Мы верим в GPS!?

Бегуны угрожают судами организаторам стартов в связи с неправильными замерами дистанции. (это реальность в США.)

Представьте, вы бежите самый свой лучший полу-марафон. Идёте на рекорд, как минимум, исходя из данных вашего GPS. Вы уже слышите толпу на финише и мечтаете о личном рекорде аккуратно в 1 час 44 минуты. Но время на часах тикает, а отметки 21 км все нет и нет. Как такое может быть? Ваши часы с GPS – это настоящее произведение искусства. Они уже показывают отметку полу-марафон, а финиша все нет. Вы заплатили за эти часы среднемесячный доход россиянина по данным Госкомстата, а финиша все нет. Стиснув зубы, вы спринтуете при виде долгожданных ворот. Но время уже перевалило за заветные 1 час 45 минут. Где директор соревнования? Я должен подать протест. Трасса плохо замерена, она СЛИШКОМ ДЛИННАЯ!!!! Мои часы показывают 21500 метров.

Поняв, что директор с вами не общается, вы оставляете жалобу и идете домой. Но мысль об обмане не отпускает вас. И вы думаете, а за что я заплатил взнос? Если трасса замерена неверно, то взнос должны вернуть. Я уверен в показаниях моего GPS! И вы пишите письмо руководству соревнования и жалобу в федерации, сертифицировавшие данное соревнование. Вы угрожаете директору, что подадите в суд за обман… (это вполне реальные события в США).

Так что же более точно: Сертифицированная трасса, измеренная с помощью колеса или ваш GPS? Или, сформулируем по-другому, сколько еще мне бежать, пока я, наконец, не увижу тент с пивом?

Прочитайте это и сделайте свой вывод.

Соревнования, сертифицированные USATF (ассоциация Легкой Атлетики США) – Насколько они аккуратны?

Если коротко, то они точны до уровня 1/10 от одного процента

Любое стоящее соревнование в США имеет трассу, сертифицированную USATF. Процедура измерения дистанции так разработана,чтобы реальная длина, пробегаемая бегуном не была, как минимум, короче заявленной. По стандартам USATF, она должна быть в рамках отклонения в одну десятую одного процента в сравнении с известной и точной трассой. Если говорить о 5 км, то это значит точность в 5 метров. Также трассы USATF должны быть иметь коррекционный фактор в одну десятую от одного процента длины, эту величину необходимо прибавлять к длине трассы, чтобы быть уверенным в том, что дистанция не короче. То есть к 5 километровой трассе прибавляют 5 метров.

То есть «Точные» трассы на самом деле немного длиннее? ДА!!!

Все трассы сертифицируются в США только в случае, если дистанция промерена точно в соответствии с рекомендациями по измерению USATF. Замер дистанции трассы делается на специальном велосипеде с датчиком оборотов колеса (Jones/Oerth), разработанном USATF Road Running Technical Council (RRTC). Кстати, инструкции по измерению трассы занимают 87 страниц!

Кто платит за измерение дистанции и как это делается?

Раньше, довольно давно, дистанцию измеряли одометром автомобиля (кстати в России так и делают до сих пор). Может поэтому, вероятно, из-за неточности автомобильного одометра и высокого уровня погрешности ваши старые результаты столь высоки?

Директора соревнования оплачивают услуги по измерению трассы согласно стандартам  USATF.

Используя откалиброванный велосипед, официальный работник сертифицирующей организации (назовем его замерщик), проезжает трассу много раз, внимательно огибая все углы и проезжая диагонали напрямую. Измерение требует, как минимум две поездки через всю дистанцию, иногда требуется большее количество поездок.

Чтобы замерить длину трассы, в США вы не можете использовать обычный велосипед и автомобильный одометр. Вместо этого, вам нужен специальный прибор, который называется Jones-Oerth. Это механический счетчик, который крепится на переднем колесе велосипеда и показывает серию цифр в ряд, точно так же как одометр на вашем автомобиле. Каждая цифра регистрирует только один сегмент колеса, поэтому мы называем этот способ измерения «высоко-частотным»: это очень чувствительный прибор. Движение одного сегмента колеса, таким образом, может означать 3-4 единицы измерения Jones-Oerth на 30 см длины. Поскольку количество на счетчике меняется в соответствии с диаметром колеса, замерщик, увидит сколько показывает счетчик при проезде по уже хорошо промеренному участку (трасса калибровки – например легкоатлетический круг на стадионе).

Как это работает?

Например, если прибор Jones-Oerth показал значение 4,000 на калибровочном круге в 400 метров, то мы считаем, что сегодня в условиях данной местности, один метр равен показанию 10 на счетчике. Соответственно на дистанцию в 5000 метров нам надо получить на счетчике значение 50,000. Но поскольку, в измерениях всегда есть доля ошибки, USATF требует на каждые 5 км добавлять 1 метр. Таким образом, для измерения 5 км дистанции для соревнования, нам надо получить на счетчике значение 50,050 в тот день, когда при калибровке на 400 метрах у нас было значение 4000.

Почему это точно?

Важно то, что прибор Jones-Oerth требует ежедневной калибровки. И это сильно отличает его от GPS и от одометра. Ежедневная калибровка необходима потому, что в прохладный день количество тактов на счетчике выше, чем в жаркий. Это связано с тем, что шины увеличиваются в диаметре в жаркую погоду. Увеличенный от жары диаметр колеса может исказить показания. Также на диаметр колеса влияет то, как накачены шины и то какое атмосферное давление в этот день. Более того, на оборачиваемость колеса влияет даже вес замерщика. Поэтому замерщик перед проездом по трассе калибрует показания прибора в тот же день примерно в том же месте до замера дистанции и после замера для проверки показаний.

Как происходит само измерение?

Измерение трассы – это очень трудоемкий и, иногда, опасный процесс, который занимает часы. Обычно, замерщик сначала проезжает трассу на автомобиле с руководителем соревнования. После этого два или более раз он проезжает дистанцию на калиброванном велосипеде.

При этом надо придерживаться определенной линии проезда по трассе.

Проезжая первый раз измеряется длина дистанции, на второй раз делается проверка первого замера.

Каждое последующее измерение должно отличаться от предыдущего не более чем на 0.08 процентов.

Если это не достигается, замерщик ездит столько раз, сколько необходимо. Каждый проезд должен быть осуществлен по самой короткой траектории. Это означает, что замерщик должен огибать повороты в 30 сантиметрах от внутреннего края и пересекать улицу по кратчайшей диагонали.

Естественно, что на некоторых трассах есть ограничения и не все шоссе отдается распоряжение бегунов во время соревнования. Тогда этот факт принимается во внимание при замере. После измерения велосипед опять калибруется. Это позволяет учесть изменения температур в течение дня.

Выводы:

Сертифицированная трасса в США точно дает вам возможность сравнивать свои результаты. Если замеры сделаны в соответствии со стандартами, то они достаточно точны и объективны.

А теперь посмотрим на систему GPS.

Что нам покажет GPS на той же трассе:

Если кратко, то: измерение системой GPS часто даже близко не подходит к уровню аккуратности измерения при помощи колеса. Обычные наручные систему GPS имеют уровень аккуратности от 3 до 10 метров в 95 % замеров. Это приводит к увеличению длины трассы. Также очень много внешних факторов влияют на работу системы GPS. В интернете очень много информации о точности GPS и много заявлений производителей на эту тему.

Любой может подумать, что спутниковая технология, компьютеры и алгоритмы намного более точны, чем обычное колесо. Подумайте еще раз.

Немного теории: Чтобы определить местонахождение объекта, система GPS должна получить радиосигнал минимум от трех спутников, лучше от четырех.  Поскольку каждый сигнал имеет уникальный код, система определяет спутник и его орбиту. Это называется триангуляция. Затем считается расстояние от приемника сигнала до спутника и мы получаем точные координаты приемника.

Что влияет на аккуратность GPS?

Подробное сравнение разных марок GPS не предусмотрено в этом материале. Однако, в основном бегуны предпочитают GARMIN с его последней спецификацией WAAS с заявленной погрешностью 3-5 метров. И то такая погрешность у прибора в 95% показаний. Оставшиеся 5% дают разницу в 10 метров и более.

10 метров вроде немного.

Но существует общее недопонимание системы измерения GPS. У людей в голове картина, похожая на систему замера колесом. Вам кажется, что GPS рисует непрерывающуюся плавную линию вашего передвижения.

ФИКЦИЯ: Ваш GPS замеряет вашу траекторию бега.

НЕ ТАК. Вместо этого, ваш GPS записывает серии координат, которые можно нанести на карту. Так вместо плавной линии мы получаем точки, координаты, получаемые часами каждые 1-20 секунд. А эти точки могут быть за вами, впереди или сбоку от вас. Потому что, исходя из заявления производителя, в 95% случаев мы имеем отклонение до 5 метров.

А это немало в случае такой высокой частоты измерения. Чтобы проиллюстрировать это, давайте представим, что ваш GPS – это собака Колли, которая бежит с вами все время. Как хорошо дрессированная собака, она бежит рядом с вами, но в 3х метрах от вас 95% времени и в 10 метрах от вас в течении 5% времени бега (в этот момент она могла почуять белку). Но, будучи умной собакой, она стартует и финиширует с вами.

GPS– Соединяет точки

На картинке красным выделен путь движения вашей собаки. Это измерение, которое делает GPS, соединяя точки в системе координат. GPS просто получает прямые участки между точками и суммирует эти отрезки, получая длину.

Вторая и еще большая проблема аккуратности – это сами точки. На сайте Garmin указано следующее: "Garmin® GPS в среднем имеют аккуратности приема в рамках 10 метров. " То есть, когда вы двигаетесь по прямой, Garmin может отклоняться от этой прямой на 1-10 метров в ту или другую сторону.

Другие проблемы точности!

Аккуратность GPS может изменяться под воздействием множества факторов: погода, холмы, деревья, высотные здания, мосты и туннели, шумы радио эфира и так далее.

Естественно мы не можем контролировать здания и облака. А эти факторы ухудшают точность передачи сигнала со спутника. Для преодоления этих проблем, были изобретены технологии AGPS, DGPS и WAAS.

"Но тесты многочисленных приборов GPS для бегунов показали, что в большинстве случаев все таки аккуратность приема координат составляет 8-10 метров. "

ВЫВОД: Бегуны – просто бегите и наслаждайтесь, перестаньте смотреть на часы каждую секунду! ! !

Какие другие факторы влияют на измерение трассы прибором GPS

Не только GPS не аккуратен, но и сам бегун не всегда выбирает самую короткую траекторию. Трассы с большим количеством поворотов обычно дают более длинную дистанцию на GPS. На вашем пути к кратчайшей траектории могут быть другие бегуны и, поэтому, вы выбираете не самый короткий путь. Вы останавливаетесь на пунктах питания, удлиняя трассу. Вы часто включаете GPS чуть раньше старта, особенно на крупных марафонах. Вы почти никогда не бежите жестко по прямой, отклоняясь то в одну, то в другую сторону.

Тогда зачем я купил GPS??

Ваши часы с GPS являются великолепным инструментом для тренировок. Они показывают не только величину дистанции, но и раскладку темпа, подъемы и спуски, вы видите динамику своих показателей. Для этого не требуется 100% точность. Цель этой статьи была в том, чтобы показать, почему нельзя замерять официальную трассу при помощи любительских часов и почему это делается специально сертифицированными инструментами и замерщиками.

Оригинальная версия статьи здесь.