TrailCam

指南

走在高楼林立的街道上,GPS 定位会变差吗

走在公园或江边记录下来的轨迹,规规矩矩地贴在路上。可同一部手机、同一个 App,就在几分钟前穿过两边都是高楼的街道时,轨迹却会跳到马路对面,甚至穿进一栋根本没进去过的楼里。手机和 App 都没坏。两边高楼夹着的街道,对 GPS 信号做的事跟野外狭窄的峡谷几乎一样,弄懂这一点,才不会因为市区那一小段轨迹,就怀疑起整趟记录。

直接说结论

会变差。两边都是高楼的街道会同时踩中两个坑:一是头顶能看到的天空本身被物理挡掉了一大块,二是能穿进来的信号大多先撞在玻璃幕墙或金属外墙上弹了一下才到手机。这两种现象都研究得很透彻,不是哪部手机或哪个 App 独有的毛病——同一条街上,任何一款记录软件多少都会遇到差不多的失真。一走出这片楼群,很快就恢复正常。

这其实是两个性质不同的问题叠在一起

能看到的天空变窄了

接收机要算出一个靠谱的位置,得看清分布在天空各个方向的好几颗卫星。走在两边都是高楼的街道上,头顶那片天空有很大一部分被楼体和玻璃幕墙直接挡住了,跟山里的峡谷或崖壁挡天空是同一个道理——看得见的卫星数量本来就少了。剩下能看到的常常只是头顶正上方窄窄的一条,卫星数量不够,分布也不够开,光是这一点,定位就已经松了,还没算上信号反弹的影响。

玻璃和金属造成的多径效应

真正到达手机的信号,也不全是从卫星直线飞过来的。大面积的玻璃幕墙、包着金属外壳的高楼,反射 GPS 信号的方式跟镜子反光很像。接收机收到一路弹过的信号,没办法看出它是绕了远路过来的,只能把这段多走的路,当成到卫星的正常距离去算,算出来的位置自然就偏了。这跟树林里撞树干、峡谷里撞岩壁的多径效应是同一种现象,只不过玻璃和金属这类又硬又平的面,反射得更干脆、更明显。

记录下来的轨迹会变成什么样

这两个问题叠在一起,市区那一段常常比开阔的步道乱得多:轨迹跳到马路对面、拐角被削平或者截断、某个点落进一栋从没靠近过的楼里。跟隧道出口处海拔容易跳一下是同一个道理,穿过信号不好的路段之后,紧接着的那一个点,海拔也可能突然跳一下——信号变差之后恢复的头一两个点,往往是当天最不准的几个,过后很快就会稳下来。

这些都不代表手机、App 或记录本身出了问题。它们只出现在天空真的被挡住的那一小段路上,前后的点跟其他任何一个点一样可靠。

为什么开阔的步道上不会有这个问题

这个现象跟"是不是在城市里"没什么关系,只取决于接收机周围实际有什么东西挡着。宽阔的广场、公园,或者跨过开阔水面的桥上,就算附近有高楼,头顶的天空也跟山脊上差不多开阔。真正麻烦的,是两边高楼紧贴着夹出来的窄街——跟山里的峡谷是同一种地形,只是人造的而已。大部分穿城而过的徒步或骑行,往往只是在出发或到达前后,在这种地形里走个几分钟,之后就到了更开阔的地方,所以通常表现为轨迹一端有一小段乱糟糟的区域,而不是整条轨迹都受影响。

真正有用的办法

  • 进楼群之前,先在广场或公园这类开阔的地方把定位定稳,接收机就有一个不错的起点,跟进树林、进峡谷之前的做法是一个道理。
  • 最乱的几个点通常集中在楼最高、街最窄的那一段——这个现象跟地形直接挂钩,很少会均匀分布在整段市区路线上。
  • 轨迹跳到马路对面,不代表记录停了或者失败了。接收机还是每隔几秒就老老实实给出一个位置,只是这会儿头顶的天空条件比几分钟前差了不少。
  • 拿密集街区里测出来的距离,去跟地图上的直线距离对比,不算公平——跟密林里的情况一样,GPS 记录下来的轨迹本身就因为晃动多出一截距离,这还没算上街道本身实际绕的路。

这些都不是事后靠软件能修好的,因为接收机汇报的,就是天线当时实际收到的东西。TrailCam 不管是在开阔的山脊上还是狭窄的高楼街道上,都会在后台持续记录,那一段路再乱,记录本身也不会中断。走完之后,整条路线可以导出成 GPX 1.1 或 CSV。App 免费下载。

常见问题

"城市峡谷效应"是不是说 GPS 在城市里就用不了了?
不是。走在市区的时候 GPS 本身一直在正常工作。城市峡谷效应说的是两边高楼挡住天空、信号又发生反射,导致精度变差,跟隧道或地下车库那种信号完全进不来的情况不是一回事。
为什么轨迹上显示我走进了一栋从没进去过的楼?
这基本上都是反射信号被当成直线信号处理的结果——玻璃或金属反射的信号被接收机误当成了正常路径,算出来的位置就会横向偏移,窄街上偏个几米甚至更多都有可能。
这种影响只会体现在地图上的轨迹线,还是海拔也会受影响?
主要体现在横向的轨迹线上,不过在信号不好的路段刚结束、重新看到开阔天空的那一刻,海拔也可能出现一次短暂的跳动,这是信号变弱或被挡之后经常出现的现象。

记录你自己的轨迹

TrailCam 是一款 iPhone 上的 GPS 轨迹记录 App,会把沿途拍的视频、照片和语音钉在你拍下它的那个位置,并支持导出成 GPX 1.1 或 CSV。免费下载。

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