Höhenmeter: GPSies sucht die Wahrheit

11 Dezember 2015 von Klaus Bechtold

Einige von euch kennen ja schon meine Meinung zum Thema Höhenmeter: alles nur Glaubenssache. GPS Hersteller, App-Entwickler und selbsternannte Gurus haben alle ihre eigene Wahrheit gefunden. Ich will mich davon gar nicht ausnehmen. In einem früheren Blogartikel schrieb ich mal, dass nur der liebe Gott und der Landvermesser die wahren Höhenmeter kennen. Dazu stehe ich immer noch.

Dieser Artikel ist sehr technisch und soll euch zum Mitdenken anregen. Außerdem möchte ich gerne mein Verfahren transparent halten, damit jeder meine Überlegungen nachvollziehen kann.

Viele machen sich keine Gedanken und denken, dass die Berechnung der Höhenmeter doch ganz einfach ist: man muss doch bei einer Strecke auf Grundlage der Geo-Koordinaten nur den nächsten Punkt akkumulieren, wenn dieser höher liegt. Das ist leider nicht so. Es kommt erstens sehr stark auf die Quelle an (GPS-Daten, barometrische Daten oder andere Quellen, wie Google, SRTM1/SRTM3 usw.) und zudem auf die richtige Auswahl der Messpunkte. Man kann nicht einfach alle Punkte einer GPS-Aufzeichnung summieren oder subtrahieren – so einfach ist das leider nicht, denn dann kommen Monddaten heraus.

Ihr kennt sicher die wunderlichen Ergebnisse der GPS Geräte, wie von Garmin, Falk, Polar & Co. Ich laufe zum Beispiel seit Jahren drei Mal in der Woche immer wieder die gleichen Trainingsstrecken, früher mit Garmin und seit etwa einem Jahr mit der Polar V800. Jedes Mal habe ich abweichende Höhenmeter, obwohl die Strecke zu 100% gleich ist. Ok, ich bin faul und lasse vor dem Lauf den Barometer automatisch per GPS kalibrieren. Trotzdem habe ich sehr oft um 25% abweichende Höhenmeter zum Lauf vor ein paar Tagen früher. Da stimmt doch was nicht…
Der Vollständigkeit halber will noch kurz erwähnen, dass GPS Aufzeichnungen ohne barometrische Messung völlig unrealistisch sind. Mit diesen Daten kann man nur eine sehr grobe Orientierung erzielt werden, da Höhendaten extrem von der GPS Genauigkeit abhängen. Da liegt man schnell mal um 50 Meter daneben.

Wo gibt es offiziell vermessene Strecken als Referenzen?

Auf meiner Suche nach offiziell vermessenen Strecken mit Höhenmetern bin ich leider nicht fündig geworden (für solche Strecken bin ich im Übrigen sehr dankbar!). Selbst die Tour de France (TDF) veröffentlicht nur Höhendaten von Streckenteilen bzw. Anstiegen, wie z.B. vom Alpe d’Huez. Sie machen es sich sehr einfach, da die Anstiege linear und stetig nach oben gehen. Da muss man einfach nur die Differenz vom Fuß zum Gipfel ausrechnen – und schon hat man den Anstieg. Ich glaube, ich weiß warum die TDF nicht mal eine gesamte Etappe mit Höhenmetern veröffentlicht: es ist zu teuer oder aufwändig, das von einem Landvermesser professionell ermitteln zu lassen. Oder sie wollen sich einfach der Diskussion nicht stellen. Witziger weise bin ich auf meinen Recherchen nach amtlicher Streckenvermessung auf ein Dokument des Deutschen Leichtathletik-Verband (DLV) gestoßen, die zu diesem Thema auf GPSies.com verweisen: “Hier können für die Streckenplanung auch Streckenlängen und Höhenprofile vorab relativ genau ermittelt werden”.




Abbildung: © Tour de France 2016, Stage 9

Wie misst ein GPS Gerät?

Ja, genau, wie berechnet eigentlich ein GPS Gerät Höhendaten? Welche Geo-Koordinaten werden dazu herangezogen? Das ist ein Geheimnis – ich weiß es jedenfalls nicht und ich bin auch mit meinen empirischen Versuchen nicht dahinter gekommen.

Früher lies Garmin noch den Benutzer den Modus “intelligente Aufzeichnung” im Setup von Forerunner und Edge auswählen. So wurden bei langen Geraden die unnötigen Zwischenpunkte herausgeworfen. Ein vereinfachtes Beispiel zur Veranschaulichung: nehmen wir an, wir fahren einen extrem hügeligen Kilometer exakt gerade aus. Das GPS Gerät zeichnet jede Sekunde einen Punkt auf und es entstehen zu dem Kilometer 180 Punkte (kleine Mathe-Aufgabe: wie schnell bin ich gefahren? Haha, ja, es sind genau 20 km/h). Im Extremfall verwerteten die alten Garmins nur den ersten und den letzten Punkt – die 178 Punkte dazwischen werden nach dem exakt gerade aus führenden Kilometer weggeworfen – um Speicherplatz zu sparen.

Die heutigen Garmin Geräte haben mehr Speicherplatz zur Verfügung und speichern die GPS Aufzeichnungen z.B. im binären FIT Format. GPSies unterstützt übrigens dieses Format im Im- und Export, sogar mit Wegepunkten. In einer Stunde fallen bei einer sekündlichen Aufzeichnung genau 3600 Geo-Koordinaten an. Ein Wanderer ist damit etwa 5 km (ca. 1,4 m/s) weit gekommen, ein Rennradfahrer etwa 30 km (ca. 8,3 m/s), ein Motorrad etwa 100 km (ca. 28 m/s). Also fallen beim Wandern pro zurückgelegten Meter mehr Daten als z.B. beim Motorradfahren an. Also nimmt der Wanderer mehr “Bodenwellen” wahr als der Motorradfahrer. Daraus folgt, dass die gleiche Strecke einmal alle 1,4 m und einmal alle 28 m ein Messpunkt bekommen hat. Somit gibt es je nach zurückgelegter Geschwindigkeit unterschiedliche Höhendaten. Wäre es nicht besser, wenn eine gleiche Strecke immer gleich vermessen werden würde, also egal der Aktivität?

Jetzt kommt meine kritische Frage: welche Messpunkte (2D) verwendet das Gerät, um daraus die Höhenmeter (3D) zu ermitteln? Werden auch die Höhendaten “intelligent” ausgewertet? Wie erfolgt die Nachberechnung, werden Bodenwellen herausgefiltert? Wenn ja, wie? Das ist wohl ein Betriebsgeheimnis und wird uns vielleicht nie preisgegeben. Wer unter den Lesern mehr weiß, der ist gerne willkommen, hier einen Kommentar zu hinterlassen.

Ich möchte damit nur mal einen Teil der Problematik aufzeichnen. Mir würde noch viel mehr einfallen, z.B. zum Thema barometrischer Messung, aber ich möchte hier nicht weiter eingehen.

Kann Software bei der Berechnung helfen?

Wie messen eigentlich Internet Portale, wie z.B. Garmin Connect oder Strava? Jeder kocht sein eigenes Süppchen. Es gibt sogar ein deutschsprachiges Streckenportal, das dem Benutzer verschiedene Höhenmeter zur Auswahl vorschlägt und ihn dann auswählen lässt – also eine rein subjektive Entscheidung ;-)

Da die Berechnungen z.B. auf Basis einer GPX-Datei erfolgen, können diese natürlich nicht auf die echten Höhenmeter zurückgreifen. Erinnert euch einfach an den vorher beschriebenen Kilometer. Wenn eine GPX-Datei “intelligent” aufgezeichnet oder geglättet wurde, dann ist das eine tolle (zweidimensionale) Strecke, aber die dazwischen liegenden Messpunkte zur Höhenmeterermittlung fehlen. Klingt logisch, oder? So, was macht man denn nun daraus? Kann man denn auf dieser Grundlage Höhendaten berechnen? Meine Antwort lautet: NEIN, denn es fehlen wichtige Kennzahlen!

Wie misst GPSies in Zukunft?

Seit ich im August 2015 die SRTM1-Daten (eine Bogensekunde, ca. 30×30m) von dem NASA Server gesaugt und damit die etwas ungenaueren SRTM3 (drei Bogensekunden, ca. 90×90m) Daten abgelöst habe, bin ich wieder etwas heiß auf eine Annäherung an die Wahrheit. Ich habe in letzter Zeit viele Stunden vor dem Rechner verbracht und leider wieder zu viele verschiedene Wahrheiten gefunden. Am Ende habe ich fast aufgegeben – wie ich auch rechne, ich bekomme immer wieder so stark unterschiedliche Ergebnisse. Jetzt will ich mich mal mit einer transparenten Berechnungsmethode an die Öffentlichkeit trauen.

Berechnung bei GPSies

  1. Ich glätte zuerst die Strecke, um Punktwolken oder starke Ausreißer zu eliminieren. Das hat den Hintergrund, dass Foto- / Trinkpausen oder zu schlechte GPS-Signale das Ergebnis nicht verfälschen.

  2. Dann interpoliere ich in regelmäßigen Abständen (z.B. alle 25 Meter) neue Punkte mit ebenfalls interpolierten STRM1-Höhen zur Strecke. Zu Deutsch: wenn ein Kilometer aufgrund der intelligenten Aufzeichnung nur aus einem Start- und Endpunkt besteht, dann werden bei einer 25-Meter-Interpolation genau 38 Punkte künstlich in die Strecke gesetzt (40 Punkte mal 25 Meter = 1 km). Das sind die Messpunkte nur zur Ermittlung der Höhenmeter.



    Abbildung: Interpolation neuer Punkte alle 25 Meter
  3. Zum Schluss glätte ich die Höhenlinie mit einem Toleranzwert (z.B. 5 Meter), um kleinere Unebenheiten bzw. Bodenwellen herauszufiltern. Das hat wiederum den Hintergrund, Ungenauigkeiten meiner Rohdaten (STRM1) zur Strecke herauszufiltern. Wenn also Höhenmeter mal 4 Meter nach oben, dann wieder 3 Meter nach unten, dann wieder 2 Meter nach oben gehen, werden diese kleinen Schwankungen nicht gewertet. Es wird also erst bei Bodenwellen ab 5 Metern gezählt. Ich weiß, dieser Wert ist reine Willkür, aber ich habe leider keine besseren Ausgangsdaten.



    Abbildung: Berechnungen mit Rauschminderung (Toleranzwert 5 Meter)

Anmerkung Dezember 2015: dieses Verfahren ist noch nicht online. Zurzeit werden nur Punkt 1 und Punkt 2 (Messpunkte alle 100 – 200 Meter) verwendet

Kleiner Exkurs: STRM-Daten

Die Daten stammen von der Shuttle Radar Topography Mission aus dem Jahr 2000. Innerhalb von 11 Tagen wurden selbst unwegsame Regionen der Erde erfasst und vermessen. Abgedeckt wurden Landflächen zwischen dem 60. nördlichen und 58. südlichen Breitengrad, durch die Bahnneigung der Umlaufbahn bedingt sind die Pole in diesen Datenbeständen nicht enthalten. Seit dem 7. August 2015 sind die kompletten Daten mit einer Auflösung von einer Bogensekunde (ca. 30 m) frei verfügbar (GPSies hat sie seit September 2015).



Abbildung: SRTM Daten Version 1 und 3 im Vergleich

Zu Deutsch: ich habe in einem festen Raster aus 30×30 Meter Kacheln genau einen Höhenpunkt. Um eine höhere Genauigkeit zu bekommen, interpoliere ich auch hier. Wenn z.B. ein Punkt genau auf der der Mitte zwischen 2 Kacheln liegt, dann nehme ich den Mittelpunkt, z.B.: Kachel A hat 80 Meter, Kachel B hat 100 Meter, dann rechne ich mit 90 Metern als Höhendatum. Das Ganze mache ich natürlich nicht nur mit 2 Kacheln, sondern mit allen vieren.

Gibt es Alternativen zu SRTM?

Ja, die gibt es. Zum Beispiel Google. Ich kann sie leider nicht benutzen, weil sie erstens zu teuer und zweitens von meiner Server-Umgebung zu weit entfernt sind. Wenn ich Google benutzen würde, müsste ich ca. 100 Milliarden Geo-Koordinaten bei Google anfragen. Die ist eine Menge Holz und würde ewig dauern.

Erfahrungen

Es kommt immer wieder auf das Gleiche heraus: je mehr Punkte ich zur Berechnung heranziehe, desto mehr Höhenmeter kommen zustande- ist ja auch logisch. Deshalb habe ich noch den 3. Schritt, also die Glättung mit einer 5-Meter-Toleranz eingebaut. Nur dass wir uns nicht Missverstehen, ich spreche nicht von einem linearen Steigungsverlauf, um z.B. von einer Anfangshöhe einen Berggipfel zu erklimmen – das funktioniert natürlich tadellos. Es geht um die “wilden” Strecken, also die, die eine Tour schön und interessant machen, mit vielen Höhen und Tiefen.

Wo ist der Haken?

Da meine Methode auf Basis der SRTM1 Daten funktioniert und somit keine tatsächlichen, z.B. barometrisch Höhenmeter eruiert werden können, werden z.B. Flugstrecken auf den Boden gezogen. Daher habe ich noch ein paar Ausnahmen eingebaut, die z.B. die Aktivität “Fliegen” von der Berechnung mit SRTM1 Daten ausschließt. Ähnliches gilt für Brücken oder baulicher Veränderungen der letzten 15 Jahre, die in meinem SRTM basiertem Datenhaushalt leider nicht berücksichtigt sind.

Wie wirkt sich die neue Methode aus?

Da mehr Messpunkte verwendet werden und somit GPSies genauer als vorher misst, werden meiner Erfahrung nach die Strecken 10-30 Prozent mehr Höhenmeter bekommen. In der Regel, denn dieses Verfahren kann auch zu weniger Höhenmetern führen. Ich höre schon euren Aufschrei :-). Geplant ist, dass demnächst alle 3.5 Millionen Strecken nochmal neu berechnet werden.

Kann die Berechnung schon mal ausprobiert werden?

Ja, das geht, wenn man bei GPSies angemeldet bzw. eingeloggt ist. Einfach auf eine beliebige Strecke gehen und unter der Karte bzw. unter dem Höhendiagramm im Feld “Gesamtanstieg” rechts auf die Zahnrädchen klicken. Es erscheint eine Infobox mit dem berechneten Ergebnis. Die Berechnung ist “flüchtig”, d.h. sie wird nicht gespeichert und ist nur zum Schauen.

Mit diesem Artikel bzw. mit dieser Transparenz kann jeder meine Schritte und Überlegungen nachvollziehen. Es kann sein, dass ich in den nächsten Tagen die Werte noch verändere, zum Beispiel anstatt der 25 Meter (Punkt 2) runter auf alle 10 Meter gehe. Oder ich das Rauschen (Punkt 3) verringere auf 2.5 Meter. Toll wären Vergleichsstrecken, an denen ich mich orientieren kann. Aber die sind echt schwer zu finden (siehe meinen Aufruf im nächsten Absatz).

Kennt jemand offiziell vermessene Strecken mit Höhendaten?

Es geht hier nicht um die Vermessung in der Länge. Auch hierzu könnte ich etwas schreiben, denn Strecken am Äquator sind in Wirklichkeit immer etwas kürzer als angezeigt (Ausdehnung der Erde, Annahme des Erddurchmessers als Konstante). Aber darum geht es hier nicht. Mich interessieren hier nur die Strecken mit offiziell vermessenen Höhenmetern (bitte die Links hier als Kommentar anfügen).

Bedingungen:

Kein GPS Gerät (auch nicht mit barometrischer Aufzeichnung!) und keine App darf die Höhenmeter ausgerechnet haben. Die Daten sollten von einer Institution (z.B. eines nationalen Landesvermessungsamtes) oder von einer amtlich einberufenen Person ermittelt und ggf. auch verteidigt werden können.


  1. — Hans-Hermann Goebel    12. Dezember 2015, 09:00    #

    Hallo, sehr interessant, ich habe E-Technik studiert und da gab es das Fach Messtechnik. Aus der Zeit weiß ich noch das es mit dem Messen nicht ganz einfach ist. Egal was man misst. Nun zum Thema Höhen Meter, ich habe ein MIO und werde mir meine Aufzeichnungen ansehen. Da wir jeden Mittwoch die gleiche Trainingsrunde fahren werde ich mir mal die Abweichungen der Höhenangaben ansehen. Ich bin auf das Ergebnis gespannt. Wenn genügend Messungen von der Strecke vorliegen kann man die relative Abweichung bestimmen und so der Lösung näher kommen. Dann bei einer der nächsten Runden auf dem Berg mal bewußt eine längere Pause machen und schauen was da so raus kommt.

  2. — Gunter    12. Dezember 2015, 11:33    #

    Hallo,
    da ich mich mit dem Thema auch schon einmal befasst habe, finde ich den Artikel sehr gut. Vor allem finde ich es super, dass transparent gemacht wird, wie das bei GPsies gehandhabt wird.
    Eine Anmerkung hätte ich aber noch zu den SRTM-Daten. Das sind nach meiner Kenntnis Oberflächendaten. Soll heißen, wenn ich von topfebener Wüste in den Wald hineinfahre, springen die SRTM-Höhendaten von Wüstenoberfläche auf Baumwipfelhöhe. Das ist natürlich für die Berechnung der Höhenmeter auch nicht vorteilhaft.
    Zum Thema Glättung kannst du dir noch die Methoden in GPS-Track-Aalyse.NET anschauen. Das Programm habe ich für die Offline-Auswertung meiner Tracks immer gern genommen. Dort gibt es interessante Methoden um zum Einen die Datenpunkte zu filtern und dann eben auch in mehreren Durchläufen das Höhenprofil zu glätten.
    Alles in allem stimme ich aber zu, dass Höhendaten wirklich Glaubensfragen sind. Und je länger die Strecke, umso ungenauer wird wohl der Wert.
    Viele Grüße
    Gunter

  3. Andreas Albrecht    13. Dezember 2015, 10:10    #

    Lieber Klaus!
    Danke, dass du dich diesem Thema widmest. Ich stehe immer wieder vor der gleichen Frage, wenn ich aus meinen GPS-Aufzeichnungen einer MTB-Tour dann angeben will, wieviele Höhenmeter die nunhat. Ich zeichne derzeit mit Garmin GPSmap64 auf und ziehe immer etwa 10% ab.
    Grundlage dafür sind meine Erfahrungswerte aus der Zeit, als ich noch einen Fahrradcomputer mit barometrischer Höhenmessung parallel zum GPS-Gerät dabei hatte. Ich verarbeite die GPS-Daten mit HRM-Profil.
    Mfg
    Andreas Albrecht

  4. — Hannah Grundey    13. Dezember 2015, 10:13    #

    Lieber Klaus Bechtold, an dieser Stelle will ich mich erst einmal bei Dir bedanken für die vielen Jahre in denen ich gpsies nutzen darf. Auch für die Akribie und Ausdauer mit denen Du daraus ein so perfektes Tool gemacht hast.

    Mein ursprünglicher Beruf ist Fotografin und da gibt es eine uralte Regel: “Wer misst misst Mist”. Da geht’s um die Messung von Helligkeiten und bis heutige digitale Zeiten ist es nicht gelungen die Korrektur durch die Person hinter der Kamera überflüssig zu machen.

    Inzwischen leite ich Radtouren und gebe Kurse zum Thema gps. Da wird gemessen was das Zeug hält und am Ende jeder Tour gibt es soviele Distanzen wie TeilnehmerInnen und in den Kursen wird an entdeckten “Fehlern” herumgemäkelt. Da antworte ich immer mit meinen GPS-Grundregeln und Regel Nr: 3 lautet: “Enjoy your equipment!” Will sagen freue Dich darüber wie gut die Sachen funktionieren (z.B. gpsies) und was wir Tolles damit machen können. Der digitale Blick auf die Dinge kennt keine Unschärfe und wir laufen immer Gefahr uns in beliebigen Vergrößerungen zu verlieren.

    Es ist gut überhaupt “mal eben so” die Steigungsmeter für eine Tour bestimmen zu können. Fehler von 25 Prozent sind enorm wenn wir uns den Aufwand und die Technik anschauen, die dahinter stecken. Aber sind sie wirklich schlimm?

    Was bezwecken wir denn mit den Höhenmetern? Sind sie Teil der Vorbereitung auf eine Tour, um sie vom Schwierigkeitsgrad besser einschätzen zu können? Da Spielen dann auch noch andere “Messwerte” eine große Rolle und am Ende entscheidet auch unsere Tagesform ob’s klappt oder nicht.

    Oder geht’s ums Schulterklopfen, um das “Gute Gefühl”, dass wir die 2000 Steigungsmeter an einem Tag geschafft haben. Nein, prahlen würden wir damit niemals, aber es zu wissen tut doch gut. Abweichungen und Fehler können den “Triumph” aber jederzeit wieder in Frage stellen und das versunsichert.

    Treten wir ein paar Schritte zurück und freuen wir uns, dass wir mit dem Profil die Struktur einer Tour in Sekundenschnelle gezeigt bekommen und auch die Höhen der Gipfel- und Talpunkte werden uns unmittellbar und supergenau angezeigt. Dass sich die Summe der Steigungs- und Gefällemeter da etwas “wehren” und sich in einer gewissen “Unschärfe” verstecken sollte uns nicht wirklich ärgern.

    Wie gesagt: “Enjoy your equipment, enjoy gpsies :) “

  5. — Uwe Walter    13. Dezember 2015, 11:31    #

    Lieber Klaus, liebe Interessierte,

    ein wirklich spannendes Thema, das mich schon lange interessiert – auch wenn ich bei den geodätischen Fachfragen nicht wirklich fundiert mitreden kann.

    Allerdings juckt es mich, aus meiner langen empirischen Beobachtung (ca. 20 Jahre) etwas beizusteuern:
    ich habe in den letzten Jahrzehnten mehrere Garmins (eTrexe, GPSMap 60 und 62) sowie verschiedene Armbanduhren genutzt und landete immer wieder bei “Phantasie-Höhenmetern” – überwiegend deshalb, weil auch Punkte im Stand mit wechselnden Höhen aufaddiert wurden; nichts Neues soweit…

    Im Vergleich dazu lieferte und liefert mein Fahrradcomputer Ciclomaster 434 und seine Vorgänger grundsätzlich realistische Werte – das habe ich über mindestens 150.000 HM so festgestellt und habe mich immer wieder gefragt, warum andere das nicht hinkriegen; wenn ich den einfachsten Fall annehme, dass (bei einer Steigung) jeder Höhenwert höher als der vorige ist, muss am Ende oben-unten herauskommen – das hat Garmin nie, Ciclomaster immer hingekriegt.
    Das funktioniert sogar reproduzierbar im Gebäude über wenige HM…

    Kann das jemand bestätigen? Was tun die, was andere auch tun sollten? (Meines Wissens werden Werte nur in die Aufaddierung aufgenommen, wenn ihr Höhenwert 5m abweicht).
    Oder liege ich falsch?

  6. — Klaus    13. Dezember 2015, 11:56    #

    Hallo Uwe,

    du verfällst dem Glauben an ein GPS Gerät ;-) – nur weil dein Gerät immer wieder die gleichen Werte liefert, heißt das nicht, dass die Werte stimmen. Immerhin hat Ciclomaster es anscheinend geschafft, konstant gut oder konstant falsch zu messen. Aber daraus generiert sich nicht automatisch eine Wahrheit.

    LG,
    GPSies-Klaus

  7. Lucas    13. Dezember 2015, 19:32    #

    Hallo Klaus,

    das Thema Höhenmeter ist sehr spannend und es freut uns sicher alle, dass du dieses Thema (mal wieder) angehst. Natürlich freuen wir uns alle, wenn die berechneten Daten möglichst realistisch das wiedergeben, was wir beim Laufen/Fahren der entsprechenden Strecke empfinden.
    Und in allererster Linie sollen die Höhenmeter ja auch der Vergleichbarkeit dienen, wofür es nicht zwingend erforderlich ist, dass die Werte exakt der Realität entsprechen – sie sollten nur im Vergleich der Strecken konsistente Ergebnisse liefern.

    Letztendlich ist es sowieso völlig unmöglich, die wahren Höhenmeter einer Strecke zu messen. Mit den zur Verfügung stehenden GPS-Daten ergibt sich sowieso die Grenze der Genauigkeit durch die Anzahl der aufgezeichneten Punkte. Aber selbst ein Landvermessungs-Team kann eigentlich doch immer nur eine begrenzte Genauigkeit erreichen. Zumeist wird ja auch in 1,5m Höhe gemessen – zwischen den Messpunkten liegende Bodenwellen bis 1,5m fallen dabei komplett weg.

    Andererseits: Was bedeutet Genauigkeit? Je genauer ich messe, desto mehr Unebenheiten erfasse ich und desto mehr Höhenmeter muss ich aufaddieren, wenn ich ganz exakt arbeite. Überspitzt gesagt: Wenn ein Läufer ein irgendwie geartetes Gerät zur Höhenmessung bei sich trägt, das wirklich jeden minimalen Höhenanstieg aufaddiert, so muss es bei jedem einzelnen Schritt die paar Zentimeter Höhendifferenz addieren, die durch das Auf und Ab des Körpers beim Laufen eben entstehen – und das eben selbst bei absolut waagerechter Strecke. Oder anderes überspitztes Beispiel: Eine absolut exakte Messung müsste die Höhenunterschiede, die die Oberfläche des Asphalts mit sich bringt, auch aufaddieren.

    Will sagen: Natürlich ist eine möglichst genaue Messung eine Voraussetzung für jedwede Erfassung von Daten. Aber man muss sich immer auch fragen, was man da eigentlich misst und welche Relevanz die Ergebnisse haben. Will man überhaupt die Messwerte jeder Größenordnung erfassen?

    Auf die vorliegende Anwendung bei GPSies bezogen, muss man sich meiner Meinung nach also nicht fragen, wie man möglichst genau misst. Sondern ganz entscheidend ist, dass die tatsächliche Wahrheit ja keiner wissen will, weil sie irrelevant ist. Denn die Wahrheit wären mikroskopische Unebenheiten, die sich am Ende exorbitant aufaddieren würden.
    Die Frage ist doch – ganz abgesehen von der Verfügbarkeit genauer Daten und dem Interpolieren dazwischen – welche Höhenunterschiede man als relevant betrachtet.

    Soll eine Strecke, deren Start- und Endpunkt auf der selben Höhe liegen und deren Verlauf unzählige kleine Bodenwellen von je 30cm Höhe aufweist (z. B. Geschwindigkeitsbegrenzung in 30km/h Zone) nun einen Gesamtanstieg von mehreren Metern anzeigen oder etwa nicht? Ist ein Anstieg von einem Höhenmeter bereits relevant für den Läufer/Radfahrer? Ist ein Anstieg von 10m (z. B. Brücke über die Gleise) vielleicht auch noch irrelevant?

    Ich denke, der Ansatz, das Höhenprofil zu glätten, ist genau richtig. Die Frage nach der Toleranz ist dabei jedoch sehr schwierig zu beantworten. Vielleicht sind die 5m eine gute Wahl. Wer weiß. Spätestens das ist ganz sicher Geschmackssache.

    Meiner Meinung nach ist die Gesamtzahl der Höhenmeter sowieso nur ein grober Anhaltspunkt, der bei der Auswahl einer Strecke aus der Liste der Suchergebnisse einen ersten Anhaltspunkt gibt. Doch dann sieht man sich das Höhenprofil an – und das ist unendlich viel aussagekräftiger. Hier filtert das menschliche Auge ganz automatisch kleinere Bodenwellen heraus. Und vor allem kommt dann auch die Steigung mit zum Tragen. Man erfasst dabei auch sofort, ob es mehrere kleine Anstiege sind oder ein langer Anstieg – ob ein langer Anstieg vielleicht zum Schluss noch einmal steiler wird usw.
    Das Höhenprofil hat so viel mehr Aussagekraft und hier ist mehr Genauigkeit auch eigentlich stets von Vorteil – denn irrelevante Schwankungen nimmt man praktisch gar nicht erst wahr…

    Das waren jetzt mal meine Gedanken zu dem Thema. Eine spannende Sache ist es allemal.

    Viele Grüße,

    Lucas

  8. Ralf    14. Dezember 2015, 12:23    #

    Hallo Klaus!

    Nachdem ich mich nun gestern mal so richtig über die Neuerung dieser Seite aufgeregt habe, was übrigens das erste Mal war, möchte ich auch mal hier schreiben nachdem jemand mich auf diesen Blog gebracht hat. An der beigefügten Seite https://www.facebook.com/radfahrerlebnisse wo ich über meine Strecken berichte kommt zum Schluss auch immer die GPX Datei via gpsies. Nun ist seit ein paar Tagen folgendes ( ich konnte es zwischen den 9.12. und dem 12.12. eingrenzen ). Ich schätze mein Navigerät als recht genau ein. Es hat zum Schluss einer Tour zwar auch Abweichungen in Form davon das bei einem Rundkurs der An und Abstieg leicht unterschiedliche Zahlen aufweißt.
    Mein Beispiel von gestern Anstieg 110m Abstieg 107m auf einer 38 km Runde. Aber dennoch das nach dem hochladen der Strecke das hier http://www.gpsies.com/map.do?fileId=gzguikjweecvmteg das Resultat ist regt mich dann doch auf. Ich habe dann lieber eine Strecke die als Rundkurs eine Abweichung von eingen Höhenmetern anzeigt als ein Programm was aus einer flachen Strecke eine wellige macht!
    Nach nun mehr als 16 Jahren Rad fahren bilde ich mir ein zu wissen wieviele Höhenmeter ich wohl etwa gefahren bin, und das waren bei der Strecke nicht mehr als vielleicht 140 hm, und das würde einem auch jeder Landvermesser dieser Region unterschreiben. Wenn es noch eine Möglichkeit geben sollte, dann nimm bitte diesen automatischen Höhenmeterberechner wieder raus.
    Ansonsten ist die Seite echt toll, da ich mir selbst hin und wieder Streckenanregungen herunterlade.

    Die besten Grüsse,
    Ralf

  9. — Klaus    16. Dezember 2015, 12:30    #

    Hallo Ralf,

    ich habe die reine Berechnung nur auf der Basis der Daten in der z.B. GPX Datei, herausgenommen. In einer GPX oder sonstigen Aufzeichnungen steht ja leider nicht drinnen, ob die Daten barometrisch aufgenommen oder bereits geglättet wurden. Ich muss also davon ausgehen, dass ich den Daten nicht trauen kann. Ich könnte den Daten nur dann trauen, wenn sie immer in regelmäßigen Abständen, z.B. 25 Meter aufgezeichnet hätten und barometrisch aufgezeichnet wurden. Aber das ist nur in den seltensten Fällen so.

    Jetzt, also seit Anfang Dezember, wird die gleiche Berechnung verwendet, die auch nach dem Klicken auf “Höhenmeter neu berechnen” angestoßen wird (altes Prinzip). Ich war so frei, das mal so zu implementieren. Ich verstehe, dass das jetzt deine Daten im Vergleich zur Vergangenheit anders darstellt.

    Zu deinem Satz “Ich schätze mein Navigerät als recht genau ein” oder “Nach nun mehr als 16 Jahren Rad fahren bilde ich mir ein zu wissen wieviele Höhenmeter ich wohl etwa gefahren bin, und das waren bei der Strecke nicht mehr als vielleicht 140 hm” will ich nicht eingehen. Für Diskussionen rein subjektiver Glaubensfragen bin ich nicht mehr bereit ;-) – ich kann nur Gleiches mit Gleichem vergleichen.

  10. — René    16. Dezember 2015, 14:26    #

    Hallo Klaus,

    gerade die Höhendaten unterliegen bei den einfachen GPS Empfänger starkem Messrauschen. Um diese zu glätten, könntest du den Höhenwert in Abhängigkeit der benachbarten gemessenen Höhewerte, gewichtet nach der Entfernung, neu berechnen.

    Ich hatte vor Jahren mal die Höhen einer DGPS Messung am Fahrzeug auf der Straße mit denen eines Nivellements verglichen. Dabei konnte ich eine Standartabweichung von < 1m nachweisen, wenn die Höhen wie oben beschrieben geglättet wurden.

    Dass bei der Tour de France keine kompletten Höhendaten geliefert werden ist meiner Meinung nach eine rein betriebswirtschaftliche Entscheidung. Wer hätte den Nutzen und wer würde dafür bezahlen? Es gibt dutzende Anbieter, die eine 3D Achse im Genauigkeitsbereich weniger cm / dm schnell und kostengünstig liefern könnten.

    Mir ist nicht ganz klar, was du mit offiziell vermessen meinst. Z. B. sind bei Straßenbauarbeiten die Ausbaubereiche vermessen.
    Testdaten von Landesstraßen im Land Brandenburg könnte ich zur Verfügung stellen. Diese haben eine Genauigkeit von wenigen cm und sind durch Nivellement bestimmt wurden.

    Beste Grüße,
    René

  11. — Norbert    16. Dezember 2015, 22:38    #

    Kennst Du vielleicht schon und ist nicht ganz was Du suchst, aber es gibt Offene Daten von Vermessungsämtern, die evtl. als Referenz dienen könnten.

    Digitale Geländemodelle mit 1m bzw. 2m Rasterweite (im Gegensatz zum SRTM Oberflächenmodell mit 30m):
    - Hamburg: https://www.govdata.de/daten/-/details/digitales-hohenmodell-hamburg-dgm-1
    - Berlin: http://www.stadtentwicklung.berlin.de/geoinformation/geodateninfrastruktur/de/geodienste/atom.shtml
    > “ATKIS® DGM (2m-Rasterweite)”

    Schweizer Kantone inklusive LiDAR (Laserscan) Rohdaten:
    - Zürich: http://www.are.zh.ch/internet/baudirektion/are/de/aktuell/mitteilungen/gis/2015/hoehendatenzh.html
    - Solothurn: http://www.so.ch/verwaltung/bau-und-justizdepartement/amt-fuer-geoinformation/geoportal/interaktive-karten/lidar/

    Höhenfestpunkte (millimetergenau, allerdings nicht auf Straßenniveau, sondern als Bolzen in der Wand/Mauer):
    - Hamburg: https://www.govdata.de/daten/-/details/hohenpunkte-gebrauchshohen
    - Wien: https://www.wien.gv.at/stadtentwicklung/stadtvermessung/geodaten/festpunkt.html

    Bezüglich eines offiziell vermessenen Streckenprofils könntest Du noch im OSM Forum fragen, da gibt es auch ein paar Leute, die sich im Vermessungswesen auskennen oder sich für das Thema interessieren könnten:
    http://forum.openstreetmap.org/viewforum.php?id=14

  12. — Klaus    17. Dezember 2015, 07:24    #

    Hallo René, hallo Norbert,

    ich antworte mal euch beiden. Ich benötige die offiziell vermessen Strecken, um meine Ergebnisse daran zu testen und überprüfen zu können.

    Digitale Geländemodelle von einzelnen Bundesländern oder Städten wie Hamburg oder Berlin könnte ich zwar einbauen, aber ich benötige eine Gesamtlösung für die ganze Welt. Das Zusammenflicken von Regionen ist viel zu Aufwändig – da käme ich zu nichts anderem mehr.

    LG, Klaus

  13. — fritz    17. Dezember 2015, 17:04    #

    Die Idee von Norbert finde ich für eine Testanlage nicht schlecht – Ein Gelände mit LiDAR Daten hinterlegen und darauf Vergleichsmessungen machen. Zürich erlaubt den Download von 1 Km2 Kacheln.
    Das Problem ist das Rauschen – bei jeder Art von Messung aus der Distanz – und auch beim Höhenmesser. Die Messtoleranz beim Höhenmesser wird etwa bei 5 Meter liegen. Wenn die Messung in der Ebene von +5 nach -5 kippt, haben wir schon 10 Meter Differenz.
    Ich habe hier http://rm.blindenbacher.net/gps_seite/index.html -> praktisches Beispiel eine “hemdärmelige” Strecken/Höhenprofiloptimierung beschrieben.
    GPSies kommt auf der relativ flachen (und damit für Rauschen anfällige) Strecke auf die doppelten Höhenmeter, die hier beschriebene neue Methode legt nochmals ein paar Meter zu – ich meine, viel zu viel. Aber 100% Genauigkeit gibt es nicht.

  14. malenki    18. Dezember 2015, 15:29    #

    Du gehst davon aus, dass GPS-Geräte einen Punkt pro Sekunde aufzeichnen. Meine stelle ich aber so ein, dass sie alle x Meter einen Punkt setzen, um Punktwolken bei Stillstand zu vermeiden.

    Die Höhenangabe, die ein GPS-Gerät ohne Höhenmesser – also nur aus den GPS-Daten gewinnt – werden über das Referenzellipsoid WGS84 berechnet.
    Kurz gesagt: für das GPS ist die Erde eine ageplattete Kugel, wofür je nach Koordinate ein Korrekturwert für die Höhenangabe gilt.
    Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/H%C3%B6he_%C3%BCber_dem_Meeresspiegel (letzter Absatz) und https://de.wikipedia.org/wiki/Geoid#Erdfigur_und_Geoid

    Von wegen “Betriebsgeheimnis Höhendaten im GPS”: Hast du bei verschiedenen Herstellern nachgefragt oder ist das Spekulation?

    Tipp zu deiner Berechnung: Statt Zwischenpunkte zu interpolieren, könntest du den Track auf die nächstvorhandene Straße projizieren, sofern sie nicht weiter als x Meter entfernt ist. Ja, das ist aufwendiger als Interpolation und je nach Signalqualität beim Aufzeichnen der GPS-Spur fehleranfällig.
    Siehe http://wiki.openstreetmap.org/wiki/That_Shouldnt_Be_Possible

    Zu regional hochauflösenden Modellen: von England kannst du per Laserscanner gemessenen Höhendaten einbauen. Das sind nur ein paar Terabyte Daten. :)
    –> http://wiki.openstreetmap.org/wiki/English_Environment_Agency_LIDAR

    Ansonsten: Danke für die Erklärungen. :)

  15. Lucas    22. Dezember 2015, 08:45    #

    Hallo zusammen,

    ich möchte nochmal einen Gedanken äußern, was die barometrisch gemessenen Höhen angeht. Ralf hat sich natürlich darüber geärgert,dass nun seine gemessenen Höhen nicht mehr verwendet werden. Das ist auch ein wenig bitter. Da hat man schon eine barometrische Messung und dann werden die Ergebnisse der Höhenmessung einfach zu Gunsten eines Raster-Höhenmodells verworfen. Die Ergebnisse sind natürlich in der Regel dann schlechter.
    Darüber sollte vielleicht auch nochmal nachgedacht werden. Denn barometrische Höhenmessung ist ja wirklich relativ genau. Und vor allem ist es eine wahre Messung und die Ergebnisse sind damit auch in ungewöhnlichen Situationen zuverlässig, in denen das Interpolieren nach einem Höhenraster völlig versagt. Man denke dabei an Straßen, die in steilen Felswänden verlaufen (Beispiel kanarische Inseln); hier geht es gern mal 5m rechts der Straße bereits mehr als 100m runter und links der Straße ebenso mehr als 100m rauf. Oder was ist mit einem Tunnel wie zum Beispiel im Milseburg-Radweg; habe ich die Strecke mit barometrischer Messung aufgezeichnet, muss ich nur die GPS-Messpunkte im Tunnel nachher löschen und bekomme mit einer geraden Verbindungslinie zwischen Tunneleingang und Tunnelausgang ein beinahe exaktes Höhenprofil. Die Rasterhöhendaten aus jedweder Quelle mit noch so engem Raster werden dagegen aber immer den steilen Anstieg zum Gipfel abbilden, den man mit dem Tunnel aber unterfährt.

    Nun hat man allerdings ein Problem: Zurecht hätte der Nutzer der barometrischen Höhenmessung gern seine gemessenen Daten erhalten und damit ein sehr genaues Höhenmodell. Andererseits sollen ja aber die Höhenprofile bei GPSies vergleichbar sein – und das erreicht man eigentlich nur wirklich, wenn man für alle Strecken die selbe Methode verwendet. Da nicht jeder Nutzer eine barometrische Höhenmessung verwendet, fällt diese quasi schon raus.
    Es müssen also Prioritäten gesetzt werden. Will man volle Vergleichbarkeit, müssen die Höhendaten der Nutzer leider verworfen werden. Will man möglichst genaue Ergebnisse für jede einzelne Strecke, müsste man die barometrischen Höhendaten erhalten, während man Höhendaten aus der GPS-Messung wohl verwerfen müsste. Um diese Entscheidung zu treffen, müsste beim Hochladen der Strecke noch die Möglichkeit implementiert werden, einen Haken zu setzen, wenn die Daten barometrisch ermittelt wurden.
    Vielleicht ist das sogar eine Überlegung wert…

    Gruß,

    Lucas

  16. — Klaus    22. Dezember 2015, 09:19    #

    Hallo Lucas,

    als ich den Artikel schrieb, haben mich schon einige ausgewählte Nutzer davor gewarnt, dass die Problematik bzw. der Kern nicht verstanden wird. Ich habe versucht, alles zu klar und deutlich darzustellen, aber anscheinend ist mir das nicht so gut gelungen. Ich liebe baromatrische Daten, aber weiß ich denn, welche Punkte mir das GPS Gerät denn zum Messen vorgibt? Welche Punkte darf ich denn nehmen bei der Addiotion und Subtraktion und Höhenmeter zu kummulieren? Alle??? Hahaha – das geht nicht. Ist der Track schon geglättet und hat nur die Eckpunkte? Ist die Aufzeichnung alle 5 Meter oder 1 Sekunde? Das ist der Knackpunkt. Das verstehen aber nur wenige, leider.

    Trotzdem danke für deinen Kommentar ;-)

    LG, Klaus

  17. Lucas    23. Dezember 2015, 18:59    #

    Hallo Klaus,

    ich denke, mir ist schon klar, was der Kern deines Artikels ist. Mein letzter Kommentar bezog sich aber nicht darauf, sondern auf den Nebeneffekt, dass du neben der Problematik der zu addierenden Höhenmeter für die Summe an Steigungsmetern auch für das Gesamthöhenprofil wohl eine Änderung vorgenommen zu haben scheinst: Nämlich das Ersetzen des gesamten Höhenprofils der hochgeladenen Streckendatei durch das Höhenmodell von GPSies – dies wiederum hatte Ralf kritisiert und darauf wollte ich hier noch einal Bezug nehmen.
    Die Addition – völlig unabhängig von der Quelle der Höhendaten für jeden Streckenpunkt – zu Gesamtanstiegsmetern ist äußerst problematisch und eine ganz andere Geschichte. Dazu will ich mich aber nicht wiederholen und verweise auf meinen obigen Kommentar…

  18. — Wotan Wolf    7. Januar 2016, 20:57    #

    Und als Krönung des Ganzen die alte Frage: Wie lang ist die Küste Englands? Antwort: Das hängt von der Auflösung ab, und das bedeutet, es ist nur mit Fraktalen zu beschreiben!

  19. — Klaus    20. Januar 2016, 17:07    #

    Nachtrag: bei geringen Höhenunterschieden kann ich nicht einen Glättungsfaktor für Bodenwellen mit 5 Metern nehmen. Ich habe eine bessere Differenzierung eingebaut:

    Weniger als 25 Meter Höhenunterschied => 2 Meter, bis 50 Meter => 3 Meter, bis 75 Meter => 4 Meter, alles darüber 5 Meter.

  20. — Roland    21. Januar 2016, 16:36    #

    Hallo zusammen,

    wenn man die Werte einer barometrischen Aufzeichnung nimmt, dann die absoluten Hoehen einiger markanter Hoch- und Tiefpunkte der Tour ueber Google, GPSies, etc ermittelt, das aufgezeichnete Profil entsprechend verschiebt/streckt/staucht zwischen den jeweiligen Punkten und letztlich ganz normal die Differenzen der einzelnen Werte akkumuliert, dann erhaelt man sehr gut reproduzierbare Gesamtwerte. Auch fuer sehr lange Touren und unabhaengig von Geraet, Messinterval, Wetter, etc.

    Das hilft zwar jetzt nicht unmittelbar fuer die benoetigte Berechnungsmethode bei GPSies, aber auf diese Art ermittelte Werte koennten doch zumindest als Ersatz dienen fuer eine offiziell vermessene Strecke…

  21. — Roland    21. Januar 2016, 20:09    #

    Als Nachtrag ein Beispiel, die Alpenbrevet Gold Runde: Der Veranstalter gibt 5294 hm an. Mit oben beschriebener Methode habe ich einmal 5184 und einmal 5188 gemessen. Plant man die Strecke bei GPSies, werden aktuell 5955 berechnet, also deutlich mehr. Ähnliche Verhältnisse beim Ötztaler Radmarathon (Veranstalter 5500, ich 5360, GPSies 6470). Ich würde daher die Vermutung wagen, dass die Glättungsfunktion der STRM-Daten noch nicht stark genug ist…

  22. — Matthias    26. Februar 2016, 13:24    #

    Hallo Klaus,

    erst mal vielen Dank für deine äußerst nützliche Seite.
    Es wäre schön, wenn es unter gpsies.com/convert.do analog zur Funktion “Strecke glätten” auch eine Funktion “Höhenprofil glätten” gäbe. Dann könnte man unabhängig von der Diskussion, welche Höhendaten die richtigen sind, die von GPSies ermittelten – für meinen Geschmack zu hohen – Werte korrigieren, um damit eine Vergleichbarkeit mit eigenen Daten zu erzielen.

    Gruß, Matthias

  23. — Martin    23. März 2016, 19:50    #

    Hallo Klaus,

    danke für deinen sehr gut verständlich geschriebenen Blog-Text. Ich bin zwar keine “amtlich einberufene Person”, aber ich könnte dir folgendes anbieten: Ich habe Zugriff auf ein geodätisches GNSS-Gerät, das ich mal in mein Velomobil packen und damit meinen Arbeitsweg (35km und laut Sigma-Tacho etwa 170hm zur Arbeit, 270hm heimwärts) dynamisch z.B. mit 1Hz oder auch noch höher aufgelöst aufnehmen könnte. Wenn man die Daten mit Referenzstationsdaten prozessiert (kann ich machen), kommt man auch in der Höhe auf sehr realistische Werte. Die könntest du ja immer noch glätten, da sollten dann aber 10-20cm ausreichend sein. Aber wie gesagt, ohne offiziellen Stempel… Meld dich einfach, wenn du Interesse hast.

    Viele Grüße,
    Martin

  24. — Philipp    12. September 2016, 21:56    #

    Hi,

    bei OpenAndroMaps gab es kürzlich einen News-Eintrag über neue Laser Höhenschichtlinien für Österreich und Südtirol.
    http://www.openandromaps.org/laser-hoehenschichtenlinien-fuer-oesterreich-und-suedtirol

    Vielleicht lassen sich die irgendwie integrieren.

    Liebe Grüße
    Philpp

  25. — Markus    26. September 2016, 16:41    #

    Hi,
    ich kann Dir bei dem eigentlichen Problem leider nicht weiter helfen, kann aber dank eines GPS Simulators die jede erdenkliche Strecke Route simulieren. Wie das ganze dann von dem dahinterliegenden GNSS Empfänger interpretiert wird, ist wieder was anderes.
    Gruß Markus

  26. — Dissi    27. September 2016, 23:54    #

    Hallo Klaus,
    da ich auch keine exakt vermessene Strecke kenne, habe ich auf der Cottbuser Radrennbahn (30 Runden zu 333 1/3 m) 4 Geräte getestet.
    Die Bahn befindet sich in 81m über NN.
    Jetzt würde ich gern mal raten lassen, ob jemand meint, dass wenigstens das neueste und teuerste Gerät im Test (Garmin Montana 610) dem Ideal, nämlich Anstieg: 0m und Abstieg 0m, nahe gekommen ist?
    Alle anderen Geräte im Test haben nicht das ideale Ergebnis geliefert.
    Oder haben die vereinzelten Staubkörner, die ja alle 30 mal überfahren wurden, zu einem meßbaren An-/Abstieg geführt?
    Das Foto der Höhengrafik würde ich gern zur Verfügung stellen.
    Dissi

  27. — Andi    7. Oktober 2016, 12:37    #

    Die Höhenmeterbestimmung ist interessant. So weit ich weiß ist aber eine Frage noch unbeantwortet: Wie wird die zurückgelegte Distanz bestimmt? Wird dabei das DHM mit einbezogen, oder wird die km-Leistung lediglich anhand der Draufsicht bestimmt? Letzteres wäre ja bei einer Strecke mit vielen Steigungen höchst ungenau.

  28. Wolfgang Bruns    20. Dezember 2016, 14:25    #

    Hallo,
    in Baden-Württemberg wurde ein Leitfaden ( https://www.baden-wuerttemberg.de/fileadmin/redaktion/dateien/Remote/mlr/Mountainbike-Handbuch.pdf ) zur Erstellung von ausgeschilderten MTB-Strecken entwickelt.
    Dieser enthält u.a. Angaben zur Streckenerfassung, siehe Seite 40.
    Mir ist nicht bekannt, inwieweit bisher solche Strecken nach diesem Leitfaden erstellt und eingerichtet wurden und wer heute über solche Daten verfügt.
    Die Datenerfassung jedoch soll mit hochgenauen GPS-Empfängern durchgeführt werden. Existieren solche Strecken bereits könnten Dir diese doch als Referenzstrecken dienen ;-)

  29. Nudge    29. Dezember 2016, 17:00    #

    Hallo Klaus,

    ketzerische Frage: Wenn 2000 Leute ein gewisses Segment mit Höhendaten abgefahren haben, ist es da nicht legitim, deren arithmetisches Mittel als „gut genug“ anzunehmen?

    Liebe Grüße
    Nudge

  30. — Sammy    6. März 2017, 12:25    #

    Ich bin zwar nicht Klaus, aber nein, das Mitteln von 2000 Leuten reicht nicht. Die Frage ist, mit welchem Messverfahren die 2000 Leute zu ihren Ergebnissen gekommen sind. Je nachdem wie sich die Gruppe (anteilig nach Messverfahren, also z.B. barometrisch, kombiniert barometrisch-GPS, GPS, aus digitalem Höhenmodell, diverse Glättungsverfahren) zusammensetzt und wie die Referenzstrecke konkret aussieht, wird das Ergebnis zu hoch oder zu niedrig ausfallen. Hier ist es leider nicht so, dass sich die Messfehler rausmitteln, weil eben systemisch zu viel oder zu wenig gemessen wird und der Erwartungswert des Messfehlers nicht Null ist.

    @ Klaus: Ich freue mich über dein Engagement in der Sache wie du einer möglichst guten Berechnung auf den Grund gehen willst. Du hast sehr gute Ansätze, insbesondere diese Schwelle zur Detektion von Passhöhen/Talsohlen (3,4,5 m) ist mit Sicherheit der richtige Ansatz. Ein Grundproblem sehe ich in den SRTM-Daten, die sind einfach von begrenzter Genauigkeit. In flachen Passagen traue ich dem ja noch etwas zu, aber es ist ziemlich offensichtlich, dass wenn du z.B. im Gebirge an einem sehr steilen Hang langfährst, diese Daten extrem fehlerbehaftet sein müssen. Auch das Glätten des Tracks könnte hier kontraproduktiv sein. Denke mal an so einen Straßenverlauf, oben der Berg, unten das Tal:

    ___/\____

    Der Borgen ist, weil von ober ein Bach kommt und die Straße daher (der Höhenlinie etwa folgend) einen Schlenker macht. Wenn du das zu

    _____________

    glättest, wird in der Mitte ein viel zu niedriger Höhenmesspunkt zugeordnet werden, um steiler das umliegende Gelände, umso größer die Abweichung.

    In meinen Augen ist bezüglich der Höhenmeterberechnung der richtige Ansatz gut zu detektieren: Wo sind die Passhöhen, wo sind die Talsohlen? Das muss man mit Hilfe einer solchen Toleranzschwelle machen, wie sie hier eingebaut wurde. Und die Schwelle muss man wohl auch von der umliegenden Topografie abhängig machen (wenn man sich auf ein digitales Höhenmodell bezieht, bei barometrischen Daten eher nicht). Das ist nicht weiter dramtisch denn im Gebirge ist es z.B. eher unüblich, dass es viele Gegenanstiege gibt. Daher kann man hier mit sehr großen Schwellwerten arbeiten. Schwieriger sind wellige mittelgebirgige Strecken, aber da sollten die SRTM-Daten genauer sein.

    Und besser als die Daten aus dem digitalen Höhenmodell sind in jedem Fall barometrische Daten. Ich sehe das Problem, dass aus dem GPX-File nicht hervorgeht, wie die Höhendaten da rein gekommen sind. Aber es sollte die Möglichkeit geben, dass der Nutzer sagen kann: „Das sind barometrische Daten, die sind genau (und bereits geglättet/noch nicht geglättet)“.

  31. — Rainer Schnell    13. März 2017, 01:40    #

    Vielen Dank erstmal für die Erläuterungen, das ist im Vergleich zu Strava schon einmal ein Riesenvorteil, überhaupt Informationen abrufen zu können, wie die Höhenmeter zustandekommen.
    Ich zeichne meine Strecken mit einem Bryton Rider 310 auf : GPS mit barometrischer Höhenmessung und nutze eure Konvertierungsmöglichkeit um die Fitdateien in OVL umzuwandeln. Dieses Format kann ich dann mit den offiziellen Programmen der Landesvermessung Baden-Württemberg auswerten. Bei meiner heutigen Tour ergaben sich erhebliche Unterschiede sowohl bei der Streckenlänge und besonders bei den Höhenmetern: Bryton 51.14 km und 740HM/ Vermessungssoftware 49,95 km und 865HM!
    Ich habe auch schon Strecken am Computer direkt eingegeben und bin eigentlich immer auf die umgewandelten OVL-Werte gekommen.
    Die Karten sind auf Basis von Lidar-Messungen erstellt worden und ziemlich genau, bis auf sehr neue Straßen ,Stand 2013, was mir schon aufgefallen ist , am Rand von steil abfallenden Kanten, wie zum Beispiel am Albtrauf, kommt das Lidar an seine Grenzen, vor allen Dingen bei vorhandenem Baumbestand. Fazit : keine Messung ist wirklich exakt. Kürzlich hatte ich auf einer kurzen Tour eine Unterschied von 30HM zwischen Start und identischem Ziel, was am Wetter lag, starker Luftdruckanstieg bei Kaltfrontdurchgang hatte die barometrische Messung unbrauchbar werden lassen.
    Noch eine Anmerkung zu Strava: hier sehe ich auf meiner Strecke zur Arbeit immer wieder Ausreisser, die so gar nicht sein können: Steigungen, die es im Gelände gar nicht gibt oder fehlende Täler und ähnliches.
    Die Karten- und/oder Berechnungsgrundlage scheint mir nicht sehr genau zu sein oder zu sehr geglättet oder nur aufgrund einmalig nur mit GPS erfasster Daten ohne barometrische oder trigonometrische Vergleichsdaten erstellt worden zu sein.
    Ich werde meine heutige Tour, die über sehr welliges Gelände führte, mal hier bei GPSies einstellen und dann sehen, was dabei herauskommt.


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