mit einfachem Gerät genau messen - geht das?

[finchhatton]

Ich bin ja weder Mathematiker noch Geodät, aber irgendwie habe ich so eine Idee im Kopf, ich könnte trotz der Ungenauigkeit meines etrex einen Punkt genau bestimmen. Sobald das Ding weniger als 10 m zum Zielpunkt anzeigt, fängt die Anzeige zu spinnen an, zeigt mal hierhin und mal dahin, mal 6 m nach rechts, mal 8 m in die andere Richtung. Wenn ich einen Cache suche heißt das: "Garmin aus und Augen auf".

Wenn ich aber meinen aktuellen Punkt genau angeben will, dann würde mich diese Ungenauigkeit schon fuchsen. Daher meine Frage:

Gibt es eine Methode, durch mehrere Messungen von verschiedenen Punkten die Position eines Punktes genau zu ermitteln, zumindest aber die Genauigkeit signifikant zu erhöhen?

Vielleicht kann mir ja einer mit viel geodätischem Wissen einen Hint geben?

"Danke" sagt

Finch

 

[toum-toum]

Bin zwar kein Geodät, aber habe mich etwas mit dieser Sache beschäftigt. Mit einem einfachen GPS-Empfänger wirst Du Dich schwer tun (ohne zusätzlichen Aufwand). Eine Möglichkeit die Genauigkeit zu erhöhen wurde unter folgendem link schon diskutiert http://www.geocache-forum.de/viewtopic.php?t=6403.
Falls das GPS EGNOS-fähig ist, kann man im Laufe das Jahres (soweit ich weiß Frühjahr 2006) das EGNOS-Signal mit auswerten. Das sind spezielle Korrektur-Daten (betreffen die Ionosphäre), die die Laufzeitverfälschungen korrigieren. Das ist aber derzeit noch nicht verfügbar.
Ansonsten bleibt nur die Möglichkeit, auf eine möglichst optimale Satelliten-Konstellation zu achten. Was ich immer noch benutze, ist die Mittelwertbildung. Trotzdem würde ich die Genauigkeit nicht höher als 3m schätzen (mehere Messungen mit verschiedenen Satellitenkonstellationen) - wenn überhaupt.
Auch wenn Gallileo anfängt zu senden, wird es nicht sehr viel genauer, wenn man nicht zahlt. Nur zahlende Kunden werden Zugriff auf die höhere Genauigkeit von Galileo haben - aber das ist eh noch in ferner Zukunft.

 

[moenk]

Alle Consumer-Empfänger mit diesem 20$-Chip können nur den Code auswerten den der Satellit sendet. Das heisst es wird wohl keine Genauigkeit von besser als 5 Metern herauskommen. Sicher kann man ein paar Messungen mehr anstellen, auch an verschiedenen Tagen, Referenzsignale dazunehmen, die Luftschichten mit einrechnen, aber die Größenordnung wird sich nicht viel verbessern.

 

[geometer42]

Wichtig bei der Bestimmung der Koordinaten ist es erstmal, Ausreißer (z.B. durch ungünstige Satellitenkonstellation) zu vermeiden.

Das erreicht man am besten durch mehrere Messungen über den Tag verteilt und anschließende Mittelung. Messung an mehreren aufeinanderfolgenden Tagen zur selben Uhrzeit bringen nicht viel, da die Satellitenkonstellation dann jeweils fast dieselbe ist.

Die Genauigkeit läßt sich erheblich steigern durch simultane Messung mit 2 Empfängern, wobei ein Empfänger auf einem Punkt mit bekannten Koordinaten in nicht zu großer Entfernung (z.B. < 50km) stehen muß (Referenzpunkt). Da einige systematische Fehlereinflüsse für alle Signalwege in einem Gebiet gleich sind, werden sie eliminiert, wenn man die Differenz der gemessenen Koordinaten von beiden Punkten bildet und diese Differenz zu den gegebenen Koordinaten des Referenzpunktes hinzuaddiert. Damit lässt sich die Genauigkeit bis auf ca. 1-2m steigern.

Eventuell kann man solche "Korrekturdaten" direkt bei den Landesvermessungsämtern kaufen. Die Ämter betreiben für geodätische Zwecke permanente Referenzstationen (Stichwort "SAPOS").

Zur Vermeidung systematischer Fehler, die durch Abschattung, Reflexion an Gebäuden (Multipath) u.ä. verursacht werden, soll man Punkte mit möglichst viel "Himmel" wählen.

Als letzte Möglichkeit bleibt der Kauf eines geodätischen GPS-Empfängers, der anstatt der Signallaufzeit den Phasenwinkel der Trägerwelle misst (ab 10000 €).

 

[finchhatton]

Nun, eigentlich suchte ich nach praktischen Tipps, wie ich mit der gottgegebenen Ungenauigkeit eines Consumergerätes umgehe, um die Ungenauigkeit bei der Angabe eines Koordinatenpunktes nach bestem Wissen einzuschränken.

Ich werde also mal mit Garmin und einem analogen Kompass herumprobieren.

Danke

Finch

 

[geometer42]

Wenn du Antworten auf die Frage möchtest, wie du mit der gottgegebenen Ungenauigkeit eines Consumergerätes umgehen sollst, dann solltest du auch diese Frage stellen und nicht eine völlig andere. Aber ich denke, auch deine neue Frage wurde hier schon ausreichend beantwortet.

 

[Die Baumanns]

Hallo Finch,

da war doch noch was mit der Gaußschen Glocke,
bei genügend wiederholungen wirst Du dem Wahrheitswert irgendwann recht nahe kommen.
Falls Du aus dem Ruhrgebiet kommst,
kannst Du das ja mal an folgendem Cache ausprobieren:
Ganz genau!

Gruß Guido

 

[toum-toum]

Durch den Hinweis der Baumanns auf den Cache "Ganz Genau" war ich erst einmal überrascht, daß in der Tabelle Messungen mit EGNOS Korrektur auftauchen. Da mußte ich natürlich gleich mal nachschauen, wie die Lage mit dem Signal ist. Hier http://ravel.esrin.esa.it/docs/egnos/estb/schedule.htm fand ich dann die Antwort. EGNOS sendet seit dem 4.2. in mode2. Kann aber sein, daß sich nächsten Monat der Mode ändert. Ab Mitte des Jahres kann man wohl mit ständiger Verfügbarkeit rechnen.

 

[Godard]

Für den Genauigkeitsfan habe ich noch was interessantes gefunden :
Ein Plannungstool von Trimble mit dem man die aus der Satelitengeometrie
sich ergebende Genauigkeit für einen Zeitraum UND eine Position vorausberechen kann.
Download hier :

http://www.trimble.com/planningsoftware.html

Das Programm läßt auch die Definition von Abschattungen zu. Zum Beispiel habe ich mal die
pdop ( horiz. Präzisionsabweichung) in einer 20 m breiten Straße in Nord/Süd Ausrichtung mit
beidseitiger 15 m hoher Bebauung für heute durchrechnen lassen :

(Zum Verständnis : je niedriger der Wert, desto genauer )

Die Ergebniise sind aussagekräftig :Während man den größten Teil des Tages
niederschmetternde Ergebnise hat, gibt es durchaus Zeiten mit brauchbarer Empfangssituation.

Im Programm kann man in die entsprechende Bereiche hineinzoomen oder Listen generieren lassen.

VG Godard

 

[Anonymous]

Yoo, Trimble Planning ist cool. Wie häufig muss man da eigentlich
den Almanach aktualisieren? Reicht 1 mal pro Monat ??

Grüße,
Chris

 

[Wallraff]

Hallo Chris,

noch keine Antwort ?
In einem Monat kann halt ein Satellit ausfallen oder ein neuer hinzukommen oder die Position eines Satelliten verändert werden.

Eigentlich sind aber genügend Satelliten sichtbar, so dass eine Grobplanung möglich ist.

Vor Ort kann durch Abschattungen sowieso eine modifizierte Konstellation vorliegen.

Grüße Wallraff

 

[Wallraff]

Hallo Chris,

kleine passende Ergänzung:

Fand heute die Meldung, dass am Tage Deiner Anfrage ein neuer GPS-Satellit gestartet wurde, der jetzt im November "healthy" gesetzt werden wird
GPSWorld vom 30.Oct.2007

Grüße Wallraff

 

[dancing_geocachers]

Folgendes Problem: In einem Tal herrschen schlechte Empfangsverhältnisse, eine Mystery-Cache befindet sich in einem Mini-Waldstück, in dem der Empfang mit einfachen Geräten noch schlechter ist. Beim ersten Versuch war der Empfang so schlecht, dass ich abbrechen musste (wie sich nachher herausstellte lag ich über 30m daneben).

Lösung(?): Bevor ich noch mal losgegangen bin habe ich mir folgendes überlegt: Da ich die Cache-Koordinaten kenne, habe ich mit diesem Tool den Winkel und Abstand zu einem markanten Punkt (Bürgersteigecke) bestimmt. Vor Ort hatte ich dann erneut schlechte Empfangsverhältnisse, hatte mir aber zunächst die Bürgersteinecke mit dem GPS markiert. Ich bin dann gemäß der zu Hause ermittelten Distanz und des Winkels zum Ziel gegangen und stand mit 1m Abweichung vor dem Cache. Hätte ich einfach die Zielkoordinaten ins GPS eingegeben, wäre ich ca. 20m daneben gewesen. 20m sind schon recht viel, wenn dazwischen ein Bach liegt

Meine Frage nun: War das in meinem Fall Zufall, oder kann man auf diese Weise bei schlechtem Empfang Punkte genauer anlaufen. Meine intuitive Erklärung wäre, dass durch die beschriebene Methode nahezu die gleichen Fehler gemacht werden und das Verfahren dadurch relativ genau wird. Die Bürgersteinecke und der Cache lagen ca. 50m auseinander.

 

[moenk]

Das was Du da gemacht hast machen Vermesser im Prinzip auch. Die haben auch das Problem an einigen Punkten nicht mit dem GPS messen zu können, das wird dann eben dort gemessen wo es geht und dann auf die alte Methode trianguliert (also etwa Richtung und Entfernung).

 

[dancing_geocachers]

Nur dass der Standard-Geocachers meistens kein "Hand"-Tachymeter dabei hat . Ich habe für die Bestimmung von Winkel und Strecke nur die Funktion des GPS genutzt. Die Frage wäre eben, in wie weit die Fehler, die man bei Messungen mit GPS-Handgeräten macht, in die gleiche Richtung gehen. Ich habe das vor einigen Tagen mal zu Hause ausprobiert und mehrere Punkte gemessen und mit den realen Punkten verglichen (via Google-Earth). Die Fehler von 5 Messungen an unterschiedlichen Punkten (Radius von ca. 200m) lagen tendenziell immer in die gleiche Richtung daneben (reale Punkte lagen immer weiter nordöstlich, allerdings mit unterschiedlichen Abweichungen 2-10m).
Ich vermute, dass man mit der GPS Winkel/Strecke Methode nur in recht gleichförmigen Gelände eine SICHERE Genauigkeitssteigerung hinbekommt.

Weiß eigentlich jemand wie stark die Fehler durch atmosphärische Einflüsse auf GPS-Messungen ist? Habe mal von einem Vermesser gehört, dass Korrekturdienste gerade diese atmosphärischen Einflüsse berücksichtigen um so Genauigkeiten im cm-Bereich hinzubekommen. Falls die Fehlereinflüsse im Meterbereich liegen, würde dies ja schon wieder für eine Verbesserung der Genauigkeit mit der beschriebenen Winkel/Distanz-Messung via Hand-GPS sprechen.

 

[moenk]

Dazu könnte Dich das hier interessieren:
http://podcast.moenk.de/index.php?id=14

 

[geometer42]

Nur dass der Standard-Geocachers meistens kein "Hand"-Tachymeter dabei hat . Ich habe für die Bestimmung von Winkel und Strecke nur die Funktion des GPS genutzt. Die Frage wäre eben, in wie weit die Fehler, die man bei Messungen mit GPS-Handgeräten macht, in die gleiche Richtung gehen. Ich habe das vor einigen Tagen mal zu Hause ausprobiert und mehrere Punkte gemessen und mit den realen Punkten verglichen (via Google-Earth). Die Fehler von 5 Messungen an unterschiedlichen Punkten (Radius von ca. 200m) lagen tendenziell immer in die gleiche Richtung daneben (reale Punkte lagen immer weiter nordöstlich, allerdings mit unterschiedlichen Abweichungen 2-10m).
Ich vermute, dass man mit der GPS Winkel/Strecke Methode nur in recht gleichförmigen Gelände eine SICHERE Genauigkeitssteigerung hinbekommt.

Weiß eigentlich jemand wie stark die Fehler durch atmosphärische Einflüsse auf GPS-Messungen ist? Habe mal von einem Vermesser gehört, dass Korrekturdienste gerade diese atmosphärischen Einflüsse berücksichtigen um so Genauigkeiten im cm-Bereich hinzubekommen. Falls die Fehlereinflüsse im Meterbereich liegen, würde dies ja schon wieder für eine Verbesserung der Genauigkeit mit der beschriebenen Winkel/Distanz-Messung via Hand-GPS sprechen.

Im Prinzip werden einige Fehlereinflüsse bei geodätischen GPS-Messungen auf ähnliche Weise ausgeschaltet wie du das gemacht hast. Korrekturdienste wie SAPOS machen permanente GPS-Messungen auf Punkten, deren Positionen mit hoher Genauigkeit bekannt sind.

Da einige Fehlereinflüsse innerhalb großer Gebiete gleich sind, muss man nur die Abweichungen der gemessenen Koordinaten von den bekannten Koordinaten als Korrektur an die eigene Messung anbringen und hat damit diese Fehler eliminiert.

Das funktioniert natürlich auch mit Navigationsempfängern und sollte eine erhebliche Genauigkeitssteigerung bringen. In den Zentimeterbereich wirst du aber auch damit nicht kommen, weil das Messverfahren deines Gerätes (Pseudorange-Messung) dafür eine viel zu geringe Auflösung hat. Geodätische GPS-Empfänger benutzen ein völlig anderes Messverfahren. Sie messen die Phasenwinkel der Trägerwelle, was wesentlich genauer ist. Dafür kosten sie auch ca. 100mal soviel wie ein Navigationsempfänger.

 

[dancing_geocachers]

@moenk: Danke für den wirklich interessanten Podcast. Auch für Nicht-Vermesser gut zu verstehen. Schon interessant, wie weit gefächert die GPS-Anwendungen sind. Sehr sehenswert.

@geometer42: Die Begriffe, die du erwähnst habe ich alle schon mal aufgeschnappt, schön, dass du sie noch mal in einen vernünftigen Zusammenhang strukturiert hast. Trägt gut zum Verständnis bei.