Lorsque l’on prépare une course de trail ou que l’on revient d’un entraînement, on aime souvent vérifier le dénivelé de la séance. En effet, c’est un indicateur qui permet d’évaluer la difficulté de ce qui a été accompli ou de ce qui nous attend.
Mais parfois, l’organisation d’une course annonce un certain dénivelé, et au terme de la course, on obtient une valeur différente. En comparant avec d’autres participants sur Strava, eux aussi trouvent encore d’autres chiffres…
Alors, qui a raison ? La trace GPS, le baromètre, ou la correction altimétrique de Strava ?

Un rapide état de l’art

Avant tout, voyons comment le dénivelé est généralement utilisé pour comparer les courses.
De nombreux modèles se sont succédés et perfectionnés au fil du temps, avec un objectif commun : relier le dénivelé à la dépense énergétique afin de pouvoir comparer des courses entre elles.

1. L’approche locale

Pour une pente donnée, on peut déterminer la dépense énergétique et la comparer à celle d’une allure sur terrain plat.
De nombreuses études ont proposé des modélisations (Bannister, Minetti, Di Prampero, Balducci, etc.) :

• Di Prampero, Energy cost of running uphill as compared to running on the level
• Balducci, Calculating level and uphill energy costs of running seems essential to assess performance capacities of trail runners
• Strava, avec son concept d’allure équivalente à plat (GAP), s’appuie sur une logique similaire :
   An improved GAP model (Strava Engineering)

La dépense totale sera donc la somme des dépenses « locale ». Le dénivelé n’est pas directement important car on regarde les pentes et les modèles étant non linéaires deux distances identiques avec le même dénivelé peuvent avoir une répartition des pentes différentes et donc une dépense énergétique différente pour un même temps de parcours. D’ailleurs l’analyseur de parcours, l’estimateur de récupération et l’analyseur d’affutage de l’application feuille de route fonctionnent ainsi pour comparer les sorties et portions de parcours et en sortir des indicateurs pertinents.

2. L’approche globale

• En fonction du terrain (modèle ITRA ou UTMB) : on attribue un coefficient au dénivelé selon la technicité et la météo afin d’obtenir une « distance équivalente à plat », puis une cote ITRA est calculée à partir du temps du coureur (ex. ITRA 1000 ≈ 2h au marathon).
• En fonction des autres coureurs (modèle Betrail) : on compare le temps moyen avec le temps individuel des participants et on calcule un indice individuel proportionnel à ce rapport et l’indice moyen de coureurs présents.
  Exemple : si le temps moyen est de 2 h pour un indice moyen des participants de 50, un coureur qui individuellement fait le parcours en 4 h aura un indice de 25, et celui qui le fait en 1 h aura un indice de 100.

L’avantage de cette approche globale c’est qu’il n’est pas nécessaire d’analyser le parcours exact car tout est noyé dans des indicateurs qu’ils soient liés au terrain ou aux autres coureurs. L’estimateur de temps de l’application feuille de route fonctionne sur ce genre de modélisation.

Ces approches, locale et globale, visent toutes deux à comparer des performances sur des bases cohérentes. Et mis à part pour Betrail elles reposent directement sur le dénivelé, qu’il soit total ou local.

Le dénivelé « vrai » et le dénivelé en course à pied

Intuitivement, on considère que le dénivelé est simplement la différence d’altitude entre le bas et le haut d’une montée.
Mais que se passe-t-il si, en montant, on grimpe sur un rocher, descend derrière, puis remonte ?
Le dénivelé total inclura alors logiquement cette petite descente et donc montée supplémentaire.
Par contre si un autre coureur saute par-dessus le creux à l’arrière du rocher, son dénivelé sera il plus faible ?

Si l’on veut être rigoureux, sur un terrain naturel, chaque micro-relief (rochers, racines, irrégularités) ajoute ou retranche du D+.
Ainsi mesurer le « dénivelé vrai » au sens physique, en suivant le sol point par point, donnerai, même pour une montée apparemment continue, une succession de micro-ascensions et descentes.

Le dénivelé « vrai » n’est pas ce qui intéresse le coureur. Ce qui compte, c’est l’énergie dépensée et donc le déplacement de son centre de gravité.
Or cette mesure dépend du style de course :

• un coureur avec une oscillation verticale élevée accumule artificiellement du D+ (1 cm de plus par pas = +100 m de D+ sur 10 km de course !),
• un autre, qui ne saute pas les rochers, aura peut être un peu plus de D+ mais sans doute une meilleure économie de course ce qui s’oppose aux modèles courants : plus de D+ = plus de dépense énergétique.

Ainsi, le dénivelé utile pour estimer l’énergie dépensée n’est ni le « vrai » dénivelé du sol ni la variation du centre de gravité : c’est donc un indicateur empirique.
Une technique d’estimation peut consister en un lissage des données, par exemple en ne comptant une variation d’altitude que tous les X mètres (X pouvant correspondre à une foulée moyenne par exemple).
Mais quelle valeur choisir ? 1 m ? 1 m 10 ? Et si je suis en vélo est-ce raisonnable de prendre la longueur de foulée comme référence ?
Il n’existe aucune norme : chaque constructeur, chaque plateforme a son propre seuil.

Le dispositif de mesure : capteur, fréquence, filtrage…

Deux technologies principales permettent de mesurer l’altitude  et donc le dénivelé  sur une montre de sport :

• Le baromètre : il déduit l’altitude à partir de la pression atmosphérique.
  • Avantage : indépendant de la précision GPS (utile en falaise dans une forte pente ou sous couvert).
  • Inconvénients : sensible à la météo et aux variations de pression ; la montre étant au poignet, chaque balancement du bras induit des variations verticales à filtrer. Et ce n’est pas négligeable de l’ordre de 20/30cm par m c’est 2000 à 3000m d’oscillation sur une sortie de 10km !
  • Résultat typique : légère surestimation du dénivelé.
    → Comparative evaluation of wearable devices for measuring elevation gain in mountain physical activities

• Le GPS : il calcule la hauteur à partir des coordonnées géographiques.
  • Avantage : pas influencé par la pression atmosphérique.
  • Inconvénients : le maillage altimétrique est grossier (≈ 30 m entre points, ± 10 m de précision en altitude), ce qui lisse le aspérités du terrain qui auraient lieu entre deux points.
  • Résultat typique : sous-estimation du dénivelé.
    →Comparative evaluation of wearable devices for measuring elevation gain in mountain physical activities

Les meilleures montres fusionnent aujourd’hui les deux sources, mais cela reste imparfait pour les raisons évoquées plus haut.
S’ajoute encore la fréquence d’acquisition (avec une mesure par seconde, on néglige les éventuelles variations qui ont lieu entre ces deux acquisitions) et la filtration numérique des valeurs aberrantes : autant de sources d’écarts.

En bref : ne pas se prendre la tête

Derrière une valeur chiffrée apparemment précise, le dénivelé positif est une donnée bien moins objective qu’elle n’y paraît.
C’est un compromis qui est sensé représenter une valeur physique compliquée à définir pour estimer indirectement un impact physiologique le tout perturbé par des techniques d’acquisition et de traitement du signal : une « approximation utile » plus qu’une mesure exacte.

 En résumé :

• Le D+ n’est pas une grandeur universelle : il dépend du capteur, de la méthode de mesure et du lissage.
• Il faut le voir comme un critère de comparaison, pas comme une vérité absolue.

Alors, inutile de chipoter pour quelques dizaines de mètres de différence : ce n’est pas le D+ qui fait la course… mais les jambes !