Cálculo de elevación y desnivel

Cálculo de elevación y desnivel. Desnivel positivo acumulado y desnivel negativo acumulado. Altímetros GPS, altímetros barométricos y Modelo Digital de Elevaciones DEM

Seguramente, durante una salida o después de hacerla, cuando tomamos ese apreciado café o cerveza con los compañeros, has vivido esta conversación: "yo tengo 456m de desnivel...", "pues a mi me dan 537...", "que va hombre!!!, si son 425!!!".

Pues sí, con la obtención de la altitud, necesaria para calcular el desnivel acumulado siempre hay controversias y diferencias.

En esta sección intentaremos explicar los diferentes métodos que normalmente se usan, tanto para la obtención de la altitud como de otros parámetros relacionados con salidas de senderismo, bicicleta, ect.

Para intentar aclararnos vamos a dar un repaso a los tres principales sistemas empleados para determinar la altitud de un punto, estos son: los altímetros GPS, los altímetros barométricos y el Modelo Digital de Elevaciones DEM.

También te recomendamos echar un vistazo al artículo “Altitud, Altura y Elevación” en la sección “Información adicional, curiosidades y glosario de términos” de este sitio.

Dejamos también un enlace a este interesante artículo del blog "Explorando Oruxmaps" en el que se habla y explican los diferentes métodos en la que la aplicación Oruxmaps muestra la altitud y realiza el cálculo de los desniveles acumulados:

https://tronpoonpo.blogspot.com/2023/01/algoritmo-de-elevacion.html

Los receptores GPS, relojes GPS y ciclocomputadores suelen utilizar dos métodos para medir la altitud: la medición de altitud por GPS y los altímetros barométricos.

Altímetros GPS

Los dispositivos de gama más básica utilizan la medición de altitud por GPS. Ésta consiste en obtener el dato de altitud realizanto cálculos basados en la posición del receptor en los planos horizontal y vertical. En el plano horizontal la precisión del GPS es bastante alta, pero no tanto en el plano vertical, debido a la diferente posición relativa de los satélites respecto al receptor GPS (ver el artículo “Sistema de Posicionamiento Global” en la sección “Información adicional, curiosidades y glosario de términos” de este sitio). Otro problema que puede presentarse es la falta de datos por pérdida de cobertura GPS.

Altímetros barométricos

Los dispositivos de gama algo más alta suelen disponer de altímetros barométricos para la medición de la altitud. Los altímetros barométricos son bastante más fiables que los de medición por GPS y basan su funcionamiento en la medición de la presión atmosférica en la posición actual, que será menor conforme aumente la altura, ya que depende del peso de la columna de aire existente justo por encima. La densidad del aire y su presión varían de forma logarítmica con la altura reduciendose aproximadamente a la mitad a los 5000 metros, donde es aproximadamente de media atmósfera, es decir, la mitad de la presión a nivel del mar, que es de una atmósfera.

La exactitud de la medición de un altímetro barométrico depende principalmente de dos factores, el primero es la correcta calibración en el punto de partida de la actividad y el segundo, que la medición se podrá ver afectada por los cambios en la presión atmosférica que puedan provocar cambios en el clima. Un descenso de presión atmosférica provocado por una borrasca será interpretado por el barómetro como un incremento de altura. También pueden afectar otros factores como la obstrucción por suciedad del puerto del sensor.

 

Modelo Digital de Elevaciones (DEM)

La cartografía apoyada por mediciones satelitales, ha permitido elaborar mapas topográfícos con un elevada precisión en los datos de altitud en cada punto del terreno. Disponer de un receptor GPS con cartografía con datos DEM le permitirá calcular con mucha precisión la altitud de su ubicación. El DEM es un "raster", trama o matriz de celdas, cada celda representa una unidad de superficie cuadrada y contiene un valor numérico de altitud medido o estimado que corresponde a esa ubicación. Puede incluirse junto al mapa o ser externa. La precisión de este sistema viene limitada por un lado por la fiabilidad del propio DEM y por otro lado por la resolución de la malla empleada. En mapas es habitual utilizar DEM 200x200 metros, ya que resoluciones mayores (DEM 25x25 m, DEM 5x5 m) implican mayor cantidad de información y por tanto mayor carga de trabajo para el dispositivo, así como mayores requisitos en cuanto a la capacidad de almacenamiento interno.

Es posible aplicar correcciones a la altitud registrada por un receptor GPS utilizando el Modelo Digital de Elevaciones DEM. Es el método habitual al que suelen recurrir diferentes plataformas. En el caso de Strava en lugar de utilizar datos DEM, emplea datos de las actividades que tiene registradas, obteniendo una media de las mediciones de altitud de cada una de ellas. Cada actividad que se sube a la plataforma desde un dispositivo con altímetro barométrico se usa para desarrollar el mapa de referencia de desnivel de Strava.

A continuación mostramos un ejemplo de como puede afectar la resolución del DEM a la estimación del perfil de elevación.

En este primer caso hemos trazado una ruta utilizando un DEM con resolución de 10x10 m.

En este segundo caso se muestra la misma ruta sobre un DEM con resolución de 30x30 m.