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2013年4月28日 星期日

遠足郊遊使用手機GPS功能補篇 (2016年更新!)

初稿: 2013年4月28日
第一次修訂稿: 2015年9月13日
第二次修訂稿: 2016年10月10日


這篇是本blog有關電子行山地圖的補篇。

自從本blog刊登了有關電子行山地圖一文後,一直以來該文瀏覽量都達本blog文章累計瀏覽量的頭10位內.顯見有好多讀者都有需要或者想使用電子的行山地圖.

不過,除了使用電子地圖外,有時看網上的討論區,似乎不少人仍不太了解GPS(全球定位系統)的使用.因此本blog決定寫多一篇補篇,講解手機GPS的應用.

[除另有註明,此版附有的圖片皆源自其他網頁連結]
 
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背景

現時的手機一打開地圖就能知道手機的位置. 當中涉及一個重要的定位系統,即GPS. GPS其實是一種全球衛星導航系統,由美國設立.

現時一般的智能手機都預裝了GPS解讀功能的硬件及軟件,一般的智能手機(例如iPhone 4S/5 或以上,Samsung Galaxy Siii / Note 以上)除了支援美國的GPS系統,亦支援俄羅斯的GLONASS系統 [與美國的GPS系統相似,詳可參考維基百科的清單]. 有一些更新的電話(例如Samsung Galaxy S5/note 5)更加額外支援中國的北斗系統(beidou).

最簡單的GPS應用就係打開手機的地圖會即刻知道自已的位置,用GPS導航時,可知道自已移動的速度及方向. 亦有部份手機可以使用GPS提供的時間. 此外,配合手機內的電子指南針及電子地圖,可以知道自已究竟望向的前方是何處,電子地圖能夠跟著手機移動的方向轉動. 另外,GPS亦有高度估計功能,但參考性會較低(詳見稍後討論)。

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GPS啟動

現時的智能手機在設定頁可以調較是否使用GPS,如果開啟的話,只要打開會應用GPS的Apps,例如地圖,手機就會打開GPS功能.

較舊式的GPS手機第一次開機時,如果無使用流動數據,在室外空曠環境靜止等候3-5分鐘才可以偵測到足夠的衛星資料來啟動精確定位功能(這又叫冷啟動)。筆者當年使用Nokia 5800智能手機漫遊時就是要慢慢的等候才可偵測到位置。

如果手機有流動數據或正在使用WIFI服務,即使在室內收不到GPS信號,亦能從手機信號發射站或WIFI信號發射站的信號強度初步估計位置。與此同時,手機會從上網下載星曆資料,幫助手機搜尋GPS衛星,這叫做AGPS功能。如果在室外環境,經AGPS的協助下,一般手機在1分鐘內偵測到足夠的衛星資料.  一般而言,單純使用GPS定位,誤差可在5米(室外空曠環境)至100米(高密度城市內的室外街道)之間. 如果純粹靠手提電話信號發射站或WIFI發射點,誤差則在50米至500米之間.

那是否意味著離開流動數據後,GPS應用將會非常不便呢?這亦不是,因為如果數小時內曾經啟動過GPS,距離的位置又不太遠的話,再開啟GPS時將不需要等太耐,可能只要數秒至數十秒這稱為熱啟動.

較新式的智能手機如果支援GPS/GLONASS雙系統,即使沒有流動數據網絡,在空曠環境下亦只需一至兩分鐘內就能開啟GPS. 在城市內靠近窗口亦一般能收到信號. 以往GPS手機在高速移動下接收GPS信號相當困難,但經測試,較新型號的iPhone手機(如iPhone 6)在飛機上開啟飛行模式(關閉上網)+GPS定位,即使飛機移速達900km/h以上,在窗口附近一樣可以偵測到位置及高度,手機更會根據GPS定位自動校正時間(穿越不同國家時區之時),只是移速偵測或會出錯。

因此如果新選購智能手機,應盡量選購支援雙網絡的手機. 如果只支援GPS, 有時在城市內的街道未必會收到信號. 有關支持北斗系統的電話方面,暫時評測仍然較少,未知是否明顯對定位有幫助.


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GPS狀態軟件

由於iOS沒有全面提供GPS狀態的詳細資料(例如收到那一粒衛星),因此這段先以Android為例子(反而較舊的Windows Mobile或Symbian都有類似的軟件,但較新的iOS或Windows Phone都沒有).如果收到的衛星數目少於4個,則沒有辨法正常的定位.理想的環境下,有時手機可收到超過10個衛星.這些GPS狀態軟件有助我們了解自已身處位置的信號強度.

GPS TEST
簡介: 開啟後會見到GPS信號強弱,收到的衛星數目及其號碼,亦有估計誤差度參考. 此外,軟件亦包含日出/日落時間,移動速度,本地時間等功能.當然位置及高度資料亦包含在內.

下載: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.chartcross.gpstest&hl=zh_TW



GPS Status Box
簡介:定位的功能和GPS TEST類似,但這個軟件能顯示定位時間,亦會顯示環境光度,啟動時間亦較快,現時Google play下載量這套軟件較GPS TEST高.

下載:https://play.google.com/store/apps/details?id=com.eclipsim.gpsstatus2



使用ANDROID 系統的手機,有時因為系統其他軟件的問題,可能打開gps功能都什麼衛星也測不到.如遇上這類情況,建議將手機重新啟動,一般就能解決問題.

iOS:

雖然iOS平台沒有顯示收到多少粒衛星的軟件,但仍有一些APP能夠顯示GPS的定位,及定位的水平及垂直準確度估計.

GPS Device Data
下載: https://itunes.apple.com/hk/app/gps-device-data/id445995921?mt=8



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手機GPS功能的應用

除了簡單的地圖定位或導航,其實GPS的資料亦可用來攝影時記入相片內,利用軟件將去過的路線記錄等等. 除了有位置,速度等資料外,GPS所測得的高度資料亦往往是行山所需要的.

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手機GPS應用的問題

- 定位準確度

手機GPS應用的最大問題相信大家都會同意是誤差仍大.以香港為例,由於樓宇較多,市區內使用GPS往往出現很大的偏差.雖然較新式的智能手機能使用雙系統,提升城市內定位準確性,但誤差往往仍達數十米,即在市區內可能已差一兩條街道. 更大的問題是GPS系統雖然有定位誤差估計(例如用手機Google map時,地圖在定位點附近會顯示一個圓圈,此乃估計之位置範圍),但往往真實的誤差可以比估計的大.即估計只有30米誤差時,實際誤差已可達50米.在空曠位置,誤差理想時可少於10米.

定位誤差其實相對來說已算少(經驗最多只會約數十米),但高度估計的誤差雖然一般很少(在山頂位置一般約二十米內),但偶然亦會有極大的誤差(可達超過100米),特別是在城市的平地剛啟動GPS的時間. 一般而言,GPS定位高度誤差會隨著開啟GPS的時間而改善,建議在正常使用GPS前,先開啟GPS約5-10分鐘. 然後關掉GPS數分鐘後再打開,讓手機重新測量. 此時高度誤差就會明顯減少.

- 氣壓計

部份新式電話備有氣壓計(如iPhone 6/6S/7及部份Samsung高階手機),參考即時海平面 氣壓估計資料(手機APP自動從網上索取),亦能用作估計身處位置的高度. 有關資料可與GPS互相比較. 然而,氣壓有時會有地區性差異,並且會隨著時間變化, 因此有關資料亦只能加以參考. 
- 電力

以手機的GPS長時間來定位或導航,耗電量往往亦很大,如果長開螢光幕作導航,大部份智能手機的用電量都支持不到半天. 即使只在背景記錄行走路徑,耗電亦相當明顯. 如果用作行山之用,記緊帶備足夠的外用電池為手機充電. 在夏季更要小心手機/外用電池會否過熱.

- 地圖準確度

即使GPS定位準確,但有時遇上不精確的地圖,反而令人容易行錯路. 即使地圖資料正確,有時亦難以利用地圖去決定行走的路線,因為不少電子地圖都沒有標明路線的難易程度,例如地政總署的電子行山地圖除了主要的郊遊徑外,其餘路線不論是以混凝土/石級堆砌而成的路線,抑或要穿越草叢的路線,甚至是一些封閉作維修斜坡用途的路線,在地圖上可能以相同的顏色及記號標示.

因此,即使用上GPS定位,亦要留意山上路牌指示,將地圖資料與路牌資料互相覆核. 最好規劃行程時,先瀏覽網上有關網頁的實地照片,估計行山的難度,以策安全.

- 電子指南針

部份低價手提電話(一般低於$1000,亦有部份$1000-$1500)並未設有指南針. 這對行山GPS使用有很大影響. 如手機設有指南針,使用Google map 等地圖時將可選擇以向北又或者順著手機本身方向移動.

在使用手機指南針前,最好將手機以「8」字形上下左右正反方向打圈,以便手機校正磁場方向. 使用時,宜先以地圖及附近主要地標對比.  筆者曾在一些山徑的十字路口交匯點實測,發現未校正方向的手機指南針容易判斷錯誤前進的方向. 雖然十宇路口每條路差90度,但計及誤差其實有時最近兩條路真的很似,小心小心!

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總結

如果用手機的GPS定位遠足,個人感覺在較高地勢及少建築物的地點,一般應用效果都很理想,再加上手機指南針,減少了很多不知位置的情況.話雖如此,有定位功能之餘,最重要是有地圖使用.這在本BLOG較早前另一篇文已詳細討論,在此不詳談.

4 則留言:

  1. Lawrence, can we read the latitude and altitude degrees on Google Map? As last time, I and my friends got lost in a forest near HK border (the opposite is ShumZhen) and my mobile phone was jammed by China Unicom and could not receive HK service provider's signal. We had difficulty to describe the location and could only mention what we saw on google map (the name of road and a playground) and the rescuers kept asking if we could tell them the coordinates which made them easier to find us. Please advise how to read the coordinates on google map. Thanks.

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    1. I am this blog owner Lawrence. For checking the latitude and altitude for a location, it is better to use gps app , such as gps status instead of google map.

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  2. Thanks Lawrence. By the way, do you have any idea that there is any organisation that hold courses for people to learn how to use compass and knowledge in hiking?

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    1. You may try to join some hiking training course.

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