Fiabilité du calcul de distance et dénivelée cumulées: traces originaux vs optimisées

Nous reproduisons ici des questions d'un de nos utilisateurs liées à la fiabilité des données des traces et traces optimisées en distances et dénivelée cumulée.  


De plus, nous profitons de cette occasion pour expliquer notre traitement des données de processus.

Un résumé des questions de notre utilisateur

Quelle est la fiabilité du calcul de vos traces et traces optimisées en distance et dénivelée ?
 Je souhaiterais connaitre la distance et la dénivelé positive cumulée les plus fiables. En pièce jointe la trace.

Quand j’ouvre « l’info liste des points » dans le tableau qui apparaît et dans partie à droite il y a "la trace optimisée" avec un résultat D + cumulée différente : 537,43.

Si je comprends, votre système tient compte des erreurs d’enregistrement du GPS apporte et les corrections à partir de la trace optimisée?

Donc pour résumer, quand on lance l'analyse d'une trace le résultat obtenu est le résultat de la trace corrigée. 

Dans le cas présent je note une fiabilité de la trace originale D (= mauvais) et niveau de correction 3.

Résultat: 14,143 km et D+ 466 à 469m.
Est-ce la bonne réponse?

Voici un résumé de notre réponse

En effet, 14 143 km et D + 466 à 469m sont les chiffres versez derniers le vôtre trace D+

Sur cet capture d’écran nous pouvons voir que pour cette partie de la trace ....

a été enregistré avec ce profil par le dispositif GPS. 

C’est pour cela que notre system a appliqué les algorythmes correctives.

Et l'on peut intuitivement voir qu'il est très peu probable que les données de piste, sans les corrections mentionnées plus loin sur ce post, réfléchisse le véritable profil du chemin parcouru par les randonneurs.

Nous saisissons l'occasion de cet exemple et des questions de décrire brièvement notre processus de traitement des erreurs.

Cet est une description schématique du processus de traitement des données d'IBPIndex:

1.-Résolution de différents problèmes causés par l’appareil d’enregistrement GPS dans le trace .gpx « originale » essentiellement :

• Analyse des points anormaux présence

• Sauts en hauteur nominale produit arrêts sur route ou d'éléments géographiques qui empêchent bonne réception du signal GPS

• Optimisation du número des points enregistrés par l'appareil: le plus de points est enregistrée s’accumule plus d’erreurs;

• Plus d’autres traitements... et nous obtenons Trace Optimisée

2.- Sur Trace Optimisée nous appliquons d’autres corrections série, dont la principal est la suivante:

Le Système est automatique et correction le déterminé entre 8 niveaux possibles allant degré : depuis « 0 » aucune correction, depuis "0" aucune correction, seulement optimisation, jusqu’à "7", correction maximale.

Avec les données corrigées, nous attribuons le Degré de fiabilité atteint, selon le barème suivant :

« A » = Très bon
« B » = Bon
« C » = Passable
« D » = Mauvais
« E » = Très mauvais

Et après ce groupe d’analyse le « Trace Finale » est obtenu.

Le «Trace Finales» est base sur laquelle IBPindex calcule les statistiques finales de les traces qui vous pouvez voir sur notre web site : dénivelée positif et négatif cumulée, pourcentage de montée, etc.

Différences dans les hauteurs cumulées entre les appareils GPS, lBPindex et d'autres applications

L’impact sur la fiabilité des statistiques des traces des méthodes de traitement d’erreur différent est un sujet d’actualité.

La question suivante d'un de nos utilisateurs montre l'impact pratique de ces méthodes, et comment IBPindex met en œuvre des autres techniques beaucoup plus sophistiquées. 
L'utilisation de ces techniques nous donnent la capacité de produire le résultat qui reproduit la réalité physique du terrain avec une plus grande fidélité.

La question de l'utilisateur:

Je voudrais vous poser des questions sur les différences notables dans les hauteurs existantes entre celles fournies par le dispositif GPS et celles produites par votre analyse.

J'ai remarqué que généralement, le nombre cumulé montée est plus grande dans votre analyse que celle donnée par le GPS, et j'ai vérifié avec cela avec deux appareils différents.
Pour les fichiers ci-jointes et la même route: la différence dans les hauteurs accumulées entre les deux appareils est à seulement 5 mètres, 1266 dans un cas, 1.271 dans l'autre, par rapport à 1718, 136ibp et 1759 et 137ibp dans votre analyse. 

Dans le cas de la longueur de la piste, les chiffres sont à peu près la même chose dans votre GPS et votre système.

Pourriez-vous me expliquer pourquoi cette différence dans la montée accumulée, et non pas dans les longueurs ou distances?

Notre réponse:

Nous avons analysé les fichiers que vous nous avez envoyés, et la différence dans les totaux cumulés découle des méthodes de traitements d'erreur utilisées par les appareils GPS.

Les erreurs générées par les GPS dépendent essentiellement de: la position et le nombre de satellites présents à l'horizon pendant le laps de temps dans lequel l'itinéraire est enregistré, et la précision dans l'enregistrement des hauteurs.

Vous pouvez trouver plus d'informations sur:

http://fr.blog.ibpindex.com/2014/07/accumule-des-montees-et-descentes.html

http://fr.blog.ibpindex.com/2014/05/hauteurs-cumulees-pourquoi-le-meme.html

Les méthodes de traitement d'erreur les plus courants consistent en l'application de mailles de hauteurs (voir le lien mentionné ci-dessus) ou d'écarter toute variation de hauteur de moins de 5 mètres (comme vous pouvez le voir dans cette capture d'écran avec les options par défaut d'un logiciel d'analyse de données GPS)

Le choix de cette méthode de traitement d'erreur entraîne les situations suivantes:

Imaginons une itinéraire oie d'un total de 50 km avec constants hauts et bas de 4.9m maximum pendant toute le long de la route. Pour le cycliste la route serait très exigeant physiquement, mais, si le système GPS ignore toutes les pentes de moins de 5 m de longueur, vous verrez que la montée ou le descente est 0 m !!

IBPindex utilise une gamme de techniques de traitement d'erreur beaucoup plus avancées et plus précis que les mentionnés précédemment (des troncatures et la substitution des hauteurs orignaux enregistrée par le GPS) 

• Détection et suppression de points aberrants
• Détection et suppression des motifs en dents de scie
• Optimisation du numéro de points introduits dans l’analyse, pour éviter qui l’addition d’un grand nombre de petites erreurs puisse générer une déviation cumulé significative.

Selon notre expérience, ceux-ci, et d'autres techniques, que nous avons progressivement intégré dans nos algorithmes ainsi que l'analyse de plus de 2.000.00 routes, rendre les résultats donnés par IBPindex comme ceux qui décrivent la réalité la plus proche.

Il existe différents débats ouverts dans les forums Internet sur le traitement des hauteurs, sur ce lien, vous pouvez trouver un autre exemple.

http://es.blog.ibpindex.com/2016/05/tracks-ruta-monegros-bike-marathon-2016.html (en espagnol)

N’hésitez pas à nous interroger au sujet de n’importe quel doute supplémentaire que vous pouvez ont associés à ceux-ci ou d’autres titres.

Accumulé des montées et descentes : influence de la qualité des données

Connu de la problématique qui existe avec la fiabilité des données de hauteur enregistrées dans de nombreux traces, IBPindex a lancé le «détecteur et correcteur de dénivellation" algorithme. Un nouvel outil automatique pour l'analyse des données de la piste dont vous êtes probablement déjà au courant si vous avez eu la chance de suivre nos communications précédentes.

Le système analyse les traces identifiant les erreurs,  et les évalue  en comptant aussi l'ampleur de les déviations. A partir de ce moment-là l'outil reprend et corrige la piste en fonction du nombre d'erreurs détectées et ses caractéristiques.

Il y a huit degrés possibles de correction

• De "0" où il n’y a aucune correction, seulement optimisation
•  "7" correction maximale applicable

Avec les données déjà corrigé nous classons le degré de fiabilité de la trace selon le barème suivant:

 "A" = Très bon
"B" = Bonne
"C" = Acceptable
"D" = Mauvais
"E" = Très mauvais

Vous pouvez vérifier ces informations dans les articles

- Fiabilité de la piste originale
- Niveau de correction appliquée à la piste

Vous pouvez toujours voir et comparer les données sans correction suivant le lien " Voir l'analyse non corrigée".

Maintenant, nous montrons quelques exemples qui vous aideront à comprendre le problème avec les données de la hauteur enregistrée.

Sur les photos vous pouvez voir que vous pouvez voir les différents profils de la même route:

- un enregistré avec un appareil standard / GPS normale (profil "1")
- un autre avec un Smartphone (profil "2")
- les deux mêmes profils, mais en remplaçant chaque point la hauteur d'origine avec les informations d'un DEM (Digital Elevation Model) (les profils "1.1" et "2.1")
- et celui généré par l'application de la IBPindex "Correcteur d'inégalité" (profil "3")

Tout d'abord, nous aimerions attirer votre attention sur les profils en dents de scie présents à la même fois dans la piste Smartphone enregistrée ( "profil 2"), comme dans tous les profils obtenus en utilisant un modèle numérique d'élévation (DEM) (profils "1.1" et "2.1" ). Notez s'il vous plaît que les causes de ces dents de scie sont différentes pour chacun des profils.

En comparant les profils 1.1 et 2.1, on observe également que celui enregistré avec un Smartphone accumule encore plus de 100m d'erreur. C’est parce nombre de points enregistrés à cet trace est plus grand que les autres.

Comme toujours, nous attendons avec impatience vos commentaires pour continuer à améliorer notre site Web.

Hauteurs cumulées: pourquoi le même fichier produit des résultats différents?

Nous aimerions donner un aperçu des raisons pour lesquelles les données de la hauteur est beaucoup plus difficile à obtenir et, par conséquent, moins précis que les latitudes et longitudes.

Tous les dispositifs GPS sont conçus pour recevoir le signal du réseau de satellites GPS (24 au total) en orbite autour de la Terre. Sans entrer trop dans les détails techniques, une bonne réception du signal GPS est possible chaque fois qu'il ya une vision directe entre le dispositif de GPS et les satellites. Donc, les bâtiments, les collines, les forêts, les montagnes ... ou tout autre objet interposé entre elles peuvent affecter la qualité de la réception.

Nous avons besoin de la réception du signal provenant d'au moins trois satellites pour calculer notre position concernant la latitude et la longitude (2D sur la surface de la Terre) et quatre pour obtenir la hauteur (emplacement en 3D)

Aidé par l’agrandissement dans les capacités de stockage de données, les fabricants d'appareils GPS ont progressivement augmenté le nombre de points enregistrés dans les fichiers des traces. Plus les points sont enregistrés, plus l’erreur accumulée est, car une petite erreur présente dans beaucoup plus de points revient à une plus grande quantité totale.

Du côté matériel, les fabricants de GPS ont compris progressivement capteurs de pression barométrique dans leurs appareils. Cette fonctionnalité aide énormément à augmenter et stabiliser la précision lors de la mesure de la hauteur, mais elle a aussi ses limites. Sur ce sujet, les changements dans les conditions atmosphériques pendant l'enregistrement affectera les données de la trace avec l'apparition d’échelons sur le profil.

Dans le cas, il y a encore très peu des smartphones avec des capteurs de pression barométrique et aussi très peu d'applications qui s’appuient sur le capteur lors de l’enregistrement des données de la piste.

En plus de cela, et dans le cas du logiciel et des applications qui analysent les données enregistrées, il y a différentes techniques et «trucs» pour marier tous les facteurs que nous avons déjà parlé et produire l'analyse les qui reproduit de la meilleure façon possible la realité physique du parcours.

Tous les logiciels prennent leur propre décision concernantles méthodes à utiliser et les raisons qui sous-tendent ces choix. Nous à IBPindex utilisons deux techniques propriétaires pour analyser et corriger les données de la trace.

• Le premier détecte et corrige les points aberrants et aplanit les étapes sur le profil.
• L’autre applique un filtre intelligent qui fixe la cadence des points entre 30 et 40 km.

Ces techniques ont été développées par IBPindex et ont été perfectionnés au cours de nos 10 années d'expérience et par l'analyse de plus de 2.000.000 traces, et nous ont constaté que nos résultats sont d'une meilleure qualité lorsque les données ont été enregistrées par un appareil avec un barométrique capteur.

La tendance est que de plus en plus les appareils seront équipés d'un logiciel utilisant utilisant le capteur de pression barométrique, mais nous travaillons également sur l'amélioration de l'analyse des résultats dans les autres cas.

Nous développons également une fonctionnalité qui permettra à l'utilisateur de voir et de modifier manuellement des points spécifiques de la trace.

Enfin, nous vous suggérons de gagner de l'expérience dans l'utilisation de différents outils pour calculer la hauteur cumulée et les résultats que vous obtenez de sorte que vous, peu à peu, pouvez  tirer vos propres conclusions au sujet de cette et de la qualité des résultats qui vous sont donnés.

En espérant que cet article vous aide à comprendre la façon dont les appareils GPS travail et son impact sur les statistiques fournies,

Bonne routes !!

Joan Casares
IBPindexTeam