Höhenmessung - Probleme - Erfahrungen - Grenzen - Genauigkeit

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ist das otttopic? oder passend zum Thema "Höhenmessung": mir scheint google earth sei genauer geworden mit den Höhenangaben, also wenn ich mir für Tourenplanen oder waas auch immer das Satellitenbild anschaue sind inzwischen die Angaben z.B. der Schwarzwald etc. Gipfel ziemlich genau an den lexikalisch feststehenden Werten angekommen...
Vor 10 Jahren oder so, lagen die mit den Werten noch stärker daneben.
 
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Jein:
  • Wenn die Messung der absoluten Höhe falsch ist, aber die relative Höhe richtig, dann können auch die Höhenmeter richtig berechnet werden.
  • Wenn die Messung der relativen Höhe falsch ist, kann man natürlich keine sinnvollen Höhenmeter ermitteln.
  • Selbst wenn die Höhenmessung grundsätzlich richtig ist, aber stark schwankt, kommen auf ebener Strecke hohe Höhenmeter-Zahlen heraus. Außer, man glättet diese Daten entsprechend stark, aber vernichtet damit in den Daten vielleicht ein paar reale kurze Rampen.
Man muss also richtig messen und richtig glätten.
Das Problem bei der GPS-Messung sehe ich in der Genauigkeit des GPS. Die Höhe betreffend können die Werte stark schwanken, obwohl man konstant bergauf fährt. Ich messe gerne auf einem Anstieg im Wald, der die Höhenlinien im 45-Grad-Winkel schneidet und genau 125 Höhenmeter hat. Die Straße ist 3 Meter breit, daneben geht es auf einer Seite steil rauf, auf der anderen Seite steil runter.

Barometer: Misst völlig unbeeindruckt die Luftdruckänderung beim Aufstieg und zeigt oben 125 Höhenmeter an (Änderungen im Luftdruck können auf der kurzen Strecke vernachlässigt werden, da es nur 10 Minuten dauert).

GPS: Misst die Höhe von der aktuellen Position, die im Wald sehr ungenau sein kann, auf einer 3 Meter breiten Straße auch ohne Wald. Ist eine Messung neben der Straße, ist sie höher oder tiefer als die Straße (es geht ja steil rauf oder runter neben der Straße), ist die nächste Messung genau auf der Straße, stimmt sie wieder. Das wird sich bis ganz oben mit jeder Messung wiederholen. Das Gerät wird also abhängig von der Genauigkeit der Messung mehr oder weniger Höhenmeter aufzeichnen. Nur die Korrektur durch die offiziellen Höhendaten, wie es Strava macht, wird das Ergebnis brauchbar machen.

fluxx.
 
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Es ist doch problemlos möglich, dass man bei barometrisch messenden Geräten sogar Luftdruckänderungen (starker Abfall des Luftdrucks vor Gewittern oder Schlechtwetterfronten) herausnimmt und mit der aktuellen Höhe abgleicht. Ausgangshöhe und Endhöhe bei einer Rundfahrt von A nach A sind dann identisch und die Höhenmessung sowie die Addition der Höhenmeter korrekt.
Das Gerät übernimmt die Kalibrierung und erkennt, ob sich Luftdruck oder Höhe ändert.
Wie soll denn das funktionieren? Aus der reinen Luftdruckmessung ist überhaupt nicht unterscheidbar, woher die Luftdruckänderung kommt. Und die GPS-Höhe ist je nach Empfang recht ungenau. Und ich weiß nicht, ob die Geräte auswerten, wie die Höhe sich zwischen Anfang und Ende einer Rundfahrt geändert hat – wenn ja, müssten am Ende der Tour alle Werte zwischendrin umgeschrieben werden, d.h. die am Ende angezeigten Höhenmeter wären dann anders als die während der Fahrt angezeigten.
Heißt, dass nur barometrisch gemessen wird? Also eine reine Addition des Aufstiegs ohne Rücksicht auf die absolute Höhe?
Höhenmeter sind doch immer nur eine reine Addition des Aufstiegs ohne Rücksicht auf absolute Höhe.
GPS: Misst die Höhe von der aktuellen Position, die im Wald sehr ungenau sein kann, auf einer 3 Meter breiten Straße auch ohne Wald. Ist eine Messung neben der Straße, ist sie höher oder tiefer als die Straße (es geht ja steil rauf oder runter neben der Straße), ist die nächste Messung genau auf der Straße, stimmt sie wieder. Das wird sich bis ganz oben mit jeder Messung wiederholen. Das Gerät wird also abhängig von der Genauigkeit der Messung mehr oder weniger Höhenmeter aufzeichnen. Nur die Korrektur durch die offiziellen Höhendaten, wie es Strava macht, wird das Ergebnis brauchbar machen.
So ganz stimmt das nicht. Das GPS misst immer an der selben Stelle, aber durch Signalreflexionen bei schlechtem Empfang kann das Ergebnis verfälscht werden.

Und die Korrektur durch der Höhen im Nachhinein ist auch nicht so unproblematisch, denn Höhendaten gibt es auch nicht beliebig hoch aufgelöst, sondern nur in einem groben Raster. Und wenn die Position etwas fehlerhaft ist (was bei schlechtem Empfang leicht passiert) oder das Höhenraster zu grob für die Topographie, dann sorgt das für deutliche Fehler.
 
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Und ich weiß nicht, ob die Geräte auswerten, wie die Höhe sich zwischen Anfang und Ende einer Rundfahrt geändert hat –
Wahoo macht das nicht.
Beim letzten LL sind wir 30m höher angekommen als losgefahren.

Die Strecke hab ich wegen der Temperaturdifferenz ausgewählt.
IMG_20210313_113909.jpg
Und ja, es war ein Rundkurs:
IMG_20210313_113750.jpg
Gruß
Christoph
 
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Heißt, dass nur barometrisch gemessen wird? ?
Davon gehe ich aus. Das Gerät hat meine heimatliche Ortshöhe hinterlegt. Kann nach Abschluss der Fahrt Hm bergauf und
bergab einsehen, die addiert, wenn überhaupt, gering von Null abweichen.
Aber, wie gesagt, auf wenige hm 'rauf oder 'runter kommts mir nicht an:sneaky:.
 
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Änderungen im Luftdruck können auf der kurzen Strecke vernachlässigt werden, da es nur 10 Minuten dauert).
Das stimmt natürlich immer, wenn der Luftdruck sich nur aufgrund der Höhe andert. Wenn sich aber Temperatur oder Feuchtigkeit merklich ändern, z.B.vor Wetterumschwung mit Wind, gibt es entsprechend Luftdichte- bzw. Druckschwankungen. 3 Grad Temperaturdifferenz sind schon ~1%
Das eröffnet andererseits dem ambititionierten Höhenmesser/fresser, durch die richtige Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, stationär oder unterwegs, barometrische Höhenmessungen besser zu interpretieren.
 
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Wie soll denn das funktionieren?
@Christoph S , ich denke da wird mal wieder rumgetrickst.
Wenn die SUUNTO GPS hat, merkt sie sich die Heimathöhe einfach.
Beim Start „kalibriert“ sie sich = setzt Heimathöhe und aktuellen Luftdruck gleich.

Unterwegs könnte (!) sie immer wieder einen Abgleich von GPS-Höhe und Luftdruck machen, könnte ....
Angesichts der mehrfach erwähnten, systembedingten Ungenauigkeit bei Bewegung in Oberflächennähe halte ich das für unwahrscheinlich.

Es sei denn, dass hier jemand noch unveröffentlichte Techniken einsetzt.
 
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Ich Zitiere aus dem, oben schon verlinkten, Locus Map Tutorial:

Um die absolute Höhe berechnen zu können muss der Drucksensor kalibriert werden. Dazu bietet Locus Map verschiedene Möglichkeiten:


  • Automatisch - Locus Map verwendet die vom GPS ermittelte Höhe oder ev. vorhandene SRTM Höhendaten und den Luftdruck und bringt diese Daten in Relation zueinander. Diese Überprüfung findet alle 2h statt um auch bei ev. Wetteränderungen eine Rekalibrierung des Luftdrucksensors zu gewährleisten.Diese Methode ist nur in Locus Map Pro verfügbar.
  • Druck auf Meereshöhe - der momentane Luftdruck auf Meereshöhe an einer bestimmten Position kann aus dem Internet bezogen werden. Die daraus berechnete Höhe ist somit sehr genau, allerdings ändert sich dieser Referenzluftdruck ständig womit ev. ein häufiges Nachkalibrieren erforderlich ist.
Die sind sicher nicht die einzigen, die das so machen und das kann man ja auch Automatisieren.
 
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So ganz stimmt das nicht. Das GPS misst immer an der selben Stelle, aber durch Signalreflexionen bei schlechtem Empfang kann das Ergebnis verfälscht werden.
Ja, da habe ich mich natürlich nicht korrekt ausgedrückt. Das GPS war definitiv am Lenker und ich bin weder am Ab- noch am Aufhang gefahren ... :D

Ich meinte, dass der Track dort nicht auf der Straße verläuft, jedenfalls ganz selten und ein Gerät, das die Höhe via GPS misst, nimmt dann den Punkt, der neben der Straße liegt und tagt die Höhe zu den Koordinaten.

Schön zu sehen, dass ein barometrisch messendes Gerät den Track oft auch neben die Straße setzt, wegen des schlechten Empfangs, aber die Höhe zu den Koordinaten wird barometrisch und damit korrekt getagt.

fluxx.
 
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Wie soll denn das funktionieren?
Suunto nennt es fused alti und es funktioniert zuverlässig. Habe ich über die Jahre seit der Ambit 3 Peak, Spartan Ultra, Suunto 9, Suunto 7 immer wieder im Vergleich zu allerlei anderen Geräten gesehen.

Zur Zeit fahre ich eine Messreihe, jeden Tag die gleiche Runde, von min. 338 m auf max. 465 m Höhe und das bis ich über 1000 Höhenmeter zusammen habe. Heute den 8. Tag in Folge mit allerlei Luftdruckkapriolen in den letzten Tagen.

Vergleich Casio GBD-H1000 mit dem aktuellen Quad-Sensor, der sehr exakt arbeitet und einer neuen, noch nicht verfügbaren Uhr.

Ich darf nur soviel sagen, dass es perfekt funktioniert.

fluxx.
 
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Das stimmt natürlich immer, wenn der Luftdruck sich nur aufgrund der Höhe andert. Wenn sich aber Temperatur oder Feuchtigkeit merklich ändern, z.B.vor Wetterumschwung mit Wind, gibt es entsprechend Luftdichte- bzw. Druckschwankungen. 3 Grad Temperaturdifferenz sind schon ~1%
Das eröffnet andererseits dem ambititionierten Höhenmesser/fresser, durch die richtige Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, stationär oder unterwegs, barometrische Höhenmessungen besser zu interpretieren.
Die Suuntos haben zumindest einen Temperaturmesser, der natürlich nur dann korrekt funktioniert, wenn die Uhr nicht am Handgelenk getragen wird.

Die Warnung vor Sturm und aufziehenden Gewittern funktioniert zuverlässig und ich schätze das besonders im Sommer auf Seen beim Kajakfahren.

fluxx.
 
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Ich meinte, dass der Track dort nicht auf der Straße verläuft, jedenfalls ganz selten und ein Gerät, das die Höhe via GPS misst, nimmt dann den Punkt, der neben der Straße liegt und tagt die Höhe zu den Koordinaten.
Nein, so funktioniert das eben nicht. Das GPS misst die Höhe unabhängig von der Position. Es hat keine Ahnung, wie die Höhe nebenan wäre. Aber wenn der Empfang so schlecht ist, dass die Position nicht richtig gemessen wird, dann wird die Höhenmessung (die ja grundsätzlich ungenauer ist) erst recht falsch sein. D.h. nicht so, wie sie einige Meter daneben wäre, sondern ganz beliebig höher oder tiefer.
 
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Nein, so funktioniert das eben nicht. Das GPS misst die Höhe unabhängig von der Position.
Das GPS misst doch zuerst die Position und legt für diese Position eine Höhe fest, die natürlich nicht genau stimmen muss. Sonst würde ja bei den Koordinaten nicht die Höhe dabei stehen. Die Höhe ist dann abhängig von der Genauigkeit, die das GPS dort hat. Richtig?

Ich habe dieses Bild im Gedächtnis und deshalb meine Aussage dazu.

Schema Steilhang

fluxx.
 
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Ich habe dieses Bild im Gedächtnis und deshalb meine Aussage dazu.

Schema Steilhang
Nein, das bezieht sich nicht auf die Messung, sondern wenn man nachträglich Höhendaten hinzufügt. Wenn die Position falsch ist, werden Höhendaten von der falschen Position genommen.
Das GPS misst doch zuerst die Position und legt für diese Position eine Höhe fest, die natürlich nicht genau stimmen muss. Sonst würde ja bei den Koordinaten nicht die Höhe dabei stehen. Die Höhe ist dann abhängig von der Genauigkeit, die das GPS dort hat. Richtig?
Nein, es misst beides zusammen. Funktioniert etwa so:
  • GPS-Satelliten haben genaue Uhren an Bord, und kennen ihre Position (die Satellitenbahnen sind genau vermessen).
  • Im GPS-Signal wird die Uhrzeit und die Satellitenbahnen (= der Almanach) mitgeschickt.
  • Das GPS-Gerät empfängt die Signale mehrerer Satelliten und vergleicht die Uhrzeiten; das Signal breitet sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, d.h. wo die Zeitspanne zwischen der Uhrzeit im Signal und der Empfangs-Uhrzeit größer ist, ist die Entfernung größer.
  • Wenn man die Position eines Satelliten kennt sowie seine Entfernung zum Satelliten, weiß man, dass man irgendwo auf einer Kugel rund um den Satelliten ist.
  • Sind es mehrere Satelliten, dann schneiden sich diese Kugeln, und man weiß, dass man am Schnittpunkt ist. So hat man die Position.
  • Und da das GPS neben seiner Position auch die Uhrzeiten hat, kann damit das GPS auch seine eigene Uhr sehr genau stellen, und damit die nächste Positionsbestimmung verbessern.
  • Horizontal geht die Bestimmung besser – ein Satellit links, der andere rechts etc. ergibt schöne Schnittpunkte. Vertikal ist es schwieriger, weil alle Satelliten mehr oder weniger oben sind; um eine genauere Höhe zu bekommen, bräuchte man auch ein Signal von unten.
 
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Horizontal geht die Bestimmung besser – ein Satellit links, der andere rechts etc. ergibt schöne Schnittpunkte. Vertikal ist es schwieriger, weil alle Satelliten mehr oder weniger oben sind
Gute Erklärung, danke. Den Punkt möchte ich herausgreifen.

Ich habe festgestellt, dass die Messungen (Position, Höhe) oft genauer sind, wenn ich nur einen Satellitendienst verwende. Z. B. nur GPS ohne Galileo oder Glonass. Ich habe mir das so erklärt, dass bei allen aktivierten Diensten (GPS+Glonass+Galileo) zu viele Satelliten direkt über dem Gerät stehen und so die Bestimmung schwieriger wird. Bei Nur-GPS stehen die Satelliten weiter auseinander und durch die "Schräge" kann die Position oder Höhe genauer bestimmt werden. Geht ja dann in die korrekte Richtung.

Alles in allem sind für mich Geräte mit barometrischer Messung die bessere Wahl, vorausgesetzt, die Anfangshöhe kann hinreichend genau bestimmt werden durch eine manuelle Eingabe, denn ein GPS-Fix als initiale Höhenbestimmung birgt ja die genannten Ungenauigkeiten je nach Umgebung, in der gemessen wird.

fluxx.
 
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Für die Synchronisierung von aufgezeichneten Fahrten nutze ich primär Strava, da fast alle Hersteller von GPS-Geräten oder Trackern in Richtung Strava synchronisieren können und die meisten Radfahrer, die Wert auf Messungen und Vergleiche legen, dort ihre Daten zeigen.

Außerdem kann damit von verschiedensten Geräten über den Zwischenschritt Strava nach Google Fit synchronisiert werden, das für mich wegen der Nutzung einer WearOS Uhr und des Smartphones als Datensammelstelle dient (Gewicht, Schlaf, Schritte, Kalorien, Herzfrequenz, Aktivitäten, Blutdruck).

Doch zurück zu Strava. Strava korrigiert bei Aktvitäten, die mit einem GPS-basierten Gerät aufgenommen wurden, die Höhendaten automatisch anhand seiner inzwischen hervorragenden Datenbank. Hat ein Gerät eine barometrische Höhenmessung, vertraut Strava dem Gerät und übernimmt die vom Gerät aufgezeichneten Höhendaten ohne Korrektur, falls das Gerät in der Datenbank von Strava bekannt ist. Eine Korrekturoption wird angeboten, falls Luftdruckänderungen oder eine fehlende Startkalibrierung dies nötig machen. Hier sieht man dann sehr schön, was das barometrisch messende Gerät leisten kann.

Problem dabei ist, dass trotzdem hier und da gefahrene Höhenmeter in Strava angezeigt werden, die nachdenklich stimmen. Ich hatte Geräte von zwei Herstellern zum Test hier, die zwar barometrisch gemessen haben, allerdings nur dann, wenn man vor dem Start der Tour die Höhe kalibriert hat. Ansonsten haben die Geräte über GPS gemessen und waren stark vom tatsächlichen Wert der gefahrenen Höhenmeter entfernt. Strava hatte die Geräte in der Datenbank und hat die Höhenmeter als barometrisch gemessen angenommen. Werden solche Einträge nicht korrigiert, kommt es zu Höhenmeterangaben, die gut daneben liegen können.

Eine weitere Möglichkeit ist der manuelle Upload von Dateien, die mit einem GPS-basierten Gerät aufgenommen wurden (ohne barometrische Höhenmessung). Schaut man sich die Aktivität auf Strava an, werden die Höhendaten korrigiert und es gibt keine Möglichkeit, die vom Gerät aufgezeichneten Daten zu übernehmen. Wie beim automatischen Upload auch.

Fügt man jedoch der Datei den Eintrag "with barometer" dazu, dann werden die aufgezeichneten Höhendaten aus der Datei ohne Korrektur übernommen, da die Ergänzung "with barometer" den vertrauenswürdigen Geräten in der Stravadatenbank gleichgesetzt wird.

Man sieht also, dass sich Strava zwar alle Mühe gibt, korrekte Höhendaten anzugeben, damit man Vergleiche anstellen kann (mit eigenen vergangenen Fahrten oder den Fahrten anderer), es aber durchaus zu fehlerhaften Angaben kommen kann.

Ein gut barometrisch messendes GPS-Gerät liegt nach meinen Erfahrungen sehr dicht, oft punktgenau, an den von Strava verwendeten Höhendaten. Welche Datenbank verwendet wird und wie Strava einen Track, der vielleicht im dichten Wald wegen schlechtem GPS-Empfang neben der eigentlich gefahrenen Strecke aufgezeichnet wurde, korrigiert, kann ich nicht sagen.

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Vielen Dank für deine ausführlichen Erklärungen!
Strava korrigiert bei Aktvitäten, die mit einem GPS-basierten Gerät aufgenommen wurden, die Höhendaten automatisch anhand seiner inzwischen hervorragenden Datenbank. Hat ein Gerät eine barometrische Höhenmessung, vertraut Strava dem Gerät und übernimmt die vom Gerät aufgezeichneten Höhendaten ohne Korrektur, falls das Gerät in der Datenbank von Strava bekannt ist.
Interessant. Strava hat da natürlich ganz andere Möglichkeiten, weil sie alle Geräte kennen.
Ein gut barometrisch messendes GPS-Gerät liegt nach meinen Erfahrungen sehr dicht, oft punktgenau, an den von Strava verwendeten Höhendaten. Welche Datenbank verwendet wird und wie Strava einen Track, der vielleicht im dichten Wald wegen schlechtem GPS-Empfang neben der eigentlich gefahrenen Strecke aufgezeichnet wurde, korrigiert, kann ich nicht sagen.
Ich vermute, Strava wird bessere Höhendaten haben; kommerziell dürfte ja einiges verfügbar sein (z.B. von den Vermessungsämtern), nur eben nicht kostenlos. Außerdem müssten von den Straßen bessere Daten verfügbar sein als von der allgemeinen Landschaft.

Und wenn nicht – Strava hat ja inzwischen genug Tracks gesammelt, d.h. die können dann vielleicht einfach die Durchschnittshöhe der Tracks nehmen.
 
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