Höhenmeter: Differenz Höhenmesser - errechnet

Hallo allerseits,

bei der Auswertung von Tourdaten ist mir aufgefallen, dass die Werte der gefahrenen Höhendifferenz, die mein Tacho mit barometrischem Höhenmesser (VDO m4) anzeigt, erheblich (teils über 40%) von dem abweichen, was etwa ein Programm wie Gpsies anzeigt, wenn ich den aufgezeichneten Track hochlade (gpsies zeigt durchweg mehr Höhenmeter an, als der Tacho).

Kann jemand erklären, wie dieses Phänomen zustande kommt, und welche Zahlen richtig sind bzw. der Realität näher kommen?

Zur Erläuterung ein Beispiel: Hier findet sich der unterwegs aufgezeichnete Track einer Tagesetappe. Gpsies gibt dazu an: Aufstieg 1257 m, Abstieg 1066 m. Demgegenüber hat mein Höhenmesser am Abend angezeigt: Aufstieg 860 m, Abstieg 670 m.

Folgende Ursachen kann ich ausschließen:

/ Gpsies berechnet offenbar die Höhendaten selbst und greift nicht auf die vom GPS-Gerät (etrex) aufgezeichneten Daten zurück, die oftmals fehlerhaft sind, z.B. im Wald oder in engen Tälern.

/ Der Höhenmesser hat unterwegs nach meiner Beobachtung korrekt gearbeitet, d.h. die jeweils angezeigte Höhe war plausibel und stimmte mit der Papierkarte und der OSM in etwa überein.

/ Die Differenz zwischen Auf- und Abstieg ist bei beiden Varianten in etwa gleich, im Beispiel ca. 200 m; dies entspricht dem tatsächlichen Höhenunterschied zwischen Start- und Zielort.

/ Wenn ich die gefahrene Strecke per Routing zeichne und sie dann auf Gpsies hochlade, ergeben sich nur geringe Differenzen zum aufgezeichneten Track (+100 m), die sich mit kleinen, nicht erfassten Umwegen und Ungenauigkeiten der Aufzeichnung etc. erklären lassen.

Vielen Dank + Gruß in die Runde

Michael

Das liegt an der Ungenauigkeit der Höhenkarten, die den Berechnungen zugrunde liegen. Die heute gebräuchlichste Karte wurde mit Radar aus dem All vermessen, und deshalb gibt es Schwankungen (weil z.B. im Wald gerne mal ein Baum von oben gemessen wird). Die Karte hat eine Auflösung von einer Bogensekunde, was in unseren Breitengraden ungefähr 20 Metern entsprechen müsste.

Da ist es dann schon sehr schwierig wenn man entlang steiler Hänge fährt, wo ein Meter seitwärts gleich mal 10 Höhenmeter Unterschied macht.

Damit sind die berechneten Höhenmeter in Rohform mal zu viel, mal zu wenig. Um diese Schwankungen rauszukriegen lässt man ein paar Filter drüberlaufen, was bei den meisten Anbietern dazu führt, dass die berechneten Höhenprofile zwar schön glatt sind, aber die Höhenmeter dann in Summe zu wenig sind.

Hier findest du ausführliche Antworten.

Zum einen: die Höhendaten, die mein M4 parallel zu einem Ciclomaster abgeliefert hat, waren unseriös, aber das kann auch an meinem Exemplar gelegen haben.

Zum anderen: für einen groben Abgleich verwende ich gerne Google Maps, wo nicht im Fahrradmodus möglich, dann im Fußgängermodus. Das sind regelmäßig weniger Höhenmeter als bei den anderen Navigations- bzw Planungsportalen und etwas realistischer.

Hallo Michael,

das Thema hatten wir schon oft hier, ich habs auch schon oft erläutert, aber da ich auch nicht gleich die Zauberworte für die Suche habe, tipp ichs noch mal:

Es gibt drei Varianten die Höhe zu bestimmen:

(1) Barometrisch. Ein Luftdrucksensor kann sehr genau vor allem kleine Höhenänderungen detektieren, ob man 5m höher oder niedriger ist, geht sehr gut. Problem: Das Ding muss kalibriert werden, wenn das Wetter umschlägt, dann hast du schnell mal Werte die (dauerhaft) 100m zu hoch oder 100m zu niedrig angezeigt werden. Aber diese Umschwünge sind in der Regel nicht sonderlich schnell und hin-her, sondern vielleicht einer pro Tag, eben just wenn ne Unwetterfront durchzieht oder so.

(2) Über GPS. GPS ist zunächst ja nur zur Bestimmung von geografischer Länge/Breite erdacht, bei gutem Empfang kann man damit aber auch die Höhe bestimmen. Hängt vor allem von der Empfangssituation ab, ob dies gut geht oder nicht und vor allem ist die Auflösung deutlich schlechter als die Ortsauflösung. Sagen wir mal so grob auf 10-50m genau.

(3) Man hat einen GPS-Track und digitales Höhenmodell. Dann ordent man dem Track zu jedem Wegpunkt aus dem Höhenmodell einen Höhenwert zu und wertet dann den mit Höhendaten versehenen Track entsprechend aus.

Der VDO arbeitet mit Variante (1), GPS-Geräte ohne barometrischen Höhensensor mit Variante (2), gute GPS-Geräte mit barometrischem Höhenmesser können die Verfahren (1) und (2) kombinieren (was die Genauigkeit deutlich verbessert) und quasi alle Online-Tools wie GPSies nutzen Variante (3).

Vom Grundansatz her liefert Variante (1)&(2) kombiniert die besten Ergebnisse, (1) die zweitbesten und ob (2) oder (3) die drittbesten liefert, kann ich nicht genau sagen. Wie gut die Verfahren sind, hängt auch von der konkreten Gegend ab, im Hochgebirge sind die Voraussetzungen andere als im flach-welligen Flachland.
Alle drei Verfahren brauchen auch mathematische Verfahren im Hintergrund, die die Signaldaten glätten und aufbereiten. Dabei gibt es verschiedene Verfahren mit Stärken und Schwächen.

Nun zu deinem konkreten Fall: Ich denke, du warst eher in bergiger Region unterwegs, oder? Gerade da sollte die Höhenmetererfassung (Summe Auf- und Abstieg) besonders leicht sein. Man muss ja nur detektieren, wo waren die Gipfel, wo die Täler und dann die Differenzen addieren. In der Theorie also eine leichte Übung die man auch super mit einer analogen Karte "von Hand" machen kann. Der barometrische Höhenmesser sollte das eigentlich auch ganz gut hin bekommen, ein GPS-Gerät ohne Barometer wird wegen des oft schwierigen Empfangs im Gebirge schon eher Probleme bekommen.
Besonders kritisch ist in der Situation Verfahren (3). Dies liegt zum einen daran, dass im Gebirge tendenziell die Fehler zwischen dem digitalen Höhenmodell und der Realität höher größer ausfallen als z.B. im Tiefland. Vor allem ist es aber so, dass kleine Abweichungen des Tracks nach links bzw. rechts schnell zur Zuordnung von viel zu hohen oder viel zu niedrigen Höhenwerten führen. Ich hab mal ein Bild vom Nufenen-Pass rausgesucht. Umso steiler ein Hang ist, an dem die Straße verläuft, umso besser taugt das für mein Beispiel. Die Nufenen-Passstraße ist sicher monoton, es gibt keine Gegenanstiege.
Wenn du nun aber den aufgezeichneten Track (der nicht genau der Straße folgen wird) auf dein digitales Höhenmodell legst (was nicht genau die Realität wiedergeben muss), dann ordnest du mal einen zu hohen, mal einen zu niedrigen Wert zu. Im Bild nur ein bisschen zu weit recht, gibt schnell einen VIEL zu hohen wert, zu weit links einen VIEL zu niedrigen Wert. Dadurch kommen dann "vermeintliche" Gegenanstiege in deinen Track rein, die beim Zusammenzählen der Höhenmeter berücksichtigt werden, aber in der Realität nicht vorgelegen haben.
Außerdem hatte der Autor von GPSies Angst, dass sein Algorithmus die realen Höhenmeter unterschätzen könnte. Der Autor dachte dabei besonders an so eine Situation. Das GPS-Gerät wird bei so einer geraden Straßen nur ganz am Anfang und Ende einen Wegpunkt setzen, aber dazwischen geht die Straße hoch und runter (sieht man nicht so gut, kann ich aus eigener Ortskenntnis aber bestätigen). Um diese Anstiege und Gegenanstiege auch zu erfassen, wird der Track also mit zusätzlichen Zwischenpunkten versehen, denen dann auch Höhenwerte zugeordnet werden. Im Gebirge kann dieser Schuss aber nach hinten losgehen, weil noch viel mehr Zwischenpunkte gesetzt werden, wo wieder im Wechsel zu hohe bzw. niedrige Werte zugeordnet werden können und damit eben 40% oder noch mehr "Phantom-"(Gegen-)Anstiege hinzukommen.

Vielen Dank für die raschen Antworten und den Hinweis auf den alten Faden!

Ich denke, ich verstehe nun das Problem und seine Komplexität. Bei den beiden wesentlichen, von Sammy angegebenen Ursachen spielt in meinem Fall wohl die erste (Lage der Trackpunkte knapp neben der Straße) eine eher untergeordnete Rolle; ich habe den selben Track nochmal gezeichnet (d.h. erst geroutet und dann in Track umgewandelt, und dann zu Gpsies hochgeladen). Das ergibt dann (nur) ca. 10% weniger Anstieg/Abstieg. Wichtiger dürfte die zweite Ursache sein: Die Fahrt führte durch Mittelgebirge mit ständig wechselnden Steigungen und kurzen An- und Abstiegen. Lange, gleichmäßige Anstiege und erst recht Flachstücke gab es kaum. Zudem habe ich bei der GPS-aufzeichnung, und auch beim Trackzeichnen in Basecamp, nur mit mittlerer Dichte gearbeitet, d.h. mit in natura recht weiten Punktabständen, was ja offenbar den Fehler im hügeligen Gelände erhöht, und zwar offenbar sehr stark. Tatsächlich waren die Abweichungen bei anderen Etappen, die auch längere, gleichmäßige Anstiege aufwiesen ( 300-400 hm am Stück), etwas geringer.

Gruß

M.

zu (1) - barometrisch - möchte ich noch bemerken, daß ich beobachtet habe, daß mein edge 705 bei starkem Wind (Sturm) je nach Lage zum Luftstrom unterschiedliche Höhenwerte angezeigt hat. Ich führe das darauf zurück, daß der Druck sinkt, wenn es schneller strömt, siehe Tragfläche.

Ludger

Höhenmessung ist Glaubenssache.
Aber die Welt wurde gerade neu vermessen und vielleicht gibt es ja irgendwann in naher Zukunft bessere Daten. Zumindest lässt der letzte Absatz im Artikel darauf hoffen.

Ja, das ist richtig, wenn man den Durcksensor ungeschickt ins Gerät einbaut, reagiert der auf Wind, der an der Druckausgleichsöffnung vorbei strömt. Das Problem ist aber je nach mechanischer Ausführung in den Griff zu bekommen.

Wie gesagt, normalerweise arbeitet der VDO-Tacho m.E. recht zuverlässig, die Steigungsanzeige finde ich sehr hilfreich. Nur an einem Tag - auf einem 1.500m hohen Mittelgebirgsgipfel bei aufziehender Kaltfront und Wind - spielte er total verrückt und zeigte innerhalb von Minuten Sprünge von 100 oder 200 m an und behauptete ein Durchnittsgefälle von 55%.

Beim VDO MC1.0 mit Kabel liegt dieser Effekt mit hoher Zuverlässigkeit an einer fast leeren Batterie. Paar Tage später fiel der Tacho bei mir dann immer aus (getestet an mehreren Geräten dieses Typs).

Viele Grüße von
Jens.

Hallo Jens,

am VDO MC 1.0 kommt es aufgrund des "offenen" Drucksensors unten manchmal (zB bei starkem Wind) zu extremen Schwankungen bei der Höhenanzeige - habe ich mehrfach mal getestet (auch mit absolut voller und neuer Batterie).
Abhilfe hat bei mir eine angeklebte Schalthüllenendkappe als "Windschutz" gebracht:



Grüße!

Halo Bezel,

super Lösung gegen Wind!

Windprobleme kann ich ebenfalls bestätigen- aber der von mir beschriebene Effekt trat reproduzierbar bei mehreren Geräten im Familienfuhrpark bei knappster Batterie kurz vorm Ausfall und nochmal deutlich extremer als bei Sturmeinfluss auf...

Wirklich in Sekunden um hunderte Meter wechselnd, Sturm war mehr im Bereich unter 100hm wechselnd (was ja schon schlimm genug ist- aber hier in der lausitzer Tiefebene haben wir nur selten echten Sturm...).

Ganz viele Grüße von
Jens.

Prima Idee!
Sonst geht auch noch ein alter Schaumstoffstopfen von einem Ohrhörer / Mikrofon-Windschutz
oder ein kleines Stück aus einem Damen-Nylonstrumpf ( nicht ausschneiden aus dem neuesten der besseren Hälfte, sonst gibt es am Wochenende Hausarrest statt Radtour )

Ich habe den gleichen Fahrradcomputer und mir kommt bei Deiner Lösung einiges spanisch vor:

Ich würde den Fahrradcomputer so niemals in die Halterung bekommen. Wie stellst Du das an? Außerdem befindet sich der Sensor von Hause aus, an der windabgewandten Seite, selbst gegen Seitenwinde ist er durch den Lenkervorbau bzw. meine Hände ganz gut geschützt. Ich habe in sehr seltenen Fällen auch mal solche Fehlermeldungen, würde so eine Operation aber nicht als nötig ansehen.

Gruß Peter

Der Halter vom MC1.0 hat ja auch noch eine Art Kragen um das Bajonett, sodass Fahrtwind gar nicht wirklich direkt an der Öffnung vorbeistreichen kann. Krasse Höhensprünge hab ich so noch nie feststellen können. Außer die Batterie ist wieder sehr schwach, dann dreht der Höhenmesser wie schon mal in einem anderen Faden geschrieben richtig durch. Kürzlich ausm 'warmen' Keller nach draußen, da wars frischer als drin, der Höhenmesser macht nen Dauerlauf nach oben. 10tHm in gut 15min. In die Hosentasche und Ruhe war. Paar Tage später war dann aber alle, Tacho aus. Neue Batterie rein und weiter...

Also, wenn ich nicht bei meinem Tacho festgestellt hätte, dass es daran liegt, hätte ich diese Konstruktion auch nicht gemacht - und seitdem ist Ruhe und ich habe keinerlei Probleme mehr mit schnell wechselnder oder völlig unerklärlicher Höhenangabe. Keine Sorge, auch das mit der Befestigung passt.

Hi,

ich hatte früher auch einen MC 1.0, allerdings eher keine Probleme.
Leider gibt's den nicht mehr zu kaufen und in der Nachfolge-Serie wurde der Drucksensor dort angebracht, wo bei normaler Anbringung am Lenker der tiefste Punkt ist. Bei nassem Wetter, also Regen oder auch Nebel, sammelt sich genau davor immer gerne ein Tropfen, der jegliche Höhenmessung ad absurdum führt. Ich hatte schon an einer steilen Steigung, so über 10%, dass die angezeigte Höhe heftigst abfiel.
Also mMn ein echter Konstuktionsfehler.

LG
Dieter

Wenns den noch gäbe, würde ich mir zwei-drei auf die Halde legen. Was so etwa in der gleichen Liga spielt VDO M4 oder Sigma alti haben - höflich ausgedrückt- mein Gefallen nicht erringen können, weniger höflich: sind Sch....