Как повысить точность высот в TwoNav GPS?

Содержание

Преамбула
Что такое цифровая модель рельефа (DTM)
Сборка и установка ЦМР
- База данных высотомеров Sonny
  - процедура
- База данных альтиметрии IGN
  - процедура
Использование альтиметрического файла
Рекомендации по применению

Преамбула

С начала 2021 года IGN предоставляет бесплатный доступ к части своих данных:

Карты IGN «TOP 25» еще не бесплатны, однако версия «Map», доступная на Géoportail, бесплатна.
Базы данных высотомера IGN 5 x 5 м находятся в свободном доступе. Эти базы данных позволяют создавать цифровую модель местности, т.е. карта высот с разрешением по горизонтали 5 м x 5 м или 1 м x 1 м с разрешением по вертикали 1 м. Либо отличное определение для пользователей, которыми мы являемся.

Эта статья в форме учебного пособия предназначена более конкретно для пользователей GPS TwoNav и программного обеспечения Land.

На сегодняшний день не представляется возможным воздействовать на данные о высоте Garmin GPS.

Что такое цифровая модель рельефа (DTM)

Цифровая модель рельефа (ЦМР) – это трехмерное представление поверхности земли, созданное на основе данных о высоте. Точность файла высот (Цифровая модель рельефа) зависит от:

Качество данных о высоте (точность и средства, использованные для съемок),
Размер элементарной ячейки (пиксель),
О горизонтальной точности локализации этих сеток,
Точность вашего геолокации и, следовательно, качество вашего GPS, подключенных часов или вашего смартфона.

Плита или плитка из базы данных IGN Altimetric. Плитка 5 км x 5 км, состоящая из 1000 × 1000 ячеек или ячеек 5 м x 5 м (Saint Gobain Aisne Forest). Этот экран проецируется на базовую карту OSM.

Матрица высот – это файл, который определяет значение высоты точки, расположенной в центре сетки, при этом вся поверхность сетки находится на одной высоте.

Например, файл отдела Aisne BD Alti IGN 5 x 5 м (отдел, выбранный из-за его большого размера) составляет чуть меньше 400 плиток.

Каждая сетка идентифицируется набором координат широты и долготы.

Чем меньше размер сетки, тем точнее данные о высоте. Детали высот, меньшие размера сетки (разрешения), игнорируются.

Чем меньше размер сетки, тем выше точность, но тем больше будет файл, поэтому он будет занимать больше места в памяти и будет тяжелее обрабатывать, что потенциально замедлит другие операции обработки.

Размер файла DEM для отдела составляет порядка 1Mo для 25 м x 25 м, 120 Mo для 5 м x 5 м.

ЦМР, используемые большинством приложений, веб-сайтов, GPS и потребительских смартфонов, взяты из бесплатных глобальных данных, предоставленных НАСА.

Порядок точности ЦМР НАСА – это размер ячейки 60 м x 90 м и шаг по высоте 30 м. Это необработанные файлы, они не были исправлены, и часто данные интерполируются, точность средняя, могут быть большие ошибки.

Это одна из причин неточности GPS по вертикали, которая объясняет разницу в высоте, наблюдаемую для трека, в зависимости от веб-сайта, на котором он размещен, GPS или смартфона, который записал разницу в высоте.

Sonny MNT (см. Далее в этом руководстве) доступен бесплатно для Европы с размером ячейки примерно 25 м x 30 м. В нем используются более точные источники данных, чем в NASA MNT, и в нем была проведена работа по устранению основных ошибок. Это относительно точная ЦМР, подходящая для катания на горных велосипедах, с хорошими характеристиками в масштабе европейской страны.

На изображении выше альтиметрическая плитка (MNT BD Alti IGN 5 x 5), покрывающая отвалы шлака (около Валансьена), преобразована в контурные линии, расположенные на расстоянии 2,5 м друг от друга и наложенные на карту IGN. Изображение позволяет «убедить» в качестве этой матрицы высот.

IGN DEM размером 5 x 5 м имеет разрешение по горизонтали (размер ячейки) 5 x 5 м и разрешение по вертикали 1 м. Эта матрица высот обеспечивает отметку местности; не учитывается высота объектов инфраструктуры (здания, мосты, живые изгороди и т. д.). В лесу – это высота земли у подножия деревьев, поверхность воды – это поверхность берега для всех водоемов размером более одного гектара.

Сборка и установка ЦМР

Чтобы двигаться быстрее: пользователь TwoNav GPS составил цифровую модель местности, охватывающую Францию, на основе данных IGN 5 x 5 м. Их можно скачать по регионам на сайте бесплатного доступа: CDEM на 5 м (RGEALTI).

Для пользователя правильный тест для оценки надежности “DEM” – это визуализация поверхности озера в 3D.

Под озером старых кузниц (Арденны), показанное в 3D BD Alti IGN выше и BD Alti Sonny ниже. Мы видим, что качество есть.

Карты высотомера CDEM, поставляемые TwoNav в качестве стандартных для их GPS или программного обеспечения LAND, не очень надежны.

Таким образом, данное “учебное пособие” дает руководство пользователя по загрузке “плиток” надежных альтиметрических данных для программного обеспечения TwoNav GPS и LAND.

Данные доступны бесплатно для:

Вся Европа: база данных альтиметрии Sonny,
Франция: альтиметрическая база данных IGN.

Вы можете создать файл, охватывающий страну, отдел или только географическую область (Slab / tile / Pellet), чтобы сэкономить полезную память или использовать файлы меньшего размера.

База данных высотомеров Sonny

Модели размером 1 дюйм разделены на фрагменты файлов размером 1 ° x1 °, они доступны в формате SRTM (.hgt) с размером ячейки 22×31 м в зависимости от широты, формат, который используется во всем мире и используется во многих программах. Они обозначены своими координатами, например N43E004 (43 ° северной широты, 4 ° восточной долготы).

процедура

Подключитесь к сайту https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

Загрузите плитки, соответствующие выбранной стране или географическому сектору.

Извлеките файлы .HGT из загруженных файлов .ZIP.
В LAND загрузите каждый файл .HGT

В LAND все желаемые .hgts открыты, остальные закройте.

Сделайте «Объедините эти DEMS», время компиляции может быть большим в зависимости от количества собираемых тайлов (выберите расширение cdem) для файла в формате .CDEM, который можно использовать на Twonav GPS.

OSM «tile» и MNT «tile» отображение в LAND, все переносимо в GPS и 100% бесплатно!

База данных альтиметрии IGN

Эта база данных состоит из каталога по отделам.

процедура

Подключитесь к сайту Geoservices. Если эта ссылка не работает: ваш браузер «не имеет доступа к FTP»: не паникуйте! Руководство пользователя:
- В вашем файловом менеджере:
- щелкните правой кнопкой мыши «этот компьютер»
- щелкните правой кнопкой мыши «добавить сетевое местоположение»
- Введите адрес «ftp: // RGE_ALTI_ext: Thae5eerohsei8ve@ftp3.ign.fr» «без« »;
- Назовите этот доступ, чтобы идентифицировать его ex IGN geoservice
- Завершите процесс
- Подождите несколько минут, чтобы список файлов обновился (это займет несколько минут)
Теперь у вас есть доступ к данным IGN:
- Щелкните правой кнопкой мыши файл данных, который хотите скопировать.
- Затем ВСТАВЬТЕ в целевой каталог
- Время зарядки может быть долгим!

Это изображение иллюстрирует импорт базы данных высотомеров Vaucluse 5 м x 5 м. Щелкните правой кнопкой мыши файл, затем скопируйте в папку и дождитесь загрузки.

После распаковки “заархивированного” файла получается древовидная структура. Данные соответствуют примерно 400 файлам данных (плиткам) 5 км x 5 км или 1000 × 1000 ячеек 5 м x 5 м в формате .asc (текстовый формат) для отдела.

Диск из нескольких плиток в основном покрывает трассу МТБ.

Каждая ячейка размером 5х5 км идентифицируется набором координат Ламберта 93.

Координаты UTM верхнего левого угла этой плитки или плит: x = 52 6940 и y = 5494 775:

775: ранг колонны (770, 775, 780, …) на карте
6940: Ранг линии на карте

Dance LAND

На следующем шаге найдите данные в каталоге “data”, выберите только первый файл:

Откройте, затем подтвердите, откроется окно ниже, будь осторожен, это самый деликатный шаг :

Выберите проекцию Lambert-93 и Datum RGF 93 и установите флажок в нижнем левом углу.

Land извлекает и форматирует данные из плиток * .asc, что может занять некоторое время.

После создания плит из матрицы высот в формате SRTM (HGT / DEM) их столько, сколько файлов в формате * .asc.

Land позволяет вам “объединить” их в один файл DEM или по плиткам или гранулам в соответствии с вашими потребностями (имейте в виду, что размер файла может замедлить обработку GPS)

Для простоты использования предпочтительно (не обязательно) сначала закрыть все открытые карты.

В меню карты (см. Ниже) откройте все файлы в формате * .hdr (наименее объемный) каталога данных импортированной БД (как и для предыдущих операций)

Land открывает файлы HDR, DEM отдела загружена и может использоваться

Здесь можно использовать ЦМР Арденн (карта рельефа), чтобы упростить ее использование, мы объединим их в один файл.

Меню списка:

Объедините эти ЦМР

Выберите формат * .cdem и назовите файл DEM.

Работа слияния займет немного времени, необходимо объединить более 21 000 файлов. Отсюда и рекомендация работать на основе гранул MNT, покрывающих ваши игровые площадки.

Созданная нами цифровая модель ландшафта Арденн, просто откройте этот файл с картой IGN Geoportal, как показано ниже, например.

Тест выполняется путем непосредственного открытия трека UtagawaVTT “Château de Linchamp”, отображаемого в начале при разнице высот 997 м, 981 м с Sonny DTM (предыдущий процесс) и 1034 м, когда Land заменяет высоту в каждой точке на высоту ЦМР 5мx5м.

Подсчет разницы уровней путем суммирования контурных линий на карте IGN показывает разницу в уровне 1070 м, то есть разницу в 3%, что вполне правильно.

Значение 1070 остается приблизительным, потому что подсчитать кривые на карте в рельефе нетривиально.

Использование альтиметрического файла

Файлы MNT.cdem могут использоваться LAND для извлечения высоты, расчета высоты, наклона, треков путевых точек и т. Д .; и для всех устройств TwoNav GPS достаточно поместить файл в каталог / map и выбрать его как map.cdem.

Статья в блоге о неточных высотах раскрывает проблему альтиметрии и разницы высот с помощью GPS, принцип может быть перенесен на часы GPS, а также на приложения для смартфонов.

Производители применяют несколько методов для «стирания» неточностей, представленных в этой статье, фильтрацию (скользящее среднее) данных о высоте, использование барометрического датчика или цифровой модели местности.

Высота GPS “зашумлена”, то есть колеблется вокруг среднего значения, барометрическая высота зависит от капризов атмосферного давления и температуры, поэтому файлы погоды и DEM могут быть неточными.

Гибридизация барометра с GPS или DEM основана на следующем принципе:

В течение длительного периода времени изменение барометрической высоты зависит от погодных условий (давления и температуры),
В течение длительного периода времени ошибки высоты GPS отфильтровываются,
В течение длительного времени ошибки матрицы высот похожи на шум, поэтому их отфильтровывают.

Гибридизация заключается в вычислении средней высоты GPS или DEM и извлечении из нее изменения высоты.

Например, в течение последних 30 минут высота отфильтрованного шума (GPS или MNT) увеличивается на 100 м; однако за тот же период высота, показанная барометром, увеличилась на 150 метров.

По логике, изменение высоты должно быть таким же. Знание свойств этих датчиков позволяет «перенастроить» барометр -50 м.

Обычно в режимах Baro + GPS или 3D высота по барометру корректируется, как путешественник или альпинист сделал бы это вручную, сверяясь с картой IGN.

Конкретно, недавний GPS или недавний смартфон (хорошего качества) обнаруживает вас (FIX) с точностью до 3,5 м в горизонтальной плоскости 90 раз из 100, когда условия приема идеальные.

Эта горизонтальная «производительность» соответствует размеру ячеек 5 м x 5 м или 25 м x 25 м, и использование этих DTM позволяет получить хорошую точность в вертикальной плоскости.

DEM показывает высоту земли, например, если вы пересекаете долину Тарн по виадуку Мийо, трек, записанный на DEM, должен привести вас к дну долины, даже если путь остается на перроне виадука. .

Другой пример, когда вы едете на горном велосипеде или путешествуете по крутому горному склону, горизонтальная точность GPS ухудшается из-за эффектов масок или многолучевости; тогда высота, присвоенная FIX, будет соответствовать высоте соседней или более удаленной плиты, следовательно, либо к вершине, либо к основанию долины.

В случае файла, образованного сетками большой поверхности, высота будет стремиться к средней между низом долины и верхом!

Для этих двух крайних, но типичных примеров совокупная разница в росте будет постепенно отклоняться от истинного значения.