Quelltext der Seite OpenSeaMap-dev:Wassertiefen-Projekt "Ammersee"

== Tiefenmessung am Ammersee in Zusammenarbeit mit OpenSeaMap ==

== Die Idee ==
Schon seit längerer Zeit ist unsere [[wikipedia:de:Surprise (Bootsklasse)|Surprise]] mit Echolot, GPS und Kartenplotter [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/tracks/BG.html ausgerüstet]. Bei den vielen Fahrten auf dem Ammersee entstand die Idee, die Daten zu sammeln und sinnvoll zu nutzen. Immerhin sind wir fast jeden zweiten Tag mit dem Schiff unterwegs. Zufällig waren wir über das [http://openseamap.org/index.php?id=depth Wassertiefen-Crowdsourcing Projekt bei OpenSeaMap]] gestolpert, da wir ja auf dem Plotter auch deren freie Seekarte nutzen. OpenSeaMap ist ein »Ableger« von OpenStreetMap (OSM), nutzt für die Karten an Land auch deren Daten, was sie somit auch deutlich von offiziellen Seekarten oder Kartenmaterial der Plotterhersteller abhebt.

== Der Kampf mit dem Datenformat ==
Für unseren Kartenplotter empfiehlt das OpenSeaMap-Tiefenmessprojekt, die Tiefendaten im sogenannten SL2-Format mitzuloggen. Dies liess sich leicht bewerkstelligen, allerdings konnte der Algorithmus auf dem OSM-Server aus den ersten, im Juni 2017 hochgeladenen SL2 Dateien keine Wassertiefen extrahieren. Nach Rückfrage bei OpenSeaMap entwickelte sich ein intensiver Kontakt, in dessen Folge es mir gelang, anhand der von OSM revers engeneerten [https://wiki.openstreetmap.org/wiki/SL2 Dokumentation des SL2 Formats] und der byteweisen Analyse der Daten mit od <!--?--> den Grund festzustellen: Unser B&G Kartenplotter kann zwar die über NMEA-2000 empfangene Wassertiefe anzeigen, bei der Auswahl der Datenquelle für den SL2 Export steht aber nur der direkte Eingang am Plotter selbst, an dem üblicherweise ein teures Fischradar für Angler angeschlossen werden kann, zur Verfügung. Andere Daten wie Position, Zeit, Geschwindigkeit durchs Wasser oder über Grund, Wassertemperatur usw. werden korrekt ausgegeben. So konnten wir schöne Plots von der 24-Stunden Regatta 2017 und 2018 erzeugen, unter anderem die gemessenen, unkalibrierten Höchstgeschwindigkeiten von 9,0 kn über Grund und 10,0 kn durchs Wasser (2017 schafften wir bei durchgehend 5 Bft West in 24 Stunden gut 8 Runden um den See, gut 120sm, also einen Schnitt von rund 5kn Fahrt über Grund).

== Messboje kartografiert ==
[[Datei:xx.jpg|thumb|Temperaturmessboje]]
Die eben von den 24 Stunden Regatten bekannten Temperaturmessbojen (siehe auch Bild links, zum Vergrößern anklicken), die bislang in keiner Seekarte eingezeichnet sind, konnte ich am 24. August 2017 mittels SL2 Datei [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/Wegpunkte_Ammersee.txt einmessen].

Versuche, mit Hilfe eines [[wikipedia:de:Controller_Area_Network|CAN]] nach USB Interfaces (»[https://www.fischl.de/usbtin/USBtin_EB_v2.pdf USBtin]«) Daten mit einem Laptop zu lesen, gaben keine auswertbaren Zahlwerte, es kamen immer dieselben Werte, die jedoch keinen dokumentierten NMEA-2000 oder CAN Objekten entsprachen (NMEA-2000 ist eine Variante des CAN-BUS Protokolls das u.a. auch zur Kommunikation der Elektronik im Automobilbau verwendet wird).

== Vom Track zu den Tiefendaten ==
Als regelmäßiger Gast auf der »Calamari«, der Bavaria 41 eines Freundes, hatte ich im November 2017 und September 2018 bei Törnende die gefahrenen Tracks/Routen vom dortigen Garmin-Plotters extrahiert ([[wikipedia:de:GPX]]-Datei, ein leicht zu lesendes, auf XML basierendes Datenformat), um später Plots daraus zu erzeugen. Bei der Analyse dieser Daten im Anschluss an den zweiten Törn war mir aufgefallen, daß neben der Position meist auch die Wassertiefe an den Routenpunkten vermerkt ist. Also was liegt näher, auch am B&G mal einen GPX-Export zu versuchen.

== Besuch von OpenSeaMap ==
[[Datei:xx.jpg|thumb|Mess-Crew]]
Etwa zur gleichen Zeit besuchten mich Markus und Cornelia, Markus ist einer der Organisatoren des Wassertiefenprojekts bei OpenSeaMap und wir machten gemeinsam einen Ausflug mit der Surprise, wobei wir zur Vergleichsmessung seinen selbsgebauten Sensor (Autoreifenschlauch, NMEA-0183 basierte Elektronik in wasserdichter, tupperartiger Box, siehe Bild rechts und die zugehörige [http://wiki.openseamap.org/wiki/OpenSeaMap-dev:HW-logger/Tiefenmesser_mobil Beschreibung auf OpenSeaMap]) hinterherzogen. Dank Flaute konnten wir am 11. Oktober 2018 in Ruhe unter E-Maschine die Flachwasserbereiche (etwa die 1 Meter Tiefenlinie) am Nordende des Ammersees zwischen Buch Süd und Eching abfahren. Die Ergebnisse können sich durchaus sehen lassen: Es gibt nur geringe Abweichungen zwischen den Sensoren (wer den Plot der gemessenen Wassertiefen beider Sensoren lieber in 3D ansehen mag: [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/tracks/vergleichsmessung_selected.gif hier]).

== Projekt "Wassertiefen im Ammersee" ==
[[Datei:xx.jpg|thumb|Messplattform SY "Surprise"]]
[[Datei:xx.jpg|thumb|Messergebnisse]]
Fleißiges Datensammeln im Oktober 2018 und zu Saisonstart 2019 verschafft uns mittlerweile einen ordentlichen Bestand an Messfahrten. Selbst die Webcam des [ HSC] hat einige der Fahrten beobachtet (z.B. Bild rechts, Surprise im Hintergrund in der Bildmitte bei der Überfahrt über die Herrschinger Bucht am Abend des 30. Oktober). Zu Saisonende 2018 hatte ich die Tiefe des Gebers durch Vergleich der in der GPX-Datei gespeicherten Wassertiefen mit Tiefenmessungen mit Meterstab neben dem Schiff, das zu dieser Zeit am Clubsteg lag, auf ca. 30 cm unter der Wasseroberfläche als Referenzebene bestimmt. Tageweise Korrektur der Messwerte im Bezug auf die offiziellen Mittelwerte des [https://www.hnd.bayern.de/pegel/isar/stegen-16602008 Pegels Stegen] ([https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/Pegel_Ammersee.txt hier] ist auch ein Vergleich mit realen Wasserstandshöhen angegeben, die weitestgehend beim Pfingsthochwasser 2013 vermessen wurden) ergibt relativ zum mittleren Seepegel (532,99 Meter über Normalnull) brauchbare [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/tracks/2019-05-02/2019-05-02T20.gif Messergebnisse]. Eine quasi-»Interpolation« (Bild links) auf den gesamten See mittels nearest neighbor zeigt, daß gerade im Süden noch größere [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/tracks/2019-05-02/dist_2019-05-02.gif Lücken] vorhanden sind. Nur in einigen Regionen, wie im Uferbereich vor dem [http://scia-ammersee.de/SCIA] sind durch fleißiges [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/tracks/2019-05-02/SCIA_Messung.gif Messen] gute Ergebnisse vorhanden und erlauben eine verlässlichere [https://www.fs.tum.de/~niederma/segeln/tracks/2019-05-02/SCIA_nearestNb.gif Interpolation].

Es gibt also noch viel zu tun!

== Kampf mit den Daten - die Zweite ==
Trotz der [http://wiki.openseamap.org/wiki/De:Depth_Data_Format Angabe auf den OpenSeaMap-Seiten], GPX Daten seien verwendbar, können diese anscheinend derzeit (noch) nicht automatisch verarbeitet werden, wie versuchsweise hochgeladene GPX-Dateien von Surprise und Calamari zeigen. Weiterhin sind auf den OSM-Karten vom Ammersee nur einige wenige Messpunkte in Umgebung des Bucher Dampferstegs [http://map.openseamap.org/?zoom=15&lat=48.05840&lon=11.12969&layers=BFTFFFFFFTF0FFFFFTTTFF zu finden], vermutlich von einer der NMEA-0183 Dateien des Autoreifens von unserer Kampagne vom 11. Oktober, die Markus wohl Testweise hochgeladen hat.

Nächste Schritte sind eine verbesserte Interpolation (Gauß-Gewichtung nahegelegener Messpunkte) sowie eine NEMA-0183 Konvertierung einzelner Messtage für den OSM-Upload. 

Fortsetzung folgt ...