OpenSeaMap-dev:De:Depth meta data

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Mobiler Tiefenmesser
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Zur Korrektur der Rohdaten werden Meta-Daten über das Schiff und die Messgeräte erfasst. Ein Web-Formular hilft dem Skipper dabei und schickt die Metadaten zusammen mit den Rohdaten an die Datenbank. Die Rohdaten werden dann so korrigiert, dass daraus Tiefenlinien abgeleitet werden können.


Inhaltsverzeichnis

Workflow

1. Account einrichten

- Personendaten
- Mailadresse
- Passwort

2. Account bestätigen

3. Metadaten-Formular ausfüllen

- Benutzer
- Schiff
- GPS und Antenne
- Echolot und Sensor

4. Daten hochladen

- Datei(en) auswählen
- dem Schiff zuordnen
- Pegel bei Binnengewässern

Web-Formular

Das Formular soll den Skipper bestmöglich beim Erfassen der Metadaten unterstützen. Es soll als GUI selbsterklärend sein.

Das Formular soll gegliedert sein in die Bereiche:

  • Messdaten (Pegel bei Binnengewässern, Bemerkungen
  • Logger
  • Schiff
  • GPS und GPS-Antenne
  • Echolot und Echolot-Sensor
  • Benutzer

Daten sollen weitgehend aus geschlossenen Dropdown-Listen auswählbar sein. Herstellerlisten etc sollen über ein Textfeld erweiterbar sein. Numerische Felder sollen auf Wertebereich und gegenseitig auf Plausibilität geprüft werden, kulturspezifische Schreibweisen mit Punkt und Komma sollen möglich sein.

Meta-Daten

Tabelle

Tab

Die Dateneingabe wird gruppiert und in Tabs zusammengefasst:

T: Angaben zum einzelnen Track
L: Angaben zum Logger
S: Angaben zum Schiff
G: Angaben zum auf der Yacht verwendeten GPS und GPS-Antenne
E: Angaben zum auf der Yacht verwendeten Echolot und Sensor
P: Angaben zum Benutzer

Logger

Parameter zwingend Prio 1..3 Tab Wertebereich Bemerkungen Umgesetzt
Typ des verwendeten Loggers 2 L Liste: SW-, HW-Logger, Plotter, AIS, … gerätespezifische Fehler Nok.png
Version des verwendeten Loggers 2 L Versions-Nr/Firmware-Nr gerätespezifische Fehler Nok.png
Zeitbezug des Loggers für Echolot x 1 L #### ms Abweichung zu GPS Nok.png
Kommentar zum Logger 3 L Fliesstext Besonderheiten Nok.png

GPS

Parameter zwingend Prio 1..3 Tab Wertebereich Bemerkungen Umgesetzt
Abstand GPS-Antenne längs x 1 G ###,# m oft 10m und mehr Ok.png
Abstand GPS-Antenne quer x 2 G ##,# m meist <2m : Hinweis auf Rollen Ok.png
Höhe der GPS-Antenne über Wasserlinie 3 G ##,# m GPS-Höhe meist unbrauchbar Ok.png
Hersteller des GPS 3 G Herstellerliste gerätespezifische Fehler Ok.png (Freitext)
Typ des GPS 3 G Typenliste gerätespezifische Fehler Ok.png (Freitext)
Hersteller der GPS-Antenne 3 G Herstellerliste gerätespezifische Fehler Nok.png
Typbezeichnung der GPS-Antenne 3 G Typenliste gerätespezifische Fehler Nok.png
Kommentar zum GPS 3 G Fliesstext Besonderheiten Nok.png

Tiefensensor

Parameter zwingend Prio 1..3 Tab Wertebereich Bemerkungen Umgesetzt
Abstand Tiefensensor längs x 1 E ###,# m oft 10m und mehr Ok.png
Abstand Tiefensensor quer x 2 E ##,# m meist <2m : Hinweis auf Rollen Ok.png
Tiefe des Tiefensensors unter Wasserlinie x 1 E ##,# m Verifizierung des Offsets Ok.png
Offset Tiefensensor (Anzeige) x 1 E ##,# m Achtung: Vorzeichenfehler… Ok.png (zusätzlich: Typ der Tiefenmessung) verständlich?!
Hersteller des Echolotes 3 E Herstellerliste gerätespezifische Fehler Ok.png (Freitext)
Typbezeichnung des Echolotes 3 E Typenliste gerätespezifische Fehler Ok.png
Hersteller des Tiefensensors 3 E Herstellerliste gerätespezifische Fehler Nok.png
Typbezeichnung des Tiefensensors 3 E Typenliste gerätespezifische Fehler Nok.png
Sendefrequenz des Tiefensensors 2 E ### kHz oder Liste Nok.png
Öffnungswinkel des Schallkegels 2 E ### ° aus Gerätebeschreibung Nok.png
Montageort des Tiefensensors 3 E Heck, vor Kiel, … einbauspezifische Fehler Nok.png
Neigung des Tiefensensors quer 2 E ## ° stb/bb einbauspezifische Fehler Nok.png
Offset Tiefensensor/Wasserlinie beim Gleiten 2 E #,# m anders als in Verdrängungsfahrt Nok.png
Kommentar zum Echolot 3 E Fliesstext Besonderheiten Nok.png


Schiff

Parameter zwingend Prio 1..3 Tab Wertebereich Bemerkungen Umgesetzt
ID des Schiffes x 1 S ID Nok.png
Name des Schiffes x 1 S Text Datenschutz Nok.png nur Name der Konfiguration
MMSI des Schiffes x 1 S ### ###### Datenschutz Nok.png
Rufzeichen des Schiffes opt 1 S NNAA, NNAA#, NNAA##, NA###, NNA#### Datenschutz (falls keine MMSI) Nok.png
Flagge des Schiffes 2 S Liste (ISO-3166) Verteilung Nok.png
Heimathafen des Schiffes 3 S Text Standort Nok.png
Hersteller des Schiffes 3 S Herstellerliste schiffsspezifische Fehler Ok.png (Freitext)
Typbezeichnung des Schiffes 3 S Typenliste schiffsspezifische Fehler Ok.png (Freitext)
Schiffslänge 2 S ###,# m Stabilität, max Verdrängergeschwindigkeit Ok.png
Verdrängung 2 S ### to Stabilität Ok.png
Tiefgang 2 S ##,# m minimaler Messbereich Ok.png
Bootstyp 2 S Segler, Verdränger, Gleiter, Kat typspezifische Fehler Ok.png (anderes führt nicht zu einem Freitext)
Maximalgeschwindigkeit 2 S ## kt Hinweis auf geschwindigkeitsabhängige Probleme Nok.png
Übergangsgeschwindigkeit verdrängen/gleiten 2 S ##,# kt Daten +- wegen Verwirbelung unbrauchbar Nok.png
Kommentar zum Schiff 3 S Fliesstext Besonderheiten Nok.png
ID des Datensammlers incr 1 ID Ok.png (nicht sichtbar)

Track Daten

Parameter zwingend Prio 1..3 Tab Wertebereich Bemerkungen Umgesetzt
ID der Track-Datei inc 1 ID meist konstant während einer Messung Ok.png (wird automatisch für jede Datei vergeben)
Pegelname des Wasserspiegels binnen x 1 T Fliesstext für den entsprechenden Abschnitt Nok.png
Pegelstand des Wasserspiegels binnen x 1 T ####,## m meist konstant während einer Messung Nok.png
Pegelnullpunkt x 1 T ###,## m Nok.png
Höhenbezugsystem für binnen x 1 T Liste (NHN, …) Nok.png
Pegel des Wasserspiegels Gezeiten 1 T ##,## m Berechnung anhand von Modellen und DatZeit Nok.png
Höhenbezugsystem für Gezeiten 1 T Liste (...) Nok.png
Projektion 3 T Liste, Standard: WGS84 ? schreibt das GPS auch andere Projektionen? Nok.png WGS-84 ist Standard, andere brauchen wir nicht berücksichtigen
Kommentar zum einzelnen Track 2 T Fliesstext für händische Zusatzinformation Nok.png

Benutzerangaben

Diese Angaben werden mit der Registrierung erhoben.

Parameter zwingend Prio 1..3 Tab Wertebereich Bemerkungen Umgesetzt
Registrierungsdatum des Datensammlers automatisch 2 P Datum Datenschutz ?
Name des Datensammlers 1 P Text Datenschutz Ok.png
Vorname des Datensammlers 1 P Text Datenschutz Ok.png
eMail des Datensammlers x 1 P text@text.text Datenschutz Ok.png wird als Loginname verwendet
Passwort des Datensammlers x 1 P Text Datenschutz Ok.png todo: Passwortänderung
Land des Datensammlers 2 P Liste Datenschutz Ok.png
Korrespondenzsprache des Datensammlers 2 P Liste (Deutsch/English) Datenschutz Ok.png aktuell: Liste aller möglichen Sprachen (soll umgestellt werden)
Tel-Nr des Datensammlers 3 P +## ############ Datenschutz Ok.png
Organisation 3 P Text Datenschutz Ok.png
Einverständnis Kontaktaufnahme 3 P ja/nein Datenschutz Ok.png

Es gibt folgende (frühere) Entwürfe:

1. Entwurf
2. Entwurf
3. Entwurf
Entwurf für das Metadatenformular PPT Datein und Pencil Dateien
4. Entwurf

Logger

OpenSeaMap-Software-Logger
OpenSeaMap-Hardware-Logger
OpenSeaMap-WLAN-Logger
Teamsurv-Hardware-Logger
OpenCPN-Logger-Plugin
GPSD-Linux-Logger
Plotter und AIS als Logger (Lowrance, Raymarine, Weatherdock)
Eigenbau-Lösung

Zeitbezug des Loggers

Basis ist UTC vom GPS.
Die RMC-Nachricht wird typischerweise genau am Beginn einer Sekunde gesendet. Alle anderen GPS-NMEA-Nachrichten folgen daraufhin. Hierzu asynchron laufen Meldungen von anderen Sensoren ein. Ein Zeitstempel erlaubt die exakte Rekonstruktion der zeitlichen Abfolge und Zuordnung der Nachrichten, sowie Rückschlüsse auf die Laufzeitstreuung bei der Datenübertragung.

Generell sollte ein zusätzlicher Takt der Systemuhr oder des Prozessors im HW-Logger als Zeitstempel zum Gerätedatensatz hinzugefügt werden. Siehe HW-Logger-Spezifikation.


Vorgeschlagenes Format für Zeitstempel im Datensatz:

YYYY-MM-DD hh:mm:ss.usec:

Beispiel:

2013-05-02 23:37:11.112072: $GPRMC,213710,A,4935.6474,N,01104.1177,E,1.1249,14.408,020513,,*16
2013-05-02 23:37:11.564109: $GPRMC,213711,A,4935.659,N,01104.124,E,000.0,000.0,020513,000.9,E*7F

Der Aufruf gpspipe -ur auf Linux-Systemen erzeugt bereits dieses Format, wenn man gpsd v3.9 oder höher installiert hat.

Der Zeitstempel ist von der Systemuhr abgeleitet und hat demnach einen Versatz und eine Drift gegenüber der GPS-Empfänger-Zeit. Versatz und Drift lassen sich dann bei der Verarbeitung des Datensatzes leicht bestimmen und berücksichtigen.

Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor längs

Bezogen auf Schiffsmitte? oder nur relativ zueinander? Wie wird die Schiffsmitte definiert? Wie wird +- definiert?

Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor quer

Bezogen auf Schiffslängsachse? oder nur relativ zueinander? Wie wird +- definiert?

Höhe der GPS-Antenne über Wasserlinie

Wasserlinie als Bezugsebene. Konstruktionswasserlinie? oder aktuelle Wasserlinie?

Tiefe des Tiefensensors unter Wasserlinie

Wasserlinie als Bezugsebene. Konstruktionswasserlinie? oder aktuelle Wasserlinie?

Offset Tiefensensor (Anzeige)

Der Sensor misst die Wassertiefe ab Sensor. Um in der Anzeige die Wassertiefe bezogen auf den Wasserspiegel zu erhalten, wird am Gerät der Unterschied zwischen Montageort des Sensors und dem Wasserspiegel als Offset eingestellt.

Dabei gibt es folgende Fehlerquellen: (Details)

  • Vorzeichenfehler
  • willkürlicher Offset (z.B. zum Kiel, oder "beliebig", oder "verkehrt rum")
  • unbekannt, ob das Gerät den Offset als NMEA und mit richtigem (was ist richtig?) Vorzeichen ausgibt
  • unbekannt, ob das Gerät den in NMEA ausgegebenen Wert der Wassertiefe korrigiert oder ob nur die Anzeige korrigiert wird

Wie wird +- definiert? Wie werden Vorzeichenfehler verhindert?

Sendefrequenz des Tiefensensors

verbreitete Frequenzen sind: 220, 200, 192, 50, 38 kHz

Je höher die Frequenz,
desto besser ist die Zieltrennung (Auflösung).

Je niedriger die Frequenz, desto weiter ist die Reichweite in die Tiefe (Dämpfung).

Breitband-Geräte mit Breitband-Sonarmodul und Breitband-Geber arbeiten mit CHIRP-Signalen (veränderliche Frequenz Datei:Expchirp.ogg) und errreichen damit eine wesentlich bessere Auflösung.

Was ist mit Dualfrequenzen? Multibeam? Sidescan?

Öffnungswinkel des Schallkegels

Der Öffnungswinkel ist abhängig von der Sendefrequenz und der Grösse und Form des Sensors. Im Sensor ist ein flacher, meist zylindrischer Kristall. Die verwendbare Frequenz ist abhängig von der Dicke des Kristalls. Der Geberwinkel hängt vom Durchmesser ab. Ein 192 kHz- / 20°-Geber-Kristall hat einen Durchmesser von etwa 2,5 cm, ein 8°-Geber-Kristall hingegen einen Durchmesser von etwa 5 cm. Je größer der Kristall, desto kleiner ist der Geberwinkel.

Grafik: Dualfrequenzen, Multibeam, Sidescan
Video: Sendeimpuls, Fischsichel, Echolotkegel

Kegeldurchmesser = 2*tan(0.5*Öffnungswinkel)*Wassertiefe

Winkel Kegeldurchmesser
20° 0,35 * Wassertiefe
24° 0,42 * Wassertiefe
30° 0,53 * Wassertiefe
40° 0,72 * Wassertiefe
50° 0,93 * Wassertiefe
60° 1,15 * Wassertiefe
70° 1,40 * Wassertiefe
73° 1,48 * Wassertiefe
80° 1,68 * Wassertiefe
90° 2,00 * Wassertiefe
100° 2,38 * Wassertiefe
200 kHz 50 kHz
Tiefe seicht tief
Kegel-Winkel 10..15° 40..50°
Zieltrennung besser schlechter
Geräuschanfälligkeit geringer höherer

Neigung des Tiefensensors quer

Echolotgeber sind auf Segelschiffen oft vor dem Kiel und leicht seitlich versetzt eingebaut. Durch die Rumpform ist das Einbau-Loch dann nicht immer genau senkrecht, sondern oft rechtwinklig zum Rumpf. Das kann man beim Einbau des Tiefenmessers wieder etwas korrigieren, aber nicht immer erfolgt diese Korrektur. Dann misst der Tiefenmesser nicht exakt senkrecht nach unten. Es entsteht eine seitlich geneigte Abstrahlung nach bb oder stb und dadurch ein systematischer Fehler.

Dieser Fehler wird hier erfasst.

Hersteller

Geräte: GPS, GPS-Antenne, Echolot, Tiefensensor

Schiffshersteller:

Siehe Yacht_builders und Geräte.xls

Verdrängung

Die Verdrängung von Sportbooten wird in Tonnen angegeben.

Wie ist da das Verhältnis zu BRZ in der Grossschifffahrt? (die ja etwas ganz anderes misst)

Tiefgang

Wird der ab Konstruktionswasserlinie gemessen? Oder messen wir die statische Abladetiefe ab Wasserspiegel? oder die dynamische Tauchtiefe (Tiefgang + Einsinktiefe) ab Wasserspiegel?

Ein Schiff mit 10 to Leergewicht ist komplett ausgestattet 5..15% schwerer. Vollgetankt ist es 4..6% schwerer. Crew, Gepäck und Proviant machen nochmal 6..12% aus. Das Schiff liegt entsprechend tiefer im Wasser.

Bootstyp

Segelschiff, Verdränger und Gleiter verhalten sich unterschiedlich im Wasser.

Ein Segelschiff hat eine Krängung. Aber es rollt nicht (nur auf Vorwindkurs, in Böen und bei Steuerfehlern). Ein Katamaran krängt deutlich weniger.

Verdränger rollen stark im Seegang.

Gleiter verändern die Eintauchtiefe und damit die gemessene Tiefe. Beim Übergang in die Gleitphase sind die Tiefendaten wegen Verwirbelung unbrauchbar. Bei hohen Geschwindigkeiten liegen die Messwerte räumlich weit auseinander und Taktfehler der Sensoren wirken sich durch nicht zuordenbare Positionen stärker aus.

Höhenbezug binnen

Europa (Grafik)
Europa Liste

Welche gibt es weltweit?

Höhenbezug Gezeiten

Sinnvolle Bezugsebenen sind das WGS84 Ellipsoid und LAT.

Welche ausserdem gibt es weltweit?

Projektion

Liste der EPSG-Codes
aber natürlich ausgeschrieben: WGS-84 (statt 4326)

Benutzerfreundlichkeit

Das Formular soll möglchst benutzerfreundlich sein, simpel und intuitiv zu bedienen.

Hilfe

Zu jedem Feld soll es einen erläuternden Hilfetext geben.
Als MouseOver, oder als dauerhaftes Textfeld.
Jeweils mit Link zu einer weiterführenden Wiki-Seite.

Listen

Die Daten sollen möglichst als Dropdownliste zum Auswählen angeboten werden.
Jede nicht vollständige Liste enthält zusätzlich das Feld "--Nicht in dieser Liste".
Wenn "--Nicht in dieser Liste", ausgewählt wird, erscheint zusätzlich ein Textfeld.
Aus dem Inhalt des Zusatzfeldes soll die Liste später erweitert werden können.

Wiederkehrende Daten

Wiederkehrende Daten sollen nach einmaliger Eingabe bei den nächsten Einwahl in den Datenfeldern wieder erscheinen.

Personen
Der Datenspender soll mit der Einwahl seine Daten bereit im Formular angezeigt finden.
Schiffe
Eigner benutzen meist dasselbe Schiff. Die Daten bleiben also gleich. Nur bei Veränderungen sind geänderte Eingträge erforderlich.
Charterer benutzen meist verschiedene Schiffe. Falls sie das selbe Schiff benutzen, sollen sie die bereits eingegebenen Daten wiederbenutzen können.
Geräte
Geräte bleiben auf einem Schiff über längere Zeit meistens dieselben. Die Daten sollen wiederverwendet werden können.
Geräte sind hier 1:1 mit dem Schiff verbunden.
Wenn auf einem Schiff (A) ein Gerät gegen ein anderes gewechselt wird, könnte man einfach ein "neues Schiff" (A1) eingeben.
(dadurch liesse sich die seltene 1:n Relation sparen).
Tracks
Jeder Track ist neu. Die Felder sollen neu ausgefüllt werden, damit sie zur Datei passen.

Nachkommastellen

Punkt und Komma trennen Vor- Und Nachkommastellen.

Eingabeprüfung

Einfache Eingabeprüfungen helfen Tippfehler zu vermeiden:

MMSI
9 stellig (0..9)
Rufzeichen
NNAA, NNAA9, NNAA99, NA999, NNA9999 (a..z, 0..9)
(N = Buchstabe oder Ziffer, A = Buchstabe, 9 = Ziffer).
Von den ersten beiden Zeichen ist wenigstens eines ein Buchstabe; in den meisten Fällen dürfen die Ziffern 0 und 1 nicht einem Buchstaben folgen
Tel-Nr
internationales Format (führendes +, Ziffern, Leerzeichen)
Schiffslänge
###.# oder ###,# (0..9)
Tiefgang
##.# oder ##,# (0..9)