Czym są dane EXIF GPS?

Dane EXIF GPS to zestaw znaczników w pliku obrazu, który zapisuje położenie, wysokość i czas UTC ustalenia pozycji GPS.

Exif to skrót od angielskiego exchangeable image file format, czyli wymiennego formatu plików obrazów. CIPA i JEITA publikują normę jako CIPA DC-008. Szczegóły znaczników na tej stronie pochodzą z Exif 2.3 (2012). Exif 3.0 ukazał się w 2023 roku.

Gdzie w pliku są znaczniki GPS

Plik JPEG przechowuje dane Exif w segmencie APP1. Segment następuje po znaczniku początku obrazu (start-of-image). Znaczniki GPS nie znajdują się w pierwszym katalogu obrazu, 0th IFD. Są w osobnym katalogu, GPS Info IFD. Znacznik wskaźnika w 0th IFD prowadzi do niego. Wskaźnik to znacznik 34853 (0x8825), typu LONG, a jego wartością jest przesunięcie katalogu GPS Info IFD.

Znaczniki GPS mają numery od 0 do 31. Norma oznacza je wszystkie jako opcjonalne. Znacznik GPSVersionID jest obowiązkowy, gdy obecny jest GPS Info IFD. Urządzenie wybiera, które znaczniki zapisuje.

Znaczniki GPS

Współrzędne i czas

Szerokość i długość geograficzna mają po trzy liczby wymierne, więc plik zachowuje postać stopni, minut i sekund. Zwykły format to dd/1, mm/1, ss/1. Plik może też podać stopnie i minuty z ułamkiem minuty, na przykład dd/1, mmmm/100, 0/1.

Znacznik odniesienia przechowuje półkulę, więc trzy liczby nie są ujemne. Szerokość 40, 45, 30 z oznaczeniem N to 40 + 45/60 + 30/3600, czyli 40,7583 stopnia szerokości geograficznej północnej. Postać stopni i minut 40, 4550/100, 0 daje tę samą wartość, ponieważ 45,50 minuty to 45 minut i 30 sekund. Aby uzyskać podpisaną wartość dziesiętną, przyjmij ujemny znak dla południa i zachodu. ExifTool stosuje tę samą konwencję przy zapisie współrzędnych.

Czas i datę zapisują dwa znaczniki, GPSTimeStamp i GPSDateStamp. Oba są w UTC. Na przykład czas 14, 5, 30 z datą 2026:10:29 to 14:05:30 UTC 29 października 2026.

Wysokość i geodezyjny układ odniesienia

Wysokość jest w metrach. Norma wskazuje poziom morza jako punkt odniesienia wysokości i nie podaje elipsoidy. Exif 3.0 zmienił definicję znacznika odniesienia wysokości, a ExifTool wymienia dla niego dwie kolejne wartości. Operator lotniska używa poziomu średniego morza jako pionowego układu odniesienia.

Wysokość nad elipsoidą WGS-84 różni się od wysokości nad poziomem morza. ICAO nazywa tę różnicę falowaniem geoidy. Sprawdź, jak dane urządzenie zapisuje wysokość, zanim porównasz ją z wysokością lotniska.

GPS oblicza pozycje w WGS 84. Znacznik GPSMapDatum podaje geodezyjny układ odniesienia, a norma zdecydowanie zaleca, aby urządzenie go zapisywało. Operator lotniska używa WGS-84 jako poziomego układu odniesienia dla nawigacji lotniczej. Użyj tego układu, gdy umieszczasz zdjęcie na mapie lotniska.

Kierunek, prędkość i trasa

Istnieją dwa znaczniki kierunku i znaczą co innego. GPSImgDirection to kierunek zdjęcia w chwili wykonania. GPSTrack to kierunek ruchu odbiornika GPS. Dla kamery na poruszającym się dronie te dwa kierunki mogą się różnić. GPSSpeed podaje prędkość odbiornika. Znaczniki odniesienia GPSImgDirectionRef i GPSTrackRef mówią, czy kierunek jest rzeczywisty (T), czy magnetyczny (M).

Metoda przetwarzania, status i brakujące dane

Znacznik GPSProcessingMethod podaje, jak urządzenie ustaliło pozycję. Norma podaje ciągi GPS, CELLID dla stacji bazowej telefonu komórkowego oraz WLAN dla bezprzewodowej sieci LAN. Podaje MANUAL dla pozycji wprowadzonej ręcznie przez człowieka. Metoda hybrydowa wymienia ciągi, zaczynając od tego o największym udziale.

Znacznik GPSStatus może mieć wartość V dla przerwanego pomiaru. Urządzenie może też pominąć znaczniki, ponieważ norma oznacza je jako opcjonalne.

Dokładność

Norma nie określa dokładności pozycji. Dokładność pochodzi z odbiornika. Sama standardowa usługa pozycjonowania GPS ma globalną średnią normę dokładności: 8 m w poziomie i 13 m w pionie przy 95 procentach. GPS.gov podaje, że smartfony z GPS są zwykle dokładne w promieniu 4,9 m przy otwartym niebie. W pobliżu budynków, mostów i drzew dokładność jest gorsza. Odbiorniki dwuczęstotliwościowe i systemy wspomagające mogą umożliwić pozycjonowanie w czasie rzeczywistym w granicach kilku centymetrów.

Znaczniki GPSDOP, GPSDifferential i GPSHPositioningError pozwalają urządzeniu opisać jakość ustalenia pozycji. GPSDifferential podaje, czy zastosowano korekcję różnicową. GPSHPositioningError podaje spodziewany poziomy błąd w metrach. Plik bez nich tego nie mówi.

Wersje Exif

CIPA opublikowała Exif 3.0 1 czerwca 2023 roku. W tej wersji GPSMeasureMode obejmuje też informacje o pozycji z GNSS. Exif 3.0 zmienił też definicję GPSAltitudeRef. Sprawdź wersję narzędzia, zanim oprzesz się na szczegółach znaczników.

Zastosowanie przy kontroli lotniska

Znaczniki GPS zapisują położenie odbiornika w chwili wykonania zdjęcia. Nie podają położenia światła, znaku ani pęknięcia, które widać na zdjęciu. Narzędzie inspekcyjne może odczytać znaczniki położenia i umieścić każde zdjęcie na mapie lotniska. Miejsce na mapie jest tak dobre, jak odbiornik, który zapisał znaczniki. ExifTool to jeden z programów, który wypisuje wszystkie znaczniki GPS pliku.