DE:Water Depth
Hier wird beschrieben, wie Wassertiefen ermittelt und für eine Seekarte verwendet werden können.
- Für den Tiefwasserbereich siehe Meeresprofil.
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Grundlagen
In Seekarten sind Tiefenlinien eine wichtige Information.
Aus dem Verlauf von Tiefenlinien kann man:
- auf Strömungen schliessen
- Tiefenliniennavigation betreiben
- erkennen wo mit Flachwasser zu rechnen ist
- erkennen wo mit Brandung zu rechnen ist
- erkennen wo mit Grundseeen zu rechnen ist
In OpenStreetMap werden Wassertiefen als Track gespeichert. Daraus kann (wie bei den Fahhradkarten das Höhenmodell) ein bereits bestehendes Tiefendatenmodell mit statistischen Methoden verfeinert werden.
Einzeltiefen die in der Karte angezeigt werden sollen, müssen zuerst mit den Gezeiten-Werten und der Sensorposition korrigiert werden.
notwendige Sicherheit
Tiefenangaben in OSM-Seekarten sind nicht zur Navigation zu verwenden.
In der Berufsschifffahrt ist die Verwendung amtlicher Seekarten gesetzlich vorgeschrieben.
Auch auf Sportbooten soll möglichst immer eine amtliche Seekarte aktuellen Datums verwendet werden.
Mapping-Party in der Ankerbucht
Der neue OSM-Sommerspass heisst "Mapping-Party in der Ankerbucht"!
Man braucht:
- Badehose, Schwimmflügel, Luftmatratze, Schlauchboot
oder Taucherbrille, Schnorchel, Flossen - Senkblei
ein schwerer Gegenstand an einer Schnur geht auch - GPS
bis 50 m
Interessant sind vor allem Wassertiefen zwischen 0 und 50 m im Küstenbereich und entsprechende Schiffahrtshindernisse.
Dabei ist besonders im Bereich zwischen 2 und 5 m eine hohe Mess- und Korrektur-Genauigkeit erforderlich, damit ein Sportschiffer mit einem Schiff mit 2 m Tiefgang sicher entscheiden kann, wo er noch genügend Wasser unter dem Kiel hat und wo nicht mehr.
Daten für Wassertiefe
Als Track können folgende Daten über Wassertiefen verwendet werden:
Punkt
Ein einzelner gemessener Punkt muss folgende Daten enthalten:
| x | Breite |
| y | Länge |
| z | Wassertiefe |
| t | Datum und Uhrzeit (UTC) |
| c | Korrektur |
Track
Ein Track besteht aus einer Menge einzelner Punkte mit x/y/z/t/c-Werten.
Korrekturwert "c"
Mit dem Korrekturwert "c" wird angegeben, worauf sich der Wert "z" genau bezieht.
Das könnte so aussehen:
seamark:depth=##.# (korrigierte Tiefe in Meter) + seamark:depth:rough=###.# ("rough" data) + seamark:depth:time=* (Mess-Datum und -Zeit: JJMMDDHHMM) + seamark:depth:mesurement=* (unter: Wasserspiegel | Kiel | Sensor ) + seamark:depth:sensordeepth=##.# (Einbautiefe des Sensors unter Wasserspiegel) + seamark:ship:draft=##.# (Tiefgang des Schiffes) + seamark:depth:tide=yes/no (Wert mit Tidenunterschied korrigiert?) + seamark:depth:sensor=yes/no (Wert mit Sensorposition korrigiert?)
GPX-File
Aus den Daten muss ein GPX-File erzeugt werden. Dieses kann dann direkt in die Datenbank hochgeladen und gespeichert werden.
Tiefenmessung
Es gibt mehrere Methoden, die Wassertiefe zu messen:
Handlotung
Felsbrocken kann man mit dem Dinghi und einem "Schraubenschlüssel an der Schnur" vermessen (das machen die "Grossen" auch nicht viel anders).
Oder noch sportlicher: mit ABC-Taucherausrüstung und Tiefenmesser...
Tiefenmesser
Jedes Schiff hat einen Tiefenmesser. Dieser zeigt direkt die Wassertiefe. Modernere Schiffe haben den Tiefenmesser in ein ECDIS integriert und erhalten NMEA-Daten. Diese Daten kann man abgreifen, und in GPX umgewandelt als xyzt-Track in die OSM-Datenbank hochladen.
AIS
Alle grossen Schiffe haben ein AIS-System an Bord. Dieses übermittelt automatisch die Position und den Tiefgang des Schiffes. Die Universität Athen stellt über ein weltweites Empfängernetz AIS-Daten ins Web.[1]
Diese Daten kann man abgreifen und in GPX wandeln. Daraus kann man die Mindestwassertiefe ermitteln. Zumindest in den Fahrrinnen könnte man so die minimal vorhandene Wassertiefe erfassen.
Eine OSM-eigene AIS-Messstelle läuft in Travemünde. Mangels Server stehen die Daten aber nur offline zur Verfügung.
Fächerecholot
Professionelle Tiefenmessung erfolgt mit dem Fächerecholot.
Vielleicht gibt es ja bald ein Garmin mit eingebautem Tiefenmesser?
Korrekturen
Gezeiten
Tiefendaten müssen um die Gezeitenhöhe korrigiert werden.
Dazu braucht man x/y/z/t-Daten. Aus der Zeit und der Position kann man den Tidenunterschied berechnen und die gemessene Tiefe damit korrigieren.
In Gewässern mit geringer Tide (Ostsee, Mittelmeeer) könnte diese erst mal sogar vernachlässigt werden.
Sensorposition
Berücksichtig werden muss auch ein Offset für die Einbauposition des Sensors.
Es gibt drei Standardvarianten bei der Messwertangabe:
- Wassertiefe unter Wasserspiegel
- WT unter Kiel
- WT unter Sensorposition
Onlinekorrektur
Wir könnten eine Website erstellen, auf der man die gemessenen Wassertiefen mit den Gezeiten korrigieren kann.
Import und Export vom GPX- und NMEA-Dateien sollte möglich sein.
Bathymetrie
GEPCO (General Bathymetric Chart of the Oceans) ist ein frei verfügbarer Datensatz mit Wassertiefen der Schifffahrtsrouten der Weltmeere. Die Daten wurden mit Echoloten erfasst. Die Daten mit einer Auflösung von 1 Winkelminute (1,852 km)sind frei, in einer feineren Auflösung eingeschränkt. Die Topografie wurde mit Satellitendaten ergänzt.
Diese Datenmodelle sind genauso wie die frei verfügbaren Höhenmodelle recht grob und weisen Lücken auf.
Mit statistischen Methoden kann man durch Massendaten (Tracks von Hafen, Ankerplatz, Hauptrouten) recht brauchbare Werte für Höhenlinien bekommen.
Null-Linie
Ein noch ungelöstes Problem ist die "Null-Linie". Für eine Weltkarte muss diese ja irgendwie einheitlich sein.
- http://wiki.openstreetmap.org/wiki/de:Seekarte#Definition_der_Null-Ebene
- http://wiki.openstreetmap.org/wiki/de:Lowest_Astronomical_Tide
- http://de.wikipedia.org/wiki/Seekartennull etc.
Daten-Format
NMEA
- RMC (minimaler Datensatz)
$xxRMC,hhmmss.ss,A,ggmm.mmmm,C,gggmm.mmmm,C,##.#,###.#,DDMMYY,##.#,C,*hh<CR><LF>
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └─> Checksumme
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └─> E/W
│ │ │ │ │ │ │ │ │ └─> Missweisung, Grad
│ │ │ │ │ │ │ │ └─> Datum in Tag, Monat, Jahr
│ │ │ │ │ │ │ └─> Kurs über Grund, Grad rechtweisend
│ │ │ │ │ │ └─> Geschwindigkeit über Grund, Knoten
│ │ │ │ │ └─> E/W
│ │ │ │ └─> Länge in Grad mit führenden Nullen und Minuten mit Nachkommastellen
│ │ │ └─> N/S
│ │ └─> Breite in Grad mit führenden Nullen und Minuten mit Nachkommastellen
│ └─> Status, V = Empfänger-Warnung
└─> UTC in Stunden, Minuten, Sekunden
Standard für Wassertiefe ist DPT:
- DPT (Wasssertiefe)
$--DPT,##.##,##.##*hh<CR><LF> Deepth
│ │ │
│ │ └─> Checksumme
│ └─> Offset des Sensors
│ pos. = Distanz vom Sensor zur Wasserlinie
│ neg. = Distanz vom Sensor zum Kiel
└─> Tiefe unter Sensor in Meter
- DBK (Tiefe unter Kiel)
$xxDBK,###,f,##.##,M,###.#,F*hh<CR><LF> Depth Below Keel
│ │ │ │
│ │ │ └─> Checksumme
│ │ └─> in Faden
│ └─> in Meter
└─> Tiefe unter Kiel in Fuss
- DBS (Tiefe unter Wassrspiegel)
$xxDBS,###,f,##.##,M,###.#,F*hh<CR><LF> Depth Below Surface
│ │ │ │
│ │ │ └─> Checksumme
│ │ └─> in Faden
│ └─> in Meter
└─> Tiefe unter Wasserspiegel in Fuss
- DBT (Tiefe unter Sensor)
$xxDBT,###,f,##.##,M,###.#,F*hh<CR><LF> Depth Below Transducer
│ │ │ │
│ │ │ └─> Checksumme
│ │ └─> in Faden
│ └─> in Meter
└─> Tiefe unter Sensor in Fuss
- Anschluss
- Pegel: +-12V an GND (auch +-6V, 5V, 3.3V)
- 2-adriges Kabel; Tx(gps)->Rx(pc), oder Koax (Schirm GND)
- meist 1:1 RS232 Kabel, seltener NullModem Kabel
GPS Empfänger Computer D-SUB-9 Pin Nummer D-SUB-25 Pin Nummer Tx (gps) Rx (pc) 2 3 GND (gps) GND (pc) 5 7 ggfs. zusätzlich Rx (gps) ggfs. zusätzlich Tx (pc) 3 2
- Verbindungsaufnahme
- Ggfs. muß der Anwendung der COM Port Anschluß (PC) mitgeteilt werden, an der der GPS Empfänger angeschlossen ist.
- U.u. muß auch der Protokolltyp (üblicherweise NMEA) sowie die Kommunikationsparameter (bei NMEA typischerweise 4800 Baud, NoParity, 1 Stoppbit, oder kurz, 4800,8,N,1) mitgeteilt werden.
- Beispiel für COM-2:
MODE2 4800,8,N,1 <ENTER>
- Starten der Umleitung in eine Datei
- Beispiel für COM1:
COM1>gps.txt <ENTER>
SeaTalk
$STALK,cc,p1,p2..,pn*xx
│ │ │ │
│ │ │ └─> NMEA-Checksum (optional)
│ │ └─> Parameter n
│ └─> Parameter 1
└─> SeaTalk Command
- SeaTalk Command
| Command | Inhalt | Bemerkung |
|---|---|---|
| 00 | Depth | Wassertiefe unter Sensor |
| 50 | Longitude | |
| 51 | Latitude | |
| 54 | UTC Time | |
| 56 | Date |
