TrailCam

指南

走在高樓林立的街道上,GPS 定位會變差嗎

走在公園或河岸邊記錄下來的軌跡,規規矩矩地貼在路上。可是同一支手機、同一個 App,就在幾分鐘前穿過兩側都是高樓的街道時,軌跡卻會跳到馬路對面,甚至穿進一棟根本沒進去過的大樓裡。手機和 App 都沒壞。兩側高樓夾出來的街道,對 GPS 訊號做的事跟野外狹窄的峽谷幾乎一樣,弄懂這一點,才不會因為市區那一小段軌跡,就懷疑起整趟記錄。

直接說結論

會變差。兩側都是高樓的街道會同時踩中兩個坑:一是頭頂能看到的天空本身被物理擋掉一大塊,二是能穿進來的訊號大多先撞在玻璃帷幕或金屬外牆上彈了一下才到手機。這兩種現象都研究得很透徹,不是哪支手機或哪個 App 獨有的毛病——同一條街上,任何一款記錄軟體多少都會遇到差不多的失真。一走出這片樓群,很快就會恢復正常。

這其實是兩個性質不同的問題疊在一起

能看到的天空變窄了

接收器要算出一個靠譜的位置,得看清分布在天空各個方向的好幾顆衛星。走在兩側都是高樓的街道上,頭頂那片天空有很大一部分被樓體和玻璃帷幕直接擋住了,跟山裡的峽谷或崖壁擋天空是同一個道理——看得到的衛星數量本來就少了。剩下能看到的常常只是頭頂正上方窄窄的一條,衛星數量不夠,分布也不夠開,光是這一點,定位就已經鬆了,還沒算上訊號反彈的影響。

玻璃與金屬造成的多重路徑效應

真正到達手機的訊號,也不全是從衛星直線飛過來的。大面積的玻璃帷幕、包著金屬外殼的高樓,反射 GPS 訊號的方式跟鏡子反光很像。接收器收到一路彈過的訊號,沒辦法看出它是繞了遠路才到,只能把這段多走的路,當成到衛星的正常距離去算,算出來的位置自然就偏了。這跟樹林裡撞樹幹、峽谷裡撞岩壁的多重路徑效應是同一種現象,只是玻璃和金屬這類又硬又平的表面,反射得更乾脆、更明顯。

記錄下來的軌跡會變成什麼樣

這兩個問題疊在一起,市區那一段常常比開闊的步道亂得多:軌跡跳到馬路對面、轉角被削平或截斷、某個點落進一棟從沒靠近過的大樓裡。跟隧道出口處海拔容易跳一下是同一個道理,穿過訊號不好的路段之後,緊接著的那一個點,海拔也可能突然跳一下——訊號變差之後恢復的頭一兩個點,往往是當天最不準的幾個,過後很快就會穩下來。

這些都不代表手機、App 或記錄本身出了問題。它們只出現在天空真的被擋住的那一小段路上,前後的點跟其他任何一個點一樣可靠。

為什麼開闊的步道上不會有這個問題

這個現象跟「是不是在城市裡」沒什麼關係,只取決於接收器周圍實際有什麼東西擋著。寬闊的廣場、公園,或是跨過開闊水面的橋上,就算附近有高樓,頭頂的天空也跟稜線上差不多開闊。真正麻煩的,是兩側高樓緊貼著夾出來的窄街——跟山裡的峽谷是同一種地形,只是人造的而已。大部分穿城而過的健行或騎乘,往往只是在出發或抵達前後,在這種地形裡走個幾分鐘,之後就到了更開闊的地方,所以通常表現為軌跡一端有一小段亂糟糟的區域,而不是整條軌跡都受影響。

真正有用的辦法

  • 進樓群之前,先在廣場或公園這類開闊的地方把定位定穩,接收器就有一個不錯的起點,跟進樹林、進峽谷之前的做法是同一個道理。
  • 最亂的幾個點通常集中在樓最高、街最窄的那一段——這個現象跟地形直接掛鉤,很少會平均分布在整段市區路線上。
  • 軌跡跳到馬路對面,不代表記錄停了或失敗了。接收器還是每隔幾秒就老老實實給出一個位置,只是這會兒頭頂的天空條件比幾分鐘前差了不少。
  • 拿密集街區裡量出來的距離,去跟地圖上的直線距離對比,不太公平——跟密林裡的情況一樣,GPS 記錄下來的軌跡本身就因為晃動多出一截距離,這還沒算上街道本身實際繞的路。

這些都不是事後靠軟體能修好的,因為接收器回報的,就是天線當下實際收到的東西。TrailCam 不管是在開闊的稜線上還是狹窄的高樓街道上,都會在背景持續記錄,那一段路再亂,記錄本身也不會中斷。走完之後,整條路線可以匯出成 GPX 1.1 或 CSV。App 免費下載。

常見問題

「城市峽谷效應」是不是說 GPS 在城市裡就沒辦法用了?
不是。走在市區的時候 GPS 本身一直在正常運作。城市峽谷效應說的是兩側高樓擋住天空、訊號又發生反射,導致精度變差,跟隧道或地下停車場那種訊號完全進不來的情況不是一回事。
為什麼軌跡上顯示我走進了一棟從沒進去過的大樓?
這基本上都是反射訊號被當成直線訊號處理的結果——玻璃或金屬反射的訊號被接收器誤當成了正常路徑,算出來的位置就會橫向偏移,窄街上偏個幾公尺甚至更多都有可能。
這種影響只會出現在地圖上的軌跡線,還是海拔也會受影響?
主要出現在橫向的軌跡線上,不過在訊號不好的路段剛結束、重新看到開闊天空的那一刻,海拔也可能出現一次短暫的跳動,這是訊號變弱或被擋之後常會發生的現象。

記錄你自己的軌跡

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