Urejanje GPS sledi

Uvod

Sistem globalnega pozicioniranja, v originalu Global Positioning System (GPS), je bil razvit za potrebe ameriške vojske. GPS zagotavlja natančno informacijo o tem, kje se določen objekt nahaja, prav tako lahko beleži njegovo gibanje.

Sistem sestavlja 24 v zemeljski orbiti krožečih satelitov, ki vsakih 12 ur obkrožijo Zemljo in pošiljajo radijske signale do GPS sprejemnikov. Za pridobitev podatkov o zemljepisni dolžini in širini, nadmorski višini ter točnem času, potrebujemo signale štirih satelitov. Iz razlike med časom sprejema signala in časom njegove oddaje lahko določimo razdaljo med sprejemnikom in satelitom. Nato iz njihovih signalov in notranje baze podatkov ugotovimo mesta satelitov. Sprejemnik se torej nahaja na sferi, katere središče je satelit in katere polmer je določen z razdaljo, ki jo premagajo radijski signali v času od trenutka oddaje do trenutka sprejema signala. Ker sprejemnik hkrati sprejema signale iz več satelitov, je mogoče določiti lego sprejemnika na osnovi presečišča sfer s posameznih satelitov.

Sistem za pasivno GPS sledenje zaznava lokacijo in podatke beleži na spominski medij, kot je interni spomin ali spominska kartica. Podatke z medija lahko prenesemo na računalnik in si jih tam ogledamo ali jih naprej obdelujemo.

Sistem za aktivno GPS sledenje oziroma »real-time« sistem pa podatke sproti pošilja centralnemu sledilnemu portalu in so na razpolago v realnem času.

Naprava, ki jo uporabljamo za sledenje USB GPS potovalni sledilnik I-gotU GT-600 je pasivna GPS naprava, ki omogoča shranjevanje GPS koordinat tekom potovanja, le-te pa kasneje prenesemo in prikažemo na računalniku,  s pomočjo priloženega programa  @trip.exe. Ker  slednji  ne omogoča prav veliko igranja z naloženimi sledmi, ga poleg uvažanja uporabljamo le še za konvertiranje v gpx obliko.

 

Orodja

@trip.exe

Kot je razvidno s slike v nadaljevanju, @trip.exe omogoča ogled posnete GPS sledi. Izbrati je možno podlago, ki je bodisi satelitska slika ali pa Google maps  zemljevid.

O vsaki posneti točki imamo poleg ostalih na voljo podatke:

• Zemljepisna širina
• Zemljepisna dolžina
• Nadmorska višina
• Hitrost
• itd.

GPS Track Editor

Kot rečeno, vsako dodatno manipuliranje s točkami v @trip.exe je precej težavno in nepregledno, zato se za te stvari raje poslužujemo programa  GPS Track Editor, ki ga je mogoče brezplačno naložiti na povezavi. GPS Track Editor za podlago uporablja zemljevid »Open Street Maps«

Tudi GPS Track Editor o vsaki posneti točki ponuja podatke:

• Zemljepisna širina
• Zemljepisna dolžina
• Nadmorska višina
• Hitrost
• itd.

Je pa v GPS Track Editor programu mogoče relativno enostavno urejati posnete GPS sledi.

Google Earth

Za izpis višinskega profila našega potovanja lahko uporabimo brezplačni program Google Earth

Najpogostejše »napake«

Ko pridemo iz »prvenstveno« odpeljane ture, nas po navadi zanima koliko višincev smo premagali.

S pomočjo @trip.exe prenesemo podatke v računalnik in jih konvertiramo v gpx obliko. Sedaj našo sled odpremo v Google Earth programu in pogledamo višinski profil. In tu je prvo začudenje. Skoraj vedno je podatek o premagani višinski razliki občutno previsok. Zakaj?

Napačno določena začetna točka

Iz kakršnega koli vzroka se včasih zgodi, da sistem začetno in končno točko pozicionira na nadmorsko višino nič, čeprav  smo turo začeli daleč stran od morja. Kot na primer tale vzpon iz Ruš. Takole to izgleda po tem, ko sled odpremo v GPS Track Editor:

Startali smo na višini okoli 340m nad morjem, sistem pa je zabeležil prvo in zadnjo točko na ničli. Višinski profil bi izgledal takole:

Če v GPS Track Editor zbrišemo začetno (in zadnjo) točko:

Bo višinski profil videti že veliko bolje:

Pa tudi podatek o premagani višini bo bistveno realnejši. Nižji za razliko med prvo in drugo točko (=340m)!

»Brisanje« točk

Če se na kolesarskem izletu večkrat ustavite, naredite kakšno fotografijo, na »gorskem cilju« pa si privoščite hladno pivo ali štruklje, potem bo vaša GPS sled na mestih daljših postankov  videti takole:

v GPS Track Editor zelo enostavno izbrišemo odvečne točke. Preprosto se s kurzorjem postavimo na točko, ki jo želimo izbrisati in stisnemo »delete«.

 

Prilagajanje točk dejanski poti

Na delih poti, kjer so zaradi prebujne vegetacije ali preveč razgibanega terena satelitski signali moteni, je sled lahko zelo popačena.

Te nepravilnosti je z nekaj potrpežljivosti mogoče  »ročno« popraviti, tako da bo slika videti veliko lepše:

A stvar le ni tako idealna, kot je videti, saj točka, ki jo potegnemo na »svoje mesto« ohrani podatek o nadmorski višini. Ko pa tako, popravljeno GPS sled uvozimo v Google Earth, v tem programu točke dobijo realne vrednosti.

Če nas je satelit zaradi oviranega signala lociral deset metrov stran od poti, nad cesto pa je slučajno strmo pobočje ali celo stena,  ima zadnja točka, ko smo še bili na cesti podatek o nadmorski višini npr. 780 metrov, naslednja (le nekaj metrov naprej) pa ima lahko že čez 800 metrov. Torej smo nerealno pridobili 20 višinskih metrov. In večkrat, ko pride do takih nepravilnosti, višji in bolj nerealen bo celokupen podatek o premaganih višincih.

 

Ročni vnos točk v Notepadu

Največja enigma med našimi nesrečno zabeleženimi  GPS sledmi je vsekakor vzpon na Nanos leta 2013. Iz bog si ga vedi kakšnega razloga, je naš potovalni sledilnik  na precej dolgi razdalji na spustu čez Lanišče, vsem točkam določil nadmorsko višino nič.

Sled izgleda povsem normalno, podatek o premagani višinski razliki pa je bil krepko čez 2500 metrov. Največje presenečenje pa je višinski profil. Prava groza!

Za take vrste napak GPS Track Editor ne ponuja pametnih rešitev. Ker smo »underground«  odsek peljali že večkrat, smo sled skušali kombinirati s pravilno zabeleženim odsekom iz ene prejšnjih tur. Funkcija »merge tracks« v GPS track editorju tega na žalost ne omogoča. Nič kaj bolj uspešni nismo bili z on-line merge programi.

In kaj nam je še ostalo? Najbolj enostavna, a ne prav hitra rešitev. Z dvojnim klikom na »pohabljeno« GPS sled se le ta odpre kot tekstovna datoteka v Notepadu.

Vse ničle nadomestimo z realnejšimi madmorskimi višinami in dobimo precej boljšo sliko.

"GPX eval"

Kljub vsem naštetim popravkom, so imele naše GPS sledi po navadi še vedno nerealen podatek o premaganih višincih. Razlog za to so predvsem številne »mikro« razlikev  višinah med  dvema sosednjima  točkama. Na razdalji 3,4 metra naj bi se dvignili za 4 višinske metre, na naslednjih sedmih pa se zopet  spustili nazaj na 1020 metrov in tako naprej. V takem ritmu se lahko kaj hitro nabere nekaj tisoč višincev.

Za odpravljanje tovrstnih napak, so naši računalniški strokovnjaki (beri Jernej) razvili posebno programsko orodje, imenovano GPX eval.

Kako deluje?

Program gpx eval s pomočjo median filtra odstrani šum iz gpx sledi. Na spodnji sliki je s sivo barvo izrisan višinski profil gpx sledi pred obdelavo. Rezultat obdelave je na sliki izrisan z zeleno barvo. Vidimo, da program zgladi profil, kjer so stmine prestrme, da bi predstavljale profil terena v naravi.

Nato na razšumljeni gpx sledi program sešteje višinske razlike vseh točk na gor in na dol. Tako dobimo višinsko razliko vzpona in spusta. Trenutna verzija programa filtrira le višinski zapis v gpx sledi, medtem ko zemljepisno širino in dolžino pusti nedotaknjeno.

Program je prosto dostopen na tej povezavi.

 

Sklepna beseda

Vse naše GPS sledi  so po potrebi obdelane na zgoraj opisane načine, predvsem z namenom, da bi bili podatki o premaganih višincih čim bolj verododstojni.