同一趟健行,為什麼兩個 App 算出的爬升不一樣
兩個 App 算出的距離就算不一樣,通常也差不了太多。爬升就不一定了——同一趟健行,一個 App 說爬升三百公尺,另一個說四百五十公尺,單看每個數字似乎都說得過去。這個差距會比距離的差距大得多,原因也很具體:高度這個量,從一開始測量得就沒有位置那麼乾淨,而爬升又是把記錄到的讀數裡最抖的這一項,一點一點累加出來的總數。
簡單說
爬升不是一次量出來的數字,而是把一連串高度讀數裡每一次往上的變化加總出來的結果。而高度本身,恰恰是 GPS 裝置給出的所有數字裡最不精確的一個,抖動幅度比經緯度大出不少。同一趟健行,兩個 App 各自記錄,或者同一份記錄被兩個平台各自處理,起點的高度讀數可能不一樣,把多小的上下波動算作「真的在爬」這件事也判斷得不一樣,結果就是兩邊都說得通,數字卻離得不近。
高度天生就比位置測得粗
GPS 接收器靠比較天上多顆衛星訊號到達的時間差來算出自己的位置。這套辦法算水平位置比算高度準得多——能幫上水平定位的衛星散布在地平線四周,而對算高度真正有用的衛星往往偏向頭頂方向,同一時刻能用上的也更少。結果就是手機給出的原始 GPS 高度讀數,就算人站著不動,上下抖動的幅度也比水平位置大出好幾倍。用這份讀數的變化量累加出來的爬升總數,自然把這份抖動也一併繼承了下來。
兩種感測器,兩種誤差
有些裝置只靠 GPS 給出的高度,有些還會讀氣壓感測器——靠空氣壓力推算高度,而不是靠衛星,短時間內的高度變化通常比 GPS 追得更平滑。但氣壓讀數是相對值,需要一個起始海拔來校準,而幾個小時裡天氣本身的變化會改變同一個地點的氣壓,氣壓計沒辦法把這個和真的在爬坡區分開。同一條路線、同一台裝置,天氣平靜的一天和天氣正在轉變的一天,光是這一點,爬升總數就可能不一樣。
多小的波動才算「在爬」
就算高度讀數乾乾淨淨、只有一路來源,還有一個問題要決定:多小的上下波動該算進總數。什麼都不過濾,把每一次上升原封不動加起來,感測器本身的雜訊——升一公尺、又降半公尺,反覆上千次——就會把總數堆得遠超實際爬升,因為抖動加總起來很難自己抵消掉。過濾得太狠,把曲線抹得很平,或者只認變化幅度夠大的部分,那麼起伏地形上真實的小爬坡也會被當成雜訊一起丟掉。不同 App 在這道取捨題上停的位置不一樣,並沒有哪個設定是唯一正確答案,只是在容忍多少雜訊、和冒著丟掉多少真實爬升的風險之間,各自做了不同的選擇。
有些平台根本不用你記錄到的高度
不少平台壓根不用裝置記錄下來的高度,而是拿每個點的經緯度,去另一份地形資料庫裡查這個位置對應的海拔,再用查出來的數值算爬升,這就是常說的「高程校正」。因為地形資料庫不會像即時感測器那樣抖動,這麼算出來的總數往往更平滑、也更容易重現——但它描述的是這個座標點上地面本身的形狀,不是裝置走過去時實際測到的數值,和用原始高度算出的總數比起來,差出一截也不奇怪。
還有幾個悄悄影響數字的因素
- 「爬升」算的是只往上的那部分,還是最高點和最低點的差——這是兩個不同的數字,卻常常被混著說。
- 不同來源的地形資料庫精度不一樣,所以就算兩個平台用同樣的座標做高程校正,算出的數字也未必一致,不只是和原始 GPS 總數不一致。
- 在高樓密集或樹冠很厚的地方記錄的路線,GPS 高度會在原本就有的抖動之上再亂一層。
- 一台很久沒在戶外用過定位的裝置,氣壓計可能是從一個過時的基準點開始算的,導致整趟健行的高度讀數整體偏高或偏低一截。
實際該怎麼辦
不存在一個「真正的爬升」等著被更認真地找出來——高度本來就是這裡面抖動最厲害的讀數,每個 App 怎麼過濾這份抖動,有時候甚至要不要相信原始高度、還是乾脆信地形資料庫,都是各自合理的選擇。想讓自己的數字和朋友的 App 或者登山口牌子上寫的嚴絲合縫,其實是在追一個別人本來就沒用同樣辦法測出來的數字。真正有意義的比較,是拿這趟健行和自己用同一個 App 記錄的以往路線比——地面形狀變不了,但至少算法沒變。
TrailCam 會為每條路線記錄距離、行動時間、配速和爬升,回放路線時下方會顯示海拔曲線,讓你看到爬坡實際發生在哪裡,而不只是最後那一個總數。
常見問題
- 兩個 App 裡,哪個的爬升是「對的」?
- 通常沒有哪個更對。高度是手機給出的數字裡抖動最厲害的一個,每個 App 怎麼過濾這份雜訊,或者要不要換成地形資料庫的數值,都是各自合理的選擇。算出不一樣的數字才是正常結果。
- 為什麼爬升的差距比距離的差距大?
- 因為高度讀數本來就比水平位置抖得厲害,這是 GPS 定位的幾何原理決定的。用高度變化量累加出來的總數,比用水平距離累加出來的總數,更容易越攢越偏。
- 有氣壓感測器是不是就能解決這個問題?
- 氣壓感測器能讓短時間內的曲線更平滑,但也帶來另一個問題:氣壓讀數跟著空氣壓力走,健行這幾個小時裡天氣一變,壓力也會變。這只是把 GPS 的抖動換成了對天氣的敏感,誤差本身並沒有消失。
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。