Vermessung von Baggerseen

Fragen und Erfahrungen zur Anwendung von GPS beim Wandern, Radeln, Fliegen usw.

Moderator: Roland

Vermessung von Baggerseen

Beitragvon seufer_wolle » 11.08.2013 - 20:30

Hallo zusammen,

ich stöbere schon seit Jahren immer mal wieder in diesem klasse Forum, aber nun habe ich mich auch angemeldet und habe auch ein Anliegen.

Ich möchte mit einem gewöhnlichem Ferngesteuertem elektroBoot, Baggerseen bei uns in der Gegend vermessen, sprich wie sind dessen Außenkonturen , wie tief ist es an welcher Stelle, wie Steil ist das Ufer etc...

Einen gebrauchten Tiefensensor, welcher mir die Tiefe mit 1Hz im NMEA0183 Format liefert ist bereits bestellt, ein µC-Board (Arduino Mega) auch.
Nun fehlt noch das richtige GPS. Ich dachte da an einen Neo-6P, welcher hier ja schon seit über einem Jahr bei mehreren im Einsatz ist.
Beide Signale soll der µC Seriell bekommen, verheiraten und als NMEA komplettstream auf SD-Karte abspeichern. Später evzl auch ans Ufer senden, wo ich es live am Laptop mit drdepth einlesen und visualieren kann.

Ich frage mich nun, in wie weit der Neo-6P das PPP in meinem Anwendungsfall wirklich nutzen kann, denn das Boot wird später mit 2 - 12 km/h in Bewegung sein und an den Rändern der Seen stehen natürlich überall Bäume, teilweise Grenzen auch Wälder an die Seen und meine GPS Antenne ist nur ein paar cm über dem Wasser...

Hoffnung habe ich erstmal, so wie ich das hier gelesen geht der NEO-6P auch bei niedrigen Geschwindigkeiten in den PPP Modus.
Ich meine auch schon gelesen zu haben, dass er an Waldrändern "besser" sein soll als normale Empfänger.

Derzeit tendiere ich zu dem Angebot von Hagen-Felix "NEO-6P breakout board with antenna TW4421 : 200 EUR *" , die Antenne scheint mir erstmal schön klein zu sein, was sehr gut ist, aber ist Sie für meinen Anwendungszweck auch gut?
Mir ist bewusst, dass mit einer Genauigkeit von unter 1m wohl höchstens in der Mitte eines Sees zu rechnen ist, wo freies Sichtfeld in jede Richtung gewährleistet ist. Aber besser als mein Garmin 60csx wird er wohl deutlich sein, oder?

Vielen Dank für eure Kommentare und Anregungen im voraus! :D

Gruß
Rafael
seufer_wolle
 
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon Hagen.Felix » 12.08.2013 - 07:04

seufer_wolle hat geschrieben:...
..., die Antenne scheint mir erstmal schön klein zu sein, was sehr gut ist, aber ist Sie für meinen Anwendungszweck auch gut?
...


Moin Rafael,
auch wenn es vielleicht als "etwas zu unparteiisch" erscheint, dass ich selbst gleich mal darauf antworte ... :roll:

Dieses Antennenmodell ist jetzt noch zu neu, als dass hierzu bereits sehr viele Erfahrungen (wie etwa vergleichsweise zur TW2410) vorliegen könten:
http://www.tallysman.com/cms/wp-content/uploads/2010/02/Press-Release-Tallysman-TW4421_TW1421.pdf

Aber Tallysman scheint hier wohl wirklich die bekannten Qualitäten einer dual-feed Antenne relativ preiswert in diesem kleinen Gehäuse umgesetzt zu haben (jedoch wohlgemerkt mit einem deutlich kleineren Patch als bei der TW2410 oder der TW3430).

Siehe dazu auch unter http://www.tallysman.com/cms/wp-content/uploads/2010/03/White-Paper-on-GNSS-Antennas.pdf
(Edit: Tallysman-Webserver momentan down, daher https://www.optimalsystem.de/os/docs/Tallysman-White-Paper-on-GNSS-Antennas.pdf)

Und was den NEO-6P betrifft, ist ja wohl allenthalben schon getestet und publiziert worden, oder?

Man würde sich ja wünschen, es gäbe in dieser Preisklasse ein paar mehr Hersteller (mit vergleichbarer Qualität bzw. Genauigkeit), aber da ist wohl der Markt in Stückzahlen nicht groß genug dafür.

Es hätte ja keinen Sinn, ein solches Modul in ein Smartphone einbauen zu wollen ... :shock:

Viele Grüße,
Hagen
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon seufer_wolle » 13.08.2013 - 12:30

Hallo Hagen,

also hat hier noch keiner die TW4421 mit der TW2410 in der Praxis verglichen?

Wäre die TW2410 nicht so teuer, würde ich auch die nehmen :D

Gruß
Rafael
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Vermessung von Baggerseen

Beitragvon Hagen.Felix » 16.08.2013 - 14:02

seufer_wolle hat geschrieben:...
also hat hier noch keiner die TW4421 mit der TW2410 in der Praxis verglichen?
Wäre die TW2410 nicht so teuer, würde ich auch die nehmen :D
...


Erleichtert vielleicht von der Qual der Wahl: https://www.optimalsystem.de/os.aspx?x=45 :)

Sozusagen zur Feier meiner neuen Betriebsstätte. :wink:

Diesmal am anderen Ende der Altstadt von Grimma und hoffentlich "für immer" weit genug vom Ufer der Mulde entfernt ... :cry:

Viele Grüße,
Hagen

P.S.: Einen zumindest halbwegs seriösen Vergleich beider Antennen (Josef wird mir sicher gleich wieder die Leviten lesen :roll: ) wird es von "normalen Anwendern" in der Praxis noch kaum geben können. Dafür ist dieses schnuckelige kleine dual-feed Schätzchen ja einfach noch zu frisch auf dem Markt. Und ich habe alle hierfür nötige Technik zwar am Mann, dafür fehlt es mir aber noch immer an "Raum und Zeit". Bis ich endlich wieder einigermaßen neu eingerichtet bin, um solche Test durchzuführen (zeitgleiche Langzeitmessungen mit zwei identischen Empfängern am gleichen Standort), werden wohl auch noch etliche Wochen vergehen... :(

P.S. #2: Ein solcher Vergleich sollte ja mindestens zwei Datensätze ergeben, deren Quantität und Qualität den von Josef im letzten Jahr für die Kombination NEO-6P + TW2410 in langwierigen Messungen erhaltenen Werten entsprechen (siehe Diagramm).

P.S. #3: Zufällig arbeite ich gerade an einem größeren Entwicklungsauftrag, in dem eine relativ genaue (Anforderung Submeter) Positionierung in Baggerseen sozusagen von zentraler Bedeutung ist. Mag sein, dass Du andere Baggerseen meinst (z.B. solche, die vielleicht schon seit Jahrzehnten nicht mehr zur Kiesgewinnung genutzt werden und entsprechend zugewachsen sind), aber m.E. stellt sich die Abschattungsproblematik an solchen Standorten nicht als extrem störend dar. Man hat ja auch direkt am bewaldeten Ufer trotzdem noch ein gutes Stück freien Himmel, oder? Außerdem hat man hier meistens Zeit (zumindest bei meiner Anwendung). Sollte es allerdings tatsächlich darauf hinauslaufen, das man mit seiner Antenne vollständig unter überhängenden Bäumen verschwunden ist, gelten ja immer noch die Bedingungen wie eben im Wald. Und auch dort ist der NEO-6P schließlich alles andere als "suboptimal" (siehe http://www.kowoma.de/gpsforum/viewtopic.php?f=1&t=3248) ... :D
Dateianhänge
2012-08-01-NEO6P-TW2410-SNR.png
Langzeitmessung TW2410 an NEO-6P
2012-08-01-NEO6P-TW2410-SNR.png (149.6 KiB) 7761-mal betrachtet
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon Hagen.Felix » 17.08.2013 - 06:12

seufer_wolle hat geschrieben:...
Ich frage mich nun, in wie weit der Neo-6P das PPP in meinem Anwendungsfall wirklich nutzen kann, denn das Boot wird später mit 2 - 12 km/h in Bewegung sein und an den Rändern der Seen stehen natürlich überall Bäume, teilweise Grenzen auch Wälder an die Seen und meine GPS Antenne ist nur ein paar cm über dem Wasser...

Hoffnung habe ich erstmal, so wie ich das hier gelesen geht der NEO-6P auch bei niedrigen Geschwindigkeiten in den PPP Modus.
Ich meine auch schon gelesen zu haben, dass er an Waldrändern "besser" sein soll als normale Empfänger.
...


Diese Geschwindigkeiten sind kein Problem.

Das "PPP" des NEO-6P ("carrier smoothing" und SBAS-Korrekturen) bleibt dabei wirksam.

Wichtig aber: Den Empfänger vorher möglichst im Stillstand unter möglichst völlig freiem Himmel möglichst mindestens eine Viertelstunde "warmlaufen" lassen!

Als Dynamikprofil möglichst "Pedestrian" einstellen. Das ist ja ohnehin für gefühlte 99,9 % aller Praxisanwendungen das beste Profil ... :idea:
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon ssquare_de » 17.08.2013 - 10:16

Hallo Rafael,


.... alles richtig, was hier bislang geschrieben wurde, wobei in dieser Anwendung du durchaus auch mal probehalber das "Dynamic Platformmodel-Profil " At Sea " ausprobieren könntest ...

Das soll nach Spezifikation von u-blox bis zu Wasserlinienhöhen von ca. 500m funktionieren:
..."At sea
Recommended for applications at sea, with zero vertical velocity. Zero vertical velocity
assumed. Sea level assumed. MAX Altitude [m]: 500, MAX Velocity [m/s]: 25, MAX Vertical
Velocity [m/s]: 5, Sanity check type: Altitude and Velocity, Max Position Deviation: Medium "

Gut möglich, dass sich der restriktive "Vertikalgeschwindigkeits-Limiter" positiv auf die horizontale Positionierungsgenauigkeit auswirkt!
Das Zappeln der Höhenkomponente sollte auf jeden Fall stark gedämpft werden!

Wobei ich ja die Höhe der Wasseroberfläche auch so ermitteln würde, wie von Rafael schon angedeutet:

Boot ruhig 1-5 min. in empfangstechnisch optimaler Seemitte liegen lassen, dann für die Mittelung der Höhe rund 1-5 min. Positionsdaten aufzeichnen.

Knapp über der Wasseroberfläche wird natürlich Multipath ein besonderes Thema sein.
Da sollte die Antenne möglichst niedrige " Axial Ratio "-Werte aufweisen, was hilfreich ist, einmal von er Wasseroberfläche reflektierte GPS-Signale möglichst gut zu unterdrücken.
Sogesehen würde ich mir an deiner Stelle überlegen, ob ich nicht vielleicht noch ein paar Taler für die "Präzisions-Modelle" von Tallysman drauflegen sollte und dann mit dem guten Gewissen das Vermessungsschiff herumschippern lasse, ausstattungsmässig das "menschenmögliche" getan zu haben... :wink:

Wie hoch kannst du die Antenne über der Wasserlinie montieren, ober besser gefragt, wie gross wird denn das eingesetzte Boot ungefähr sein?
Eventuell machst du ja auch noch Versuche, die Elevationsmaske von voreingestellten 5° auf 10° oder gar 15° zu erhöhen....aber das kann man später leicht austesten und mit u-center im NEO-6P einstellen.

Mit dem NEO-6P und einer Tallysman-Antenne, welche auch immer es nun wird, liegst du auf jeden Fall schon mal richtig, ich würde sagen, besser geht es im LOW-Cost-Bereich derzeit nicht!


Stefan
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon seufer_wolle » 18.08.2013 - 15:29

Hallo,

Diese Geschwindigkeiten sind kein Problem.
Das "PPP" des NEO-6P ("carrier smoothing" und SBAS-Korrekturen) bleibt dabei wirksam.


Genau das wollte ich hören :)

Wie hoch kannst du die Antenne über der Wasserlinie montieren, ober besser gefragt, wie gross wird denn das eingesetzte Boot ungefähr sein?


Zum testen wird es erstmal ein kleines Boot, Katamaran ähnlich, etwa 20*80cm, dies gab es bei ebay für 50 Euro, da werde ich die Antenne also nur 2-3cm über dem Wasser haben...

"Dynamic Platformmodel-Profil " At Sea "

Das hört sich natürlich auch passend an und werde ich testen.

Ich glaube ich werde dann die TW2410 nehmen, vom Platz her passt es und ich habe ein besseres Gefühl dabei.

Vielen Dank für eure Tipps und Hinweise.

Gruß
Rafael
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TW4421 und TW2410 im Praxisvergleich

Beitragvon Hagen.Felix » 31.08.2013 - 14:25

seufer_wolle hat geschrieben:...
also hat hier noch keiner die TW4421 mit der TW2410 in der Praxis verglichen?
...


Ein äußerst erfahrener und fachkundiger Nutzer, der bereits länger und wirklich auch sehr intensiv mit der TW2410 arbeitet (an diversen Empfängern auf Basis des NV08C-CSM), hat seit einigen Wochen nun auch ein paar Exemplare der neuen TW4421 im Einsatz.

Hier zunächst die erste diesbezügliche Rückmeldung (vor ca. 2 Wochen):

Hallo Herr Piotraschke,
ich habe gestern die TW4421 auf einer typischen Strecke in der Stadt ... probiert. Dieselbe Strecke habe ich auch schon mehrmals mit der TW2410 aufgezeichnet. Die Ergebnisse mit der TW4421 sind sehr gut und durchaus vergleichbar. Qualitativ meine ich, dass die Codemessungen der TW4421 bei Reflexionen in der Stadt mit der internen NVS Lösung etwas besser sind, die Zahl der brauchbaren Phasenmessungen etwas geringer. Bei der Phasenmessung bzw. Auswertung mit RTKLIB (und dabei nur PPP) muss die Antennencharakteristik (SNR, Elevation) auf die TW4421 angepasst werden. Konkret kann der Filter für die TW4421 etwas weniger „scharf“ gestaltet sein. D.h. die TW2410 ist besser in Bezug auf die Signalstärke, die TW 4421 weniger anfällig auf Reflexionen. Das war aufgrund der Bauform und Charakteristika der Antennen auch zu erwarten.
Insofern dürfte sich die TW4421 aufgrund der Preis/Leistungsverhältnisses für Telematik Anwendungen bei hohen Anforderungen auf die Genauigkeit also gut eignen.



In einem Telefonat gestern mit diesem Anwender habe ich auch noch von sehr guten Aufzeichnungen in einem Flugzeug erfahren.
Dabei sind insbesondere auch die Höhenwerte von überraschend hoher Genauigkeit und Stabilität zur Sprache gekommen.
Dies war sicher auch dem hervorragenden NV08C-CSM und natürlich dem verwendeten Auswerteverfahren (ein modifiziertes bzw. erweitertes "PPP Kinematic" der RTKLIB) zu verdanken.
Aber das kleine "dual-feed Mäuschen" hat sich dabei eben auch äußerst wacker geschlagen. :o

Mal sehen, vielleicht kann ich ja selbst auch bald mal ein paar Vergleichsmessungen mit beiden Antennentypen durchführen.

Bis dahin würde ich aber durchaus schon mal von der "Arbeitshypothese" ausgehen, dass die neue Kleine ihrer großen Schwester schon ein wenig den Rang abläuft. :shock:

Selbstverständlich nicht absolut, aber eben relativ, also im Preis-Leistungs-Verhältnis. :D

Gleichwohl dürfte für typische Vermessungstätigkeiten (üblicherweise ja auch mit der jeweiligen Antenne auf einem Stativ oder einer vergleichbaren Befestigung) die TW3430 sicher noch immer das "Nonplusultra" sein. Zumindest sofern man das nötige Kleingeld für eine "Pinwheel" von NovAtel oder die 3G+C_L1 nicht so ganz leicht aus dem Goldesel herausbekommt ... :roll:

Bis demnächst,
Hagen
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon seufer_wolle » 20.10.2013 - 21:24

Hallo zusammen,

nachdem ich nun mehrfach mein Boot getestet habe und alles Funktioniert möchte ich euch auch die Ergebnisse nicht vorenthalten.

Abdeckung.jpg
Abdeckung.jpg (154.3 KiB) 6711-mal betrachtet


test-baggersee.jpg
test-baggersee.jpg (178.12 KiB) 6711-mal betrachtet


3d.jpg
3d.jpg (88.86 KiB) 6711-mal betrachtet


Gruß
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon Taurus » 21.10.2013 - 06:45

Hi wolle,

Schönes Ding!
Hast du den See komplett abgefahren oder hast du zwischen dem "Raster" auf Abdeckung.jpg extrapoliert?
Mit welchem Programm hast du die Darstellung der Höhenlinien umgesetzt?

Taurus
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon seufer_wolle » 21.10.2013 - 07:16

Hallo Taurus,

Abdeckung.jpg zeigt die abgefahrenen Spuren, die Karte ist daraus extrapoliert.
Als Software verwende ich dafür Drdepth, welches aber leider seit Anfang Sommer nicht mehr verkauft wird.

Gruß
Rafael
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon Taurus » 21.10.2013 - 19:33

Und mit was hast du die Tiefe gemessen?
Sonar?
Wenn ja, dann sag mal mit welchem und gib ein Paar Daten... Messgenauigkeit, Beam-Winkel, etc...
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon seufer_wolle » 21.10.2013 - 21:41

Hallo Taurus,

ja per Sonar, ich habe einen Airmar Smart P66 gebraucht bei Ebay gekauft. Dieser hat einen beam width von 6°, aber ich glaube der komplette Öffnungswinkel ist 12°.
Dieser wertet die Tiefe direkt aus und gibt Sie jede Sekunde einmal Seriell (NMEA0183) aus.
Die Genauigkeit ist nicht definiert, aber bei 3 Baggerseen passen die Tiefen angaben mit den ertauchten ziemlich gut überein.
Je größer die Tiefe, desto größer die Abgescannte Fläche und damit hat man einen Fehler bei Böschungen und Steilkanten im See, ob DrDepth dieses mit einbezieht und heraus rechnet kann ich nicht sagen.

Ich verheirate die Daten des NEO-6P und des Airmar Sensors mit einem Arduino Mega, und speichere die Daten auf SD Karte.

Damit man einen See gut abscannen kann habe ich nun noch einen ardupilot (=Autopilot) eingebaut, so kann ich ihm nun Anhand von Satelliten Bilder ein Raster zum abfahren vorgeben, welches das Boot dann selbständig abfährt.

Als nächstes kommt noch die Live Übertragung der beiden NMEA signale zum Laptop um Live die Tiefen zu sehen und interessante Stellen mit einem engeren Raster scannen zu können.

Anbei ein etwas älteres Bild, mittlerweile ist die Elektronik in einer extra Box auf dem Boot, damit man leichter die SD Karte entnehmen kann. Die GPS Antenne ist nun auch auf der Box.
boot.jpg
boot.jpg (45.63 KiB) 6667-mal betrachtet


Gruß
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Re: Vermessung von Baggerseen

Beitragvon cr2_gps » 21.10.2013 - 22:05

Für die ganz geizigen unter uns:
sollten der 45° Grad Beam-Winkel und <100m Tiefe akzeptabel sein, kann ein Arduino-Freund (Lötfähigkeiten vorausgesetzt)
mit diesem Gerät hier gut auskommen: http://www.amazon.de/tragbaren-Sonar-Se ... B00A64OHFE
Für die Rawdatenaufzeichnung (GPS und Tiefe) einfach Seeeduino Stalker und Seeeduino Xbee GPS (u-blox6 Variante mit NEO-6M) nehmen.
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