如何获取GPS轨迹的高程剖面图？

我想获得一个用GPS记录的轨迹的合理准确的高度剖面（该轨迹通常具有非常不可靠的高度数据，有时根本没有，取决于型号）。

有没有人暗示最简单的方法。到目前为止，我正在考虑的两种技术是：

• 使用Google Elevation API

  该API相对易于使用，但由于其使用限制，仍然需要一些简单的步骤：每个请求最多返回512个样本，并且沿路径的点数也受到限制（受URL长度限制）。

  我希望可以配置一个gpsbabel简化过滤器以将轨道缩小到合适的点数（由于海拔数据的分辨率，它们中的任何点都不能小于100m左右），但是接下来的问题仍然是如何映射由于长度会有所不同，因此此简化的轨迹可以追溯到原始路径。

  或者，如果这不适合自动化，最好的方法可能是让用户手动选择地图上的横断点。

• 下载航天飞机雷达地形任务（SRTM）数据并在本地进行查询。

  我没有这方面的经验，因此欢迎提出任何可行的建议。数据集有多大？需要什么GIS软件，可以用合适的方式编写脚本吗？我不想不必编写一个采样和插值算法，这听起来很痛苦。这种方法的可能表现是什么？（我需要它非常快并且可以在内存受限的VPS Web服务器上运行...）

从http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp重新下载数据，以充实@MerseyViking的答案的一些详细信息：

共有72 x 24个图块，每个图块约20mb的zip文件，可解压缩为72.1mb 16bit TIF文件（6001x6001像素）。

大约120 GB，比我能存储的还要多。将其压缩并忽略海洋会将其减小到10gb，这仍然有点太大。按需加载数据将大大减少所需的存储空间，但是源站点速度很慢（我的速度仅为10kb / s），这非常不切实际。

对于本地解决方案，可以编写GRASS脚本来执行此操作：

# extract raster values at our points
# use cubic convolution for interpolation between DEM locations
v.drape in=my_pts out=pts_srtm_elev type=point rast=srtm_dem method=cubic

我为我的一个用例运行了它的扩展版本，而v.drape的性能完全没有问题。

gpsvisualizer.com将为您做到这一点。我相信它在后台使用GPSBabel和Google API。

听起来好像您需要此作为通用解决方案，即为您要处理的任何轨道提供世界上所有的高程数据，因此不想在本地存储所有CGIAR数据。上面提到的gpsvisualizer.com（@Llaves）可能是最好的选择。

如果您不需要高分辨率，则整个星球的GTOPO数据集（1公里网格）仅约300MB；否则，可以使用ASTER GDEM（30m）和原始SRTM（90m）数据集，但是，正如您所指出的，有很多数据。（下载后，可以通过删除通常大于实际高程数据的捆绑PDF来减小ASTER数据的大小-当我这样做时，非洲数据集减少了40％！）。

在R中，您可以相当快地从任何这些数据集中提取高程剖面-尽管加载栅格可能花费大部分时间。这使用一个小的自定义readGPX函数和gpsbabel来处理GPX数据：

#Load elevation model and process track:
dem <- raster("E020N40.DEM")
track <- readGPXt("trackfile.gpx")
coordinates(track) <- ~Longitude+Latitude
proj4string(track) <- "+proj=longlat +ellps=WGS84 +towgs84=0,0,0,0,0,0,0 +no_defs"
#Overlay (extract) the elevation data for the track points:
track$profile <- extract(dem, track)
track <- as.data.frame(track)

现在，“轨迹”是一张包含经纬度的GPS点表，其他标准GPX数据（速度，gps高程等），以及一个“配置文件”列，用于指示该点的高程。

SRTM数据易于在给定区域下载，我过去曾使用过此站点。这些文件不是很大，您可以将它们作为地理参考TIFF获得。下载整个世界可能要花一些时间，但是有几个磁贴覆盖了很大的区域。您可能会遇到的问题是水平分辨率，在世界大多数地方，水平分辨率约为90米，而垂直误差可能会非常大，存在峰值和丢失数据的区域。

ASTER GDEM数据集是一种更新的，高分辨率的测量，水平分辨率约为30m，但质量通常低于相应的SRTM数据。

我不知道Google海拔高度数据的分辨率是多少，但是如果它基于SRTM，也不会感到惊讶，因此使用Google API可能会给您与使用本地过程相似的结果。

如果要成为一个简单的基于Web的系统，请遵循@underdark的回答，GRASS GIS可能是可行的方法。我已经使用r.profile进行了简单的可互见性绘图，但取得了一些成功，但是我不确定它使用哪种插值方法。它可能只是最近的邻居。编辑：查看源代码，r.profile确实使用了最近的邻居，因此您可能会得到一些阶梯式的假象。

另一个选择可能是使用GDAL和NumPy编写Python脚本，这可能需要更多的工作，但是会提供一个不错的自定义解决方案。

首先，您应该指定要满足的水平/垂直精度。

但是，让我们从实际的角度来看一下：

• 每个SRTM3磁贴具有1200x1200单元，每个单元是一个两字节的整数值，表示以米为单位的高程。大约有2.75 MB的原始未压缩数据。
• 有14042 SRTM3磁贴。那是cca。38 GB的原始数据。
• 您真的需要覆盖整个世界吗？我认为在撒哈拉沙漠，戈壁沙漠或西伯利亚中部显示GPS轨迹的高程轮廓并没有太大的兴趣，因此如果您现金拮据，则覆盖它在经济上是不可行的（BTW：SRTM3无法覆盖整个世界，因此您无需担心格陵兰岛和南极洲等地;））。
• 通过一些巧妙的压缩和数据编码，您可以大大减少数据集的大小。高程值为0到8848，因此不使用其余两个位。您还可以通过增量压缩对高程进行编码，以进一步减小高度。您还可以放弃一些垂直精度（例如2m），这样每个单元格可以节省一额外的位。
• 根据将用于（步行，骑自行车，驾驶...）的GPS轨迹的类型，您应该将数据存储为较小的图块（例如0.25x0.25度）作为磁盘上的文件或数据库表中的行。
• 对磁贴使用一些聪明的内存高速缓存，这样就不必重新加载常用的磁贴。
• 从单元格计算高程是整个业务的简单部分。