כיצד אוכל לשפר את דיוק הגובה ב- TwoNav GPS?

מבוא

מאז תחילת 2021, IGN מספקת גישה חופשית לחלק מהנתונים שלה:

• 25 המפות המובילות של IGN אינן חינמיות עדיין, אולם גרסת המפה הזמינה ב-Géoportail היא בחינם.
• מסדי נתונים של מד גובה IGN 5 x 5 מ' זמינים באופן חופשי. מאגרי מידע אלו מאפשרים יצירת מודל שטח דיגיטלי, כלומר. מפת גובה ברזולוציה אופקית של 5mx 5m או 1mx1m ברזולוציה אנכית של 1m. או הגדרה מצוינת עבור המשתמשים שאנחנו.

מאמר זה בצורת הדרכה מיועד באופן ספציפי יותר למשתמשים בתוכנת GPS TwoNav ו-Land.

לא ניתן להשפיע על נתוני הגובה של Garmin GPS בשלב זה.

מהו מודל גובה דיגיטלי (DTM)

מודל גובה דיגיטלי (DEM) הוא ייצוג תלת מימדי של פני כדור הארץ שנוצר מנתוני גובה. הדיוק של קובץ הגובה (DEM) תלוי ב:

• איכות נתוני הגובה (דיוק ואמצעים המשמשים לסקר),
• גודל תא יחידה (פיקסל),
• לגבי הדיוק האופקי של הלוקליזציה של רשתות אלה,
• הדיוק של המיקום הגיאוגרפי שלך ולכן איכות ה-GPS שלך, השעון המחובר או הסמארטפון שלך.

לוח או אריח ממסד הנתונים של IGN Altimetric. אריח של 5 ק"מ על 5 ק"מ, המורכב מ-1000 × 1000 תאים או תאים בגודל 5 מ"ר על 5 מ' (יער סנט גובאן אייסן). מסך זה מוקרן על גבי מפת הבסיס של OSM.

DEM הוא קובץ המגדיר את ערך הגובה של נקודה הממוקמת במרכז הרשת, כאשר כל משטח הרשת נמצא באותו גובה.

לדוגמה, תיק מחלקה Aisne BD Alti IGN בגודל 5X5 מ' (המחלקה שנבחרה בגלל גודלו הגדול) הוא קצת פחות מ-400 אריחים.

כל רשת מזוהה על ידי קבוצה של קואורדינטות קווי רוחב ואורך.

ככל שגודל הרשת קטן יותר, כך נתוני הגובה מדויקים יותר. מתעלמים מפרטי גובה הקטנים מגודל הרשת (רזולוציה).

ככל שגודל הרשת קטן יותר, כך הדיוק גבוה יותר, אך ככל שהקובץ יהיה גדול יותר, כך שהוא יתפוס יותר שטח זיכרון וקשה יותר לעיבוד, מה שעלול להאט פעולות עיבוד אחרות.

גודל קובץ DEM עבור מחלקה הוא בערך 1Mo עבור 25m x 25m, 120Mo עבור 5m x 5m.

ה-DEMs המשמשים את רוב האפליקציות, אתרי האינטרנט, ה-GPS והסמארטפונים לצרכנים מקורם בנתונים גלובליים בחינם שסופקו על ידי נאס"א.

סדר הדיוק של DEM של נאס"א הוא גודל תא של 60 מ' על 90 מ' וגובה צעד של 30 מ'. אלו הם קבצים גולמיים, הם לא תוקנו, ולעיתים קרובות הנתונים עוברים אינטרפולציה, הדיוק הוא ממוצע, ייתכן שיש קבצים גדולים שגיאות.

זו אחת הסיבות לאי הדיוק האנכי של ה-GPS, מה שמסביר את ההבדל בגובה הנצפה למסלול, בהתאם לאתר בו הוא מתארח, ה-GPS או הסמארטפון שתיעדו את הפרש הגובה.

• ה-Soni MNT (ראה בהמשך מדריך זה) זמין בחינם עבור אירופה עם גודל תא של כ-25 מ' על 30 מ'. הוא משתמש במקורות נתונים מדויקים יותר מ-NASA MNT ופעל לטפל באגים גדולים. זהו DEM מדויק יחסית המתאים לרכיבה על אופני הרים, עם ביצועים טובים ברחבי מדינה אירופית.

בתמונה למעלה, האריח הגובהי (MNT BD Alti IGN 5 x 5) המכסה את ערמות הסיגים (ליד Valenciennes) הומר לקווי מתאר המרוחקים במרחק של 2,5 מ' זה מזה ומונחים על גבי מפת IGN. התמונה מאפשרת לך "לשכנע" באיכות ה-DEM הזה.

• ל-IGN DEM בגודל 5 x 5 מ' יש רזולוציה אופקית (גודל תא) של 5 x 5 מ' ורזולוציה אנכית של 1 מ'. DEM זה מספק את גובה השטח; גובה חפצי תשתית (בניינים, גשרים, גדרות וכו') אינו נלקח בחשבון. ביער זהו גובה האדמה למרגלות העצים, פני המים הם פני החוף לכל המאגרים הגדולים מהקטר אחד.

הרכבה והתקנה של DEM

כדי לנוע מהר יותר: משתמש TwoNav GPS הרכיב מודל שטח דיגיטלי המכסה את צרפת באמצעות נתוני IGN בגודל 5X5 מ'. ניתן להוריד אותם לפי אזור מהאתר החינמי: CDEM 5 מ' (RGEALTI).

עבור המשתמש, הבדיקה הנכונה להערכת האמינות של "DEM" היא הדמיה של פני האגם בתלת מימד.

מתחת לאגם היערות הישנים (ארדנים), מוצג בתלת מימד על ידי BD Alti IGN למעלה וBD Alti Sonny למטה. אנחנו רואים שיש איכות.

מפות מד הגובה של CDEM שמסופקות על ידי TwoNav כסטנדרט עבור תוכנת ה-GPS או LAND שלהם אינן אמינות במיוחד.

לפיכך, "מדריך" זה מספק מדריך למשתמש להורדת "אריחים" של נתוני גובה אמינים עבור תוכנת TwoNav GPS ו-LAND.

הנתונים זמינים ללא תשלום עבור:

• כל אירופה: מסד הנתונים של סוני אלטימטרי,
• צרפת: מסד הנתונים של IGN למטרות גובה.

אתה יכול ליצור קובץ המכסה מדינה, מחלקה או אזור גיאוגרפי בלבד (לוח / אריח / גלולה) כדי לחסוך זיכרון שמיש או להשתמש בקבצים קטנים יותר.

מסד נתונים של סוני גובה

הדגמים של 1 '' מחולקים לגושים של 1° x1° וזמינים בפורמט SRTM (.hgt) עם גודל תא של 22 × 31 מ' בהתאם לקו הרוחב, פורמט המשמש ברחבי העולם ומשמש בתוכניות רבות. הם מסומנים לפי הקואורדינטות שלהם, למשל N43E004 (43° קו רוחב צפון, 4° קו אורך מזרח).

הליך

1. התחבר לאתר https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. הורד את האריחים התואמים למדינה או למגזר הגיאוגרפי שנבחר.

3. חלץ את קובצי ה-.HGT מקובצי ה-.ZIP שהורדת.

4. ב-LAND, טען כל קובץ HGT

5. ב-LAND כל ה-.hgts הרצויים פתוחים, סגור את השאר.

6. אנא בצע "שלב את ה-DEMS האלה", זמן ההידור יכול להיות ארוך בהתאם למספר המשבצות לאיסוף (בחר את סיומת cdem) עבור קובץ ה-CDEM שניתן להשתמש בו ב-Townav GPS.

מיפוי OSM "אריחים" ו-MNT "אריחים" ב-LAND, הכל נייד ל-GPS ו-100% בחינם!

מסד הנתונים של IGN Altimetry

מסד נתונים זה מורכב ממדריך לפי מחלקות.

הליך

1. התחבר לאתר Geoservices. אם הקישור הזה לא עובד: לדפדפן שלך "אין גישת FTP": אל תיבהל! מדריך למשתמש:
   • במנהל הקבצים שלך:
   • לחץ לחיצה ימנית על "המחשב הזה"
   • לחץ לחיצה ימנית על "הוסף מיקום רשת"
   • הזן את הכתובת "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" "ללא" ";
   • תן שם לגישה זו כדי לזהות אותה לשעבר IGN geoservice
   • סיים את התהליך
   • המתן מספר דקות עד שרשימת הקבצים תתעדכן (זה ייקח כמה דקות)
2. כעת יש לך גישה לנתוני IGN:
   • לחץ לחיצה ימנית על קובץ הנתונים שברצונך להעתיק.
   • לאחר מכן הכנס לספריית היעד
   • זמני הטעינה יכולים להיות ארוכים!

תמונה זו ממחישה את הייבוא ​​של מסד הנתונים של מדי גובה Vaucluse 5m x 5m. לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני על הקובץ, ולאחר מכן העתק לתיקיה והמתן להורדה.

לאחר פירוק הקובץ ה"מכווץ", מתקבל מבנה עץ. הנתונים מתאימים לכ-400 קבצי נתונים (אריחים) 5 ק"מ על 5 ק"מ או 1000 × 1000 תאים 5 מ' על 5 מ' בפורמט .asc (פורמט טקסט) עבור המחלקה.

הדיסק מרובה אריחים מכסה בעיקר את מסלול ה-MTB.

כל תא של 5x5 ק"מ מזוהה על ידי קבוצה של קואורדינטות למברט 93.

קואורדינטות UTM של הפינה השמאלית העליונה של האריח או האריחים האלה הם x = 52 6940 ו- y = 5494 775:

• 775: דירוג עמודות (770, 775, 780, ...) במפה
• 6940: דירוג קו במפה

3. דאנס LAND

4. בשלב הבא, מצא את הנתונים בספריית "נתונים", בחר רק את הקובץ הראשון:

5. פתח ואז אשר, החלון למטה ייפתח, היזהר, זה הצעד העדין ביותר :

בחר את ההקרנה Lambert-93 ואת Datum RGF 93 וסמן את התיבה בפינה השמאלית התחתונה.

ארץ מחלץ ומעצב נתונים מאריחי ‎*.asc, מה שיכול לקחת זמן מה.

לאחר יצירת לוחות מ-DEM בפורמט SRTM (HGT / DEM), יש כמה מהם כמו שיש קבצים בפורמט *.asc.

6. Land מאפשרת לך "לשלב" אותם לקובץ DEM בודד או על ידי אריח או גרגיר כדי להתאים לצרכים שלך (זכור שגודל הקובץ יכול להאט את עיבוד ה-GPS)

לנוחות השימוש, עדיף (אופציונלי) לכסות תחילה את כל הכרטיסים הפתוחים.

בתפריט המפה (ראה להלן) פתח את כל הקבצים בפורמט *.hdr (הפחות נפח) של ספריית הנתונים המיובאים של מסד הנתונים (כמו בפעולות הקודמות)

Land פותחת קבצי HDR, מחלקת DEM נטען וניתן להשתמש בה

7. כאן אתה יכול להשתמש ב-Ardennes DEM (מפת בליטות), כדי להקל על השימוש, נשלב אותם לקובץ אחד.

תפריט רשימה:

שלב את ה-DEMs הללו

בחר בפורמט *.cdem ושם לקובץ DEM.

המיזוג ייקח מעט זמן, צריך למזג יותר מ-21 קבצים. מכאן ההמלצה לעבוד על בסיס גרגירי MNT המכסים את מגרשי המשחקים שלכם.

המודל הדיגיטלי של שטח הארדנים שיצרנו, פשוט פתח את קובץ המפה של IGN Geoportal כפי שמוצג להלן, למשל.

הבדיקה מתבצעת על ידי פתיחה ישירה של מסלול UtagawaVTT "Château de Linchamp" המוצג בהתחלה בהפרש גבהים של 997 מ', 981 מ' עם Sonny DTM (תהליך קודם) ו-1034 מ' כאשר Land מחליף את הגובה בכל נקודה בגובה DTM של 5mx5m .

חישוב הפרש המפלס על ידי סיכום קווי המתאר במפת ה-IGN מראה הפרש מפלס של 1070 מ', כלומר הפרש של 3%, וזה די נכון.

הערך של 1070 נשאר משוער כי זה לא טריוויאלי לחשב עקומות על מפה בתבליט.

שימוש בקובץ גובה

LAND יכול להשתמש בקבצי MNT.cdem כדי לחלץ גובה, לחשב גובה, שיפוע, מסלולי נקודות ציון ועוד; ולכל מכשירי TwoNav GPS מספיק לשים את הקובץ בספריית / map ולבחור אותו בתור map.cdem.

מאמר בבלוג על גובה לא מדויק חושף את הבעיה של מדידת גבהים והפרשי גבהים באמצעות GPS, ניתן להעביר את העיקרון לשעוני GPS וגם לאפליקציות לסמארטפון.

יצרנים משתמשים במספר שיטות כדי "למחוק" את אי הדיוקים המוצגים במאמר זה, סינון (ממוצע נע) נתוני גובה, באמצעות חיישן ברומטרי או מודל שטח דיגיטלי.

גובה ה-GPS הוא "רועש", כלומר משתנה סביב ערך ממוצע, גובה ברומטרי תלוי בגחמות של לחץ וטמפרטורה ברומטריים, כך שקובצי מזג אוויר ו-DEM יכולים להיות לא מדויקים.

הכלאה של ברומטר עם GPS או DEM מבוססת על העיקרון הבא:

• במשך תקופה ארוכה, השינוי בגובה הברומטרי תלוי בתנאי מזג האוויר (לחץ וטמפרטורה),
• במשך תקופה ארוכה, שגיאות גובה GPS מסוננות,
• במשך זמן רב, שגיאות DEM דומות לרעש, ולכן הן מסוננות החוצה.

הכלאה עוסקת בחישוב הגובה הממוצע של GPS או DEM וחילוץ שינוי הגובה ממנו.

לדוגמה, במהלך 30 הדקות האחרונות, גובה הרעש המסונן (GPS או MNT) גדל ב-100 מ'; עם זאת, במהלך אותה תקופה, הגובה המצוין בברומטר גדל ב-150 מטרים.

באופן הגיוני, השינוי בגובה צריך להיות זהה. הכרת המאפיינים של חיישנים אלו מאפשרת "לכוון מחדש" את הברומטר -50 מ'.

בדרך כלל במצב Baro + GPS או 3D, גובה הברומטר מתוקן, כפי שמטייל או מטפס היו עושים באופן ידני, על ידי הפניה למפת IGN.

ספציפית, GPS עדכני או סמארטפון עדכני (איכות טובה) מזהה אותך (FIX) בדיוק של 3,5 מ' במישור האופקי 90 פעמים מתוך 100 כאשר תנאי הקליטה אידיאליים.

"ביצועים" אופקיים אלה תואמים לגודל רשת של 5 מ"ר על 5 מ' או 25 מ"ר על 25 מ' והשימוש ב-DTMs אלו מאפשר דיוק אנכי טוב.

ה-DEM מראה את גובה הקרקע, למשל אם אתה חוצה את עמק טארן על דרך מילאו, המסלול שנרשם על ה-DEM אמור לקחת אותך לתחתית העמק, גם אם השביל נשאר על רציף הווידוקט. ...

דוגמה נוספת, כאשר אתה רוכב על אופני הרים או נוסע על צלע הר תלול, דיוק ה-GPS האופקי מתדרדר עקב מיסוך או אפקטים מרובי נתיבים; אז הגובה שהוקצה ל-FIX יתאים לגובה של לוח סמוך או מרוחק יותר, ומכאן לחלק העליון או לבסיס העמק.

במקרה של קובץ שנוצר על ידי רשתות של משטח גדול, הגובה ישטה לממוצע בין תחתית העמק לחלק העליון!

עבור שתי הדוגמאות הקיצוניות אך האופייניות הללו, ההבדל המצטבר בגובה יחרוג בהדרגה מהערך האמיתי.

המלצות לשימוש

כדי למנוע תופעות לוואי:

• כייל את ברומטר ה-GPS בגובה נקודת ההתחלה שלך זמן קצר לפני היציאה (מומלץ על ידי כל יצרני ה-GPS),
• תן ל-GPS שלך לבצע כמה תיקונים לפני שתתחיל במעקב כדי שדיוק המיקום יתאים,
• בחר הכלאה: חישוב גובה = ברומטר + GPS או ברומטר + תלת מימד.

אם גובה המסלול שלך סונכרן ל-DEM, יהיו לך חישובי גובה ושיפוע מדויקים מאוד כמו בתמונה למטה, שבה ההבדל הוא רק מטר אחד.

• GPS Trail 2 (צילום תמונה מושפל של 72dpi, מסך GPS 200dpi)
• רסטר שכבת-על ומפת וקטור OSM
• קנה מידה 1: 10
• הצללת CDEM 5mx5m BD Alti IGN מדגישה את הגובה במרווחים של 1m.

התמונה למטה משווה את הפרופיל של שני מסלולים זהים של 30 ק"מ (מאות אותה תהילה), גובהו של אחד מסונכרן עם IGN DEM והשני עם Sonny DEM, מסלול שרץ במצב baro + היברידי 3d.

• גובה במפת IGN: 275 מ'.
• גובה מחושב עם GPS במצב Hybrid Baro + 3D: 295 מ' (+ 7%)
• גובה מחושב עם GPS במצב Hybrid Baro + GPS: 297 מ' (+ 8%).
• טיפוס מסונכרן ב-IGN MNT: 271 מ' (-1,4%)
• טיפוס מסונכרן בסוני MNT: 255 מ' (-7%)

"האמת" כנראה מחוץ ל-275m IGN בגלל הגדרת העקומה.

דוגמה לכיול אוטומטי (פיצוי) של מד הגובה הברומטרי GPS במהלך המסלול המוצג לעיל (קובץ יומן מקורי מ-GPS):

• אין הצטברות אנכית לחישוב הפרש הגובה: 5 מ', (פרמטריזציה זהה לעיקולי מפת IGN),
• גובה במהלך כיול/איפוס:
  • GPS 113.7 מ',
  • מד גובה ברומטרי 115.0 מ',
  • גובה MNT 110.2 מ' (Carte IGN 110 מ'),
• איטרציה (תקופת יישוב): 30 דקות
• תיקון ברומטרי ל-30 הדקות הבאות: – 0.001297