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Cálculo de subida / bajada / pendiente

OsmAnd utiliza diferentes algoritmos para calcular la pendiente y la subida basándose en los datos de satélite SRTM incrustados en los mapas sin conexión y en las pistas GPX grabadas.

El objetivo principal de calcular la subida es proporcionar información relevante sobre la cantidad de energía extra que se gasta al subir, obviamente depende de múltiples factores como el vehículo o el medio de transporte, la superficie, el peso de la persona y otros. Así, al final, la subida debería ser un parámetro a tener en cuenta por el enrutamiento basado en la elevación, para producir un enrutamiento energéticamente eficiente.

El objetivo principal de calcular la pendiente es tener una indicación visual de qué carreteras empinadas deben evitarse.

Subida / Bajada​

Hay muchos problemas para calcular la subida porque no existe un estándar y porque depende del medio de transporte y de muchos otros parámetros, es difícil proporcionar un control razonable al usuario para que no sea demasiado complicado. Normalmente, la subida se compara con otros programas, pero no hay ningún programa que tenga un estándar de oro.

OsmAnd utiliza un algoritmo de 3 pasos:

  • Filtrar datos ruidosos.
  • Encontrar extremos locales (mínimos y máximos).
  • Calcular la suma de las diferencias entre el mínimo y el máximo.

Algunas pistas contienen muchos datos ruidosos que deben filtrarse primero. Por ahora, aplicamos el filtrado a todas las pistas pero las pistas preparadas, como las construidas con la herramienta Planificar Ruta, la herramienta de Navegación o después de la corrección SRTM, el filtrado no debería tener ningún efecto.

Filtrar pendiente del 70%​

El filtrado se basa en la búsqueda de puntos extremos que son significativamente más altos o más bajos que 1 punto vecino a la izquierda y 1 punto vecino a la derecha en el gráfico. Esos puntos extremos se excluyen de cálculos posteriores. El threshold es 70% slope - code.

Ejemplo 1. (todos los puntos distribuidos por 10m), elevación - [5, 3, 10, 3, 5]. 10 es un punto extremo: porque es 10 > 3 (70% slope).

Ejemplo 2. (todos los puntos distribuidos por 10m), elevación - [5, 3, 10, 13, 15]. 10 no es un punto extremo: porque 10 > 3 pero 10 < 13, por lo que es un pico local.

Filtrar puntos de salto​

Los puntos que representan colinas locales /\ se filtran, lo que lleva a un problema: el punto más alto y el más bajo siempre se filtrarán, pero permite lidiar con pistas ruidosas donde la grabación no fue frecuente, por lo que la primera verificación con pendiente extrema no funciona. Referencia al code.

Ejemplo 1. Elevación - [5, 3, 10, 3, 5] -> [5, 5].

Ejemplo 2. Elevación - [5, 6, 10, 7, 5] -> [5, 6, 7, 5].

Ejemplo 3. Elevación - [5, 2, 3, 4, 5] -> [5, 3, 4, 5].

Encontrar extremos​

Para encontrar extremos se utiliza el algoritmo Rames-Dougals-Peucker. No es absolutamente bueno para encontrar exactamente extremos en un gráfico aleatorio, pero en el cálculo de la altitud evita muchos picos pequeños aleatorios que podrían ocurrir durante una subida larga y algunas bajadas cortas imperceptibles en el medio.

El propósito principal del algoritmo es encontrar el número mínimo de líneas rectas que puedan representar el gráfico de altitud. El threshold es 7 metros. Así, todos los picos con una diferencia superior a 7 metros se detectarán en superficies planas y no se detectarán si son menores.

Los extremos se muestran en el gráfico como puntos azules con el complemento de desarrollo de OsmAnd activado.

Ejemplo 1. Elevación - [0, 0, 10, 0, 0]. El extremo es 10.

Ejemplo 2. Elevación - [0, 1, 5, 4, -3, -2, -1, 0]. Ningún extremo - todos con una diferencia inferior a 7 metros.

Calcular subida / bajada entre extremos​

Por ejemplo, si tienes una pista simple que sube y baja, solo tienes 1 máximo en tu camino, por lo que la

Diferencia de elevación inicial = <elevación inicial> - <elevación del extremo>    : 
Diferencia de elevación final = <elevación del extremo> - <elevación final>      : si es positiva - **subida**, si es negativa - **bajada**
  1. Si Diferencia de elevación inicial > 0
  • subida = diferencia de elevación inicial
  • bajada = diferencia de elevación final
  1. Si Diferencia de elevación final > 0
  • subida = diferencia de elevación final
  • bajada = diferencia de elevación inicial

Se añadirán más ejemplos.

Corrección de elevación​

La Corrección de elevación ajusta los valores de altitud en una pista GPX utilizando fuentes externas de elevación. Hay dos fuentes de datos de elevación disponibles:

  1. Usar mapas de terreno (DEM / SRTM / datos de elevación 3D)
  • Reemplaza los valores de altitud con datos de los mapas de terreno descargados (DEM/SRTM o archivos GeoTIFF 3D).
  • Funciona localmente en el dispositivo si las teselas de elevación están instaladas.
  • Este método mantiene la geometría original de la pista.
  1. Usar carreteras cercanas (Adjuntar a carreteras)
  • Ajusta la geometría de la pista para que coincida con la red de carreteras.
  • Utiliza datos de elevación de carreteras para la corrección de altitud.
  • Este método puede modificar la forma de la pista debido al ajuste a las carreteras.

Datos que pueden cambiar después de aplicar la Corrección de elevación:

  • Distancia
  • Tamaño
  • Subida
  • Bajada
  • Velocidad promedio
  • Velocidad máxima
  • Duración
  • Tiempo en movimiento

Las marcas de tiempo GPX (fecha/hora) se preservan al usar ambas fuentes de elevación.

Pendiente​

El gráfico verde se calcula de forma diferente a la subida/bajada y podría tener ligeras variaciones. En teoría, en todos los extremos, el gráfico verde debería cruzar la línea 0, aunque todos los puntos de pendiente 0 son extremos.

Para calcular la pendiente, todos los datos se dividen en pasos iguales de 20 metros. Para cada punto de esa cuadrícula, se calcula la altitud promedio alrededor del punto (radio de 10 metros). Luego, se calcula la derivada discreta utilizando la diferencia central finita.