GPS je nevjerojatna tehnologija. Uređaj koji možete nositi kao sat, izmjenjuje signale sa satelitima koji se nalaze u Zemljinoj orbiti, kako bi izračunao vaš položaj bilo gdje na planeti u samo nekoliko sekundi.

Iako bi ispravnije bilo koristiti akronim GNSS (Global Navigation Satellite System) umjesto GPS, akronim GPS postao je toliko uvriježen u svakodnevnom govoru da bi za većinu bilo zbunjujuće korištenje manje poznatog akronima GNSS. Za više informacija o razlici GNSS-a i GPS-a kliknite OVDJE.

GPS ili Globalni sustav pozicioniranja (global positioning system) radi tako da uređaj s GPS prijemnikom pronađe četiri ili više satelita i izračuna udaljenost od svakog od njih kako bi na temelju tih podataka odredio vlastitu poziciju.

Kada govorimo o GPS-u, obično podrazumijevamo GPS prijemnik, ali zapravo se radi o grupi od 24 satelita koji se nalaze u orbiti našeg planeta te o još 5 postaja na Zemlji koji održavaju satelite na potrebnoj udaljenosti, odnosno na nadmorskoj visini od približno 20.200 kilometara. Sateliti kruže oko Zemlje dva puta dnevno, kreću se tako da se na bilo kojem dijelu Zemlje, u svakom trenutku može pristupiti do barem četiri satelita.

Svaki satelit šalje radio signale koji, između ostalog, sadrže i točno vrijeme kad je signal poslan (koristeći vrijeme atomskog sata koji se nalazi na satelitu). Ti signali trebaju u prosjeku 70 milisekundi (0,07 sekundi) da bi stigli do nas na Zemlju. Vaš GPS prijemnik prima te radio signale i na osnovu razlike vremena potrebnog signalima s različitih satelita da dođu do uređaja, on može odrediti njegov položaj pomoću metode koja se naziva trilateracija (određivanje položaja točaka u mreži međusobno povezanih trokuta mjerenjem duljina stranica trokuta).

Vaš GPS sat (prijemnik) oslanja se na to da signali do njega dolaze jednakom brzinom od svih satelita s kojih u tom trenutku prima signal, što znači u ravnoj, neprekinutoj liniji. U stvarnosti to često nije tako jer visoke zgrade, stabla i slično mogu odbijati signal, skrećući ga s ravne linije i dodajući nanosekunde na vrijeme dolaska signala. To može biti dovoljno za smanjenje točnosti položaja ili za izračunavanje pogrešnog položaja.

"Moj GPS sat pokazuje da je staza duža/kraća nego što bi trebala biti!" - Svaki organizator dobije na desetke ovakvih primjedbi nakon utrke. Zapravo je normalno da svaka utrka ima tri grupe natjecatelja, one koji su uvjereni da je staza bila kraća, one koji misle da je staza bila duža i one koji vjeruju da je staza točna ili unutar njima prihvatljivih odstupanja.

Utrka koja je trebala biti vaš prvi maraton često na GPS satu ispadne 500 metar kraća ili duža. Obje situacije su vrlo frustrirajuće jer u slučaju da GPS sat pokazuje manje osjećate se uskraćeno za svoj maratonski PB, a u drugom, prevareno jer vaš sat pokazuje da ste završili, a zapravo je pred vama još nekoliko minuta trčanja do službenog ulaska u cilj.

Ako je staza certificirana i pravilno postavljena u krivu je vaš GPS sat i linija vašeg trčanja, a u ovom blogu objasnit ćemo i zašto.

Zašto bi staza bila duža od certificirane dužine?

Kako bismo odgovorili na ovo pitanje, prvo se moramo upoznati s načinom izmjere i certifikacije staze. Ako se bavite trčanjem i istrčali ste nekoliko službenih utrka, vjerojatno ste se susreli s utrkama koje ističu kako su njihove staze AIMS certificirane. Ono što ste se zasigurno isto zapitali je, tko/što je to AIMS i zašto bi trebali vjerovati njihovom certifikatu.

AIMS je skraćeno od Association of International Marathons and Distance Races (Međunarodna udruga maratonaca i trkača na duge staze) koja u partnerstvu s World Athletics (nekada poznatom kao International Association of Athletics Federations (IAAF)), kao jedinu ispravnu i točnu metodu izmjere staze priznaje "kalibrirani bicikl".

Za izmjeru staze može se koristiti bilo koji bicikl koji na sebe ima fiksiran Jones Counter (Jones-ov brojač). Jones Counter je uređaj koji broji okrete kotača bicikla. Nakon što stazu prođete biciklom brojač će vam pokazati koliko okreta kotača je bilo potrebno da prođete zadanu stazu. To samo po sebi nema nikakvo značenje, jer još uvijek ne znamo koju udaljenost smo prevalili, znamo samo koliko puta se okrenuo kotač bicikla. Kako bi saznali točnu udaljenost koju smo prevalili biciklom potrebno je utvrditi točnu udaljenost koju prevalimo jednim okretom kotača.

Kalibracija bicikla svodi se upravo na to - utvrđivanje udaljenosti koja se prevali u jednom okretu kotača. Kalibracija se radi na stazi koja će se certificirati, a potrebno je odrediti, što ravniji, asfaltirani dio staze dužine 300 do 500 metara. Izmjera kalibracijske dužne staze radi se željeznim metrom i mora se raditi na 20 C, dok željezni metar mora biti ravan i napet silom od 50N kako bi bio potpuno ravan i kako ne bi došlo do rastezanja ili stezanja željeza kod visoke/niske temperature. Nakon što je kalibracijska dužina točno izmjerena u odgovarajućim uvjetima i gume bicikla su pravilno napumpane, vrijeme je da saznamo točno koliko okretaja je potrebno biciklu da prevali izmjerenu kalibriranu dužinu. Kalibrirana dužina se prolazi dva puta, najčešće u jednom smjeru pa onda nazad u drogom.

Nakon što je kalibracija završena, mjeritelj zna točnu udaljenost koju prevali biciklom u jednom okretu kotača i spreman je za izmjeru. Biciklom prolazi stazu i zatim broj okreta koji Jones Counter prikazuje u cilju pomnoži s dužinom koja se prevali u jednom okretu kotača.

Ostaje još jedno pitanje, kako mjeriti zavoje? Zasigurno znate da je najkraći put prelaska zavoja njegova unutarnja strana, dok je sredina staze ili vanjski rub zavoja duži. Upravo je to razlog zašto trkači na atletskim stazama, na kraćim dionicama ne startaju iz jedne linije već su startevi odmaknuti za onoliko koliko je njihova staza kraća ili duža od protivničke, koja zavoj prolazi na drugom mjestu. Za izmjeru i certifikaciju staze koristi se najkraća moguća ruta, tako da vam trčanje unutarnjom stranom zavoja neće pomoći da skratite stazu i na primjer, lakše oborite rekord zbog toga što ste skratili udaljenost. S druge pak strane, ako trčite sredinom staze ili vanjskim rubom staze, samim time staza više nije certificirane dužine, duža je, jer radite veći luk u zavoju.

Trčao sam najkraću moguću liniju staze, ali moj GPS sat svejedno pokazuje drugačiju dužinu od one certificirane.

Iako nam je GPS tehnologija postala dio svakodnevnog života, ona ima svoje granice i često od nje očekujemo previše. Potrošački GPS uređaji, poput onih u telefonima ili koji se koriste u GPS satovima, precizni su na oko 3-8 metara.

Umjesto točne linije kojom trčite sateliti na nebu iznad vas prate vašu rutu kroz niz točaka koje su obično u krugu od 3 metra oko vas u idealnim uvjetima, no u slučaju kiše, velike gužve, u gustoj šumi ili u gradu gdje ste okruženi visokim zgradama ta preciznost GPS lokacije može se smanjiti na krug od 8 i više metara oko vas. Upravo iz tog razloga dvije točke na kojima vas je GPS sat locirao mogu biti 8 i više metara udaljene od vaše stvarne lokacije. Takva greška uzrokuje razliku stvarno istrčane rute i one koju je izmjerio GPS sat. Rezolucija očitanja GPS satova obično je jedna sekunda. To znači da sat pomoću GPS-a bilježi vašu poziciju svake sekunde i svaka od tih točaka bit će zabilježena u krugu od 3 do 8+ metara oko vas. Vrlo je lako zaključiti da i najpreciznije moguće očitanje u krugu od 3 metra od vaše stvarne pozicije može akumulirati veliku razliku u dužini stvarno istrčane staze i staze koju prikazuje vaš GPS sat.

Još jedan problem koji oduzima od preciznosti GPS sata je činjenica da se zabilježene točke vaših pozicija prilikom izračuna spajaju ravnom crtom, tako da i u slučaju kada bi GPS sat mogao izračunati vašu lokaciju savršenom preciznošću, vaši zavoji neće biti točno iscrtani jer ravne crte sijeku krivulju zavoja. Promjene nadmorske visine također utječu na prijeđenu udaljenost. Ako je vaš sustav opremljen altimetrom, razlike nadmorskih visina računaju se tijekom izračuna udaljenosti. Što je staza ravnija i kraća, to je izračun GPS sata bliži stvarno istrčanoj liniji i suprotno, što je više zavoja i što je staza duža, to više do izražaja dolaze mane GPS uređaja.

Zaključak: iako su GPS satovi vrlo korisni uređaju za trening i navigaciju, u usporedbi s točnošću AIMS certificiranih izmjera, nemaju šanse. Ako je organizator pravilno postavio AIMS certificiranu stazu jedino što razlika izmjere vašeg GPS sata dokazuje je netočnost vašeg uređaja :)

One more thing...

Svaki GPS sat u sebi ima algoritam za izračun udaljenosti. Prilikom izračuna udaljenosti između dvije točke koje je zabilježio, sat pomoću unaprijed zadanih algoritama pokušava izračunati što točniju udaljenost, uzimajuću u obzir nedostatke GPS tehnologije. Svaki proizvođač sata koristi vlastite algoritme kako bi poboljšao točnost izračuna udaljenosti.

I baš kao i uređaji, programu i usluge (Garmin Connect, Strava, Endomondo, Runkeeper itd.) na koje prenosite aktivnosti mogu koristiti svoje algoritme za izračun udaljenosti. Možda ćete primijetiti da ista datoteka koja se prenosi na više platformi može prikazati različite udaljenosti na različitim platformama.

Ovo je usporedba između Strava i Garmin Connecta za istu aktivnost. Razlika u udaljenosti i vremenu javlja se zbog različitih algoritama koji se koriste na pojedinačnoj platformi prilikom analize aktivnosti. Važno je primijetiti da razlike u algoritmima ne uzrokuju samo razliku u udaljenosti, već i u vremenu trajanja aktivnosti. Da li je tempo na ovoj stazi bio iznad ili ispod 4:30 min/km? Da li je to uopće važno? Ponekad je vrlo važno, čak i amaterskom trkaču.