Mark Graham

(případné poznámky překladatele kurzívou)

Co to vlastně je „výška dle GPS“ a co je „barometrická výška“? A jaký je mezi nimi rozdíl? Co může tento rozdíl způsobit? Tento článek vysvětluje vše, co potřebujete vědět ve věci „barometrická“ versus „GPS“ výška.

Tento článek byl poprvé zveřejněn v čísle 123 časopisu Cross Country v květnu 2009. Vznikl na základě spolupráce redakce časopisu s Markem Grahamem, technikem a dlouholetým britským paraglidingovým pilotem, který strávil několik měsíců a celou XC sezónu v Austrálii prací na jeho přípravě.
Výsledný článek byl dále upravován na základě diskusí na vysoké úrovni v rámci jak FAI/CIVL, tak i Paragliding World Cup Association [asociace světového paraglidingového poháru]  o problému porovnávání GPS a barometrické výšky. Obě organizace používají právě GPS výšku pro výpočet skóre.

Tento článek vysvětluje, proč jeho autor přemýšlí o tom, že je třeba znovu promyslet jak se v PG/HG soutěžích měří výška a zastavilo se používání GPS výšky pro rozhodování v kritických situacích.
Ve světle prvního tasku zrušeného PG mistrovství světa 2011 (32 pilotům bylo uděleno 0 bodů za narušení letového prostoru, naměřeného dle GPS) a problematické téma „rozpor mezi GPS a barometrickou výškou“ vystrčilo svou hlavu znovu letos v závodě Red Bull X-Alps 2011, kterému jsme se plně věnovali v našem webovém časopisu.

Také si přečtěte: Red Bull X-Alps 2011: Day 6

Fotografie projekce tracklogu Chrigel Maurer Red Bull X-Alps ze 22. července v Google Earth zobrazuje, jak blízko letěl u omezeného vzdušného prostoru.

(Chrigel Maurer se při svých letech řídil barometrickou výškou, zatímco tracklogy Live Tracking a bodovací záznam letu uváděl GPS výšku. I když v době zveřejnění nebyl znám oficielní přesný typ narušení vzdušného prostoru, se tento problém velice zpopularizoval mezi piloty. Článek upřesňuje, jak se tyto dvě veličiny mohou od sebe navzájem lišit: nejméně o 5%, velmi často však mnohem více. Maurer zcela správně letěl dle barometrické výšky, to jen zbylá část tohoto sportu létá dle nesprávných hodnot!)
Je jen dobře si přečíst o této věci trochu více komplexněji – položte jakoukoliv související otázku za tímto článkem, pokusíme se vám co nejdříve odpovědět.

NAHORU

GPS VÝŠKA
Mark Graham obhajoval nepoužívání GPS výšky pro zamezení narušení vzdušných prostorů nebo pro skórování při závodech již po skórovacím chaosu na Bulgaria World Cup [světový pohár v Bulharsku] v roce 2008.

Magazín Cross Country, číslo 123, květen/červen 2009

Sopot, Bulharsko 2008. Třetí task Paragliding World Cup [paraglidingového světového poháru] přinesl zhroucení, protože rozhodčí, vyhodnocující závod, zjistili narušení omezeného vzdušného prostoru u velkého počtu pilotů a následně jim přidělili nulové skóre. Někteří z takto penalizovaných pilotů byli přitom stále skálopevně přesvědčeno o své nevině, v několika případech byly tyto připomínky následně akceptovány a opraveny.
Jedním z problémů byla nesprávná interpretace informací, zobrazených na leteckých přístrojích a neporozumění toho, co bylo zaznamenáno v tracklogech.
 

Tento článek si klade za cíl zvýraznit rozdíly mezi barometrickou a geometrickou výškou (výška na hladinou moře), stejně jako vysvětlit zvláštnosti různých leteckých přístrojů. Teprve po vysvětlení a porozumění těchto otázek lze přesně definovat výšková omezení, bez dvoj- a vícesmyslností, stejně jako piloti potom budou schopni správně číst a interpretovat zobrazované údaje na svých přístrojích.
Několik návrhů pro organizátory soutěží, jak definovat výšková omezení při soutěžích je uvedeno v závěru článku.

GPS A GEOMETRICKÁ VÝŠKA

USA se v roce 1973 rozhodly vyvinout to, co dnes známe jako GPS systém. Pro plnou funkčnost systému bylo třeba umístit 24 satelitů na oběžné dráhy, takže systém byl oficiálně plně aktivní až v roce 1995. Každá z těchto družic je ve výšce 20 200 km nad Zemí, doba oběhu pak činí 11 hodin a 58 minut. Pohybují se rychlostí 3 900 m/s, tedy tak rychle, že dle Einsteinových teorií relativity musí hodiny na jejich palubě ukazovat zcela jiný čas (což je zvláštnost, ale není důležitá).GPS přijímač, který máme u sebe, potřebuje pro určení polohy ve dvou rovinách signál nejméně ze tří satelitů, při potřebě určení ve třech rovinách je zapotřebí zpracovat signál ze čtyř satelitů. Při létání je zcela běžně „vidět“ na více družic, takže výsledkem je podstatně vyšší přesnost určení okamžité polohy.
Každý z GPS satelitů má na své palubě atomové hodiny a vysílá svou aktuální polohu na zem: než tento signál dosáhne Země, tak uplyne přibližně 70 milisekund. Vaše GPSka přijme signál z každé ze tří družic a vypočítá aktuální polohu pomocí trigonometrických výpočtů dle rozdílů doby přenosu od jednotlivých družic.
Takže vaše GPSka vlastně ví, kde je satelit v jakémkoliv daném čase, pomocí triangulačních výpočtů by měla vědět kde je a pak vám může říci, kde se vy právě nacházíte, ve vztahu k modelu zobrazení povrchu země (který si můžete zvolit). Vaše GPS zařízení má přitom tyto údaje (datumy) o Zemi ve své paměti.
Nejpoužívanějším systémem modelem Země je World Geodetic System [světový geodetický systém], který byl ustaven roku 1984 (WGS84). U jednotlivých států jsou k dispozici mnohem přesnější modely jejich části povrchu země, nicméně svět závěsného a paraglidingového létání směřuje k používání modelu WGS84.
WGS84 definuje Zemi jako elipsoid: pomačkaný míč. Tento elipsoid je opravdu dobrým přibližným zobrazením průměrné úrovně mořské hladiny, nicméně bylo zjištěno, že v tomto znázornění existují chyby v rozmezí od -100m do +70m ve vztahu ke geoidu, vzhledem k tomu, na jakém místě planety se právě nacházíte.
Geoid je nejlepší definicí průměrné hladiny moře (MSL - Mean Sea Level). Tento geometrický útvar je na webu nps.gov definován jako: “ Specifický ekvipotencionální povrch, který je shodný s průměrnou hladinou moře, kterou je třeba si představit tak, jako by probíhala skrz kontinenty. Tento povrch je vždy a všude kolmý k působení gravitační síly.“
 

Obr.1: Zobrazení geoidu jako elipsoidu s uvedením odchylek.
NAHORU

Odchylky GPS výšky od geoidu se mohou lišit v závislosti na místě, na kterém se právě nacházíte, při použití datumu WGS84. V jižní Indii vám vaše GPS ukáže o 100m níže, zatímco na Islandu to bude o 70 m výše než je skutečnost.
Obrázek 1 (viz výše) zobrazuje, jak jsou chyby rozloženy. V Evropě je elipsoid přibližně o 50m výše než geoid, v jižní Indii pak téměř o 100 m níže.
Jestliže si vybereme a budeme pracovat s datem WGS84 (elipsoid), pak některé GPSky mohou vkládat korekci geoidu k dané geometrické (nadmořské výšce), zatímco jiné tuto korekci neprovedou. Pro vypracování úhrnu chyb pro váš praktický život použijte onlinovou kalkulačku přepočtu výšky elipsoidu na geoid pro jakýkoliv bod na zeměkouli http://sps.unavco.org/geoid.
 

CHYBY GPS
Ve výpočtu GPS polohy jsou obsaženy následující chyby.
 

Obr. 2: V čem spočívají chyby výpočtu vodorovné  GPS polohy

Chyby, uvedené v Obrázku 2 (viz výše), existují v osách x a y (zeměpisná šířka a výška), odchylky na svislé ose Z jsou přibližně trojnásobkem chyb ve vodorovných směrech, díky poloze satelitů nad zeměkoulí. Celková přesnost je lepší než ±15 m ve vodorovné rovině a ±45 m ve svislé ose. Jestliže je příjem signálů z družic nevalný, pak se tyto chyby dále zvětšují, nicméně při létání jsou podmínky příjmu obvykle dobré.
Použití různých datumů, stejně jako modelu geoidu či elipsoidu, mohou poskytnout zcela rozdílné údaje o poloze. Tohle je velmi důležitý bod, který znamená, že základem všeho je jednotné datum, používané jednotně všemi soutěžícími.
Jako příklad lze použít jeden případ z roku 2008, kdy software výpočtu výsledků použil délku letu okolo elipsoidu, zatímco jeden z GPS přístrojů používal sféru FAI (sféra s poloměrem 6 371 km). Software výpočtu výsledků na základě výpočtů rozhodl že pilot byl vně cílového válce 3 km o 3 m, zatímco přístroj pilota ukázal, že byl uvnitř o 4,5 m.
Tento problém byl vyřešen doporučením organizátorů Paragliding World Cup a zapracováním 0,5% tolerance ve výpočtech vzdálenosti do skórovacího programu FS CIVL.
Mohou se objevit i jiné chyby. Například v případě, kdy GPS přístroj zobrazuje výšku, která je běžně průměrována během několika sekund. Tato zobrazená výška je sice relativně přesná, ale jen za předpokladu, kdy se přístroj nepohybuje, nicméně se vnáší nepřesnost zobrazené hodnoty jak při stoupání, tak při klesání.
Pro použití v sektoru komerčního letectví byly vyvinuty rozšiřující systémy zaměřování polohy a jsou již částečně funkční. WAAS, EGNOS a MSAS jsou GPS diferenciální satelitní systémy, které podstatným způsobem zlepšují přesnost GPS polohy. Tyto tři systémy byly založeny v USA, Asii a Evropě a jsou navzájem kompatibilní. WAAS umožnila provoz mého Garmina 76S v Austrálii během února tohoto roku, nicméně tento systém nepracuje ve Španělsku, kde žiji.
NAHORU

BAROMETRICKÁ VÝŠKA
Letecký průmysl vždy používal barometrický tlak pro měření výšky. (Barometrické) Výškoměry používají barometrický tlak a jsou kalibrovány pro zobrazování tlaku ve formě výšky ve stopách nebo metrech. Kalibrace předpokládá, že se tlak snižuje ve standardních krocích dle dosažené výšky. Zajímá nás zejména výška nad terénem (AGL), nad průměrnou nadmořskou výškou, nebo ve vztahu ke standardnímu referenčnímu tlaku 1013,25 hPa (Pressure Altitude [tlaková výška] neboli PA). Neexistuje žádný důkaz o tom, že by se letecký průmysl chystal přejít na GPS výšku v nejbližší budoucnosti.
V jakémkoliv daném dni se tlak na průměrné výšce hladiny moře (MSL) bude měnit v závislosti na meteorologických vlivech a tlak se bude snižovat dle vzrůstající výšky. Tlak vzduchu se měří buď v hektoPascalech (hPa) nebo milibarech (mb), které jsou v zásadě stejné. Tlak se směrem vzhůru od mořské hladiny snižuje s výškou o 1 hPa na každých 27 stop, tento úbytek vzrůstá o 1 hPa na každých 30 stop ve výšce 4000 stop (1220 m) a 1hPa na 40 stop výšky ve výšce 15000 stop (4570m). Při letu se běžně počítá 30 stop na 1 hPa.
 

Obr. 3: Vzorec 1

Mezinárodní organizace civilního letectví (International Civil Aviation Organisation - ICAO) definuje výpočetní model výšky, tlaku a teploty (viz výše uvedený vzorec 1) a definuje standardní tlak 1013,25 hPa při standardní teplotě 15°C při hladině moře. Společnost Flytec odvozuje výpočty výšky a tlaku právě dle vzorců ICAO, stejně jako jsou všechny výškoměry kalibrovány tak, aby vyhověly tomuto vzorci.
Je třeba poznamenat, že veškeré zobrazované výšky jsou uváděny včetně teplotní kompenzace. Jestliže porovnáváte zobrazenou výšku dle daného tlaku, pak jsou uváděné výšky stejné, bez ohledu na to, za jaké teploty se měření provádí. Tato skutečnost může vést k podstatnému rozdílu v naměřených výškách dle GPS a dle barometrické výšky.
 

VZDUŠNÝ PROSTOR
Z bezpečnostních a právních důvodů létáme dle pravidel Visual Flight Rules [pravidel létání za vidu] a nesmíme narušit řízené vzdušné prostory. U daných letových prostorů je vždy určitá přechodová vrstva, nad kterou je letový prostor definován jako určitá letová hladina. Pod touto přechodovou vrstvou je pak vzdušný prostor definován jako výška (ALT) AMSL.
Například přechodová vrstva začíná v Austrálii v ALT 10 000 stop AMSL a končí FL130. Zatímco v USA a Kanadě přechodová vrstva začíná ALT 18 000 stop AMSL a končí v FL180. V Evropě, na Středním východě, v Rusku a Číně není přechodová vrstva jednotná a může být i ve výšce 3 000 stop AGL.
Jestliže letíte pod převodovou vrstvou, pak by výškoměry měly být nastaveny na místní QNH (Query Nautical Height [vztažená námořní výška]): tlak na MSL [průměrné hladině moře] v dané oblasti. Výškoměr pak bude ukazovat AMSL. Omezené prostory pod přechodovou vrstvou budou chápány jako výška AMSL.
Při létání nad přechodovou vrstvou musí být výškoměr nastaven na standardní tlak1013,25 hPa (neboli QNE, Query Nautical Elevation [vztažená námořní odchylka]). Výškoměr pak bude uvádět Pressure Altitude (PA) [tlaková výška].
Aby se zabránilo záměně mezi Pressure Altitude [tlaková výška] a Altitude [výška], je PA obvykle uváděna bez dvou posledních nul a po té je známa jako letová hladina: PA10000 je mnohem častěji známa jako FL100. Omezený prostor nad přechodovou vrstvou je uváděna jako Flight Level [letová hladina].
Je třeba znát letová omezení v oblasti, ve které létáte. Za letu je možné kombinovat omezení, určená jak pomocí Flight Level [letová hladina], tak i Altitude [výška].
NAHORU

ROZDÍLY MEZI BAROMETRICKOU A GPS VÝŠKOU
Předpokládejme, že GPS zařízení zobrazuje geometrickou výšku nad geoidem a kvalita příjmu signálu je dobrá, takže GPS zobrazuje výšku AMSL ±45 m. Jakákoliv geometrická výška, zobrazená na výškoměru (který definuje letové prostory), se bude měnit v závislosti podmínek daného dne.
Problém s výškou, kterou zobrazuje (barometrický) výškoměr je v tom, že je kalibrován ve shodě s předpokládaným standardním dnem – tedy úbytek tlaku se vzrůstající výškou se snižuje dle standardní míry. Tento předpoklad není příliš přesný, zejména ze dvou následujících důvodů.
Prvním je teplota u hladině moře, která je téměř vždy rozdílná od 15°C, takže pak míra úbytku tlaku s výškou není standardní. Druhým důvodem je pak atmosféra sama, která je tvořena jednotlivými teplými a studenými vrstvami, takže míra změny tlaku není se vzrůstající výškou jednotná.
Den 1:
QNH je tohoto dne standardním tlakem a teplota je též standardní 15°C. V tomto případě je FL 100 ve výšce 10 000 stop AMSL protože QNH = QNE = 1013,25 hPa. GPS zařízení naměří výšku 10 000 stop nad geoidem a všichni jsou spokojení.
Den 2:
Toho dne je QNH při tlaku 1030 hPa, nicméně teplota při hladině moře je stále 15°C. Zelený výškoměr nastavený na QNE, bude stále ukazovat FL100 ve výšce 10 000 stop. Při tlaku 1030 hPa bude nicméně žlutý výškoměr zobrazovat hodnoty výšky o 454 stop výše než zelený výškoměr. Takže v tomto případě bude tento výškoměr při dosažení FL 100 zobrazovat 10 454 stop AMSL. Geometrická výška zobrazená na GPS přístroji bude 10 420 stop v FL 100. Takto získaná geometrická výška je opravdu velmi blízko výšce 10 454 stop, naměřené barometrickým výškoměrem nastaveným na QNH. Pro potřeby znázornění geometrické výšky 10 000 stop, indikovaný žlutým výškoměrem, odpovídá výšce 10 031 stop při tlaku 708 hPa.
Den 3:
Tento den je vysoký tlak, kdy QNH je na hodnotě 1030 hPa, ale zároveň je na mořské hladině teplota 40°C . Zelený a žlutý výškoměr ukazují stejné hodnoty jako v Den 2, protože jsou teplotně kompenzovány. Nicméně tlak v FL 100 je toho dne 697 hPa, odpovídá toho dne geometrické (GPS) výšce 11 325 stop. Výška zobrazená na GPS přístroji se posunula ještě výš. Tato geometrická výška již není v blízkosti hodnoty 10 454 stop, zobrazované barometrickým výškoměrem, nastaveným na QNH. V tomto případě je geometrická výška o 871 stop (8%) výše. Pro potřeby lepší názornosti geometrická výška 10 000 stop odpovídá hodnotě 9 230 stop AMSL, jak je zobrazeno na žlutém výškoměru s hodnotou tlaku 731 hPa.

Obrázek 3 (Po klepnutí se vám v novém okně zobrazí větší verze) zobrazuje jak se výška Flight Levels [letové úrovně] mění den ode dne. Jako příklad byla zvolena FL100 a je vždy při tlaku 697 hPa. Z této ilustrace je patrné, že změna tlaku QNH nezpůsobí velký rozdíl mezi  GPS a barometrickou výškou.
Nicméně změna teploty MSL nevytváří rozdíl mezi GPS a barometricky naměřenou výškou. Chyba, vyvolaná změnou teploty, je ve výši 0,347% za každý 1°C nad hodnotou 15°C a -0,347% za každý 1°C pod úrovní 15°C. Důvod je takový, že vzorec ICAO předpokládá standardní hustotu vzduchu v příslušné výšce, nicméně ve skutečnosti se tato hustota mění dle teploty.
 

A funguje tato teorie v praxi? Obrázky 4a, 4b a 4c (viz níže) zobrazují tři lety pilotky Meredyth Malocsay v Austrálii tohoto roku s použitím přístroje Flytec 6030. Jak je patrné z níže uvedených záznamů, pak rozdíl mezi výškou barometrickou a GPS vykazuje zcela nepopiratelně rozdíly – v závislosti na dni – stejně jako fakt, že tyto rozdíly mohou být ve skutečnosti ještě podstatně horší, než jsou teoretické předpoklady.
Tyto tři paraglidingové lety byly zaletěny v Austrálii pilotkou Meredyth Malocsay v únoru tohoto roku. Pro záznam letů použila přístroj Flytec 6030. Doba trvání činila u prvního letu 4 hodiny, u druhého 3 hodiny a u třetího také tři hodiny. Denní teploty byly ve všech třech případech totožné.

NAHORU
 

Obrázek 4a - Let č. 1
 

Obrázek 4b - Let č. 2
 

Obrázek 4c - Let č.3

Trocha techniky
GPS výška (osa y) je zakreslena proti barometrické výšce (osa x) dle jednotlivých hodnot a výsledný trend (nejpřesnější křivka) je automaticky vložena Excelem. Trendová přímka byla vypočtena dle všeobecného vzorce y=mx+c; kde c je kompenzační konstantou v metrech, s hodnotou výškového rozdílu QNH – QNE během jednoho dne. m udává odstup GPS výšky k přímce barometrické výšky. Jestliže je m=1, pak se výška GPS mění se stejným poměrem jako barometrická výška. Tuto hodnotu předpokládáme v ideálním světě , nicméně zároveň předpokládáme zvýšení hodnoty m dle vzrůstající teploty, indikující procentuální chybu.
Za letu č.1 musela být hodnota c vynucena až na – 40m tak, aby se mohlo počítat s tlakem 1008 hPa, zatímco u letů č. 2 a 3 byla hodnota c nulová, protože denní tlak byl v obou případech 1013 hPa.
Nás nicméně více zajímá hodnota m. Při letu č.1 je m=1,067, což znamená že GPS výška je o 6,7% vyšší než barometrická výška. Při letu č.2 je GPS výška o 7,8% vyšší než barometrická výška, zatímco při letu 3 je rozdíl výšky 5,5%.
Teorie
Dle teorie by měla být GPS výška o 5,2% vyšší než barometrická výška pro 15°C podle přírůstku nad standardní teplotu. Takže v těchto příkladech jsou rozdílné hodnoty v reálných podmínkách podstatně horší, než byly předpoklady. Jedním z možných vysvětlení může být vrstevnaté uspořádání atmosféry. A samozřejmě atmosféra jako taková není standardní.
Všimněte si, že na grafech jsou naměřené hodnoty rozmístěny okolo výsledkové přímky. To může být způsobeno změnami hodnot teploty a QNH během trvání letu. Takže díky zpoždění ve výpočtu GPS výšky, silná stoupání posouvají výsledek doprava, zatímco silná klesání posunují výsledek mírně vlevo od „správného“ výsledku v grafu, což má za následek podstatné „ztloustnutí“ výsledné přímky.
Shrnutí
Tyto lety nezvratně ukazují na procentuální rozdíly mezi GPS a barometrickou výškou, jejich rozdíl se přitom může den ode dne lišit, a tento rozdíl může být ještě větší, než lze teoreticky předpokládat. Bylo by jedině dobré tato měření zopakovat se stejnými přístroji při teplotě 15°C tak, abychom zjistili, zda rozdíl je blíže nule nebo ne.
Pokud si chcete zkontrolovat výpočty, informace a grafy, uvedené v této části, pak si je můžete stáhnout zde.
NAHORU

PŘÍSTROJI ZOBRAZOVANÉ HODNOTY A JEJICH ZÁZNAM
V následujícím Obrázku č. 5 jsou uvedeny některé z přístrojů, které používáme a přehled, jaké hodnoty jsou na nich zobrazovány a jaké zaznamenávají, což, kupodivu není vždy jedno a totéž.
 

Obrázek č.5 (Po klepnutí se vám v novém okně zobrazí větší verze) : Hodnoty zobrazené a zaznamenávané přístroji – porovnání rozdílů přístrojů. (Tabulka doplněna o Flymaster.)
 

Garmin a MLR
Přístroje Garmin vždy uvádějí výšku nad geoidem, nikoliv nad elipsoidem. Některé přístroje Garmin, které nejsou vybaveny čidly tlaku vzduchu a všechny přístroje MLR nemají vůbec žádnou možnost zjišťování barometrické výšky. Tyto přístroje mohou zobrazovat a zaznamenávat pouze GPS výšku.
Ostatní GPS přístroje Garmin s čidly tlaku vzduchu jsou velmi často používány při volném létání. Typy 76S,76CS(X) a 60CS(X) jsou velmi populárními prvními přístroji.
Tyto přístroje zobrazují geometrickou výšku na straně satelitů jako „GPS Elevation“ [GPS nadmořská výška]. Výška, zjištěná na základě barometrického tlaku je zobrazována jako „Elevation“ [nadmořská výška] na straně Elevation a jedná se o pole, které je možno vybrat k zobrazení i na jiných stranách. V Tracklogu se nicméně zaznamenává barometrická nadmořská výška.
Je velmi důležité si uvědomit, že jsou dvě metody kalibrace barometrických výškoměrů. V režimu „Auto calibration“ [automatická kalibrace] je výškoměr průběžně, ale pomalu aktualizován GPS výškou. Experimentálně bylo prokázáno, že v případě, kdy Garmin 76S byl nastaven o 200 m výše, pak automatická kalibrace potřebovala k nápravě 90 minut.
Výsledně zobrazené hodnoty „Elevation“ [nadmořská výška] jsou tedy kombinací GPS a barometrické výšky“ jedná se o GPS výšku, překrytou  mnohem citlivějšími změnami barometrického tlaku.
Tato kombinace hodnot GPS a barometrické výšky činí záznam nejednoznačným a protichůdným. Pravděpodobně nejlepším řešením je vypnout autokalibraci a výškoměr kalibrovat ručně.
V režimu Manual [ruční] kalibrace musí pilot nastavit aktuální nadmořskou výšku nebo tlak (QNH nebo QNE) každý den. Poté jsou zobrazené hodnoty Elevation [nadmořská výška] a hodnoty výšky v tracklogu založené na tlakovém výškoměru.
Velmi cennou poznámkou pro piloty, soutěžící na závodech či ligách (závody, založené na tracklogu), by měl být fakt, že výškoměr lze ručně kalibrovat kdykoliv, tedy i za letu
Nicméně stav výškoměru a jeho kalibrace není v tracklogu zaznamenávána. Což znamená, že není způsob jak zjistit, kdy a jak často byl přístroj kalibrován. Teoreticky pak piloti mohou kalibrace zneužít k podvádění.
 

Flytec a Bräuniger
Přístroje Flytec (6030, 6020, 5030 a 5020) a Bräuniger (výrobkové řady Compeo a Competino) jsou komplexními letovými počítači, které kombinují GPS a výškoměry.
Tyto přístroje umožňují záznam do track logu jak s výškou dle GPS, vztaženou na geoid, tak barometrickou výškou, vztaženou ke standardnímu tlaku 1013,25 hPa.
Tyto přístroje mají dva barometrické výškoměry (alti1 a alti2), které je možno nastavit vzájemně nezávisle. Uživatelská pole mohou být také nastaveny k zobrazení buď GPS nebo barometrické výšky.
Zobrazená barometrická výška může být nastavena na QNH nebo QNE. I když je zařízení nastaveno na zobrazení barometrické výšky dle QNH, pak do track logu jsou stále zaznamenávány informace vztažené k 1013,25 hPa (QNE).
Je určitě dobré, že všechny přístroje zaznamenávají výšku ve vztahu k jedné referenční hodnotě, ale nemusí se nutně jednat o aktuální AMSL daného dne.
Ve skutečnosti je tou správnou informací barometrická výška [Pressure Altitude], vyžadovanou pro zamezení narušení vzdušných prostorů nad přechodovou vrstvou. Výpočty dokluzu se pak provádějí s použitím alti1, které je nejlepší mít nastaveno na QNH.
 

Aircotec
Modely Aircotec XC Trainer a Top Navigator jsou také letovými počítači, které obrazují a zaznamenávají barometrickou výšku ve vztahu ke QNH kalibraci.
U obou přístrojů může být výškoměr ručně kalibrován dle aktuální výšky nebo QNH. Po zahájení nahrávání track logu nelze přístroje překalibrovat bez toho, aby byl přístroj zcela vypnut.
Přístroj XC Trainer bude automaticky kalibrovat výškoměr poté, co je přístroj poprvé zapnut, přesněji řečeno poté, co bude poprvé určena GPS poloha.
Tento přístroj bude přitom kalibrován dle získané GPS výšky nad elipsoidem. Tuto počáteční kalibraci lze ručně přenastavit ještě před zahájením nahrávání track logu. GPS výška není v tracklogu zaznamenávána.
 

Digifly
Společnost Digifly vyrábí letový počítač Leonardo Pro. Zaznamenává jak GPS tak barometrickou výšku s ohledem na nastavenou hodnotu QNH. GPS výška je vztažena ke geoidu. Výška Alti1 je zaznamenávána a též používána pro výpočet dokluzu.
 

CPilot
CPilot začal svou kariéru nejprve jako software pro Palm/PDA počítače, ale nyní je vyvíjen též jako hardware a bude v této podobě brzy uveden na trh. Je podobný přístrojům Flytec  v tom, že zaznamenává jak GPS tak barometrickou výšku (vztaženou k 1013,25 hPa). GPS výška je vztažena k elipsoidu.
 

Renschler
Letový počítač Renschler CoMo OLC zaznamenává barometrickou výšku, s QNH kalibrací. Alti2 je též zaznamenáván a používán pro výpočty dokluzu. Jakékoliv informace GPS výšky se vztahují k elipsoidu.
 

Flymaster
(zpracováno dle mailu výrobce)
Sdružený přístroj Flymaster B1 zaznamenává jak barometrickou výšku, tak i GPS výšku. Podle uvážení pilota lze hodnoty barometrického výškoměru nastavit, např. dle QNH, lze používat ještě dvě další uživatelsky nastavitelná pole s dalšími výškoměry. Další pole zobrazuje hodnotu GPS výšky, vztaženou k elipsoidu WGS84, s opravami na geoid.

PROBLÉMY PŘI SOUTĚŽÍCH
Výšková omezení, platná po dobu trvání soutěží, jsou noční můrou každého. Piloti by rádi létali co nejblíže k hranicím, jak je to jen možné a tak je někdy naruší – ať už úmyslně či neúmyslně.
Organizátoři soutěží si musí být jisti, že nedošlo k narušení pravidel a musí udílet tresty pro zdůraznění faktu, že porušení vyhrazených vzdušných prostorů je nebezpečné, stejně jako nesportovní.
Sportovní řád FAI uvádí: “Trestem za překročení výškových omezení, které byly specifikovány během briefingu příslušného tasku, nebo byly publikovány v mapách letových prostorů, pilotem o méně jak 100 m, bude poprvé napomenutí. Při narušení letových prostorů ve větší míře, než je výše uvedeno, nebo při každém následném porušení bude pilotovo skóre v daném dni nula.“
Zapisovatel (a zároveň osoba provádějící výpočty výsledků) soutěže potřebuje znát fígle všech přístrojů, na kterých jsou předkládány výsledky k výpočtu skóre. Jestliže přístroj a skórovací program se neshodnou v nějakém bodě, pak nastane velmi složitá situace pro rozhodování. Tedy jak máme nakládat s výškovými omezeními? Zde je několik návrhů.
 

Omezení výšky pomocí AMSL
Ve dnech, kdy jsou omezující výškou AMSL, pak musí být všechny přístroje nastaveny na nejnižší předpokládanou QNH pro daný den a oblast, ve které se soutěž koná (přístroje Garmin musí mít přitom zapnutou ruční kalibraci výškoměru). Tato skutečnost musí být uvedena na tabuli pro vyhlašování tasku. Přístroje MLR a Garmin bez barometrického čidla budou zaznamenávat pouze GPS výšku a je zcela na odpovědnosti pilotů, vybavených těmito přístroji nenarušit letové prostory, s vědomím, že čím je den teplejší, tím více vzrůstá kladná odchylka naměřené hodnoty GPS od výšky skutečné.
Pokud je v soutěži alespoň jeden přístroj, který poskytuje dvojitý záznam s GPS i barometrickou výškou, pak zapisovatel může zjistit odpovídající GPS výšku výškového omezení a ověřit, zda nedošlo k narušení omezení výšky i u pilotů, vybavených pouze GPS přístroji. Zapisovatel bude brát za základ letové záznamy, které mají základ v 1013,25 hPa (přístroje Flytec/Bräuninger) a vložit výsledek vzorce 1013,25 – QNH * 27 ft/hPa, kterým získáte aktuální letovou výšku. Skórovací software může být upraven tak, aby takovéto tracklogy byly automaticky upraveny dle předtím oznámeného QNH.
U přístrojů, které zaznamenávají tlak, vztažený ke QNH, je nutné si vymínit nepřerušení track logu během letu. Důvodem je možnost vypnout přístroj za letu a pak změnit kalibraci s cílem podvodu, u každého kdo je za mnou, ale nechce tam být.
 

NAHORU

Omezení letové hladiny
Ve dnech kdy jsou výškovým omezením letové hladiny (FL) jsou dvě možnosti.
Možnost č. 1: Všechny přístroje nastavte na 1013,25 hPa, QNE. Barometrická data, zaznamenaná všemi přístroji, budou vztažena ke společné základně 1013,25 hPa a umožní snadnější práci zapisovatele / výpočtáře výsledků. Přístroje, které zobrazují pouze jednu výšku (např. Aircotec) budou zobrazovat barometrickou výšku (což je dobré proti narušení vzdušného prostoru), ale bude problém s výpočtem dokluzu, protože výška nula stop nemusí být nutně úrovní hladiny moře.
Možnost 2: Všechny přístroje je třeba nastavit na úroveň nejnižšího očekávaného QNH daného dne, stejně jako při nastavení AMSL tak, jak je popsáno výše. Přístroje Aitrcotec v tomto případě nebudou zobrazovat barometrickou výšku a piloti, kteří je používají, musí při létání myslet na rozdíl výšky mezi QNE a QNH při výpočtu aktuální výšky letové hladiny omezeného prostoru. Ti piloti, kteří mohou pracovat s výškou alti2, nebo mají druhý výškoměr, jej mohou nastavit na QNE tak, aby si byli jisti, ve které výšce je hranice omezeného prostoru FL. Piloti, kteří jsou vybaveni pouze GPS přístroji, budou mít stejné problémy, jako jsou popsány dříve. Zapisovatel výsledků přitom musí pracovat s dráhou letu upravenou o rozdíl QMH-QNE daného dne, v případě jakékoliv pochybnosti o narušení omezeného prostoru.
Druhá možnost je pravděpodobně přijatelnější. Postup je v tomto případě stejný pro výšková omezení, stanovené jak AMSL, FL, tak i v těch výjimečných případech, kdy je výšky omezena oběma způsoby. Výpočty dokluzu v tomto případě fungují správně. Je běžnější kalibrovat přístroje (alti1) na QNH než na QNE. Poté je jednoduché kalibrovat alti2 dle QNE.
GPS výšku je možno použít v obou výše uvedených případech. Organizátoři soutěží  by měli deklarovat výšková omezení s rozumně nastavenou hranicí tak, aby soutěž nebyla plná pilotů, kteří narušili prostor (což se také může stát).
Problematickými přístroji jsou ty přístroje, které nezaznamenávají GPS výšku: většina přístrojů Garmin s barometrickými čidly, Aircotec a Renschler.
 

CELKOVÉ SHRNUTÍ
Dovolte mi, abych stručně zrekapituloval vše, co tedy víme:
- Barometrická výška je standardem, používaným v leteckém průmyslu.
- GPS přístroje zobrazují výšku jako vzdálenost, zatímco výškoměry zobrazují výšku v závislosti na měření tlaku. Oba druhy měření jsou založeny na zcela jiných základech, takže je třeba očekávat, že se jejich výsledky budou vzájemně lišit. Při teplotě 15°C oběma způsoby naměříte přibližně stejné výsledky, nicméně rozdíl mezi nimi se rozšíří v případě, kdy atmosféra nemá standardní parametry: rozdíl se zvyšuje s tím jak se teplota liší od předpokládané standardní teploty 15°C.
- GPS přístroje udávají výšku ve vztahu buď ke geoidu, nebo k elipsoidu. Mezi těmito vztažnými hodnotami mohou být rozdíly až 100m. K tomu je třeba přičíst možnou (maximální) chybu ± 45 m v případě kvalitního přijímaného signálu, která ještě dále vzrůstá při špatné kvalitě příjmu z družic.
- Druh informací, zaznamenávaných v tracklogu se liší dle výrobce přístroje.
- Pilot nemá jen povinnost vědět, které hodnoty se zaznamenávají v tracklogu, ale musí být schopen tyto hodnoty sledovat (a pokud možno správně interpretovat) při letu.
- Vyhodnocovatelé a zapisovatelé výsledků při soutěžích musí vědět, jaké druhy informací jsou v track logu vlastně zaznamenávány.
- Vyhodnocovatelé a zapisovatelé výsledků při soutěžích musí vědět, zda výška soutěžního tasku je stanovena dle GPS nebo dle barometrické výšky.
- Veškeré letecké computery jsou řízeny firmware. Ten by měl mít možnost změny typu dat záznamu v případě potřeby.
To vše mně vede k závěru, že bychom měli používat barometrickou výšku pro zamezení narušení vzdušných prostorů jak při paraglidingových soutěžích (typu MČR), tak i při přeletových soutěžích (založených na přihlašovaných tracklozích), stejně jako se tak děje u jiných letadel. Představa použití GPS výšky pro potřeby zamezení narušení vzdušných prostorů se mi nelíbí.
Výšková omezení jsou založena na barometrickém tlaku a používat něco jiného mně připadá jako špatné řešení. Zkoušíme předejít (kolizím) s letadly, která všechna používají barometrické přístroje: můžeme zaručit, že při použití GPS výšky bude vše jasné a bezpečné?
Jsem také toho názoru, že 100m tolerance při prvním narušení při soutěži je více než postačující. Je zodpovědností každého pilota vědět (a rozumět), co jeho letové přístroje ukazují a zaznamenávají. Jestliže přístroj zobrazí přítomnost pilota ve vymezeném prostoru, pak tento pilot musí být penalizován příslušným způsobem. Pilot musí předpokládat oblasti se silnými stoupáky a musí zabránit narušení letových prostorů.
A dále tracklogy musí být nepřerušené od startu až do cíle. Přerušený záznam tracklogu může naznačovat možnost provedeného vypnutí a rekalibrace přístroje.
Koneckonců, pokud v oblasti ve které létáte nebo soutěžíte, nejsou žádná výšková omezení, pak tam není ani žádný problém.
 

O AUTOROVI
 
Mark Graham
Mark Graham se naučil létat na paraglidu ve Francii a Skotsku v roce 1992. Je pravidelným vyhodnocovačem/zapisovatelem soutěžních výkonů při soutěžích British a Ozone Chabre Opens, stejně jako vyhodnocoval/zapisoval výsledky při Mistrovství světa v závěsném létání v Laragne roku 2009. Jeho osobním rekordem je 245 km v Manille. Žije v San Diegu, kde pracuje jako inženýr elektroniky.
Rád by poděkoval Joergu Ewaldovi, společnostem Garmin, Aircotec, Renschler, Digifly, Cpilot a zejména pak Erichovi Lerchovi ze společnosti Flytec za pomoc při přípravě tohoto článku. Úvodní informace o GPSkách a soutěžním létání naleznete v v článku M. Grahama ( v angličtině) na webu Fly Laragne.


Odkaz na anglický originál
Český článek o problematice GPS

NAHORU