Perché l'altitudine GPS non coincide con la mappa

Il GPS misura l'altezza sopra un ellissoide matematico liscio; le mappe misurano la quota sul livello medio del mare, cioè il geoide — e le due superfici di riferimento distano tra −100 e +85 metri a seconda di dove ti trovi. Aggiungi l'errore verticale del GPS, per natura più grande di quello orizzontale, e la discordanza diventa normale, non un guasto.

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Due zeri diversi

terreno (tu)geoide — livello medio del marea gobbe: segue la gravità · le mappe misurano da quiellissoide WGS-84riferimento liscio · zero del GPSquota (dice la mappa)altezza GPSscarto: −100 m … +85 m
Stessa cima, due zeri diversi: il GPS conta dall'ellissoide liscio, le mappe da un livello medio del mare pieno di gobbe.

«Altezza» ha bisogno di una superficie di partenza, e qui ne sono in gioco due. I satelliti non possono percepire dove sia il livello del mare, quindi le altezze GPS grezze si misurano dall'ellissoide WGS-84 — una sfera schiacciata, liscia e idealizzata. Ma il livello del mare segue la gravità, e la gravità segue la massa irregolare del pianeta: ne esce la superficie piena di gobbe che chiamiamo geoide — lo zero usato dalle mappe, dai cartelli e dall'intuito. Lo scarto tra le due superfici (l'ondulazione del geoide) va da circa −100 m a sud dell'India a +85 m vicino alla Nuova Guinea. Una quota GPS grezza può quindi essere «sbagliata» di decine di metri ed essere perfettamente corretta: sta rispondendo a un'altra domanda.

Perché il telefono di solito ci prende e il browser a volte no

I telefoni moderni applicano la correzione del geoide prima di mostrarti l'altitudine, quindi il numero di un'app da escursionismo è di solito già la quota sul livello medio del mare. L'API di geolocalizzazione del browser, invece, può restituirti l'altezza ellissoidica grezza, oppure nessuna — ecco perché gli strumenti web mostrano numeri più strani delle app. Sopra alla confusione tra riferimenti si somma il puro errore di misura: dato che ogni satellite GPS sta sopra il tuo orizzonte, la soluzione verticale è poco vincolata e il suo errore vale 1,5–3× l'errore orizzontale. Una posizione precisa a 5 m in orizzontale può onestamente sbagliare di 15 m in verticale.

Barometri e modelli del terreno — le altre due risposte

Telefoni e orologi aggiungono un barometro: eccellente sul cambiamento relativo (sente una rampa di scale da 3 m) ma alla deriva in assoluto, perché il meteo sposta il riferimento di ora in ora — per questo le app sportive lo ricalibrano sul GPS o su punti noti. La terza fonte è un modello del terreno (DEM): una griglia di quote del suolo ricavata da rilievi, come i dati Copernicus dietro al nostro strumento per l'altitudine. Risponde alla domanda «quanto è alto il suolo a queste coordinate» — solidissimo per la cima di un monte, ma ti dà il suolo anche se sei dieci piani più su.

Confusioni classiche, risolte

Altitudine negativa in spiaggia: di solito è lo scarto tra ellissoide e geoide, ogni tanto il semplice errore verticale — entrambi normali. Altitudine che salta di ±10 m mentre stai fermo: è la geometria verticale debole che fa il suo mestiere; guarda la tendenza, non gli scatti. L'«altitudine» dell'aereo è un terzo sistema ancora — quota di pressione rispetto a un'atmosfera standard, ed è per questo che i 10.000 m sullo schermo del sedile non vanno confrontati con nulla di quanto sta qui. Vale la pena tenere distinti i termini: la quota è il suolo sopra il livello del mare, l'altitudine sei tu sopra il livello del mare, l'altezza sei tu sopra il suolo.

Di quale numero fidarsi?

Sei con i piedi per terra e vuoi la risposta della mappa: il modello del terreno — è quello che la pagina dell'altitudine mostra per prima, con accanto l'altitudine GPS del tuo dispositivo per un confronto. Piloti un drone o voli in parapendio: fusione di GPS e barometro, perché non sei sul terreno. Valuti il dislivello di una corsa: il cambiamento relativo del barometro. Vedere 30 m di disaccordo tra le fonti non è un difetto da sistemare — sono tre strumenti che rispondono a tre domande diverse, e adesso sai a quale domanda risponde ciascuno.

perché il GPS sbaglia l'altitudine quota ellissoidica e quota ortometrica

Domande frequenti

Perché l'altitudine del GPS sbaglia più della posizione sulla mappa?
Tutti i satelliti stanno sopra il tuo orizzonte e nessuno sotto, quindi la componente verticale resta geometricamente mal determinata. Il suo errore vale in genere 1,5–3 volte quello orizzontale: 5 m di precisione in piano diventano circa 15 m in altezza.
Perché il telefono mi dà un'altitudine negativa in spiaggia?
Quasi sempre è lo scarto tra ellissoide e geoide: in molte zone l'ellissoide passa sopra il livello del mare, così una quota GPS grezza scende sotto zero. Aggiungi qualche metro di errore verticale ed è fatta.
Di quale altitudine devo fidarmi: GPS, barometro o mappa?
Dipende dalla domanda. Per sapere quanto è alto il suolo, il modello del terreno della mappa. Per il dislivello di un giro o di una corsa, il barometro. In volo, con un drone o in parapendio, GPS e barometro insieme.

Vedi in inglese: Why GPS Altitude Doesn't Match the Map · Italiano