыметрычнага файла

Файлы MNT.cdem могуць выкарыстоўвацца LAND для вымання вышыні, разліку вышыні, нахілу, трэкаў шляхавых кропак і т. Д.; і для ўсіх прылад TwoNav GPS дастаткова змясціць файл у каталог / map і абраць яго як map.cdem.

Артыкул у блогу аб недакладных вышынях раскрывае праблему альтыметрыі і розніцы вышынь з дапамогай GPS, прынцып можа быць перанесены на гадзіннік GPS, а таксама на прыкладанні для смартфонаў.

Вытворцы ўжываюць некалькі метадаў для "сцірання" недакладнасцяў, прадстаўленых у гэтым артыкуле, фільтраванне (слізгальнае сярэдняе) дадзеных аб вышыні, выкарыстанне бараметрычнага датчыка або лічбавай мадэлі мясцовасці.

Вышыня GPS "зашумлена", гэта значыць вагаецца вакол сярэдняга значэння, бараметрычная вышыня залежыць ад капрызаў атмасфернага ціску і тэмпературы, таму файлы надвор'я і DEM могуць быць недакладнымі.

Гібрыдызацыя барометра з GPS або DEM заснавана на наступным прынцыпе:

• На працягу доўгага перыяду часу змена бараметрычнай вышыні залежыць ад умоў надвор'я (ціску і тэмпературы),
• На працягу доўгага перыяду часу памылкі вышыні GPS адфільтроўваюцца,
• На працягу працяглага часу памылкі матрыцы вышынь падобныя на шум, таму іх адфільтроўваюць.

Гібрыдызацыя заключаецца ў вылічэнні сярэдняй вышыні GPS або DEM і выманні з яе змены вышыні.

Напрыклад, на працягу апошніх 30 хвілін вышыня адфільтраванага шуму (GPS ці MNT) павялічваецца на 100 м; аднак за той жа перыяд вышыня, паказаная барометрам, павялічылася на 150 метраў.

Па логіцы, змена вышыні павінна быць такой жа. Веданне ўласцівасцяў гэтых датчыкаў дазваляе "пераналадзіць" барометр -50 м.

Звычайна ў рэжымах Baro + GPS або 3D вышыня па барометры карэктуецца, як падарожнік або альпініст зрабіў бы гэта ўручную, звяраючыся з картай IGN.

Канкрэтна, нядаўні GPS або нядаўні смартфон (добрай якасці) выяўляе вас (FIX) з дакладнасцю да 3,5 м у гарызантальнай плоскасці 90 разоў з 100, калі ўмовы прыёму ідэальныя.

Гэтая гарызантальная "прадукцыйнасць" адпавядае памеру вочак 5 м x 5 м або 25 м x 25 м, і выкарыстанне гэтых DTM дазваляе атрымаць добрую дакладнасць у вертыкальнай плоскасці.

DEM паказвае вышыню зямлі, напрыклад, калі вы перасякаеце даліну Тарн па віядуку Міё, трэк, запісаны на DEM, павінен прывесці вас да дна даліны, нават калі шлях застаецца на пероне віядука. .

Іншы прыклад, калі вы едзеце на горным ровары або падарожнічаеце па стромкім горным схіле, гарызантальная дакладнасць GPS пагаршаецца з-за эфектаў масак або шматпрамянёвасці; тады вышыня, прысвоеная FIX, будзе адпавядаць вышыні суседняй ці больш выдаленай пліты, такім чынам, альбо да вяршыні, альбо да падставы даліны.

У выпадку файла, утворанага сеткамі вялікай паверхні, вышыня будзе імкнуцца да сярэдняй паміж нізам даліны і конна!

Для гэтых двух крайніх, але тыповых прыкладаў сукупная розніца ў росце будзе паступова адхіляцца ад сапраўднага значэння.

Рэкамендацыі па ўжыванні

Каб пазбегнуць пабочных эфектаў:

• Адкалібруйце GPS-барометр на вышыні вашай адпраўной кропкі незадоўга да адпраўлення (рэкамендуецца ўсімі вытворцамі GPS),
• дазвольце вашаму GPS зрабіць некалькі выпраўленняў перад пачаткам адсочвання, каб дакладнасць вызначэння месцазнаходжання супала,
• абярыце гібрыдызацыю: разлік вышыні = Барометр + GPS або Барометр + 3D.

Калі вышыня вашага трэка была сінхранізаваная з DEM, у вас будуць вельмі дакладныя вылічэнні вышыні і ўхілу, як на малюнку ніжэй, дзе розніца складае ўсяго 1 метр.

• GPS Trail 2 (захоп выявы з пагаршанай якасцю 72 кропак на цалю, экран GPS з дазволам 200 кропак на цалю)
• Накладзены растр і вектарная карта OSM
• Маштаб 1: 10 000
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN штрыхоўкай падкрэсліваецца вышыня з крокам 1м.

На малюнку ніжэй параўноўваецца профіль двух ідэнтычных 30-кіламетровых трэкаў (адна і тая ж вядомасць), вышыня аднаго была сінхранізаваная з IGN DEM, а іншага - з Sonny DEM, маршрут, пройдзены ў баро + гібрыдным рэжыме 3d.

• Вышыня на карце IGN: 275 м.
• Вышыня, разлічаная з дапамогай GPS у рэжыме Hybrid Baro + 3D: 295 м (+7%)
• Вышыня, разлічаная з дапамогай GPS у рэжыме Hybrid Baro + GPS: 297 м (+8%).
• Сінхранізаваны набор вышыні на IGN MNT: 271 м (-1,4%)
• Сінхранізаваны набор вышыні на Sonny MNT: 255 м (-7%)

"Ісціна", верагодна, знаходзіцца за межамі 275 м IGN з-за пастаноўкі крывых.

Прыклад аўтаматычнай каліброўкі (кампенсацыі) бараметрычнага вышынямера GPS падчас маршруту, паказанага вышэй (Зыходны файл часопіса з GPS):

• Няма вертыкальнага назапашвання для разліку розніцы вышынь: 5 м, (Параметрызацыя ідэнтычная крывым карты IGN),
• Вышыня падчас каліброўкі / скіду:
  • GPS 113.7 м,
  • Бараметрычны вышынямер 115.0 м,
  • Вышыня MNT 110.2/110 м (Carte IGN XNUMX м),
• Ітэрацыя (Разліковы перыяд): 30 хвілін
• Бараметрычная карэкцыя на наступныя 30 хвілін: - 0.001297