GPS测试准确度与高程计算方式讨论帖.

零, 前言:

因为有不同的声音, 不同的疑问, 虽然与我所知的不同, 但总得找出方法确认, 所以又蛋疼没事找事的搞了以下这些, 有

空的看看, 有问题的提提, 我的东西不一定全对, 大家参考看看就好.

一, 说明:

记得有一次在武功山, 一哥们说着自己2天从明月山走到武功山景区走了60km, 我告诉他, 就算从沈子到明月都没60KM, 他死都不信, 说GPS的里程记录是平面距离, 加上高度因素在内就有那么长了, 我无语, 事实上在某些帖子中也常看到相同的说法, 对于GPS的长度, 有些人认为只是平面长度, 意思就是说长度计算是平面的不包含高度的, 是直线的, 所以实际行走的长度要更长.., 事实上我觉得这是错的, 还有就是这次走了珠海凤凰大8线所产生轨迹的高度与长度争议, 我也想验证看看, 所以以下的这个实验是要说明二点:

1, GPS的高度及长度里程(高程)还是很准的

2, GPS所记录的行走公里数是有根据高度作修正的.

二, 三角函数说明:

如图的三角形是最大的陡度了, 如果45度再加, 底边距离不变, 那就不能维持另一边基准的90度了.., 当然如果底边距离变短, 那角度就可加大了.

我们如果知道任意2个边, 都可以算出第三个边, 这谁都会, 所以这里假设底边是100M, 高度100M, 那我们可以算出斜边的长度是,141.42m. 这个例子就像我们爬个100m高的坡, 走了个斜边141m的长度,那根据计算,平面(投影)的两点距离就是100m, 坡的陡度越大, 斜边与底边的距离差异越大, 反之越小, 事实上就算是放大100倍到长度10km, 高度1万m(事实上没有这么陡的山路), 计算的结果, 差值也只有14142m-10000m =4142m而已, 如果以珠海凤凰大8的数据来看30k长(假设为斜边), 累升加累降直接转为高度变化3000m+3000m, 那与平面的2点距离就只差 303m+303m而已, 就是说, 走了30km的路(斜边), 与平面两点距离(底边)只差了606m.

三, 验证:
　　1, 如图, 这里用来作实验的就是一般的跨线桥, 因为可用尺直接量到实际的斜边长34, 底边长33及高度4.5m+1.5m.

同理, 用GPS走一次, 就可同时记录到底长及斜边长还有高度, 这在一般实际的山路是不可能的..

2, 按如上面量到的数值实际算, 如果底长是33, 高是6, 那斜边长是33.5m, 与量测值差0.5m.

3, 如图, 用GPS实际记录的轨迹, 在高明的地图中量到的距离, 与导入谷哥内量到的是一样的.

4, 如图, 用GPS记录到的斜边长34, 与底边长33, 还有低点与高点的落差6,与计算值及量测值差不多.

　　
5, 如图, 整条GPS记录的轨迹高程, 高度曲线是有一点波动的(0.5~1m), 而这些都会被算到累升中, 因此, 按这实验的数据, 每200m累升约差1m, 那1km就差5m, 10km差50m, 20km差100m, 一个大8差应不超200m, 但实际GPS的计算累升数据是只有6m, 可能还有内部修正波动的演算法吧..

四, 结论:

1, 2点的投影长度与实际的行走长度差异很小, 应为角度小但距离长.

2, GPS根据打点高度及行走长度可计算出实际的2点斜边, 换句话说, 是实际的行走距离, 不是2点的平面投影距离.

3, 高明GPS的高程及长度记录还是很准的, 先声明我不是高明公司的, 应该说现在的GPS都应该有这水准.

4, 记录到的高度及长度还会因GPS接收卫星数量而造成误差.

5, GPS记录的都是有含高度的资料, 所以记录应该是斜边的实际行走长度.　
　　

6, 但从高程图看是有0.5~1m误差按GPS记录结果, 长度基本没误差, 大约为34m +/-1m, 高度部份GPS计算为6m, 但从高程图看是有0.5~1m波动, 而这部份可能会被GPS高度计算忽略, 原因可能是在徒步过程, 太快速的距离或高度变化是不合理的.

綠人 · 2013-03-07 05:37

按以上的实际结果, 这次发的http://www.doyouhike.net/forum/mountain/940473,0,0,2.html珠海行程轨迹记录数据, 应该是准确的.., 误差可在10%以内.

綠人 · 2013-03-18 04:31

再说明一点, 以前用高明的E-trek, 没有功能模式(汽车或徒步)可选, 时间加距离记录模式到1m点, 误差漂移的很大, 用5米距离模式记录最准, 最特别的是, 我坐车时, 记录到的速度永远差40km, 最快速度也只能到60km/小时而已.., 可是最终的距离及高度还是准的..

机器是人造的, 依硬件软件及使用环境与个人的使用设定都己经至少会有10%以上的误差了, 更不用说个别不良厂商或不良设计的烂GPS了, 这个问题所带来的就是明显的GPS轨迹漂移, 要想计较比较准确的高度, 如果GPS没内建气压高度计, 那就不用费心想能记录到多精准的高度了, 有这个东东记录高度会准很多.