TrailCam

指南

天气不好,会影响徒步时的 GPS 定位精度吗

感觉上这应该是真的。阴沉沉的天空看起来正好会挡在手机和卫星中间。但实际上,云层、下雨和起雾对 GPS 定位精度的直接影响几乎为零。天气确实会给一次记录带来一些变化,只是这份清单比大多数人以为的要短,而且值得弄清楚哪些是真的。

简单说

GPS 定位靠的是比较好几颗卫星发出的电波到达的时间差,而这种电波所用的频段穿过云、雨、雾时几乎不怎么衰减。头顶上有一场暴风雨,并不会像岩壁、建筑物或者茂密的树冠那样实实在在地削弱信号。地图上,同一段路,暴雨里画出来的轨迹和晴天里画出来的轨迹,形状应该差不多。

这不代表天气什么都不影响。它会间接改变三件事:气压计给出的海拔读数、电量能撑多久,还有已经被树木削弱的信号,被打湿的树冠又散射掉多少。这三件事,通常都不是大家问「天气影响不影响 GPS」时真正想问的那个。

云和雨为什么几乎碰不到 GPS 信号

把「信号」拆成两种完全不同的东西会比较好理解:可见光和无线电波。阴天挡住阳光,是因为水滴会强烈散射可见光——这也是阴天的天空看起来是灰的而不是蓝的的原因。GPS 卫星发出的不是光,而是无线电波,选用这个频段,其中一个原因就是它穿过大气层——包括云、雨和日常的湿气——时几乎不被吸收。卫星不是像太阳那样被"挡住"了,只是接收机本来听的这个波长,云基本上干扰不到。

这确实有点反直觉,因为身边不少熟悉的系统真的会在雨天出问题。有些卫星电视、卫星网络用的频段高得多,雨天衰减很明显,这种现象甚至有个专门的名字,叫雨衰。恶劣天气确实会让这类服务变差。GPS 用的是频谱里更低的一段,对空气中的水分远没那么敏感,所以从一个系统上养成的直觉,不能原样套到另一个系统上。

天气真正会改变什么

气压计给出的海拔读数

带气压传感器的手机,会把它和 GPS 一起用来把海拔读数处理得更平滑。这个传感器对天气是真的敏感,因为它靠测量气压工作,而气压会随天气变化,跟你实际所在的高度没有关系。徒步走了很久,中途一次锋面过境,就算你的海拔一点没变,读数也可能实实在在地漂移一段。这是真实存在的天气影响,只是它属于海拔读数,跟 GPS 定位的那条线没关系。

低温下的电量

常常伴着暴风雨一起来的低温,影响的是手机本身,而不是卫星信号。电池在低温下能用的电量会打折扣,所以又冷又湿的一天,手机耗电看起来会比平时快得多。这是电池本身的特性,跟 GPS 接收状态无关,把手机放在比外层口袋更暖和的地方能改善这一点。

树冠下被打湿的树叶

只有在树林里,雨才会带来可以测出来的差别,因为湿树叶比干树叶更能散射和削弱穿过的信号。这个效应只在本来就有树木参与的地方才会出现——起作用的是树冠,雨只是让本来就存在的遮挡更严重了一点。单单是下雨,不会让开阔的天空本身变成问题。

这种误解是怎么来的

有两种日常生活里养成的想法被搬了过来。一种是「卫星信号」这个说法本身带来的画面感——很容易想象出一道被云挡住的光束,尽管实际的电波传播跟这个画面完全不是一回事。另一种是恶劣天气下手机信号确实变差的真实经历,但原因往往跟雨直接削弱信号没什么关系——暴风雨天更多人待在室内、连着网络,或者是局部基础设施出了问题——结果都被算到了天气头上。

GPS 和移动网络只是碰巧住在同一部手机里的两套完全独立的系统,对外界变化的反应方式也不一样。一个听的是卫星,基本不受天气影响;另一个依赖地面基础设施,会被恰好和恶劣天气同时出现的各种因素牵连,但不管哪种情况,「雨削弱了信号」都不是真正的原因。

TrailCam 会怎么做

TrailCam 不管天空是什么样子,都会在后台继续记录轨迹,因为天气妨碍不了 GPS 接收这件事本身。之后显示的距离、配速和海拔曲线,不管脚下是干的还是湿的,都是从同样的点算出来的。整条轨迹之后可以导出成 GPX 1.1 或者 CSV。App 免费下载。

常见问题

下雨会让手机没法完成 GPS 定位吗?
不会。GPS 信号穿过雨、云、雾时几乎不衰减,因为它用的那部分无线电频段几乎不被大气中的水分吸收。同样的地形下,暴雨里测出来的定位,应该和晴天里测出来的差不多准。
一场暴风雨过后,为什么海拔读数看起来不对了?
大概率是气压传感器的问题,不是 GPS。它靠气压推算海拔,而气压会随天气变化,跟你实际的高度没关系,就算你站着不动,一次锋面过境也可能让读数动一动。
阴天对 GPS 的影响,跟对手机信号的影响是一回事吗?
通常不是,原因也不一样。GPS 用的频段基本不受云层影响。恶劣天气下手机信号变差,更多是网络拥堵或者地面设施的问题,而不是雨直接削弱了信号。

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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