OpenSeaMap-dev:De:Depth meta data
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
- 1 Workflow
- 2 Web-Formular
- 3 Meta-Daten
- 3.1 Tabelle
- 3.2 Logger
- 3.3 Zeitbezug des Loggers
- 3.4 Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor längs
- 3.5 Abstand GPS-Antenne/Tiefensensor quer
- 3.6 Höhe der GPS-Antenne über Wasserlinie
- 3.7 Tiefe des Tiefensensors unter Wasserlinie
- 3.8 Offset Tiefensensor (Anzeige)
- 3.9 Sendefrequenz des Tiefensensors
- 3.10 Öffnungswinkel des Schallkegels
- 3.11 Neigung des Tiefensensors quer
- 3.12 Hersteller
- 3.13 Verdrängung
- 3.14 Tiefgang
- 3.15 Bootstyp
- 3.16 Höhenbezug binnen
- 3.17 Höhenbezug Gezeiten
- 3.18 Projektion
- 4 Benutzerfreundlichkeit
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 | 
| |
| Version des verwendeten Loggers | 2 | L | Versions-Nr/Firmware-Nr | gerätespezifische Fehler |
| |
| Zeitbezug des Loggers für Echolot | x | 1 | L | #### ms | Abweichung zu GPS |
|
| Kommentar zum Logger | 3 | L | Fliesstext | Besonderheiten |
|
GPS
| Parameter | zwingend | Prio 1..3 | Tab | Wertebereich | Bemerkungen | Umgesetzt |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Abstand GPS-Antenne längs | x | 1 | G | ###,# m | oft 10m und mehr | 
|
| Abstand GPS-Antenne quer | x | 2 | G | ##,# m | meist <2m : Hinweis auf Rollen |
|
| Höhe der GPS-Antenne über Wasserlinie | 3 | G | ##,# m | GPS-Höhe meist unbrauchbar |
| |
| Hersteller des GPS | 3 | G | Herstellerliste | gerätespezifische Fehler | (Freitext)
| |
| Typ des GPS | 3 | G | Typenliste | gerätespezifische Fehler | (Freitext)
| |
| Hersteller der GPS-Antenne | 3 | G | Herstellerliste | gerätespezifische Fehler |
| |
| Typbezeichnung der GPS-Antenne | 3 | G | Typenliste | gerätespezifische Fehler |
| |
| Kommentar zum GPS | 3 | G | Fliesstext | Besonderheiten |
|
Tiefensensor
| Parameter | zwingend | Prio 1..3 | Tab | Wertebereich | Bemerkungen | Umgesetzt |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Abstand Tiefensensor längs | x | 1 | E | ###,# m | oft 10m und mehr |
|
| Abstand Tiefensensor quer | x | 2 | E | ##,# m | meist <2m : Hinweis auf Rollen |
|
| Tiefe des Tiefensensors unter Wasserlinie | x | 1 | E | ##,# m | Verifizierung des Offsets |
|
| Offset Tiefensensor (Anzeige) | x | 1 | E | ##,# m | Achtung: Vorzeichenfehler… | (zusätzlich: Typ der Tiefenmessung) verständlich?!
|
| Hersteller des Echolotes | 3 | E | Herstellerliste | gerätespezifische Fehler | (Freitext)
| |
| Typbezeichnung des Echolotes | 3 | E | Typenliste | gerätespezifische Fehler |
| |
| Hersteller des Tiefensensors | 3 | E | Herstellerliste | gerätespezifische Fehler |
| |
| Typbezeichnung des Tiefensensors | 3 | E | Typenliste | gerätespezifische Fehler |
| |
| Sendefrequenz des Tiefensensors | 2 | E | ### kHz | oder Liste |
| |
| Öffnungswinkel des Schallkegels | 2 | E | ### ° | aus Gerätebeschreibung |
| |
| Montageort des Tiefensensors | 3 | E | Heck, vor Kiel, … | einbauspezifische Fehler |
| |
| Neigung des Tiefensensors quer | 2 | E | ## ° stb/bb | einbauspezifische Fehler |
| |
| Offset Tiefensensor/Wasserlinie beim Gleiten | 2 | E | #,# m | anders als in Verdrängungsfahrt |
| |
| Kommentar zum Echolot | 3 | E | Fliesstext | Besonderheiten |
|
Schiff
| Parameter | zwingend | Prio 1..3 | Tab | Wertebereich | Bemerkungen | Umgesetzt |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ID des Schiffes | x | 1 | S | ID |
| |
| Name des Schiffes | x | 1 | S | Text | Datenschutz | nur Name der Konfiguration
|
| MMSI des Schiffes | x | 1 | S | ### ###### | Datenschutz |
|
| Rufzeichen des Schiffes | opt | 1 | S | NNAA, NNAA#, NNAA##, NA###, NNA#### | Datenschutz (falls keine MMSI) |
|
| Flagge des Schiffes | 2 | S | Liste (ISO-3166) | Verteilung |
| |
| Heimathafen des Schiffes | 3 | S | Text | Standort |
| |
| Hersteller des Schiffes | 3 | S | Herstellerliste | schiffsspezifische Fehler | (Freitext)
| |
| Typbezeichnung des Schiffes | 3 | S | Typenliste | schiffsspezifische Fehler | (Freitext)
| |
| Schiffslänge | 2 | S | ###,# m | Stabilität, max Verdrängergeschwindigkeit |
| |
| Verdrängung | 2 | S | ### to | Stabilität |
| |
| Tiefgang | 2 | S | ##,# m | minimaler Messbereich |
| |
| Bootstyp | 2 | S | Segler, Verdränger, Gleiter, Kat | typspezifische Fehler | (anderes führt nicht zu einem Freitext)
| |
| Maximalgeschwindigkeit | 2 | S | ## kt | Hinweis auf geschwindigkeitsabhängige Probleme |
| |
| Übergangsgeschwindigkeit verdrängen/gleiten | 2 | S | ##,# kt | Daten +- wegen Verwirbelung unbrauchbar |
| |
| Kommentar zum Schiff | 3 | S | Fliesstext | Besonderheiten |
| |
| ID des Datensammlers | incr | 1 | ID | (nicht sichtbar)
|
- Schiff und Tiefendaten
Ein Schiff und der jeweilige Stand der Geräte und Sensoren ist immer 1:1 mit einen Wassertiefen-Datensatz verbunden.
Ein Schiff und der jeweilige Stand der Geräte und Sensoren kann 1:n mit mehreren Datensätzen verbunden sein.
- Anderes Schiff
Für ein anderes Schiff muss ein eigener Schiffs-Datensatz angelegt werden, der dann beim Hochladen von wassertiefen verknüpft wird. Beispielsweise bei verschiedenen Charterschiffen.
- Änderung --> neues Schiff
Wenn auf einem Schiff Geräte geändert werden (anderer Hersteller oder Modell) oder wenn ein Sensor (GPS-Antenne, Tiefensensor) anders positioniert werden, dann muss für neue Tiefendaten ein neues Schiff angelegt werden, mit den neuen Werten. Nur so können Tiefendaten korrekt mit den Metadaten verknüpft werden.
Track Daten
| Parameter | zwingend | Prio 1..3 | Tab | Wertebereich | Bemerkungen | Umgesetzt |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ID der Track-Datei | inc | 1 | ID | meist konstant während einer Messung | (wird automatisch für jede Datei vergeben)
| |
| Pegelname des Wasserspiegels binnen | x | 1 | T | Fliesstext | für den entsprechenden Abschnitt |
|
| Pegelstand des Wasserspiegels binnen | x | 1 | T | ####,## m | meist konstant während einer Messung |
|
| Pegelnullpunkt | x | 1 | T | ###,## m |
| |
| 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 (...) |
| ||
| 3 | T | Liste, Standard: WGS84 | ? schreibt das GPS auch andere Projektionen? | WGS-84 ist Standard, andere brauchen wir nicht berücksichtigen
| ||
| Kommentar zum einzelnen Track | 2 | T | Fliesstext | für händische Zusatzinformation |
|
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 |
| |
| Vorname des Datensammlers | 1 | P | Text | Datenschutz |
| |
| eMail des Datensammlers | x | 1 | P | text@text.text | Datenschutz | wird als Loginname verwendet
|
| Passwort des Datensammlers | x | 1 | P | Text | Datenschutz | todo: Passwortänderung
|
| Land des Datensammlers | 2 | P | Liste | Datenschutz |
| |
| Korrespondenzsprache des Datensammlers | 2 | P | Liste (Deutsch/English) | Datenschutz | | |
| Tel-Nr des Datensammlers | 3 | P | +## ############ | Datenschutz |
| |
| Organisation | 3 | P | Text | Datenschutz |
| |
| Einverständnis Kontaktaufnahme | 3 | P | ja/nein | Datenschutz |
|
Es gibt folgende (frühere) Entwürfe:
- 1. Entwurf
- 2. Entwurf
- 3. Entwurf
- Entwurf für das Metadatenformular PPT Datein und Pencil Dateien
- 4. Entwurf
Logger
- Teamsurv-Hardware-Logger
- OpenCPN-Logger-Plugin
- GPSD-Linux-Logger
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 OpenSeaMap-dev:Builders of yachts and devices 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
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)
