كيفية تحسين دقة الارتفاع في TwoNav GPS؟

مقدمة

منذ بداية عام 2021 ، توفر IGN وصولاً مجانيًا إلى بعض بياناتها:

• خرائط IGN "TOP 25" ليست مجانية بعد ، ولكن نسخة "Map" المتوفرة على Géoportail مجانية.
• تتوفر قواعد بيانات مقياس الارتفاع IGN 5 x 5m مجانًا. تسمح لك قواعد البيانات هذه بإنشاء نموذج تضاريس رقمي ، أي ارتفاع مخطط بدقة أفقية 5 م × 5 م أو 1 م × 1 م مع دقة رأسية 1 م. أو تعريف رائع للمستخدمين كما نحن.

هذه المقالة ، في شكل برنامج تعليمي ، هي أكثر تحديدًا لمستخدمي برنامج GPS TwoNav و Land.

اعتبارًا من اليوم ، لا يمكن التأثير على بيانات ارتفاع Garmin GPS.

ما هو نموذج التضاريس الرقمية (DTM)

نموذج الارتفاع الرقمي (DEM) هو تمثيل ثلاثي الأبعاد لسطح الأرض تم إنشاؤه من بيانات الارتفاع. تعتمد دقة ملف الارتفاع (DEM) على:

• جودة بيانات الارتفاع (الدقة والمرافق المستخدمة في المسوحات) ،
• حجم خلية الوحدة (بكسل) ،
• على دقة التوطين الأفقي لهذه الشبكات ،
• دقة موقعك الجغرافي وبالتالي جودة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص بك أو ساعتك المتصلة أو هاتفك الذكي.

بلاطة أو بلاطة من قاعدة بيانات IGN Altimetric. بلاط 5 كم × 5 كم يتكون من 1000 × 1000 خلية أو خلايا 5 م × 5 م (غابة Saint Gobain Aisne). يتم عرض هذه الشاشة على خريطة أساس OSM.

DEM هو ملف يحدد قيمة ارتفاع نقطة تقع في وسط الشبكة ، مع وجود سطح الشبكة بالكامل على نفس الارتفاع.

على سبيل المثال ، يبلغ حجم ملف قسم Aisne BD Alti IGN مقاس 5 × 5 م (قسم تم اختياره لحجمه الكبير) أقل من 400 قطعة.

يتم تحديد كل شبكة من خلال مجموعة من إحداثيات خطوط الطول والعرض.

كلما كان حجم الشبكة أصغر ، زادت دقة بيانات الارتفاع. يتم تجاهل تفاصيل الارتفاع الأصغر من حجم الشبكة (الدقة).

كلما كان حجم الشبكة أصغر ، زادت الدقة ، ولكن كلما زاد حجم الملف ، لذلك سيشغل مساحة أكبر من الذاكرة ويصعب معالجته ، مما قد يؤدي إلى إبطاء عمليات المعالجة الأخرى.

حجم ملف DEM لقسم ما هو حوالي 1Mo لـ 25 م × 25 م ، 120 م ل 5 م × 5 م.

إن DEMs المستخدمة في معظم التطبيقات والمواقع الإلكترونية ونظام تحديد المواقع والهواتف الذكية للمستهلكين هي من البيانات العالمية المجانية المقدمة من وكالة ناسا.

ترتيب دقة NASA DEM هو حجم خلية 60 م × 90 م وارتفاع خطوة 30 م. هذه ملفات أولية ، لم يتم تصحيحها ، وغالبًا ما يتم تقريب البيانات ، والدقة متوسطة ، وقد تكون كبيرة أخطاء.

هذا أحد أسباب عدم الدقة الرأسية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وهو ما يفسر الاختلاف في الارتفاع الملحوظ للمسار اعتمادًا على موقع الويب المستضاف عليه ، أو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، أو الهاتف الذكي الذي سجل الاختلاف في الارتفاع.

• يتوفر Sonny MNT (انظر لاحقًا في هذا الدليل) مجانًا لأوروبا بحجم خلية يبلغ حوالي 25 م × 30 م ، ويستخدم مصادر بيانات أكثر دقة من وكالة ناسا MNT ، وقد تم إجراء إصلاحات رئيسية للأخطاء. هذا هو DEM دقيق نسبيًا ومناسب لركوب الدراجات الجبلية ، مع أداء جيد على نطاق البلد الأوروبي.

في الصورة أعلاه ، تم تحويل بلاطة مقياس الارتفاع (MNT BD Alti IGN 5 x 5) التي تغطي أكوام الخبث (بالقرب من فالنسيان) إلى خطوط كفاف متباعدة 2,5 متر متراكبة على خريطة IGN. تتيح لك الصورة "إقناع" جودة هذا DEM.

• تتميز IGN DEM مقاس 5 × 5 م بدقة أفقية (حجم الخلية) تبلغ 5 × 5 م ودقة رأسية تبلغ 1 م. لا يؤخذ في الاعتبار ارتفاع كائنات البنية التحتية (المباني والجسور والتحوطات وما إلى ذلك). في الغابة ، هذا هو ارتفاع الأرض عند سفح الأشجار ، سطح الماء هو سطح الساحل لجميع الخزانات الأكبر من هكتار واحد.

تجميع وتركيب DEM

للتحرك بشكل أسرع: قام مستخدم TwoNav GPS بتجميع نموذج تضاريس رقمي يغطي فرنسا استنادًا إلى بيانات IGN 5 x 5m ، ويمكن تنزيلها حسب المنطقة من موقع الوصول المجاني: CDEM at 5m (RGEALTI).

بالنسبة للمستخدم ، فإن الاختبار الصحيح لتقييم موثوقية "DEM" هو تصور سطح البحيرة بشكل ثلاثي الأبعاد.

تحت بحيرة المراكب القديمة (Ardennes) ، كما هو موضح في 3D BD Alti IGN أعلاه و BD Alti Sonny أدناه. نحن نرى أن الجودة موجودة.

خرائط مقياس الارتفاع CDEM المقدمة من TwoNav كمعيار لبرنامج GPS أو LAND الخاصة بهم ليست موثوقة للغاية.

وبالتالي ، يوفر هذا "البرنامج التعليمي" دليل مستخدم لتنزيل "مربعات" من بيانات قياس الارتفاع الموثوقة لبرنامج TwoNav GPS و LAND.

البيانات متاحة مجانًا لما يلي:

• كل أوروبا: قاعدة بيانات Sonny altimetry ،
• فرنسا: قاعدة بيانات مقياس الارتفاع IGN.

يمكنك إنشاء ملف يغطي بلدًا أو قسمًا أو منطقة جغرافية فقط (لوح / بلاطة / بيليه) لحفظ الذاكرة القابلة للاستخدام أو استخدام ملفات أصغر.

قاعدة بيانات Sonny Altimeter

تنقسم الطرز مقاس 1 بوصة إلى أجزاء ملف 1 ° x1 ° وهي متوفرة بتنسيق SRTM (.hgt) بحجم خلية يبلغ 22x31 مترًا اعتمادًا على خط العرض ، وهو تنسيق يُستخدم في جميع أنحاء العالم ويستخدمه العديد من البرامج. يتم تمييزها بإحداثياتها ، مثل N43E004 (43 درجة شمالاً ، 4 درجات شرقاً).

الإجراء

1. اتصل بـ https://data.opendataportal.at/dataset/dtm-france

2. تنزيل المربعات المقابلة للبلد أو القطاع الجغرافي المحدد.

3. استخرج ملفات .HGT من ملفات ZIP التي تم تنزيلها.

4. في LAND ، قم بتحميل كل ملف .HGT

5. في LAND ، جميع ملفات .hgts المرغوبة مفتوحة ، وأغلق الباقي.

6. قم بـ "دمج هذه DEMS" ، يمكن أن يكون وقت التجميع طويلًا اعتمادًا على عدد المربعات المراد تجميعها (اختر امتداد cdem) لملف .CDEM يمكن استخدامه على Twonav GPS.

شاشة OSM "بلاط" و MNT "بلاط" في LAND ، جميعها محمولة لنظام GPS وخالية 100٪!

قاعدة بيانات قياس الارتفاع IGN

تتكون قاعدة البيانات هذه من فهرس حسب القسم.

الإجراء

1. اتصل بموقع الخدمات الجغرافية. إذا كان هذا الارتباط لا يعمل: متصفحك "ليس لديه وصول إلى FTP": فلا داعي للذعر! دليل المستخدم:
   • في مدير الملفات الخاص بك:
   • انقر بزر الماوس الأيمن فوق "هذا الكمبيوتر الشخصي"
   • انقر بزر الماوس الأيمن على "إضافة موقع الشبكة"
   • أدخل العنوان "ftp: // RGE_ALTI_ext: [e-mail]" بدون "" ؛
   • قم بتسمية هذا الوصول لتعريفه من قبل IGN geoservice
   • قم بإنهاء العملية
   • انتظر بضع دقائق حتى يتم تحديث قائمة الملفات (سيستغرق ذلك بضع دقائق)
2. يمكنك الآن الوصول إلى بيانات IGN:
   • انقر بزر الماوس الأيمن على ملف البيانات الذي تريد نسخه.
   • ثم الصق في الدليل الهدف
   • قد يكون وقت الشحن طويلاً!

توضح هذه الصورة استيراد قاعدة بيانات مقياس الارتفاع Vaucluse 5m x 5m. انقر بزر الماوس الأيمن على الملف ، ثم انسخه إلى مجلد وانتظر التنزيل.

بعد فك ضغط الملف المضغوط ، يتم الحصول على بنية شجرية. تتوافق البيانات مع حوالي 400 ملف بيانات (بلاطات) 5 كم × 5 كم أو 1000 × 1000 خلية 5 م × 5 م بتنسيق .asc (تنسيق نصي) للقسم.

يغطي قرص من عدة بلاطات في الغالب مسار MTB.

يتم تحديد كل خلية مقاس 5 × 5 كيلومترات من خلال مجموعة إحداثيات لامبرت 93.

إحداثيات UTM للركن الأيسر العلوي لهذا البلاط أو البلاط هي: x = 52 6940 و y = 5494 775:

• 775: رتبة العمود (770 ، 775 ، 780 ، ...) على الخريطة
• 6940: ترتيب خط الخريطة

3. أرض الرقص

4. في الخطوة التالية ، ابحث عن البيانات في دليل "البيانات" ، حدد الملف الأول فقط:

5. فتح ، ثم تأكيد ، سيتم فتح النافذة أدناه ، كن حذرًا ، فهذه هي الخطوة الأكثر دقة :

حدد الإسقاط Lambert-93 و Datum RGF 93 وحدد المربع في الزاوية اليسرى السفلية.

تستخرج الأرض البيانات وتنسيقها من مربعات * .asc ، الأمر الذي قد يستغرق بعض الوقت.

بعد إنشاء الألواح من DEM بتنسيق SRTM (HGT / DEM) ، يوجد العديد منها كملفات * .asc.

6. تتيح لك Land "دمجها" في ملف DEM واحد أو عن طريق البلاط أو الحبيبات لتناسب احتياجاتك (ضع في اعتبارك أن حجم الملف يمكن أن يبطئ معالجة GPS)

لسهولة الاستخدام ، يفضل (غير مطلوب) إغلاق جميع البطاقات المفتوحة أولاً.

في قائمة الخريطة (انظر أدناه) ، افتح جميع الملفات بتنسيق * .hdr (الأقل حجمًا) من دليل بيانات قاعدة البيانات المستوردة (مثل العمليات السابقة)

يفتح Land ملفات HDR ، ويتم تحميل قسم DEM ويمكن استخدامه

7. هنا يمكنك استخدام Ardennes DEM (DEM) ، لتسهيل استخدامه ، سنقوم بدمجها في ملف واحد.

قائمة القائمة:

اجمع بين هذه DEMs

حدد تنسيق cdem * وقم بتسمية الملف DEM.

سيستغرق الدمج بعض الوقت حتى يكتمل ، ويجب دمج أكثر من 21 ملف. ومن هنا جاءت التوصية بالعمل مع حبيبات MNT التي تغطي ملاعبك.

نموذج Ardennes الرقمي للمناظر الطبيعية الذي أنشأناه ، ما عليك سوى فتح هذا الملف باستخدام خريطة IGN Geoportal كما هو موضح أدناه ، على سبيل المثال.

يتم إجراء الاختبار عن طريق الفتح المباشر لمسار UtagawaVTT "Château de Linchamp" المعروض في البداية بفارق ارتفاع يبلغ 997 مترًا و 981 مترًا مع Sonny DTM (العملية السابقة) و 1034 مترًا عندما يستبدل Land الارتفاع عند كل نقطة بارتفاع DTM يبلغ 5 مترًا × 5 مترًا .

يُظهر حساب فرق المستوى عن طريق جمع خطوط الكنتور على خريطة IGN اختلافًا في المستوى 1070 مترًا ، أي اختلاف بنسبة 3 ٪ ، وهذا صحيح تمامًا.

تظل قيمة 1070 تقريبية لأنه ليس من التافه حساب المنحنيات على الخريطة في التضاريس.

استخدام ملف مقياس الارتفاع

يمكن استخدام ملفات MNT.cdem بواسطة LAND لاستخراج الارتفاع ، وحساب الارتفاع ، والميل ، ومسارات إحداثية ، وما إلى ذلك ؛ وبالنسبة لجميع أجهزة TwoNav GPS ، ما عليك سوى وضع الملف في دليل / map وتحديده كـ map.cdem.

تتناول إحدى مقالات المدونة حول الارتفاعات غير الدقيقة مسألة قياس الارتفاع واختلافات الارتفاع باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وهو مبدأ يمكن نقله إلى ساعات GPS بالإضافة إلى تطبيقات الهواتف الذكية.

يستخدم المصنعون عدة طرق "لمحو" عدم الدقة الواردة في هذه المقالة ، وتصفية (المتوسط ​​المتحرك) لبيانات الارتفاع ، باستخدام مستشعر بارومتري أو نموذج تضاريس رقمي.

ارتفاع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) "صاخب" ، أي أنه يتقلب حول قيمة متوسطة ، ويعتمد الارتفاع البارومتري على تقلبات الضغط الجوي ودرجة الحرارة ، لذلك يمكن أن تكون ملفات الطقس و DEM غير دقيقة.

يعتمد تهجين مقياس الضغط باستخدام GPS أو DEM على المبدأ التالي:

• على مدى فترة طويلة من الزمن ، يعتمد التغيير في الارتفاع البارومتري على الظروف الجوية (الضغط ودرجة الحرارة) ،
• على مدار فترة زمنية طويلة ، يتم تصفية أخطاء ارتفاع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ،
• تشبه أخطاء DEM الضوضاء لفترة طويلة ، لذلك يتم تصفيتها.

يتكون التهجين من حساب متوسط ​​ارتفاع GPS أو DEM واستخراج التغير في الارتفاع منه.

على سبيل المثال ، خلال آخر 30 دقيقة ، يزداد ارتفاع الضوضاء المفلترة (GPS أو MNT) بمقدار 100 متر ؛ ومع ذلك ، خلال نفس الفترة ، زاد الارتفاع الذي يشير إليه البارومتر بمقدار 150 مترًا.

منطقيا ، يجب أن يكون تغيير الارتفاع هو نفسه. تتيح لك معرفة خصائص هذه المستشعرات "إعادة تكوين" مقياس الضغط الجوي -50 مترًا.

عادةً ، في أوضاع Baro + GPS أو 3D ، يتم تصحيح ارتفاع البارومتر كما يفعل المتنزه أو المتسلق يدويًا عن طريق التحقق من خريطة IGN.

على وجه التحديد ، يكتشفك نظام GPS حديث أو هاتف ذكي حديث (جودة جيدة) (FIX) بدقة 3,5 متر في المستوى الأفقي 90 مرة من 100 عندما تكون ظروف الاستقبال مثالية.

يتوافق هذا "الأداء" الأفقي مع حجم الخلية 5 م × 5 م أو 25 م × 25 م ، ويوفر استخدام DTMs دقة جيدة في المستوى الرأسي.

يوضح DEM ارتفاع الأرض ، على سبيل المثال إذا عبرت وادي Tarn على جسر Millau ، يجب أن يأخذك المسار المسجل على DEM إلى أسفل الوادي ، حتى إذا ظل المسار على منصة الجسر. .

مثال آخر هو عندما تقوم بركوب الدراجات في الجبال أو السفر على منحدر جبلي شديد الانحدار ، فإن الدقة الأفقية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تتدهور بسبب تأثيرات الأقنعة أو تعدد المسارات ؛ عندئذٍ سيتوافق الارتفاع المخصص لـ FIX مع ارتفاع اللوح المجاور أو الأبعد ، وبالتالي إما باتجاه أعلى أو أسفل الوادي.

في حالة ملف مكون من شبكات ذات سطح كبير ، يميل الارتفاع إلى المتوسط ​​بين قاع الوادي والجزء العلوي!

بالنسبة لهذين المثالين المتطرفين ولكن النموذجيين ، فإن الاختلاف التراكمي في الارتفاع سينحرف تدريجياً عن القيمة الحقيقية.

توصيات للاستخدام

لتجنب الآثار الجانبية:

• قم بمعايرة بارومتر GPS على ارتفاع نقطة البداية الخاصة بك قبل وقت قصير من المغادرة (موصى به من قبل جميع مصنعي GPS) ،
• دع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص بك يقوم ببعض الإصلاحات قبل بدء التتبع حتى تتطابق دقة الموقع ،
• حدد التهجين: حساب الارتفاع = مقياس الضغط الجوي + نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو مقياس الضغط الجوي + ثلاثي الأبعاد.

إذا تمت مزامنة ارتفاع المسار الخاص بك مع DEM ، فستحصل على حسابات ارتفاع وانحدار دقيقة للغاية ، كما في الصورة أدناه حيث يكون الفرق مترًا واحدًا فقط.

• GPS Trail 2 (التقاط صور منخفض 72 نقطة في البوصة ، شاشة GPS 200 نقطة في البوصة)
• تراكب خريطة OSM النقطية والمتجهية
• مقياس الرسم 1: 10،000
• CDEM 5mx5m BD Alti IGN يفقس يؤكد الارتفاع بزيادات 1 متر.

تقارن الصورة أدناه ملف تعريف مسارين متطابقين بطول 30 كم (من نفس الشهرة) ، وقد تمت مزامنة ارتفاع أحدهما مع IGN DEM والآخر مع Sonny DEM ، وهو مسار يتم تشغيله في وضع baro + hybrid ثلاثي الأبعاد.

• الارتفاع على خريطة IGN: 275 م.
• الارتفاع محسوبًا باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في Hybrid Baro + وضع ثلاثي الأبعاد: 3 مترًا (+ 295٪)
• الارتفاع المحسوب باستخدام GPS في وضع Hybrid Baro + GPS: 297 م (+ 8٪).
• الصعود المتزامن على IGN MNT: 271 م (-1,4٪)
• الصعود المتزامن على Sonny MNT: 255 م (-7٪)

ربما تكون "الحقيقة" خارج نطاق IGN البالغ 275 مترًا بسبب ضبط المنحنى.

مثال على المعايرة التلقائية (التعويض) لمقياس الارتفاع البارومتري GPS خلال المسار الموضح أعلاه (ملف السجل الأصلي من GPS):

• لا يوجد تراكم رأسي لحساب فرق الارتفاع: 5 أمتار ، (معلمة مطابقة لمنحنيات خريطة IGN) ،
• الارتفاع أثناء المعايرة / إعادة التعيين:
  • نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) 113.7 م ،
  • مقياس الارتفاع البارومتري 115.0 م ،
  • ارتفاع MNT 110.2 م (كارت IGN 110 م) ،
• التكرار (فترة الحساب): 30 دقيقة
• التصحيح البارومتري لثلاثين دقيقة قادمة: - 30