勾配、標高、GPS精度に関するよくある質問

ルート、アクティビティ、異なる記録プラットフォーム間の登坂データについて学び、例によって多少の差異が生じることを理解しましょう。

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特定のルートに含まれる登坂量を見積もるには、web および mobile の標高プロファイルを利用し、さらに Ride Center を活用してアクティビティ間で比較できます。

ルートとアクティビティの標高

アクティビティとルートはわずかに異なるファイルであるため、直接比較することはできません。

アクティビティは、記録に使用したデバイス（スマートフォンまたはGPSコンピュータ）の気圧高度計から標高の上昇・下降を算出する GPS 記録です。これらの記録は、ルートで利用可能な推定データセットよりも正確です。
ルートは GPS ナビゲーションのために計画されたアクティビティです。これらには、Route Planner に組み込まれた標高データセットを使用して算出された標高の上昇・下降の推定値が含まれます。このデータの収集方法により、ルートの標高データは精度が低い場合があります。

ルートの推定標高データは、2000年代初頭にレーダーを使用したスペースシャトルミッション（SRTM）によって収集されたデータセットに由来します。得られた標高データは、90平方メートルごと（テニスコートの約1/3のサイズ）のポイントで構成されるグリッドです。Ride with GPS を使用して計画されたルート内の各ポイントについて、このデータセットを使用して標高を推定し、さらにポイント間を補間する計算を行って精度を向上させます（つまり、ルートポイントが2つのデータポイントの間にある場合、その地点の標高を推定する計算を行います）。

アクティビティの標高

デバイスで記録されたアクティビティは、気圧測定による標高（高精度だがキャリブレーションの問題で誤差が出ることがある）または GPS 由来の標高（精度が低い）のいずれかを使用します。過去数年に発売されたほとんどのスマートフォンや GPS コンピュータは気圧計を使用しています。

上昇と下降を算出するために、誤差の累積を最小限に抑えるために記録データの一部を数学的に「スムージング」し、その後ポイントごとの差分を合計します。

デバイスとソフトウェア間の走行比較

デバイス間でアクティビティの標高計算に差異が生じる要因はいくつかあります。ログ頻度、データ収集方法、そしてソフトウェアそのものです。

ログ頻度。 多くの GPS デバイスでは、データポイントを記録する頻度を設定できます。より頻繁に GPS データポイントが収集されるほど、標高変化が増える傾向があります。Ride with GPS ではデフォルトで2秒ごとにログを記録しており、この頻度はアプリ設定で管理できます。ログ頻度を2秒から1秒に増やすと、記録されるデータポイント数は実質的に2倍になります。
データ収集方法。 多くの GPS ユニットや最新のスマートフォンには気圧センサーがあります。気圧センサーは Ride with GPS が標高データを収集する標準的な方法ですが、古いスマートフォンには気圧センサーが搭載されていない場合があります。デバイスが気圧センサーを使用していない場合、GPS 由来の標高を使用することになり、精度は大幅に低下します。嵐の接近や建物内に入ることなどが気圧計に影響することがありますが、一般的には GPS 由来の標高よりも高精度です。GPS データポイントに基づいて標高を算出するデバイスは、何マイルも離れた衛星からの三角測量を利用して標高の変化を算出します。
ソフトウェア。 記録中に収集されたデータは、Garmin ユニットであれスマートフォンであれ、まずデバイス上で処理されます。GPS はノイズの多いデータストリームであるため、記録に使用するデバイスはソフトウェアのアルゴリズムを使用して不良データポイントを除外します。このアルゴリズムはデータを処理し、外れ値を取り除いて正規化したデータを生成します。アルゴリズムごとにしきい値や許容範囲が異なるため、除外されるポイントも異なり、最終的な結果に差が生じます。ソフトウェア間の標高差は最大でも±10％以内であるべきです。

アクティビティデータの詳細

なぜアクティビティデータをスムージングする必要があるかを説明する例を紹介します。あなたがほぼ平坦なルートを走っていて、Garmin の気圧式高度計を使用しているとします。この高度計には多少の誤差があるため、数ポイントごとに前のポイントとは異なる値を示します。各ポイント間の標高差をすべて加算すると、非常に平坦なルートにもかかわらず、数千フィートの上昇・下降があるかのような結果になってしまいます。

これを避けるため、信号処理で使用されるいくつかの技術を用いて誤差をスムージングします。これは完全ではなく、誤差の大きさ（GPS vs 気圧、ブランドごとのセンサー差など）やログ頻度によって結果がわずかに異なります。私たちの技術は、気圧式 Garmin ユニットが示す標高上昇・下降の値から常に10％以内であり、記録データはルートプランナーが示す標高値とも常に10％以内です。

標高データセットの品質（都市・森林・平野など）によって誤差が生じることがありますが、これは避けられません。私たちはこれまでさまざまな計算方法を検証してきましたが、ある種類のデータを「より正確」にすると別の種類のデータが「不正確」になります。「正確」という言葉は、特定のセンサーやアルゴリズムに依存する相対的なものです。Garmin が最も正確だと言う人もいれば、Strava や Ride with GPS が正確だと感じる人もいます。実際にはどのシステムも前提条件のもとで推定値を算出しています。

私たちが重要だと考えるのは一貫性です。Ride with GPS のソフトウェアでルートを計画し、3,500フィートの標高上昇が表示されていれば、実際に走ったときにその程度を予測できます。他のサービスが4,500フィート、別のサービスが3,000フィートと表示したとしても、重要なのは計画したルートの難易度を見積もれ、走行時の感覚を予測できることです。

標高の置換機能は、GPS ユニットや気圧高度計を持たないスマートフォンなどで記録したアクティビティに役立つ場合があります。一般的に、当社の標高データセットは GPS 由来の標高より優れており、気圧式高度計による標高よりは劣ります。標高の置換 機能は、記録された標高値を当社の標高データセットから導出された値に置き換えます。

GPSドリフト

GPS ドリフトは、橋の上やトンネルを通過するときに発生することがあります。多くの人が一度は見たことがあるように、GPS ユニットやスマートフォンが道路から外れた線を記録することがあります。このドリフトは信号の質が悪いときに不規則に見えることがあります。丘陵地帯で道路が斜面を横切っている場所でこの現象が起きると、標高の上昇・下降の計算に大きな誤差が生じることがあります。これは GPS ポイントが時折道路から50〜100フィート外れた位置として記録され、その地点の標高データが斜面の上または下の地点を参照してしまうためです。

GPS は水平位置の精度は非常に高い一方、垂直方向の精度は低いです。これは、GPS 衛星との視線の角度によるもので、小さな誤差が高さの大きな違いにつながりますが、地表での位置の違いにはほとんど影響しません。そのため、気圧センサーが最も正確な標高測定を提供し、標高置換機能がそれに次ぎ、GPS 由来の標高が最も精度が低くなります。嵐の接近、建物内に入る、逆転層の中を走るといった条件は気圧に影響しますが、通常はポイントごとの差異ではなく、走行全体の標高が上下にずれる程度の影響です。

GPS精度を向上させるには？

すべての GPS 受信機（スマートフォン、Garmin、Wahoo、Hammerhead など）は、建物や地形の影響を受けます。最も「正確」な条件は、デバイスが開けた地形で空を広く見渡せる状態です。

デバイスをハンドルバーに取り付け、バッグやポケットに入れないようにしましょう（自転車でスマートフォンを携行する場合は QuadLock のケースとマウントを推奨します）。
どうしてもデバイスをポケットやバックパックに入れる必要がある場合は、できるだけ上部や外側に近い位置に収納してください。
高層ビル、トンネル、送電線など大きな金属構造物から距離を置きましょう。
他の電子機器をデバイスの近くに置かないようにしましょう。スマートフォンを GPS デバイスのすぐ隣に置くとドリフトを引き起こす可能性があります。
別のケースを試してください。磁気式の留め具や金属シールドを含むケースは干渉を引き起こす場合があります。