TrailCam

指南

天氣不好,會影響健行時的 GPS 定位精準度嗎

感覺上這應該是真的。陰沉沉的天空看起來剛好會擋在手機和衛星之間。但實際上,雲層、下雨和起霧對 GPS 定位精準度的直接影響幾乎為零。天氣確實會給一次記錄帶來一些變化,只是這份清單比大多數人以為的要短,值得弄清楚哪些才是真的。

簡單說

GPS 定位靠的是比較好幾顆衛星發出的電波抵達的時間差,而這種電波所用的頻段穿過雲、雨、霧時幾乎不太衰減。頭頂上有一場暴風雨,並不會像岩壁、建築物或茂密的樹冠那樣實實在在地削弱訊號。地圖上,同一段路,暴雨裡畫出來的軌跡和晴天裡畫出來的軌跡,形狀應該差不多。

這不代表天氣什麼都不影響。它會間接改變三件事:氣壓計給出的海拔讀數、電量能撐多久,還有已經被樹木削弱的訊號,被打濕的樹冠又散射掉多少。這三件事,通常都不是大家問「天氣會不會影響 GPS」時真正想問的那個。

雲和雨為什麼幾乎碰不到 GPS 訊號

把「訊號」拆成兩種完全不同的東西會比較好理解:可見光和無線電波。陰天擋住陽光,是因為水滴會強烈散射可見光——這也是陰天的天空看起來是灰的而不是藍的的原因。GPS 衛星發出的不是光,而是無線電波,選用這個頻段,其中一個原因就是它穿過大氣層——包括雲、雨和日常的濕氣——時幾乎不被吸收。衛星不是像太陽那樣被「擋住」了,只是接收機本來聽的這個波長,雲基本上干擾不到。

這確實有點反直覺,因為身邊不少熟悉的系統真的會在雨天出問題。有些衛星電視、衛星網路用的頻段高得多,雨天衰減很明顯,這種現象甚至有個專門的名字,叫雨衰。惡劣天氣確實會讓這類服務變差。GPS 用的是頻譜裡更低的一段,對空氣中的水分遠沒那麼敏感,所以從一個系統上養成的直覺,不能原封不動套到另一個系統上。

天氣真正會改變什麼

氣壓計給出的海拔讀數

內建氣壓感測器的手機,會把它和 GPS 一起用來讓海拔讀數更平滑。這個感測器對天氣是真的敏感,因為它靠測量氣壓運作,而氣壓會隨天氣變化,跟你實際所在的高度沒有關係。健行走了很久,中途一次鋒面過境,就算你的海拔完全沒變,讀數也可能實實在在地飄移一段。這是真實存在的天氣影響,只是它屬於海拔讀數,跟 GPS 定位的那條線沒有關係。

低溫下的電量

常常伴著暴風雨一起來的低溫,影響的是手機本身,而不是衛星訊號。電池在低溫下能用的電量會打折扣,所以又冷又濕的一天,手機耗電看起來會比平常快得多。這是電池本身的特性,跟 GPS 接收狀態無關,把手機放在比外層口袋更暖和的地方能改善這一點。

樹冠下被打濕的樹葉

只有在樹林裡,雨才會帶來測得出來的差別,因為濕樹葉比乾樹葉更會散射和削弱穿過的訊號。這個效應只在本來就有樹木參與的地方才會出現——起作用的是樹冠,雨只是讓原本就存在的遮蔽更嚴重了一點。單單是下雨,不會讓開闊的天空本身變成問題。

這種誤解是怎麼來的

有兩種日常生活裡養成的想法被搬了過來。一種是「衛星訊號」這個說法本身帶來的畫面感——很容易想像出一道被雲擋住的光束,儘管實際的電波傳播跟這個畫面完全不是一回事。另一種是惡劣天氣下手機訊號確實變差的真實經驗,但原因往往跟雨直接削弱訊號沒什麼關係——暴風雨天更多人待在室內、連著網路,或者是局部基礎設施出了問題——結果都被算到了天氣頭上。

GPS 和行動網路只是剛好住在同一支手機裡的兩套完全獨立的系統,對外界變化的反應方式也不一樣。一個聽的是衛星,基本不受天氣影響;另一個依賴地面基礎設施,會被恰好和惡劣天氣同時出現的各種因素牽連,但不管哪種情況,「雨削弱了訊號」都不是真正的原因。

TrailCam 會怎麼做

TrailCam 不管天空是什麼樣子,都會在背景繼續記錄軌跡,因為天氣妨礙不了 GPS 接收這件事本身。之後顯示的距離、配速和海拔曲線,不管腳下是乾的還是濕的,都是從同樣的點算出來的。整條軌跡之後可以匯出成 GPX 1.1 或 CSV。App 免費下載。

常見問題

下雨會讓手機沒辦法完成 GPS 定位嗎?
不會。GPS 訊號穿過雨、雲、霧時幾乎不衰減,因為它用的那部分無線電頻段幾乎不被大氣中的水分吸收。同樣的地形下,暴雨裡測出來的定位,應該和晴天裡測出來的差不多準。
一場暴風雨過後,為什麼海拔讀數看起來不對了?
大概率是氣壓感測器的問題,不是 GPS。它靠氣壓推算海拔,而氣壓會隨天氣變化,跟你實際的高度沒關係,就算你站著不動,一次鋒面過境也可能讓讀數跟著動一動。
陰天對 GPS 的影響,跟對手機訊號的影響是同一回事嗎?
通常不是,原因也不一樣。GPS 用的頻段基本不受雲層影響。惡劣天氣下手機訊號變差,更多是網路壅塞或地面設施的問題,而不是雨直接削弱了訊號。

記錄你自己的軌跡

TrailCam 是一款 iPhone 上的 GPS 軌跡記錄 App,會把沿途拍下的影片、照片與語音釘在你拍它的那個位置,並支援匯出成 GPX 1.1 或 CSV。免費下載。

在 App Store 下載