Estimateur de hauteur

Introduction

"Estimateur de Hauteur" est une application Android qui utilise différentes techniques et les capteurs de votre appareil pour estimer la hauteur de différentes choses, tels que des arbres, des buildings, des statues, des pylônes, des monuments...

1) Pression atmosphérique

Cette méthode est basée sur le fait que la pression atmosphérique diminue avec l'altitude. Suivant le modèle du smartphone, la précision peut atteindre une vingtaine de centimètres.

Capteur utilisé : baromètre.

Une mesure de la pression doit être faite à la base et une autre au sommet.

Les mesures peuvent être faites à l'intérieur comme à l'extérieur, mais toujours à l'abri du vent et de vibrations. Pendant les mesures, le smartphone doit être posé sur une surface immobile.

2) Visées seules

La visée vers la base, avec un sol parfaitement plat, permet de calculer la distance jusqu'à l'objet (la hauteur des yeux doit être paramétrée dans les préférences). La distance étant calculée, la visée vers le sommet permet d'estimer la hauteur de l'objet.

Capteurs utilisés : accéléromètres (utilisation).

3) Visées et hauteur de référence

Cette méthode est plus précise car la distance jusqu'à l'objet ne doit pas être estimée. De plus, elle fonctionne sur un sol qui n'est pas plat.

En plus de viser la base et le sommet de l'objet, il faut viser une hauteur connue à partir de la base de l'objet. Plus cette hauteur (connue a priori) sera grande, plus l'estimation de la hauteur totale sera bonne.

Capteurs utilisés : accéléromètres (utilisation).

4) Ombre du soleil

À un endroit et à un moment donnés sur terre, la position du soleil dans le ciel est connue. En mesurant la longueur de l'ombre d'un objet sur un sol plat, on peut en déduire sa hauteur.

Capteur utilisé : GPS (utilisation).

La longueur de l'ombre peut être mesurée :

• En unité principale (mètres ou pieds, défini dans les préférences).
• En nombre de pas (la longueur d'un pas est définie dans les préférences).
• Grâce au GPS (il faut alors une mesure au niveau de l'objet et une autre à l'extrémité de son ombre).

5) Visées et distance

Capteurs utilisés : accéléromètres (utilisation), éventuellement GPS (utilisation).

A) Si vous pouvez vous rendre à la position de la cible ou la localiser sur une carte, vous pouvez utiliser cette méthode.

La distance à la cible peut être mesurée :

• En unité principale (mètres ou pieds, défini dans les préférences).
• En nombre de pas (la longueur d'un pas est définie dans les préférences).
• Grâce au GPS (il faut alors une mesure à l'endroit de la mesure des angles et une autre au niveau de la cible, à défaut, on peut aussi localiser la cible sur une carte satellite).

Viser la base de la cible n'est nécessaire que si le sol n'est pas horizontal, pour tenir compte du dénivelé du sol.

B) Si la cible est inaccessible et que vous ne pouvez pas la localiser sur une carte, il existe une alternative : avancer en ligne droite vers la cible et refaire des mesures d'angles à une distance intermédiaire.

La distance peut être mesurée comme précédemment et, à nouveau, il faut viser la base uniquement pour tenir compte du dénivelé.

6) Triangulation

Si la cible est éloignée, que vous ignorez sa position, que vous ne pouvez pas vous y rendre et que vous ne pouvez pas vous diriger en ligne droite vers elle, il reste la triangulation...

Capteurs utilisés : GPS (utilisation), accéléromètres (utilisation), magnétomètre (calibration) et gyroscope.

Il faut viser le sommet de l'objet, à partir de deux positions GPS différentes ; le magnétomètre est utilisé pour déterminer les directions des visées par rapport au nord. Pour avoir une meilleure précision, le point 1, l'objet et le point 2 doivent faire un angle approchant 90°.

Les deux positions ainsi que les deux directions par rapport au nord permettent d'estimer la position de l'objet par triangulation. Cette position ainsi calculée peut être visualisée sur une carte satellite et éventuellement être corrigée sur la carte.

On peut dès lors calculer la distance de l'objet par rapport aux points 1 et 2, puis, si le sol est plat, estimer la hauteur de l'objet grâce aux visées effectuées précédemment.

Si le sol n'est pas plat, on peut tenir compte du dénivelé en visant également la base de l'objet à partir des 2 points.

7) Chute libre

Une autre méthode consiste à mesurer la durée de chute d'un objet. Elle peut être utilisée pour estimer la profondeur d'un puit par exemple. Faites toujours très attention avant de lâcher un objet dans le vide.

Capteur utilisé : chronomètre.

Malheureusement, comme le montre les graphiques suivants, la mesure du temps doit être très précise... De plus, à cause des frottements dans l'air, la vitesse de la chute dépend de l'objet qui est lâché. Cette méthode n'est donc en pratique pas très précise...

A : frottements négligés / B : balle de tennis / C : boule de pétanque

On peut mesurer le temps de la chute :

• Avec le chronomètre intégré au programme (presser le bouton le temps de la chute). Remarque : les temps de réactions d'un homme sont de l'ordre de 0,1 s.
• À partir d'un enregistrement vidéo (par exemple dans une vidéo à 30 FPS, il y a 30 images par seconde). À cet effet, on peut s'aider de l'appli "Seconds Count".
• À partir d'un enregistrement sonore. Un enregistrement sonore contient plusieurs milliers de mesures par seconde et peut se révéler le plus précis. À cet effet, on peut s'aider de l'appli "GoldWave".

Si la mesure est faite sur base du bruit de l'impact, le programme peut tenir compte du temps nécessaire au son de l'impact pour arriver à la position initiale.

Mesures et calibrations

Toutes les mesures doivent être aussi précises que possible. Pas de précipitation...

* GPS

Pour avoir une meilleure précision, les données GPS sont moyennées pendant 10 secondes. Il est donc important de rester immobile au moins 10 secondes avant de mesurer la position.

Vous pouvez réinitialiser la moyenne en cliquant sur le bouton "Init. moyenne GPS / En place".

À la droite de ce bouton se trouvent deux indicateurs de précision. L'idéal est d'avoir le premier inférieur à 5 et le second inférieur à 0.5.

* Accéléromètres

Les 3 accéléromètres de votre smartphone, placés à 90° les uns par rapport aux autres, permettent, grâce à la gravité terrestre, de mesurer l'angle par rapport au plan horizontal.

Pour mesurer l'angle par rapport à l'horizontale, le programme permet deux styles de visées : en visant le long du smartphone (méthode préférée, à gauche) ou avec la caméra (à droite).

* Magnétomètre et gyroscope

Il est très important de calibrer le magnétomètre pour correctement positionner le nord magnétique. Pour ce faire, lorsque le programme est en mode mesure d'angle et d'azimut, faites faire des mouvements en "8" à votre appareil.

Le gyroscope permet d'améliorer la précision en mesurant la vitesse de rotation éventuelle du smartphone.

Pour obtenir le nord géographique, une correction dépendant de la position GPS est automatiquement appliquée par le programme.

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Dernière mise à jour : 6/2024.