OpenSeaMap-dev:De:Depth meta data

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Hardware loggers - Specifications - NMEA-0183-2-Kanal-Logger - NMEA-2000-Logger - WLAN-NMEA-0183 mit TP-Link - NMEA-0183-Logger mit Arduino - WLAN-NMEA-2000-Logger mit Raspberry Pi
NMEA-0183-SW-Logger Jens
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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.

Web-Formular

Es gibt folgende Entwürfe:

erster Entwurf

zweiter Entwurf

dritter Entwurf

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:

• Person
• Schiff
• Geräte
• Pegel (zur Angabe von Pegelhöhe bei Binnengewässern)
• Messdaten (Bemerkungen)

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

Parameter	zwingend	Prio 1..3	Tab	Wertebereich	Bemerkungen
Typ des verwendeten Loggers		2	M	SW-, HW-Logger, …	gerätespezifische Fehler
Version des verwendeten Loggers		2	M	Versions-Nr	gerätespezifische Fehler
Zeitbezug des Loggers für Echolot	x	1	M	#### ms	Abweichung zu GPS
Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor längs	x	1	M	###,# m	oft 10m und mehr
Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor quer	x	2	M	##,# m	meist <2m : Hinweis auf Rollen
Höhe der GPS-Antenne über Wasserlinie		3	M	##,# m	GPS-Höhe meist unbrauchbar
Tiefe des Tiefensensors unter Wasserlinie	x	1	M	##,# m	Verifizierung des Offsets
Offset Tiefensensor (Anzeige)	x	1	M	##,# m	Achtung: Vorzeichenfehler…
Hersteller des Echolotes		3	M	Herstellerliste	gerätespezifische Fehler
Typbezeichnung des Echolotes		3	M	Typenliste	gerätespezifische Fehler
Hersteller des Tiefensensors		3	M	Herstellerliste	gerätespezifische Fehler
Typbezeichnung des Tiefensensors		3	M	Typenliste	gerätespezifische Fehler
Sendefrequenz des Tiefensensors		2	M	### kHz	oder Liste
Öffnungswinkel des Schallkegels		2	M	### °	aus Gerätebeschreibung
Montageort des Tiefensensors		3	M	Heck, vor Kiel, …	einbauspezifische Fehler
Neigung des Tiefensensors quer		2	M	## ° stb/bb	einbauspezifische Fehler
Offset Tiefensensor/Wasserlinie beim Gleiten		2	M	#,# m	anders als in Verdrängungsfahrt
Hersteller des GPS		3	M	Herstellerliste	gerätespezifische Fehler
Typ des GPS		3	M	Typenliste	gerätespezifische Fehler
Hersteller der GPS-Antenne		3	M	Herstellerliste	gerätespezifische Fehler
Typbezeichnung der GPS-Antenne		3	M	Typenliste	gerätespezifische Fehler
Kommentar zum Messsystem		3	M	Freitext	Besonderheiten
Name (ID) des Schiffes	x	1	Y	Text --> ID	Datenschutz
MMSI des Schiffes	x	1	Y	### ###### --> ID	Datenschutz
Rufzeichen des Schiffes	opt	1	Y	NNAA, NNAA#, NNAA##, NA###, NNA####	Datenschutz (falls keine MMSI)
Hersteller des Schiffes		3	Y	Herstellerliste	schiffsspezifische Fehler
Typbezeichnung des Schiffes		3	Y	Typenliste	schiffsspezifische Fehler
Schiffslänge		2	Y	###,# m	Stabilität, max Verdrängergeschwindigkeit
Verdrängung		2	Y	### to	Stabilität
Tiefgang		2	Y	##,# m	minimaler Messbereich
Bootstyp		2	Y	Segler, Verdränger, Gleiter, Kat	typspezifische Fehler
Maximalgeschwindigkeit		2	Y	## kt	Hinweis auf geschwindigkeitsabhängige Probleme
Übergangsgeschwindigkeit verdrängen/gleiten		2	Y	##,# kt	Daten +- wegen Verwirbelung unbrauchbar
Kommentar zur Yacht		3	Y	Freitext	Besonderheiten
Name (ID) des Datensammlers	x	1	P	Text --> ID	Datenschutz
Vorname (ID) des Datensammlers	x	1	P	Text	Datenschutz
eMail des Datensammlers	x	1	P	text@text.text	Datenschutz
Land des Datensammlers		2	P	Liste	Datenschutz
Korrespondenzsprache des Datensammlers		2	P	Liste (Deutsch/English)	Datenschutz
Tel-Nr des Datensammlers		3	P	+## ############	Datenschutz
Pegel des Wasserspiegels binnen	x	1	T	####,## m	meist konstant während einer Messung
Höhenbezugsystem für binnen	x	1	T	Liste (NHN, …)
Pegel des Wasserspiegels Gezeiten		1	T	##,## m	Berechnung anhand von Modellen und DatZeit
Höhenbezugsystem für Gezeiten		1	T	Liste (...)
Projektion		3	T	Liste, Standard: WGS84	? schreibt das GPS auch andere Projektionen?
Kommentar zum einzelnen Track		2	T	Freitext	für händische Zusatzinformation

Tab

Die Dateneingabe wird gruppiert und in Tabs zusammengefasst:

P: Angaben zur Person

Y: Angaben zur Yacht

M: Angaben zum auf der Yacht verwendeten Messsystem

T: Angaben zum einzelnen Track

Logger

SW-Logger von Jens

HW-Logger von Dominik

HW-Logger von Teamsurv

HW-Logger von Victor

...

Zeitbezug des Loggers

Wie wird dieser beschrieben?

Basis ist UTC vom GPS (Sekundentakt)

Für Geräte ohne eigenen Takt muss ein zusätzlicher Takt der Sastemuhr oder des Prozessors im HW-Logger als Zeitstempel zum Gerätedatensatz hinzugefügt werden. Siehe HW-Logger-Spezifikation.

Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor längs

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

Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor längs

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

Höhe der GPS-Antenne über Wasserlinie

Wasserlinie als Bezugsebene? oder nur relativ zueinander? Konstruktionswasserlinie? oder aktuelle Wasserlinie?

Tiefe des Tiefensensors unter Wasserlinie

Wasserlinie als Bezugsebene? oder nur relativ zueinander? 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:

• Vorzeichenfehler
• willkürlicher Offset (z.B. zum Kiel, oder "beliebig", oder "verkehrt rum")
• unbekannt, ob das Gerät den Offset als NMEA und mit richtigem 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 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 = <?? * 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
20°	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.

Geräte-Hersteller

GPS, GPS-Antenne, Echolot, Tiefensensor:

Siehe Geräte.xls

Schiffshersteller

Siehe Yacht_builders

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