FR:User:Petrovsk/GPS on the field

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Quelques conseils pour enregistrer des données de qualité pour OpenStreetMap à l'aide d'un GPS.

Enregistrer des traces

Préchauffage

Un GPS est comme un moteur thermique, il ne donne pas son meilleur à froid. En plus des données permettant le calcul de sa position, le GPS reçoit un éphéméride indiquant la position des satellites, un aperçu géométrique de la constellation GPS. Plus cet éphéméride est ancien, plus de temps il faudra au GPS pour fournir une position précise.
Au-delà de trois jours de non-fonctionnement ou d'un déplacement de plus de 800 km hors fonction, le GPS doit récupérer un éphéméride entièrement nouveau, ce qui demandera quelques minutes. Cela explique les variations de position observées à l'arrêt pendant la "chauffe", la mesure devenant de plus en plus stable.
Dans la pratique, dix minutes de chauffe permettent une bonne stabilité. En effet secondaire, pour garantir une précision maximale il est nécessaire de prendre plusieurs mesures sur une période voyant s'altérer significativement la constellation GPS. Chaque mesure étant forcément entachée d'erreur (même minime), deux mesures à un faible intervalle de temps sont réalisées avec la même configuration des satellites GPS et reproduisent la même erreur. Il est recommandé de laisser s'écouler 1h30 au minimum entre deux mesures, temps nécessaires au satellites pour se mouvoir suffisamment dans le ciel.

Choix des paramètres d'enregistrement de trace

Il existe trois modes différents d'enregistrement des traces, automatique, selon la distance ou selon le temps. Les traces représentées si-dessous ont été enregistrées à vélo, à une vitesse entre 10 et 15 km/h et sont des aller-retours entre deux points.

  • Automatique : le GPS enregistre un point lorsque l'algorithme détecte un changement de direction significatif. Ce mode peut éventuellement être paramétrable, permettant d'enregistrer une plus ou moins grande densité de points. La qualité des résultats dépend de la qualité des algorithmes, cela peut être assez variable. À éviter pour OpenStreetMap.
Faible densité de points à gauche, forte densité à droite

On remarque que la forme du chemin n'est que vaguement enregistrée, cela ne permet que d'avoir qu'approximativement la localisation et la distance parcourue. Les différents réglages donnent dans ces conditions des résultats semblables.
On remarque aussi l'écart entre les deux passages dans la partie sud du circuit, on retrouvera systématiquement cette erreur au cours des mesures suivantes, la constellation GPS n'ayant pas changé suffisamment.

  • Selon la distance : le GPS enregistre un point lorsqu'il a parcouru une certaine distance. Si la distance minimale est trop élevée (10 mètres par exemple), les mouvements les plus fins ne seront pas enregistrés.
De gauche à droite : un point tous les 50m, 20m, 10m

Avec la réduction de la distance entre les points la forme du chemin se précise, mais même à la précision maximale de 10m (pour mon GPS), on note que le S à gauche du circuit est passablement raboté.

  • Selon le temps : le GPS enregistre les points à une fréquence fixe, un points toutes les deux secondes par exemple.
De gauche à droite : un point toutes les 10s, 2s, 1s

Encore une fois, la forme du circuit se précise avec la réduction de l'espacement entre les points et un effet secondaire apparaît. Le tracé est bien défini sur la figure du milieu, un doublement de la fréquence n'apporte pas plus de précision mais seulement des points en surnombre. La dernière mesure n'est pas complète car mon GPS a trouvé le moment convenable pour tomber en panne sèche.

J'utilise le mode d'enregistrement défini par le temps car il permet d'adapter l'échantillonnage au chemin pratiqué et au moyen de locomotion utilisé (caractérisé par sa vitesse). Un chemin tortueux demande des points rapprochés pour être correctement défini, une portion d'autoroute se contentera de points plus espacés. Un marcheur pourra utiliser une fréquence faible du fait de sa faible vitesse, tandis qu'un enregistrement en voiture devra être assez rapide pour ne pas tronquer des virages serrés.
Dans la pratique, j'utilise les fréquences suivantes :

  • à pieds : un point toutes les quatre secondes
  • à vélo : un point toutes les deux secondes
  • en voiture : un point par seconde

Certaines subtilités peuvent s'ajouter : My Tracks pour Android, comme d'autres applications d'enregistrement de trace sur smartphone, associe une fréquence d'enregistrement à une distance minimale, permettant d'enregistrer un seul point lorsqu'on est arrêté à un feu tricolore par exemple.

Positionnement à la boussole

Il est possible de positionner sur une carte un élément auquel on ne peut accéder à l'aide d'un GPS et d'une boussole. Le résultat final est obtenu dans l'éditeur JOSM.
J'ai positionné un abri en montagne à l'aide de visées à la boussole. L'abri en question est en contrebas d'une piste, dans la vallée.

La technique est simple : mesurer la direction de l'abri depuis plusieurs points connus. On enregistre alors la position des points dans le GPS avec l'azimut (angle par rapport au nord) du point visé. Mon GPS ayant une boussole intégrée, je ferai d'une pierre deux coups.

 La première étape consiste à bien paramétrer le GPS, pour afficher le nord "vrai" (pas le magnétique) et le cap en degrés.

Sur le terrain

Viser le point à positionner et relever l'azimut (cap) affiché par la boussole. L'idéal est de pouvoir tourner autour du point et faire trois mesures à 120° d'écart, à une distance maximale d'une centaine de mètres. Au-delà, la visée forcément pifométrique donne des erreurs trop grandes comme nous le verrons plus tard.

 J'ai pris cinq relevés, et après chaque visée enregistré un point sur le GPS contenant l'azimut dans son nom.

Bouss josm01.png

Les points sont dans le désordre car j'ai pris les trois premiers à l'aller et les deux derniers au retour.

Dans JOSM

Lors du tracé d'une ligne dans JOSM, l'azimut actuel s'affiche dans la troisième case en bas à gauche (ici 153.2°).

Bouss josm04.png

Sur un calque vierge (à ne pas importer sur OpenStreetMap ensuite) nous tracerons une ligne partant de chaque point matérialisant l'azimut mesuré, en se basant sur l'affichage de JOSM (zoomer suffisamment pour avoir une assez bonne précision).

Bouss josm02.png

Nous remarquons que les mesures des points 3 et 5 ne sont pas cohérentes avec les trois autres (trop éloignées ou mesure faussée par la proximité de mon vélo), nous pouvons les supprimer.

 L'intersection des mesures 1, 2 et 4 forment un triangle au centre duquel nous plaçons l'abri visé.

Bouss josm03.png

Il ne reste plus qu'à supprimer le calque portant les guides et à envoyer le point créé. Vous remarquerez au passage que je ne me suis pas appliqué lors du traçage des guides, le but étant uniquement de situer grossièrement l'abri pour le positionner plus précisément ultérieurement sur place.