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. 

Bar-o-Meter - Altimeter & Barometer

下載: https://itunes.apple.com/us/app/bar-o-meter-altimeter-barometer/id930952204?mt=8 

- 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.