Γιατί το υψόμετρο GPS δεν συμφωνεί με τον χάρτη

Το GPS μετράει ύψος πάνω από ένα λείο μαθηματικό ελλειψοειδές· οι χάρτες μετρούν υψόμετρο πάνω από τη μέση στάθμη της θάλασσας, δηλαδή το γεωειδές — και οι δύο επιφάνειες αναφοράς απέχουν μεταξύ τους από −100 έως +85 μέτρα, ανάλογα με το πού βρίσκεσαι. Πρόσθεσε και το φυσιολογικά μεγαλύτερο κατακόρυφο σφάλμα του GPS: η διαφωνία είναι αναμενόμενη, όχι βλάβη.

Βάσει άδειας · Ιδιωτικό · Λειτουργεί σε Chrome, Safari, Firefox, Edge

Δύο διαφορετικά μηδενικά

Η ίδια κορυφή λόφου, δύο διαφορετικά μηδενικά: το GPS μετράει από το λείο ελλειψοειδές, οι χάρτες από την ανώμαλη μέση στάθμη της θάλασσας.

«Το ύψος» χρειάζεται μια αφετηρία, και εδώ παίζουν δύο. Οι δορυφόροι δεν μπορούν να αντιληφθούν πού βρίσκεται η στάθμη της θάλασσας, γι' αυτό τα ακατέργαστα ύψη GPS μετριούνται από το ελλειψοειδές WGS-84 — μια λεία, εξιδανικευμένη πεπλατυσμένη σφαίρα. Όμως η στάθμη της θάλασσας ακολουθεί τη βαρύτητα, και η βαρύτητα ακολουθεί την άνιση κατανομή μάζας του πλανήτη, δίνοντας την ανώμαλη επιφάνεια που λέγεται γεωειδές — το μηδέν που χρησιμοποιούν οι χάρτες, οι πινακίδες και η διαίσθηση. Η απόσταση ανάμεσα στις δύο επιφάνειες (η αποχή του γεωειδούς) κυμαίνεται από περίπου −100 μ. νότια της Ινδίας έως +85 μ. κοντά στη Νέα Γουινέα. Ένα ακατέργαστο ύψος GPS μπορεί επομένως να είναι «λάθος» κατά δεκάδες μέτρα και ταυτόχρονα απολύτως σωστό — απαντά σε άλλη ερώτηση.

Γιατί το κινητό συνήθως τα πάει καλά και ο browser όχι πάντα

Τα σύγχρονα κινητά εφαρμόζουν τη διόρθωση του γεωειδούς πριν σου δείξουν υψόμετρο, οπότε ο αριθμός σε μια εφαρμογή πεζοπορίας είναι συνήθως υψόμετρο πάνω από τη μέση στάθμη της θάλασσας. Το Geolocation API του browser, όμως, μπορεί να περάσει αυτούσιο το ελλειψοειδικό ύψος, ή και τίποτα — γι' αυτό τα εργαλεία του ιστού δείχνουν πιο περίεργους αριθμούς από τις εφαρμογές. Πάνω από τη σύγχυση των επιφανειών αναφοράς κάθεται το απλό σφάλμα μέτρησης: επειδή κάθε δορυφόρος GPS βρίσκεται πάνω από τον ορίζοντά σου, η κατακόρυφη λύση προσδιορίζεται αδύναμα και το σφάλμα της τρέχει 1,5–3× το οριζόντιο σφάλμα. Ένα στίγμα με ακρίβεια 5 μ. οριζόντια μπορεί κάλλιστα να πέφτει 15 μ. έξω κατακόρυφα.

Βαρόμετρα και μοντέλα εδάφους — οι άλλες δύο απαντήσεις

Κινητά και ρολόγια προσθέτουν ένα βαρόμετρο: εξαιρετικό στη σχετική μεταβολή (νιώθει μια σκάλα 3 μ.) αλλά ασταθές στην απόλυτη τιμή, αφού ο καιρός μετακινεί τη βάση κάθε ώρα — γι' αυτό οι εφαρμογές γυμναστικής το βαθμονομούν ξανά με το GPS ή με γνωστά σημεία. Η τρίτη πηγή είναι ένα μοντέλο εδάφους (DEM): ένα πλέγμα υψομέτρων του εδάφους από τοπογραφικές μετρήσεις, όπως τα δεδομένα Copernicus πίσω από το εργαλείο υψομέτρου μας. Απαντά στο «πόσο ψηλά είναι το έδαφος σε αυτές τις συντεταγμένες» — ακλόνητο για μια κορυφή λόφου, αλλά αναφέρει το έδαφος ακόμη κι όταν βρίσκεσαι δέκα ορόφους ψηλότερα.

Κλασικές παρανοήσεις, ξεκαθαρισμένες

Αρνητικό υψόμετρο στην παραλία: συνήθως η απόσταση ελλειψοειδούς/γεωειδούς, καμιά φορά σκέτο κατακόρυφο σφάλμα — και τα δύο φυσιολογικά. Το υψόμετρο χοροπηδάει ±10 μ. ενώ στέκεσαι ακίνητος: η αδύναμη κατακόρυφη γεωμετρία κάνει τη δουλειά της· κοίτα την τάση, όχι τα τινάγματα. Το «ύψος» στο αεροπλάνο είναι πάλι τρίτο σύστημα — βαρομετρικό ύψος ως προς μια πρότυπη ατμόσφαιρα, γι' αυτό τα 10.000 μ. στην οθόνη του καθίσματος δεν συγκρίνονται με τίποτα εδώ. Ορολογία που αξίζει να ξεχωρίζεις: υψόμετρο είναι το έδαφος πάνω από τη θάλασσα, απόλυτο ύψος είσαι εσύ πάνω από τη θάλασσα, σχετικό ύψος είσαι εσύ πάνω από το έδαφος.

Ποιον αριθμό να εμπιστευτείς;

Στέκεσαι στο έδαφος και θέλεις την απάντηση του χάρτη: το μοντέλο εδάφους — αυτό δείχνει πρώτο η σελίδα υψομέτρου, με το υψόμετρο GPS της συσκευής σου δίπλα για σύγκριση. Πετάς drone ή κάνεις αλεξίπτωτο πλαγιάς: συνδυασμός GPS και βαρομέτρου, αφού δεν πατάς στο έδαφος. Κρίνεις μια ανηφόρα σε τρέξιμο: τη σχετική μεταβολή του βαρομέτρου. Μια διαφωνία 30 μ. ανάμεσα στις πηγές δεν είναι σφάλμα προς διόρθωση — είναι τρία όργανα που απαντούν σε τρεις διαφορετικές ερωτήσεις, και τώρα ξέρεις σε ποια ερώτηση απαντά το καθένα.

γιατί το GPS δείχνει λάθος υψόμετρο ύψος πάνω από τη στάθμη της θάλασσας

Συχνές ερωτήσεις

Γιατί το υψόμετρο GPS είναι λιγότερο ακριβές από τις συντεταγμένες;

Όλοι οι δορυφόροι GPS βρίσκονται πάνω από τον ορίζοντά σου και κανένας από κάτω, οπότε η κατακόρυφη λύση προσδιορίζεται αδύναμα. Το κατακόρυφο σφάλμα τρέχει 1,5–3 φορές το οριζόντιο: ακρίβεια 5 μ. στον χάρτη σημαίνει περίπου 15 μ. στο ύψος.

Γιατί το κινητό δείχνει αρνητικό υψόμετρο στην παραλία;

Εκεί το ελλειψοειδές περνάει συνήθως πάνω από τη στάθμη της θάλασσας, οπότε το ακατέργαστο ύψος GPS πέφτει κάτω από το μηδέν. Από πάνω προστίθεται το συνηθισμένο κατακόρυφο σφάλμα λίγων μέτρων. Οι χάρτες και οι περισσότερες εφαρμογές εφαρμόζουν ήδη τη διόρθωση του γεωειδούς.

Τι να εμπιστευτώ: το GPS, το βαρόμετρο ή τον χάρτη;

Για το υψόμετρο του εδάφους κάτω από τα πόδια σου, το μοντέλο εδάφους του χάρτη. Για την ανάβαση σε τρέξιμο ή πεζοπορία, τη σχετική μεταβολή του βαρομέτρου. Στον αέρα, με drone ή αλεξίπτωτο πλαγιάς, τον συνδυασμό GPS και βαρομέτρου.

Προβολή στα Αγγλικά: Why GPS Altitude Doesn't Match the Map · Ελληνικά