Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

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Leo
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Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von Leo » 26.08.2012 - 17:49

Hallo zusammen,
bin eigentlich unerfahren auf dem Gebiet GPS und habe im Forum gelesen, dass Positionserfassungen im cm Bereich durchaus möglich sind.
Nun zum Projekt.
Ich bin Feld und Waldbesitzer, aber kein Landwirt mehr und möchte die Position meiner Grenzsteine erfassen, um sie wiederfinden zu können (zumindest die Feldsteine). Dies soll keine amtliche Vermessung ersetzen oder irgendeine Rechtliche Grundlage haben. Nur zum Wiederfinden verschütteter Steine.
Wenn ich richtig annehme haben standard GPS Empfänger eine hierfür zu große Ungenauigkeit (>1m) aufgrund der Atmosphärischen Strörungen.
In einer Entfernung kleiner 2 km zu diesen Steinen befindet sich mein Haus, und ein damit fixer, und reproduzierbarer Punkt.
Ich dacht nun an zwei Empfänger, der Erste an der reproduzierbaren Stelle und ein weiterer an dem zu vermessenden Stein. Wenn man nun vom Vermessungsamt die genaue Lage des Steines bekäme, könnte man das Verfälschungsergebnis mit dem zweiten Empfangsergebnis verrechnen und erhält einen zuverlässigen und genauen Wert.
Diese Chipsätze haben meistens eine Abtastrate von 1/sek. Kann man die Chips synchronisieren oder sind die Störungen nicht zeitkritisch?

Liege ich mit meiner Annahme richtig?
Welche Technik ist dafür notwendig? Kann dies mit den Standard Emfpängern erreicht werden oder ist hierfür Expertenequipment und somit teure Ausrüstung erforderlich?

Da ich noch keinerlei praktische Erfahrung mit GPS habe, würde ich mich freuen, wenn Ihr mich mit Rat unterstützen könnt.

Gruß
Leo

Hagen.Felix
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von Hagen.Felix » 26.08.2012 - 22:28

Hallo Leo,
auf halbwegs freiem Feld könnte zur Grenzsteinsuche eigentlich schon ein PPP-System (also ein einzelner Empfänger) genügen, dann sollte auch die nötige Vorlaufzeit kein Problem darstellen.
Gewiss dürfte diese Aufgabe aber für ein RTK-System mit den Low-Cost-L1-Empfängern, die hier im Forum diskutiert werden, locker zu bewältigen sein bei solch kurzen Basislinien.
Im oder auch schon am Wald könnte es hingegen recht schnell schwierig werden, und zwar leider mit quasi jeder Art von GPS-/GNSS-System ... :(
Auf jeden Fall führt jedoch die "Daten-Problematik" in der Praxis äußerst regelmäßig zu unangenehmen Begleiterscheinungen, daher sei gleich an dieser Stelle davor gewarnt (Stichwort z.B. ITRF200 != WGS84, siehe z.B. unter http://www.kowoma.de/gpsforum/viewtopic ... =60#p14742)!
Viele Grüße,
Hagen
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Leo
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von Leo » 01.09.2012 - 17:16

Hallo Hagen,
kannst du mir beispiele für günstige Empfänger nennen.
Im Forum wird immer wieder vom u-blox NEO-6P gesprochen, welcher eine Genauigkeit <1m haben soll. Was kostet er und wo bekommt man Ihn.
Da wird auch immer wieder von subdezimeter gesprochen, das wäre genial, auch wenn Grenzsteine mal wirklich weg wären. Was ist hierfür notwendig.
Liege ich richtig, dass ein RTK System meinen Gedanken von 2 Empfänger (einer als Referenz) entspricht.
Was ist der Unterschied zwischen PPP und Low-Cost-L1 in Technik und Preis?

Was meinst du mit Datenproblematik?
Ist hier die Umrechnung der verschieden Formaten die Rede oder sprechen wir davon, dass das Heutige Ergebnis in einigen Jahren einen Drift aufweißt?
Wenn ich heute meine Steine vermesse sollte ich Sie in einigen Jahren wiederfinden.
Kannst du mir konkrete Technik nennen, damit ich auch Genauigkeit <> Preis abschätzen kann.

Gruß
Leo

Hagen.Felix
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Beispiele für günstige Empfänger bzw. Systeme

Beitrag von Hagen.Felix » 01.09.2012 - 20:34

Hallo Leo,
der NEO-6P ist - vor allem zusammen mit etwas besseren Antennen - der einfachste und preiswerteste Einstieg in eine höhere Genauigkeit, als es mit den ganz billigen "GPS-Mäusen" oder Handgeräten wie z.B. von Garmin möglich wäre.
Der vielfach genannte Begriff der Submetergenauigkeit ist dabei allerdings weder eine feste Grenze nach oben noch nach unten, d.h. unter extrem schlechten Bedingungen kann man sicher auch mal Positionsabweichungen von über 10 m haben, und umgekehrt lässt sich mit höherem Zeitaufwand und ggfs. auch der Rohdatenverarbeitung für RTK oder PPP mit zusätzlichen Komponenten (z.B. der RTKNAVI-Anwendung und einer über Mobilfunk angezapften Datenquelle) eine noch deutlich bessere Genauigkeit erreichen.
Mit Low-Cost-L1 meinte ich übrigens die gesamte Klasse von RTK-fähigen Empfängern (mit Trägerphasen-Rohdatenausgabe), die v.a. hier im Forum so gern besprochen werden. Also solche Module, die lediglich die L1-Frequenz empfangen (im Gegensatz zu den extrem teuren geodätischen Systemen, die meistens zusätzlich noch L2 und ggfs. auch noch L5 nutzen), dafür aber eben vergleichsweise spottbillig sind. Konkret sind das in früheren Jahren eigentlich nur die Timing-Module von u-blox gewesen (z.B. LEA-xT, wobei das kleine x für die jeweilige Modulgeneration bei u-blox steht - momentan ist dort gerade der Wechsel von 6 auf 7 zu erwarten). Aber seit einiger Zeit ist auch SkyTraq in diesem kleinen feinen Marktsegment mit Trägerphasen-Rohdatenempfängern vertreten, und seit einer neuen Firmware-Version mit Rohdatenausgabe vor wenigen Monaten nun auch NVS.
Wenn Du allerdings mit hinreichender Zuverlässigkeit unter 10 cm Absolutgenauigkeit in Echtzeit (also eben z.B. zur Suche nach einer gegebenen Position in der Landschaft) ankommen möchtest, führt an RTK m.E. kein Weg vorbei.
Dann allerdings gibt es eine große Menge an Möglichkeiten, welche Referenzdaten Du dafür nutzt und wie Du diese bis zu Deinem Rover (dem mobilen Empfangssystem) bringst. Ob das am besten eine freie oder kommerzielle, echte oder virtuelle (VRS), fremde oder eigene Basisstation ist, hängt von vielen Faktoren ab ...
Der alte "RTK-Klassiker" mit zwei eigenen Empfängern und einer UHF-Funkstrecke muss heutzutage nicht unbedingt die günstigste Lösung sein.
Wenn man beispielsweise seinen Feldrechner (z.B. ganz simpel ein kleines Netbook) ohne viel zusätzlichen Aufwand über Mobilfunk ans Internet anbinden kann (z.B. mit einem USB-Modul dafür oder mittels "Tethering" über das vielleicht ohnehin schon vorhandene Smartphone), gibt es derzeit schon etliche Möglichkeiten zur Nutzung von externen Referenzdaten. Ich habe z.B. erst kürzlich mit Erfolg die Verwendung von AXIO-NET PED (ascos) mit RTKNAVI und dem NVS-Empfänger getestet ...
Also hier ist es wirklich kaum möglich, eine bestimmte Systemvariante als die beste zu benennen.
Manch einer hat z.B. eine frei zugängliche Referenzstation in der Nähe und kann dann sogar "für umme" RTK realisieren (vorausgesetzt, der mobile Internetzugang ist schon gegeben) ...
Auf jeden Fall sollte man aber immer aufpassen, dass Positionsangaben aus verschiedenen Herkünften auch zueinander passen bzw. ansonsten korrekt umgerechnet werden. Das meine ich mit der "Datenproblematik" - und ist eben in der Praxis häufig noch lange nicht damit getan, eine Gauß-Krüger-Koordinate in ETRS89/UTM oder WGS84 zu konvertieren bzw. umgekehrt. Was z.B. in den letzten Monaten hier im Forum ab und zu schon mal angesprochen wurde, ist das Problem, wenn sich scheinbar gleichförmige Daten, die als Gradzahlen (Latitude & Longitude) auf den ersten Blick ja immer WGS84 suggerieren, dann eben doch nicht so unmittelbar miteinander vergleichen lassen ...
Lange Rede, kurzer Sinn: Je weniger man hier in Theorie und Technik geübt ist, desto einfacher sollte das gesamte System eigentlich sein. Will man jedoch mit GPS- bzw. GNSS-Systemen Genauigkeiten im Submeter- oder gar im Subdezimeterbereich erzielen, desto komplexer wird es quasi zwangsläufig. Sogar mit teurer Technik, aber mit sehr preisgünstiger eben noch etwas mehr!
Das Problem geht ja schon damit los, dass die Grenzsteinpositionen ja "irgendwann" mal "irgendwie" bestimmt worden sind ...
Du bist hier quasi schon direkt "in des Teufels Küche" ... :twisted:
Aber ich will Dich natürlich nicht gleich gänzlich entmutigen ... :mrgreen:
Viele Grüße,
Hagen
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mike_hd
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von mike_hd » 01.09.2012 - 21:56

Geht es bei der Sache eigentlich nur um das wiederfinden der Grenzsteine, oder um das genaue Vermessen?

Zum wiederfinden genügen m.E. handelsübliche Geräte, nach dem Motto ich geh zum Grenzstein und setzte einen Wegpunkt.
Wenn ich wieder dort hingehe steuere ich den Wegpunkt an und suche in Umkreis den Grenzstein.
Sollte bei der Genauigkeit der Geräte von 3 - 10 m eigentlich kein Problem sein.

Das Hobby Geocaching läuft genau nach dem Schema ab, jedoch dass der Sucher noch nicht an dem Punkt war.

Wenn man das Ganze dann noch mit (georeferenzierten) Fotos dokumentiert dürfte das Finden eh kein Problem sein und man hätte einen Nachweis wenn ein Grenzstein verschwunden wäre.

Will die Grenzstein genau vermessen ist natürlich mehr Aufwand nötig.
Aber gibt es keine Katasterdaten von den Grenzsteinen?

Hagen.Felix
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von Hagen.Felix » 02.09.2012 - 00:13

mike_hd hat geschrieben: ... und suche in Umkreis den Grenzstein.
...
Aber gibt es keine Katasterdaten von den Grenzsteinen?
Im besten anzunehmenden Falle könnte es theoretisch so unproblematisch sein ... :)

Aber nicht selten öffnet sich hier auch die Büchse der Pandora! :shock:

Also bekommst Du (metrische) Koordinaten und vielleicht noch den Hinweis darauf, dass es Gauß-Krüger-Werte (DHDN) sind.
Allerdings nicht unbedingt auch eine zuverlässige Information darüber, wie diese Werte seinerzeit mal entstanden sind.
Egal, Du rechnest sie mit dem Werkzeug Deiner Wahl in WGS84 um und machst einen GPX-Wegpunkt daraus für Dein Garmin.
Du steuerst den Punkt an und stehst mitten in der Agrarlandschaft, wo weit und breit aber nix auf einen Grenzstein hindeutet.
Der ist nämlich irgendwann mal unter der Erde verschwunden ... :?

Jetzt kommt das eigentliche Problem: Wie mutig und ausdauernd ist man beim Graben? :?:

Man wünscht sich eigentlich nur eine gewisse Glaubensverstärkung, dass unter der Stelle, wo man zum ersten Mal den Spaten einsticht, auch der Grenzstein sein möge ... :)
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ssquare_de
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von ssquare_de » 03.09.2012 - 11:14

Hallo Leo,


der Hagen hat das gerätetechnische schon wunderbar ausführlich und aktuell beschrieben.

Wenn du kurz erwähnen willst, in welchem Bundesland die "Hinkelsteinsuche" :wink: steigen soll, kann man dir vermutlich noch weiterhelfen?!?

Die Vermessungsgeschichten sind ja in D Ländersache und so gibts derzeit ja noch einige Unterschiede.
Für den Fall, dass du in Bayern wohnhaft bist, hätte ich vermutlich noch ein paar Tipps zur weiteren Vorgehensweise.


Stefan

cr2_gps
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von cr2_gps » 04.09.2012 - 01:01

Leo hat geschrieben: Kannst du mir konkrete Technik nennen, damit ich auch Genauigkeit <> Preis abschätzen kann.
Ein Rawdatenfähiges Navilock EM-500 GPS-Empfängermodul mit MMCX-Antennenanschluß
und Delock 10pin Verbindungsstecker bekommt man auf amazon.de für schlappe
8,59+2,64 Euro+kostenlose Lieferung.
Mit GPS+GLONASS wird die Sache etwas kostspieliger: NV08C-CSM bei hbe-shop.de
kostet 51,37€ (zzgl. Versand) und dann muß man ihm in die Osmocom-Platine einlöten(11,90+6,00 mit Versand):
http://shop.sysmocom.de/products/osmo-nvs-eval

Hagen.Felix
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von Hagen.Felix » 04.09.2012 - 06:47

Hallo cr2_gps,

schreib doch mal bitte hier im Forum, wie das mit der Rohdatenausgabe bei den Navilock-Modulen geht ...

Das würde ganz sicher einige Teilnehmer hier ziemlich stark interessieren!

Alles weitere (UBX-Rohdatenverwendung für RTKLIB) ist dann ja sicher identisch mit den bereits seit Jahren bekannten T-Modulen von u-blox, oder?

Was allerdings die Verwendung des NVS-Moduls mit der RTKLIB betrifft, ist es mit der reinen Hardware hier noch keineswegs getan ...

Bis zur offiziellen Unterstützung des BINR-Formats von NVS durch die RTKLIB ist m.W. bislang einzig Michele (http://www.onetalent-gnss.com/ideas/usb ... rs/denga10) daran tätig, dies überhaupt zu ermöglichen. Und wie es aktuell aussieht, müssen da auch noch weitere Verbesserungen erfolgen, denn beim Parsen der BINR-Daten gibt es wohl noch einige Probleme ...

Und ohne die externe Verwendung der Rohdaten (Trägerphasen, Doppler ...) in einer Software wie eben RTKNAVI (dem wohl wichtigsten Einzelprogramm der RTKLIB) wäre das NVS-Modul ja leider auch nur ein GPS+GLONASS C/A-Code Empfänger unter vielen, an Submeter- oder gar Subdezimetergenauigkeit wäre dann ja naturgemäß nicht mal im Traum zu denken ...

Ein paar weitere Erläuterungen (wie immer in Englisch) zu seiner Arbeit gibt Michele hier:
http://www.gpspassion.com/forumsen/topi ... _ID=144338

Es wäre m.E. etwas unfair, den Michele diese Arbeit machen zu lassen und dann die Hardware (an der er sich ja gewiss auch nicht dumm und dämlich verdient, die aber eben trotzdem seine einzige Einkommensquelle auf diesem Gebiet ist) für ein paar Euros weniger an anderer Stelle beziehen. Wobei das aber auch nur ein natürliches Verhalten ist: man spart eben, wo man kann ...

Aber um mal wieder den Bogen zurück zur Ausgangsfrage von Leo hinzubekommen: Da würde ich tatsächlich zunächst mal mit den Daten der Grenzsteine beginnen. Wie bestimmt (mit welchen Fehlern bzw. Problemen ist zu rechnen), in welchem Koordinatensystem verfügbar, wie ist die Landschaft an den zu erwartenden Positionen (Wald?) ...

Und wenn bei diesen Vorbereitungen hinreichende Klarheit gewonnen ist, lässt sich vielleicht auch etwas besser eingrenzen, welche Messtechnik am besten geeignet sein könnte (natürlich v.a. auch davon abhängig, wie häufig solche Grenzsteinsuchen überhaupt stattfinden sollen und auch, in welchem Maße Leo zu diversen "Bastelarbeiten" aufgelegt ist) ...
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von Hagen.Felix » 04.09.2012 - 08:20

Leo hat geschrieben: ... möchte die Position meiner Grenzsteine erfassen, um sie wiederfinden zu können (zumindest die Feldsteine).
...
Eine Anmerkung noch, die sich aus einer anderen möglichen Interpretation des Ausgangsproblems ergibt ...

Wenn die Steine noch nicht verschüttet sind und man sie also nicht schon aus Koordinaten mit evtl. etwas problematischer Herkunft "rekonstruieren" muss, könnte die Vorgehensweise natürlich auch so sein:

1)
Jeden Stein selbst mit statischem PPP einmessen (entweder beliebiger Rohdatenempfänger + RTKNAVI oder integrierter PPP-Empfänger wie NEO-6P), was je Stein zwar etwas Zeit kostet, dafür aber eben auch keine komplette RTK-Anlage benötigt.

2)
Zum Wiederfinden genügt später dann höchstwahrscheinlich auch eine Annäherung mit kinematischem PPP (Abweichungen üblicherweise nur in der Größenordnung von Dezimetern), ansonsten jedoch ganz sicher mit statischem PPP (auf der grob angesteuerten Position) und einer GIS-Karte, in der die beiden Einzelpunkte (frühere und aktuelle Messung) dynamisch angezeigt werden, so dass man eine relativ klare Vorstellung davon hat, wo der ursprüngliche Messpunkt sein müsste ...

Diese Strategie ermöglicht zwar nicht die Zentimetergenauigkeit eines RTK-Systems, erspart einem jedoch eine Menge Aufwand für die Anschaffung und Einrichtung von diversen Technik-Komponenten.

Im einfachsten Falle ein billiges Netbook, Rohdaten- bzw. PPP-Empfänger via USB anstöpseln und fertig ... :D

Unter wirklich freiem Himmel könnte man vielleicht sogar schon Glück damit haben, was vorhin mike_hd als Lösungsansatz ins Spiel gebracht hat. Insbesondere die neue eTrex-Geräteserie mit dem neuen ST-Chip zeigt bei den Geocachern mittlerweile recht ordentliche Ergebnisse (zwischenzeitliche Firmwareprobleme sind nun wohl überwunden). Aber ein gewisses Risiko, dass man auch gut und gern mal 10 m oder sogar mehr daneben liegen kann, bleibt hier natürlich trotzdem bestehen ...

Viele Grüße aus dem Muldental,
Hagen
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Re: Präzise Positionsbestimmung erschwinglich

Beitrag von ssquare_de » 04.09.2012 - 12:17

Hallo,


na, der Leo ist vermutlich noch mit Grabarbeiten beschäftigt...:-)
Hagen hat geschrieben:Aber um mal wieder den Bogen zurück zur Ausgangsfrage von Leo hinzubekommen: Da würde ich tatsächlich zunächst mal mit den Daten der Grenzsteine beginnen. Wie bestimmt (mit welchen Fehlern bzw. Problemen ist zu rechnen), in welchem Koordinatensystem verfügbar, wie ist die Landschaft an den zu erwartenden Positionen (Wald?)
Ja, Hagen, da hakt es oftmals mehr, wie bei der GNSS-Technik!
Ich würde vielleicht folgenden Weg empfehlen, der mir derzeit als guter Kompromiss zwischen Aufwand und Erfolgsaussicht erscheint:

1) Bei der Heimatgemeindeverwaltung oder beim zuständigen Vermessungsamt Auszug aus der digitalen Flurkarte (DFK) besorgen (eigene Grundstücke oft auf "Kulanzbasis" erhältlich :-) )
2) Dieses Rasterbild georeferenzieren und mit einem geeignetem Kartenanzeigeprogramm ( OziExplorer o.ä. ) auf einem mobilen Gerät (Tablet, Smartphone, Netbook, PDA) mit nach draussen nehmen,
an das auch der GNSS-Empfänger angekoppelt ist.

Ich empfehle den OZIExplorer aus mehreren Gründen:
preiswert, auf allen aktuellen Betriebssystemen verwendbar, rechnet und zeigt an im Subdezimeterbereich, leistet auch die Georeferenzierung der Flurkarte genügend genau, navigiert den Nutzer unter Angabe von Richtung u. Entfernung zu jedem Punkt auf der Flurkarte...
Andere vergleichbare Kartenanzeigeprogramme werden sicherlich auch gut einsetzbar sein!

In Bayern wird derzeit bei den Geodaten immer noch das GaussKrüger-System verwendet.
Das GK-Gitter ist im 100m-Raster in der Flurkarte mit aufgedruckt oder zumindest mit kleinen Kreuzchen darin angerissen.
--> da dies bei der Georeferenzierung eine grosse Hilfe ist, darauf achten, dass es im Auszug mit enthalten ist!
ideal ist also ein Kartenauszug, der neben dem Grenzverlauf auch noch eine Ausdehnung über mindestens 150-200m in Rechtswert und 150-200m in Hochwert aufweist.

Vor der Georeferenzierung die GK-Gitterpunkte ins WGS84 transformieren. (Java-Applet wählen, und für die Transformation das BETA2007- Verfahren für höchste Genauigkeit!)
http://www.geodatenzentrum.de/geodaten/ ... _user_id=0


Prinzipielle Vorgehensweise wie hier:
http://www.ct-gmbh.de/assets/plugindata ... hungen.pdf

Relevant für die Genauigkeit der Gesamt(karten)lösung:
Flurkarte im Masstab 1:1000 verwenden
aufgedruckte GK-Gitterkreuzpunkte (wenigstens > 4 Stück vorhanden, 2 Zweierpärchen mit jeweils verschiedenen Rechts- und Hochwerten...oder verständlicher :wink: , in jedem der 4 Eckbereiche der Karte ein Gitterkreuz... )
mit BETA2007-Rechenverfahren ins WGS84 transformieren
Mit den so gewonnenen Koordinaten (Längengrad, Breitengrad) das Kartenbild in OZIExplorer genauestens georeferenzieren und so eine "Map" erstellen.

Ich bin bei der beschriebenen Vorgehensweise auf Längengenauigkeiten in der Karte von immer deutlich besser 10 cm gekommen, meist sogar besser 5cm.




Stefan

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