Wysokościomierz barometryczny, a wysokościomierz z GPS. Którego używać?

Wysokościomierz barometryczny to dodatkowy czujnik, który występuje w wybranych modelach zegarków i urządzeń turystycznych. Do modeli posiadających wysokościomierz barometryczny należą między innymi: cała seria Fenix, Forerunner 935/945, eTrex 30, eTrex Touch 35, GPSMAP 64s, 66s. Większość innych modeli zegarków (np. modele Forerunner 235, 245) też może pokazać na ekranie wysokość, jednak będzie to wysokość określana wyłącznie na podstawie danych z GPS. W tym wpisie porównamy i omówimy obydwie metody podawania wysokości, sprawdzając „co lepsze”.

Jak mierzy się wysokość nad poziomem morza?

Na jakiej wysokości właściwie się znajdujemy? Na pierwszy rzut oka pytanie wydaje się to bardzo proste. Odnajdujemy mapę okolicy i szukamy najbliższych poziomic (linii na mapie łączących te same wysokości). Na dobrych mapach topograficznych poziomice są narysowane co 10 metrów. Możemy określić swoją wysokość z dokładnością do 10 metrów. Już tutaj napotykamy pierwsze problemy.

Trzeba zadać sobie pytanie w jaki sposób zmierzono i wyrysowano wysokości na mapie? Mówiąc w dużym uproszczeniu do tego celu przyjęto pewien model Ziemi (nasza planeta nie jest bowiem idealną kulą, zatem punkty na jej powierzchni nie są równo oddalone od jej środka) oraz umownie uzgodniono, gdzie znajduje się punkt „0”. Dla Polski takie umowne „0” znajduje się w miejscowości Kronsztad w pobliżu Petersburga. Więcej w tym temacie układów wysokości odnajdziecie na przykład w Wikipedii. Dodatkowo linie wysokościowe na mapie nie oddają rzeczywistości w skali 1:1. Są one rysowane zazwyczaj na podstawie modeli powstałych ze zdjęć satelitarnych, a te tworzą z powierzchni ziemi kwadraty o „rozdzielczości” 50×50 metrów lub 20×20 metrów. Wysokość w ramach takiego kwadratu jest uśredniana. Co wynika z tych faktów? Po pierwsze to, że wysokość nad poziomem morza jest pojęciem względnym, gdyż zależy od przyjętych metod pomiarów i punktów odniesienia. Po drugie wysokość na mapie z jaką porównujemy nasz odczyt z urządzenia często również jest wartością przybliżoną.

W praktyce najczęściej wysokość w zegarku porównujemy z punktem w terenie dla którego taka wysokość została umieszczona na specjalnej tabliczce (np. w górach). W takim wypadku należy zawsze pamiętać, że tabliczka z podaną wysokością (przełęczy, szczytu) rzadko stoi w miejscu, gdzie pomiar wysokości był dokonywany, a my sami trzymamy odbiornik na wysokości ok 1,5m nad ziemią.

Wysokościomierz Garmin Fenix

Wysokościomierz z GPS

Satelity GPS wysyłają bardzo precyzyjne dane o czasie i te sygnały wyłapują odbiorniki GPS. Dzięki tej informacji odbiornik jest w stanie dokonać kalkulacji określając współrzędne, w których się znajduje. Aby uzyskać wynik pomiaru potrzeba co najmniej 4 satelitów. Po obliczeniu współrzędnych urządzenie korzystając z modelu geoidy (modelu powierzchni Ziemi) potrafi także określić swoją wysokość. Niestety o ile same współrzędne geograficzne określane są w sprzyjających warunkach dość dokładnie (błąd pomiaru jest określany na ok. 3 metry), o tyle wysokość wskazywana jest dużo mniej dokładnie. O ile? Wszystko zależy oczywiście od naszego położenia, pogody, zaburzeń w jonosferze i konfiguracji terenu, ale różnica w pomiarze może wynosić nawet ponad 100 metrów. W praktyce, jeśli korzystamy z automatycznej kalibracji wysokościomierza barometrycznego w oparciu o dane z GPS zauważymy, że zazwyczaj różnica wysokości wynosi około kilkunastu metrów.

Wysokościomierz barometryczny

Ten rodzaj wysokościomierza oblicza wysokość na podstawie zmian ciśnienia. Barometr mierzy tylko ciśnienie i jego różnicę. Wykorzystywana jest prosta zależność, której naucza się już w szkole podstawowej – wraz ze wzrostem wysokości spada ciśnienie. Barometr nie zna wysokości – dlatego należy mu ją regularnie podawać (kalibrować). Wysokościomierz barometryczny możemy skalibrować albo poprzez dane o wysokości z GPS albo wprowadzić je ręcznie. Ten typ wysokościomierza ma wiele zalet – jest bardzo czuły i dokładnie rejestruje zmiany wysokości. Dzięki niemu dokładnie zmierzy sumę pokonanych różnic wysokości, ważny parametr przy biegach górskich, wędrówkach i w jeździe MTB. Zbieranie takich danych na podstawie mapy czy pomiaru wysokości z GPS będzie znacząco mniej dokładne. Wysokościomierz barometryczny pozwala także na rejestrowanie takich dyscyplin jak narciarstwo czy skoki ze spadochronem (seria Fenix, Tactix). Dodatkowo nawigacja rejestrując nagły skok ciśnienia może nas ostrzec o możliwej burzy. Więcej o tym alercie burzowym napisaliśmy w osobnym wpisie.

Wysokość („ALT”) wskazywana na tarczy zegarka Fenix 5 PLUS

Jednak aby wysokość wskazywana na podstawie barometru była poprawna należy go skalibrować. Kalibracja przypisuje danemu ciśnieniu wysokość na jakiej się znajdujemy. Jeśli więc liczymy na bardzo dobre wskazania wysokościomierza musimy go najpierw skalibrować. Urządzenia Garmin posiadają funkcję autokalibracji z GPS, która zapewnia w większości wypadków wystarczającą dokładność. Precyzyjniejsza będzie kalibracja ręczna, oczywiście o ile znamy wysokość na jakiej się znajdujemy. Wysokość określana na podstawie zmian ciśnienia jest bardzo dokładna, jednak jej podstawową wadą jest to, że podczas zmian pogody czy zmian ciśnienia zewnętrznego wynik wskazań szybko się „rozkalibrowuje”. Jest to problem znany osobom noszącym zegarki ze stale włączonym wysokościomierzem. Ciśnienie minimalnie zmienia się nawet po wejściu/wyjściu z budynku czy samochodu czy po zmianach pogody i wysokościomierz szybko wskazuje błędne dane. Nie wynika to błędu zegarka, a po prostu z zasady działania wysokościomierza.

W zegarkach serii Garmin Fenix oraz w nawigacjach turystycznych możemy wyświetlić dane zarówno pokazywane przez wysokościomierz z GPS jak również przez wysokościomierz barometryczny.

Różnica między wysokością wskazywaną przez GPS a barometr

Podsumowanie

Znając zasadę działania wysokościomierzy wiemy już, że obydwie metody pomiaru mają swoje ograniczenia. Kalibracja automatyczna z GPS jest dobra w wypadku, gdy nie znamy swojej wysokości, gdyż w praktyce zapewnia przyzwoitą dokładność, zazwyczaj +/- kilkunastu metrów. Wysokościomierz barometryczny bardzo dokładnie śledzi zmiany wysokości, dzięki czemu najlepiej rejestruje ilość pokonanych przewyższeń. Dobrze określa on także wysokość w obrębie jednej wycieczki, o ile zostanie skalibrowany do poprawnej wartości.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *