Détermination d'un dénivelé au plus près de la réalité

Dans le tableau de marche de gpx Rando nous pouvons déterminer deux critères qui vont influencer le dénivelé d'un parcours: le lissage et le seuil ou maintenir la trace brute.
De la trace brute découle un dénivelé maximum qui sera comparable sur différents outils de cartographie (CartoExploreur, Basecamp). Dès qu'on injecte le fichier gpx dans d'autres applications (Openrunner, Iphigénie ,Ibp Index), les ennuis commencent: écart important entre le dénivelé initial brut (sans corrections) et le dénivelé présenté par ces applications.
J'en déduis une utilisation systématique d'un seuil de 5 à 10m et/où d'un lissage de 3 points ou plus.
Ceci m'amène à plusieurs réflexions et questions:
Quid du dénivelé réel (s'il existe): Pour mesurer sa performance pas de problème en utilisant toujours la même formule on s'y retrouve. Pour qualifier une rando dans un club, l'animateur ayant l'habitude d'une formule, d'une appli, d'un SIG et connaissant ses ouailles çà peut faire aussi. La difficulté viendrait peut-être quand il faut traiter des randonneurs ayant une limitation de l'effort (pas plus de xm de dénivelé!) où quand on s'adresse au grand public à l'occasion d'une manifestation. Enfin dans nos travaux d'expertise pour des tiers (collectivités) nous sommes amenés à qualifier des randonnées notamment des PR en précisant pour nos clients le dénivelé qui fera l'objet de publication donc opposable.

En traitant un projet d'animation ponctuelle pour une collectivité, je constate un écart presque du simple au double entre le dénivelé brut (gpxrando) et la même trace initialement préparée sur l'appli Openrunner, d'où l'introduction du critère seuil par tâtonnements (avec 10m les dénivelés se rapprochent). Entre 700 et 1100m de dénivelé, c'est pas la même rando...

Question: Faut-il annoncer une rando à 1100m ou faire de l'écrêtage et retenir un dénivelé de 700m? Quelle est la bonne approche, sachant que beaucoup de randonneurs même occasionnels sont aujourd'hui équipés de GPS (smartphones..) et ne manquent pas à chaque fois de vous faire remarquer les différences de toute nature entre l'annonce et l'arrivée! Sans parler des éventuels problèmes de responsabilité.
Question: Quel modèle de calcul de dénivelé faut-il choisir et si nous retenons un modèle faut-il le préciser auprès de l'organisateur ou le commanditaire de notre prestation?
Question: Pour le travail avec nos collecteurs , gestionnaires et animateurs, quelle pédagogie adopter et déjà comprendre nous-mêmes?

SI VOUS AVEZ DES IDEES SUR LA QUESTION !!!

Bonjour,

　

Je regarde les dénivelés depuis plus de 20 ans et j'en ai tiré une certaine philosophie. De plus, j'ai regardé des échanges entre trailers geeks qui avaient classé les sites internet de celui qui donnait le moins de dénivelé à celui qui donnait le plus.

Avec le même fichier gpx, les écarts de dénivelés varient de plus de 25 % par rapport à la valeur moyenne.

Avec le même outil et le même fichier trace, les dénivelés changeront suivant que les altitudes sont relevées sur le terrain (avec ou sans capsule barométrique) ou injectées avec différentes base de données altimétriques (IGN, NASA...).

Alors, quand vous avez plusieurs relevés différents du même parcours, la pagaille s'amplifie.

Déjà, j'en tire une conclusion également valable pour les longueurs des parcours : un relevé terrain est très souvent plus élevé qu'un relevé cartographique. Donc, j'essaie de faire plusieurs mesures et d'en tirer une moyenne.

J'arrondis toujours les dénivelés à la dizaine sauf si véritablement, le parcours n'est qu'une montée et une descente seul cas où le dénivelé cumulé est égal à la différence entre altitude maxi et mini.

Enfin, la nouvelle cotation avec l'IBP Index est une meilleure mesure de l'effort à fournir dans une randonnée : 5 km d'une ancienne voie ferrée à 3 % sont plus facile qu'un raidillon de 600 m à 25 % suivi d'un parcours à plat.

C'est cette nouvelle manière de mesurer qui qualifiera le mieux les parcours plutôt qu'un chiffre précis à 30 % près.

Voilà un résumé de quelques idées sur la question

pwildemann a écrit:Dans le tableau de marche de gpx Rando nous pouvons déterminer deux critères qui vont influencer le dénivelé d'un parcours: le lissage et le seuil ou maintenir la trace brute.
De la trace brute découle un dénivelé maximum qui sera comparable sur différents outils de cartographie (CartoExploreur, Basecamp). Dès qu'on injecte le fichier gpx dans d'autres applications (Openrunner, Iphigénie ,Ibp Index), les ennuis commencent: écart important entre le dénivelé initial brut (sans corrections) et le dénivelé présenté par ces applications.
J'en déduis une utilisation systématique d'un seuil de 5 à 10m et/où d'un lissage de 3 points ou plus.
Ceci m'amène à plusieurs réflexions et questions:
Quid du dénivelé réel (s'il existe): Pour mesurer sa performance pas de problème en utilisant toujours la même formule on s'y retrouve. Pour qualifier une rando dans un club, l'animateur ayant l'habitude d'une formule, d'une appli, d'un SIG et connaissant ses ouailles çà peut faire aussi. La difficulté viendrait peut-être quand il faut traiter des randonneurs ayant une limitation de l'effort (pas plus de xm de dénivelé!) où quand on s'adresse au grand public à l'occasion d'une manifestation. Enfin dans nos travaux d'expertise pour des tiers (collectivités) nous sommes amenés à qualifier des randonnées notamment des PR en précisant pour nos clients le dénivelé qui fera l'objet de publication donc opposable.

En traitant un projet d'animation ponctuelle pour une collectivité, je constate un écart presque du simple au double entre le dénivelé brut (gpxrando) et la même trace initialement préparée sur l'appli Openrunner, d'où l'introduction du critère seuil par tâtonnements (avec 10m les dénivelés se rapprochent). Entre 700 et 1100m de dénivelé, c'est pas la même rando...

Question: Faut-il annoncer une rando à 1100m ou faire de l'écrêtage et retenir un dénivelé de 700m? Quelle est la bonne approche, sachant que beaucoup de randonneurs même occasionnels sont aujourd'hui équipés de GPS (smartphones..) et ne manquent pas à chaque fois de vous faire remarquer les différences de toute nature entre l'annonce et l'arrivée! Sans parler des éventuels problèmes de responsabilité.
Question: Quel modèle de calcul de dénivelé faut-il choisir et si nous retenons un modèle faut-il le préciser auprès de l'organisateur ou le commanditaire de notre prestation?
Question: Pour le travail avec nos collecteurs , gestionnaires et animateurs, quelle pédagogie adopter et déjà comprendre nous-mêmes?

SI VOUS AVEZ DES IDEES SUR LA QUESTION !!!

Bonjour Pierre,
Pour répondre à tes interrogations, il faut faire un peu l'historique de RandoGPX et tu en comprendras mieux les contours et l'intérêt !....
Il faut savoir j'ai fait connaissance de Michel Delord, le créateur de ce site, il y a une dizaine d'année; c'était à l'occasion d'échanges sur divers forum et c'était souvent à propos des calculs de dénivelés, des GPS et leurs résultats et des modèles numériques de terrain (MNT).
Entre personnes passionnées, on a sympathisé et il m'a indiqué mettre à disposition de son club, un site permettant de faire des tableaux de marche pour son club; à l'époque, il utilisait les anciennes formules données par la FD dans les stages et calculait ses temps de marche à partir de waypoints qui étaient censés représenter le circuit.
Il y a 6 ou 7 ans, est arrivé aux Ripatons (mon club) un passionné de statistiques qui a noté consciencieusement pdt plus de 2 ans, toutes les données sur ses temps de passage …. Je me demandais où il voulait aller !....
Du coup, je leur ai demandé de travailler ensemble pour améliorer les estimations de vitesse et de temps (les échanges et les interprétations des résultats en fin de balade, pouvaient durer presqu'aussi longtemps que les balades !....).
Il a donc donné à Michel ses algorithmes qui intégraient donc la variation de vitesse selon la pente, en montée et en descente.
De là, nous avons introduit les notions de lissage (altitude et distance) ….
Et cerises sur le gâteau (il y a plusieurs cerises !!) on a fait ajouter quelques fonctions utiles comme les noms des WayPoints, amélioration des impressions et export des traces GPS sous format Excel Csv pour exploitation directe des résultats des collectes, par exemple pour le goudron !
Expérimentation depuis tout ce temps par les Ripatons dans toutes les conditions de randonnée: montagne à vache, haute montagne, parcours en plaine, raquettes,.... A raison de 3 à  4 balades par semaine sans compter les séjours !
Résultats: des écarts de moins d'un quart d'heure sur une journée de rando (avec des randonneurs de bon niveau).
Les précautions:
On parle bien du tracé et non plus des waypoints,
les vitesses à plat déclarées sont 4km/h en rando et 3km/h en raquettes; la correction est automatique (voir la courbe de Gauss) en fonction de la pente.
Lissage sur 3 points (altitude et distance)
Données altimétriques: généralement selon le MNT d'IGN (nous sommes sur des cartes IGN).

Pour moi, c'est vraiment un couteau suisse exceptionnel ! De plus, nous aimerions bien lui proposer de l'intégrer à nos outils préconisés par la FD; mais ça, c'est un autre débat !
Et quand j'aurai ajouté que Michel fait partie de notre grande famille numérique !..... Puisqu'il est collecteur dans le Cdrp13 !....

Bien tout çà me donne une ambiance générale mais me laisse un peu sur ma faim.
Je sens bien que la chose n'est pas facile à traiter mais avec toute cette philosophie je ne sais toujours pas que répondre à mes interlocuteurs éventuels.
L'indice d'effort de l'IBP index est certes intéressant et peut nous servir de base d'information du public (là aussi on manque d'explication) encore faut-il le faire admettre progressivement à nos interlocuteurs.
J'aurais tendance à privilégier gpxRando et son tableau de marche mais concrètement, je mets quel dose de lissage et quel seuil pour avoir une approche moyenne correcte et défendable?

Bonjour,

　

Concernant les dires des divers randonneurs, cela me rappelle les discussions à l'arrivée des 46 km de la randonnée de la Fourme quand sont apparus les podomètres, puis les premiers GPS : chacun avait sa longueur. Le problème est que la plupart des personnes ignore le degré de précision d'un outil. Voici quelques éléments de réponse.



Ainsi, quand dans un topo-guide on arrondit à 0,5 km les longueurs des PR parcourus à 3 km/h, cela revient à arrondir à 50 m les dénivelés cumulés avalés à 300 m/h.

Ensuite, il faut dire que les GPS sont 2 fois moins précis en élévation qu'en position et que les capsules barométriques sont sujettes aux variations météo, on peut arriver sans changer de place à une variation de 20 m de l'altitude en 1 heure.

Enfin, les modèles numériques de terrain ne sont pas précis au mètre près. Pour IGN, le pas est de 25 m. Du coup, il faut bien vérifier sur la carte les altitudes mini et maxi car ces modèles estompent les pointes, passages à gué, en déblai ou en remblai.



Il reste enfin à comparer avec d'autres phénomènes

Ainsi, pour une vieille lame de scie, si on veut savoir si elle tient dans un tiroir, on a une mesure précise de son encombrement, c'est comme la différence entre altitude maxi et mini pour notre randonnée. En revanche, si on veut mesurer la longueur de chaque dent, plus on observe de près, plus on compte de détail : c'est la même chose pour le dénivelé cumulé.

C'est la même chose pour la longueur d'un littoral, il n'y a pas de chiffre absolu et on parle de problème mathématique de fractal. Normalement ce terme devrait calmer les discussions sur le sujet et d'ici quelques années, le débat s'éteindra tranquillement. En attendant que l'IBP Index rentre dans les moeurs, essayons de compter comme la moyenne des randonneurs, cela minimise les écarts.

Bonjour,
A ce propos j'ai trouvé ce lien Voir ICI qui explique les erreurs de dénivelés cumulés.
Maxime

Bonjour Maxime et merci pour ce lien intéressant


Bien se rappeler la conclusion
Un résultat correct n'est pas garanti, mais la vérité est qu'aucun site Web ou application peut promettre une précision de 100 %...


Cependant, je rajoute une remarque par rapport à leur utilisation de Modèle Numérique de Terrain dans le cas de viaduc : on peut passer dessus ou crapahuter en-dessous, le résultat n'est pas le même et le MNT ne prend pas forcément la bonne option.


Il faut de toute façon une lecture humaine pour corriger certains automatisme et un peu d'humilité quant à la précision du résultat.
Dominique

Merci à Maxime pour nous avoir transmis le lien vers cet excellent article du site GPS Visualizer.
Il résume bien quatre possibilités pour obtenir des dénivelées:
1: Utiliser une trace dont les altitudes ont été mesurées par un GPS en n'utilisant que les satellites (altitudes brutes sans la correction barométrique style Garmin): La moins précise
2: Utiliser un profil barométrique: Assez précise si l'altimètre est bien calibré, et si la météo n'évolue pas
3: Utiliser une trace dont les altitudes sont issues d'un DEM (MNT en Français). Assez bonne estimation. Mais pas partout: d'expérience en zone côtière avec falaises les dénivelées sont très surestimée.
4: Estimer manuellement les dénivelées, après repérage sur la carte des points hauts et des points bas du parcours, et lecture des altitudes correspondantes soit sur les courbes de niveau, soit sur un MNT. Présentée comme assez précise mais gommant les petites montées et descentes difficilement repérables sur la carte.

Il manque une cinquième possibilité: utiliser une trace dont les altitudes sont estimées par le récepteur GPS en combinant les mesures satellite et les mesures barométriques. C'est ce que proposent les récepteurs Garmin.
Les mesures satellite présentent des fluctuations parasites très rapides. Les mesures barométriques présentent des fluctuations parasites beaucoup plus lentes, dues à la météo. Un algorithme exploite les deux types de mesure pour délivrer une estimation de bien meilleure qualité que les deux mesures prises isolément.(Après déclenchement de la correction, il faut attendre une dizaine de minutes pour que l'algorithme converge et produise un résultat acceptable ).

Je rencontre un problème sur le sentier littoral GR34, où le parcours présente souvent un très grand nombre de montées et descentes, certaines avec des écarts d'altitudes assez faibles.

J'ai écarté la méthode 1 trop imprécise, la méthode 2 trop sensible à la météo. La méthode 3 ne convient pas non plus car même le MNT IGN accessible via gpxRando donne en zone côtière des profils aberrants (très bruités). La méthode 4 est impraticable car les sinuosités du sentier et la précision des lignes de niveau rendent l'exploitation de la carte impossible.
Reste la cinquième possibilité. Les essais que j'ai pu faire sont encourageants. Mais je rencontre un pb avec IBP Index qui  filtre raisonnablement les traces obtenues là où le relief est doux et filtre exagérément les traces obtenues avec les mêmes réglages du GPS là où le relief est très tourmenté. Pourquoi filtrer différemment des traces obtenues avec le même moyen de mesure utilisé de la même façon?
Il y a de fortes chances pour que le problème rencontré en zone côtière se retrouve par exemple dans les lapiaz où le relief est tourmenté.

Bonjour,
Je voudrais faire quelques remarques par rapport à ces derniers échanges.
Jean, tu élimines la solution 3 je pense un peu trop rapidement car signal trop bruité. Il faudrait peut-être corriger le fichier et prendre la moyenne glissante sur 3 voire 5 points voisins et observer l'impact sur les cumuls. Ça devrait en principe remettre d'aplomb les résultats. (C'est ce que j'avais fait dans le tableau Excel que je vous avais passé, avec mes essais et divers contre-essais).
Je trouve que le GR34, même s'il est intéressant, devrait être considéré comme un cas particulier. C'est comme si je prenais des balades que j'ai faites dans les Dentelles de Montmirail, les Calanques ou les Gorges du Verdon. Je m'étais toujours efforcé pendant plusieurs années, avec Jean-Paul Fontaine, de varier les expériences (Auvergne, Drôme et tout ce qui est haute montagne ou montagne à vache avec des dénivelés à la journée souvent autour de 800 ou 1000m), tout ça au gré de notre groupe (3 à 4 sorties par semaine sans compter près d'une dizaine de séjours plus ou moins sportifs, par an)
Je suggère, pour qu'on arrive à partager une liste de préconisations à destination du grand public de randonneurs, en travaillant sur de la montagne à vache ou sur des vraies zones de montagne, ce qui représente une grande partie des pratiques.
N'oublions pas qu'il y a la règle presque universelle des 80/20.....

Les portions de côte rocheuse sur lesquelles j’ai constaté une forte imprécision du MNT IGN (et aussi de SRTM) appartiennent au Massif Armoricain. Son littoral s’étend de St Vaast-La-Hougue (dans la Manche) aux Sables d’Olonne (en Vendée). Cela représente selon le WebSIG 2500 km de sentier côtier. Il faut ajouter toutes les îles dont la plus grande (Belle-Ile) apporte à elle seule 90 km supplémentaires. Et nous avons un grand nombre de boucles locales qui empruntent partiellement le sentier littoral. Je n’ai pas estimé le cumul correspondant.
On rencontrera très certainement le même problème, lié à la proximité de la mer et au relief tourmenté de la côte, sur une bonne partie du littoral méditerranéen et dans les Outremers.
Nous avons donc plusieurs milliers de kilomètres de sentier côtier en zone rocheuse. C’est la raison pour laquelle je m’intéresse au sujet. On ne peut pas minimiser le problème en faisant un parallèle avec les dentelles de Montmirail dont le tour ne représente que 14 km.
Sur les sentiers côtiers de ce type, j’ai constaté à plusieurs reprises que le profil donné par le GPS, correction baromérique activée et correctement utilisée, était bien moins bruité que le profil issu du MNT IGN (ou SRTM) :
Exemple : Sur un parcours près de Cancale, le profil IGN donne des dénivelées de + et -1210 m alors que le profil GPS donne +965 et -960 mètres. Soit une surestimation de 26% avec le profil IGN.
J’ai aussi constaté qu’en zone collinaire, il y avait un excellent accord entre les altitudes IGN et les altitudes GPS. Les profils ont la même qualité.
J’ai par ailleurs évalué la qualité du profil GPS en effectuant un parcours AR de 4,5 km, à altitude constante. (J’ai suivi une laisse de haute mer sur une grande plage). Les fluctuations étaient inférieures à  1,5m. 
La fréquence de ces fluctuations me fait estimer l’impact sur les dénivelées cumulées  à un excédent de 20 mètres tous les 10 km.
Voici des résultats d’essais sur une trace de 18,4 km en milieu collinaire :
Profil 1 (Profil GPS) :                                            D+ = 375 m, D-= 372 m
Profil 2 (Altitudes remplacées par MNT IGN) :            D+ = 379 m, D-= 379 m
Avec les considérations précédentes sur l’excédent dû aux fluctuations, les dénivelées sont probablement surestimées de 37 m, ce qui donne : D+ = 338 m,  D- = 335 m.
Il est intéressant d’appliquer avec gpxRando un seuil de 2 mètres sur le profil 1.
On obtient D+= 321 m, D-= 318 m, ce qui est inférieur à l’estimation. Et c’est normal car le seuillage élimine non seulement les fluctuations parasites, mais aussi les petits accidents de terrain bien réels.
Noter qu’avec une estimation manuelle à l’ancienne, basée sur l’examen des courbes de niveau, on éliminerait aussi ces petits accidents de terrain et même des accidents plus importants  car le seuil choisi est inférieur à l’équidistance des courbes.
Pour résumer :
-          En zone côtière (relief tourmenté, falaises), le profil altimétrique issu du GPS est de bien meilleure qualité que celui issu du MNT IGN
-          En zone collinaire (relief doux), les qualités sont équivalentes, et on peut exploiter le MNT.
Ce qui m’amène en zone côtière à privilégier la meilleure donnée brute, donc le profil GPS. Et surtout à regretter la violence du filtrage appliqué par IBP index sur ces profils très irréguliers par nature.
Pour fixer les idées : IBP Index ramène les dénivelées du profil de Cancale à +171 m et -189 m, alors que le profil GPS fourni en entrée affiche des dénivelées de +965 et -960 mètres.
 Le GPS avec correction barométrique, capable de donner des profils doux quand ils sont réellement doux, n’est pas à incriminer. IBP filtre beaucoup trop violemment et calcule un indice d’effort irréaliste, correspondant à une rando sur terrain plat.
Je n’ai pas cherché à traiter le profil IGN obtenu en zone côtière (par lissage ou seuillage avec gpxRando) car par endroits (quand on surplombe la mer) le bruit étant plus fort que le signal, lissage et seuillage n’ont plus de signification.
 
En complément pour ceux que ça intéresse : Valeurs obtenues avec gpxRando sur le profil 1 ci-dessus :
Profil brut : D+ = 375 m, D-= 372 m, durée : 4h59
Estimation : D+ = 338 m,  D- = 335 m (en retirant 20 m tous les 10 km)
Avec seuillage à 2 m : D+= 321 m, D-= 318 m, durée 4h53
Avec lissage permettant de retomber sur l’estimation (Il faut lisser sur 7 points) : D+= 339 m, D- = 336 m, durée 4h55
On voit qu’ici, l’impact du lissage ou du seuillage sur les estimations de temps est minime.

Pour ceux que ça intéresserait: IGN en partenariat avec le SHOM (Service hydrographique et océanographique de la Marine) a lancé le programme "Litto 3D" pour une meilleure représentation des altitudes (et aussi des profondeurs) sur la frange littorale. La partie "terre ferme" concernée va de l'estran à la courbe des 10 m ou au minimum 2 km à l'intérieur des terres:Voir le lien Litto3D . Mais je ne pense pas que les données qui nous intéresseraient soient déjà disponibles.

Bonjour,
Je reviens sur la préconisation de Jean-Claude qui conseille de lisser les courbes sur 3 points, en utilisant gpxRando.
Je pense que le paramètre significatif n'est pas le nombre de points, mais la longueur de la portion de trace correspondant à ce nombre de points. L'effet du lissage sur 3 points ne sera pas le même selon que la trace présente 100 points au km ou seulement 20.
La préconisation des 3 points est valide, mais probablement sur une catégorie de traces. Peut-être sur des traces dessinées à la main, donc avec un nombre restreint de points?

Pour en avoir le cœur net, je viens de faire des essais sur 3 traces présentant un grand nombre de points au km:
- Un premier essai en appliquant un lissage sur 9 points à la trace brute, et en notant les dénivelées calculés par gpxRando,
- Un second essai en réduisant avec gpxRando le nombre de points de trace dans un rapport voisin de 2, puis en appliquant un lissage sur 5 points  (C'est dans gpxRando la valeur disponible la plus voisine de 9/2), et en comparant les dénivelées aux précédents.

Les résultats obtenus sur les 3 traces sont identiques. Voici ce que ça donne avec la première (J'ai pris des valeurs de lissage élevées pour bien faire la différence. Sur ce parcours, la valeur de lissage la plus réaliste pour la trace brute serait de 7 points)  :

Trace non réduite (données de gpxRando):
1160 points sur 13,1 km. Soit un pas de 11,3 mètres
Lissage sur 9 points, soit sur une longueur de 101 mètres
Dénivelées: +616 et -174
Trace réduite par gpxRando (max: 50 pts/km):
650 points sur 13 km. Soit un pas de 20 mètres
Lissage sur 5 points, soit sur une longueur de 100 mètres
Dénivelées: +616 et -174 .

Il s'agit du même parcours, représenté par deux traces qui ne différent que par la densité des points de trace, et lissées tantôt sur 9 points, tantôt sur 5 points, mais toujours sur la même longueur. Et sans surprise, les dénivelées obtenues sont identiques.

Par conséquent, si on veut être rigoureux, la préconisation du nombre de points de lissage ne devra pas être la même selon que l'on a affaire à une trace dessinée à la main (typiquement un point tous les 40 à 50 mètres selon le "dessinateur") ou une trace GPS issue d'une collecte (un point tous les 10 mètres).
Par contre, une préconisation exprimée en "longueur de lissage" serait indépendante de la densité de points sur la trace. Je pense que gpxRando pourrait facilement afficher la longueur de lissage associée au nombre de points choisi.