Genauigkeit der GPS-Daten

Moin, kann ich denn davon ausgehen, dass die an meinem GPS-Gerät angezeigte Genauigkeit auch der tatsächlichen entspricht? Mir ist aufgefallen, dass ein paar Straßenverläufe nicht mit Punkten übereinstimmen, die ich selbst getaggt habe (trotz 10s Wartezeit vor dem Markieren). Die Toleranz liegt in einigen Extremfällen bei etwa 15m, wobei die Gerätegenauigkeit bei meinem Gerät mit 5m angegeben war. Was tue ich in dieser Situation am besten? Wenn ich mich auf die Infos von meinem Garmin eTrex H verlassen kann, dann sollte ich den Verlauf der betreffenden Straße soweit korrigieren, dass er wenigstens im Toleranzbereich von meinem Gerät liegt. Hin und wieder taucht ja auch die Problematik auf, dass in den Daten vom Landsat ein Offset drin steckt - was bei den Handgeräten nicht der Fall sein sollte (da sollte die Genauigkeit auf dem Display schon den wahren Wert enthalten). So werde ich - sofern es keine gegenteiligen Meinungen gibt - den Verlauf der Bundesstraße 62 in meiner Heimatregion noch einmal selbst tracken, die Ergebnisse mit der bisherigen Karte vergleichen und gegebenenfalls die Straße so zurechtrücken, dass sie innerhalb des “Fehlerkreises” von meinem GPS-Gerät liegt (Radius zwischen 10m und 3m - je nach Stärke des Signals). Ein Vergleich mit Luftbildern hat gezeigt, dass der von mir aus den aufgenommenen Wegpunkten erstellte Datensatz offensichtlich sehr genau ist. Die Wegpunkte habe ich immer dort gesetzt, wo der Straßenverlauf zwischen zwei Punkten gerade noch einer geraden Linie entsprach (im Gegensatz zur reinen Verwendung der aufgezeichneten Tracks wird so der Kurvenverlauf m.E. bestmöglich wiedergegeben). Meine Ziele bei der Kartierung der Gebiete sind: - bestmögliche Genauigkeit (stimmt der Straßenverlauf wenigstens mit einer Genauigkeit von 5m?) - Vollständigkeit (sind wirklich alle Straßen und Wege erfasst?) - Plausibilität (sind insbesondere die Straßen richtig getaggt? Was sind Privatwege? Wo dürfen nur Anlieger und Landwirtschaft durchfahren?) Oliver

  1. schaue mal, ob bei OSM auch GPS-Daten zur Straße hinterlegt sind und ziehe die in Deine Betrachtung mit ein 2. Fahre die Strecke mehrfach, am besten zu unterschiedlichen Zeit, ab und ziehe die so gewonnen Tracks mit in die Betrachtung ein 3. wurden die Bundesstraßen nicht mal komplett irgendwo importiert? Bin mir da aber nicht 100% sicher. Ich würde den Verlauf einer Straße nicht wegen einem Satz GPS-Daten ändern. Nur mal so als Gedankenspiel: Die Straße XY wurde schon einmal vermessen und danach gemappt. Allerdings lag der Mapper damals 5m zu weit westlich mit seinem Signal. Nun wird die Straße ein zweites Mal vermessen, nur liegt der Mapper jetzt 5m zu weit östlich mit seinem Signal. Für den zweiten weicht die Strecke des ersten 10m von seiner (angenommenen richtigen) Strecke ab - letztendlich sind aber beide genauso falsch und der wahre Weg liegt irgendwo dazwischen. :wink: http://ivvgeo.uni-muenster.de/Vorlesung/GPS_Script/GrundlagenGenauigkeiten.htm

Danke für die Hinweise. Die Verwendung von mehreren Tracks habe ich auch in Betracht gezogen, denn die statistischen Fehler lassen sich dadurch wegmitteln. Problematisch sind immer die systematischen Fehler, wobei ich z.B. bei 4 Tracks derselben Route innerhalb einer Stunde die Zeitverschiebung durch Veränderungen der elektrischen Eigenschaften der Ionosphäre als systematischen Fehler ansehen würde. In den nächsten Wochen werde ich diesbezüglich mal ein paar Experimente durchführen (bestimmte Strecken mehrmals bei Tag und bei Nacht tracken - so lässt sich ein systematischer Einfluss durch die D- und E-Schicht der Ionosphäre z.B. herausrechnen. So eine Auswertung ist zwar aufwändig, aber vielleicht bringt sie ja tatsächlich neue Informationen. Beispiel: ich markiere ein und denselben Ort 100 mal am Tag und 100 mal nachts als Wegpunkt, jeweils aus unterschiedlichen Richtungen kommend und über einen Zeitraum von einigen Stunden verteilt (für eine ausreichend mächtige und repräsentative Stichprobe notwendig). Mit Hilfe von wissenschaftlicher Datenanalysesoftware kann ich anschließend prüfen, wo in beiden Fällen das Mittelzentrum liegt, wie groß die Standardabweichung ist und ob es ein Offset zwischen beiden Messreihen gibt. Lässt sich mit mehr als 95%iger Sicherheit die Nullhypothese bestätigen (die Fehler sind zufällig und liegen im vom Gerät angegebenen Toleranzbereich), dann kann ich mit der Angabe schon wesentlich mehr anfangen. Für den Vergleich werde ich mir den kleinsten und den größten Fehler notieren, den das Gerät angibt. So einen Test halte ich zum einen in offenem Gelände für sinnvoll (Schwankungen der Feldstärke in der Ionosphäre und damit veränderte Laufzeiten) und zum anderen in Wohngebieten (Abschattungseffekte quantifizieren). Den Datensatz der Bundesstraßen werde ich mal nachprüfen. Es ist allerdings auch so, dass - wenn überhaupt - nur marginale Korrekturen notwendig sein werden.

Moin, auf die angezeigte Genauigkeit kann man sich sich nicht verlassen. Das ist meiner Meinung nach eher als Pi-Mal-Daumen-Wert zu sehen aber nicht als “garantierte” Fehlerschranke. Mathematisch gesprochen ist die Genauigkeit in etwa die Varianz des stochastischen Messwertes, d.h. mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit kann man davon ausgehen, dass sich die echte Position in der angegebenen Umgebung von der angezeigten Position befindet. Dass das in der Praxis nicht so 100%-ig hinhaut merkt man selber, wenn man mehrfach die selbe Strecke aufnimmt. Auch wenn man dabei immer eine Genauigkeit von 5m oder besser angezeigt bekommt, wird man zwischen den einzelnen Messspuren auch groessere Abstaende als 5m finden. Bei den Messungen ist ausserdem immer noch zu beruecksichtigen, wo genau der Strassenverlauf aufgenommen worden ist. Eigentlich sollte ja die Mitte der Strasse eingezeichnet werden, aber genau dort faehrt man ja eher selten lang. Aus den oben genannten Gruenden wuerde ich i.A. davon abraten, bereits eingezeichnete Strassen aufgrund einer einzelnen Messung zu verschieben. Wie bereits angeraten: Hol dir aus der Datenbank lieber auch die GPS-Tracks runter. Haeufig finden sich da schon genug Datenpunkte, dass man da einen ordentlichen Mittelwert bilden kann. (Wobei man da ann immer noch nicht weiss, ob auch vorrangig die Strassenmitte gemessen wurde, oder ob alle Punkte eigentlich vom starssenbegleitenden radweg stammen). Ich habe auch schon den eingezeichneten Verlauf einer Strasse aufgrund einer einzigen Messung von mir korregiert. Das ist aber die Ausnahme und passiert eigentlich nur, wenn a) es in der Datenbank maximal einen GPS Track gibt (also die Daten nicht besser sind als meine eigenen) und b) die Abweichung deutlich groesser ist als die angezeigte Genauigkeit von meinem Geraet (z.B. ueber 25m Versatz wenn mein Geraet eine Genauigkeit von 5m oder besser anzeigt). Gruss Torsten

Klingt irgendwie aufwändig. :wink: Mal interessehalber gefragt: Was machst du dann mit der Information? Hilft die gewonnene Erkenntnis dann beim Mappen zukünftiger Punkte? Oder belegt du damit nur wissenschatlich, dass dein Logger eben nicht zuverlässig die angegebene Genauigkeit erreicht? Was man ja von den 0-8-15 Low-Cost-Loggern sowieso schon weiss. Detlef

Hallo Detlef, ich habe es nunmal durch meinen Beruf (Studium der Physik der Atmosphäre) gelernt, bei Fehlerangaben wirklich pingelig zu sein und alles zu kalibrieren, was nicht schon fertig kalibriert angeboten wird. Die gewonnenen Informationen würden mir dahingehend helfen, dass ich aus dem Versuch eine realistische Genauigkeitsangabe für mein GPS-Handgerät bekomme. Wenn ich diese Genauigkeit kenne, dann fällt es mir beim Mappen auch leichter die Genauigkeit abzuschätzen und Fehler zu korrigieren. Ist beispielsweise der Fehler relativ groß (trotz mehrmaliger Messung), dann wähle ich z.B. beim Markieren einer Telefonzelle einen plausiblen Wert zwischen meinem Wegpunkt und der Position des Objekts relativ zur Straße bzw. zu einem Referenzobjekt, das schon in der Karte ist (wenn ich die Lage der Straße ebenfalls markiert habe, dann kann ich ja sehen, ob der Wegpunkt ein Offset hat). Ist im oben genannten Beispiel die Telefonzelle in Wirklichkeit ungefähr 3 Meter links neben der Fahrbahn und mein Wegpunkt liegt aber mitten auf der Fahrbahn, dann markiere ich die Telefonzelle links neben der Fahrbahn so, dass sie a) noch im tatsächlichen Fehlerradius meines Wegpunkts liegt und b) der Ort plausibel ist. Oliver

Ich denke für OSM ist es hinreichend genau, wenn man mehrmals die Straße oder den Weg in beiden Richtungen aufnimmt und dann die in der Mitte den Weg zeichnet . Nicht nur die Bedingungen in der Ionosphäre haben einen Einfluß auf die Genauigkeit sondern ganz simpel, wieviel Satelliten gerade über Dir schweben. Auch eine Lageänderung Deines Loggers, wie sie beim Joggen ganz schnell passieren kann, hat Einfluß auf die Genauigkeit. Eine Genauigkeit wie Vermesser werden wir sowieso nicht hinbekommen. Die haben ganz andere Antennen und Empfänger und bewegen diese Antennen beim Vermessen nicht. Gruß Volker

Und nicht vergessen die Tracks hochzuladen. Damit ersparst du anderen später die Arbeit das ganze nochmal zu überprüfen. Bzw. die können dann deine Tracks in die Auswertung mit einbeziehen. :wink:

Yep, damit das geht muss ein Häkchen bei ‘puplic?’ gesetzt werden (Beim uploaden übers web). Wichtig! Wobei ich aber auch selbst den Sinn beim hochladen ohne das Häkchen zu setzen noch nicht verstanden habe. Andere sehen dann den GPX Track ja nicht. (?) Gruß

Dies ist wohl mehr für die Mapper gedacht, die erstmal im stillen Kämmerlein ihre eigenen Tracks bearbeiten wollen und erst nach Fertigstellung den Track als public freigeben. Ob es damit richtig erklärt ist, vermag ich aber letztendlich nicht zu sagen …

Bei Straßen ist das Hochladen der Tracks - wie auch bei Gewässern oder Abgrenzungen - sicher sinnvoll, aber bei einzelnen Punkten wird das schwierig. Waypoints lassen sich ja mit JOSM - soweit es mir bekannt ist - nicht hochladen. Dank der Bewegungseffekte (veränderte Neigung der Antennen etc.) sind die Tracks meist ungenauer als ein Straßenverlauf, der aus einzelnen markierten Waypoints zusammengefügt ist (wo ich das Gerät mehrere Sekunden lang ruhig gehalten habe und die Punkte immer dort gesetzt habe, wo der Weg zum vorigen Punkt von einer geraden Linie abweicht). Problematisch ist - solange die Uploadfunktion dafür nicht vorhanden ist - das Nachprüfen der Daten. Selbst wenn ich versichere, dass ich alles selbst durchgeführt habe, kann ich es dann immer noch nicht zweifelsfrei beweisen. Für die eine von mir hinzugefügte Straße folgt der Beweis im Laufe der nächsten Wochen, da ich aktuell nicht dort hin komme. Zuletzt bin ich am vergangenen Wochenende dort gewesen. Nur ging mir die Datei mit dem Track verloren - die Waypoints habe ich noch alle.

Einen Punkt sollte man noch bedenken: In Städten sollten Satbilder bei den Strassen Prioritaet haben, egal wie genau das Satbild wirklich ist. Wenn man nämlich dann Haeuser etc taggt und die Strassen passen nicht, ist das äusserst muehselig. Ich passe da durchaus auch mal Strassen an. Ich habe uebrigens mal einen Ort auf Fuerteventura abgelaufen (wegen der Strassennamen), klarer Himmel, niedrige Gebaeude. Die Strassen waren laut notes von einem Satbild abgemalt. Meine Tracks hatten eine systematische Abweichung (ca 30m, wennn ich mich richtig erinnere) Mein C300 stimmt normalerweise bei klarer Himmel ganz gut, wenn auch in den Foren teilweise anderes berichtet wird. Also: ich traue den Satbildern bezueglich absoluter Genauigkeit auch nicht unbedingt. Trotzdem sollten Satbilder in den Staedten Prioritaet haben. Guenter

Warum kann JOSM das nicht? Das ist doch eine wichtiges Funktion. Online (mit Potlatch) geht das - allerdings nur eingebettet in einen Track. Was für mich kein Problem ist, denn ich logge normalerweise keine Waypoints ohne Track. Detlef

Ok. Aber nutzt das wirklich so viel bei der stark schwankenden Genauigkeit des GPS-Signals? Wenn ich in der näheren Umgebung zum Track-Aufzeichnen rausfahre, dann schalte ich den Logger meistens schon zu hause ein. Dann kenne ich schonmal die tagesaktuelle Genauigkeit (also die zeitabhängige - im Gegensatz zur ortsabhängigen). Und das ist schon interessant, dass an manchen Tagen der Track exakt auf den vorhandenen Wegen verläuft und an anderen Tagen komplett 5-10 Meter daneben liegt. Da hilft es auch nicht, wenn gleichen Punkt mehrmals direkt hintereinander zu Loggen, wie das oft empfohlen wird. Ich frage mich, ob eine generelle Kalibrierung bei solchen zeitabhängigen Abweichungen wirklich sinnvoll ist. Eigentlich müsste man vor jeder Aufzeichnung tagesaktuell kalibrieren und das tue ich, in dem ich immer schon auf bereits gemapptem Terrain mit der Aufzeichnung beginne. Detlef

Achtung: “Genauigkeit” wird oft mit “Auflösung” verwechselt! (nur weil u.a. auch vom “Genauigkeitskreis” der GPS-Geräte die Rede war) Die GPS-Geräte geben eher einen Wert für die aktuelle Mess-Auflösung an, die sich aus der Qualität der Kreuzkorrelation der unterschiedlichen empfangenen Satellitensignale ergibt. Bei sehr gutem Empfang von sagen wir mal mindestens 7 Satelliten und ohne irgendwelche Signalverfälschungen (Häuser, Bodenwellen, Bewuchs o.ä.) dürfte meiner Erfahrung nach Auflösung und Genauigkeit in etwa identisch sein. Ansonsten zeigen die Geräte gerne auch mal 5 Meter “Genauigkeit” an, obwohl man 20m daneben liegt. Wie oben erwähnt hilft nur mitteln über mehrere Tage. Im Gebirge habe ich aber auch schon den Fall gehabt, dass sich selbst mit Mitteln ein beträchtlicher systematischer Fehler ergibt (wahrscheinlich weil es von einer Hangseite her immer in etwa die gleichen Störreflexionen gab).

Ich hab’s aber auch schon anders herum gemacht: in meiner Gegend waren schon recht genau gezeichnete Straßen vorhanden und jemand hat dann nachträglich die Häuser nach Satbild eingezeichnet, die dann um ca. 10m verschoben rauskommen. Ich habe dann gleich alle Häuser in etlichen Straßenzügen, die ganz offensichtlich alle um den selben offset verschoben waren auf einmal markiert und in einem Vorgang verschoben. Ich denke bei Häusern macht das Zeichnen selbst immer noch die meiste Arbeit, so dass man das Verschieben eigentlich auch gleich mit erledigen kann, falls bereits verlässlichere Daten vorliegen. Ich halte mich immer an den Grundsatz, beim Einzeichnen neuer Kartenobjekte diese relativ an bestehende und genauer erscheinende Objekte anzupassen statt andersherum. Und in den meisten Fällen dürften (ausreichend gemittelte!) GPS-Positionen genauer sein als die SatBilder. m.E. sollten immer diejenigen Daten Prio haben, denen man die höhere Genauigkeit zutraut und zu diesen Daten sollten dann alle anderen relativ in etwa stimmen. longtoby

Hausecken als exakte Referenzpunkte: Ich habe vor einigen Jahren eine Fernsehsendung gesehen, wo die metergenaue Düngung von Äckern durch Landwirte Thema war. Laut diesem wird beispielsweise auf dem Hof an referenzierter Stelle, die beispielsweise aus der Lage eines Hauses ermittelbar ist, ein Referenzsender installiert. Damit können die GPS Empfänger in den Traktoren bzw Landmaschinen die GPS Daten in der Umgebung von einigen Kilometern auf 20 cm Genauigkeit korrigieren. Die Grenzsteine eines Grundstückes kenne ich von meinem eigenen Hausbau. Ich habe sie in etwa ein Meter Tiefe ausgebuddelt. Mit Hilfe von Maurerschnüren, Zollstock und des behördlich genehmigten Lageplanes des Hauses ließ sich dann die Lage der Außenmauern bestimmen und markieren. Nach Errichtung des Hauses wird die zentimetergenaue Position des Hauses vom Katasteramt geprüft und in einem endgültigen Lageplan im Verhältnis zu den Grundstücksgrenzen (Grenzsteinen) dokumentiert. Hat man also vom Besitzer eines Hauses oder vom Katasteramt den Lageplan, kann man die Position der Grenzsteine bestimmen. Die Grenzsteine werden vom Katasteramt gesetzt. Ich spekuliere, dass sich die exakte Position dort erfragen lässt. Somit hätte man eine genaue Referenz, die man mit seinem GPS Gerät vergleichen kann. Gruß Tirkon

Ich schalte meinen Logger etwa 15min vorher ein, wobei bei diesen extremen Temperaturschwankungen z.Z., hier etwa ~18°C beim Start, die lange Anlaufzeit nur bedingt etwas bringt. Bis das System auf “Betriebstemperatur” (1-2°C) ist, dauert es dann auch wieder 5-10min. Ich denke den tagesabhängigen Fehler kann man durch den DGPS Beacon Empfang minimieren. Grüße.

Bei der Nutzung von GPS hat man ja den systembedingten Fehler durch das (künstliche) Rauschen des Signals. Dazu kommen noch Empfangs- (bedingt durch die Anzahld er Satelitten sowie den athmosphärischen Zustand) und Auswertefehler (wie genau ist das Gerät selbst). Zur Kompensation des Empfangsfehlers gibt es bereits Lösungen, die auf Basis fester GPS-Stationen arbeiten. Da deren Standort bekannt ist, kann anhand des gemittelten GPS-Signals die aktuelle Abweichung berechnet und zur Verfügung gestellt werden. Hierzu gibt’s mehr unter dem Stichwort Differential Global Positioning System (DGPS - http://de.wikipedia.org/wiki/Differential_Global_Positioning_System)). Den Fehler des Gerätes kann man mit passenden Referenzpunkten und der bekannten Abweichung wahrscheinlich auch (statisch) berechnen. Im dynamischen Fall mit wechselnden Empfangsbedingungen wird das wohl nicht so einfach sein. Und zu guter (?) Letzt haben wir dann leider noch das bereits primär verrauschte Signal, das einfach kein sichere Positionsbestimmung < 15m gewährleistet. Damit wird also eine “genaue” Positionsbestimmung in deinem Sinn schwierig werden. Pragmatische Ansätze sind die (manuelle) Mittelung mehrfacher sowie “Glättung” von einzelnen Tracks.

Wobei im Link schon klar wird das DGPS nicht gleich DGPS ist. Die “lokalen” GBAS Stationen liefern auf alle Fälle die besten Ergebnisse. SAPOS “darf” man nicht unbezahlt verarbeiten und die freien Stationen der WSV (beacon dgps) decken den Inlandbereich, meines Wissens, nicht ganz ab. Wobei die erhältlichen Empfänger, für den beacon dgps Empfang, teuer und nur bedingt mobil einsetzbar sind. Grüße.

Ich wundere mich manchmal auch, dass meine GPS Geräte (60CSx, Mainnav MG-950d Logger, ein no-name Bluetooth) selten, aber doch, an manchen Tagen, obwohl warmgelaufen, ziemlich “daneben” liegen (>20m), und zwar mit einem systematischen Fehler, zB alle Geräte generell nördlich abweichend (15-40m). Da habe ich mir mal die Arbeit angetan, an Punkten stark befahrener Einfallsstraßen von Innsbruck die Situation betr. “Genauigkeit” zu studieren. Dazu habe ich alle hochgeladenen Tracks (95% fremde, Rest eigene) auf deren Verteilung untersucht. Stichprobenmenge war so zwischen 30 und 120, etwas wenig für statistische Aussagekraft, aber genug für eine grobe Beurteilung. Ergebnis: Die Tracks waren in etwa normalverteilt. Pragmatische Erkenntnis daraus für eigene Arbeiten, wenns um genaue Einträge geht: - Wenn ich zum Erkunden ausrücke, komme ich meist an einem dieser von mir erstellten Referenzpunkte vorbei. Liegt mein GPS wieder einmal ziemlich daneben, lasse ich es bleiben, an einem solchen Tag bestehende Lagen zu korrigieren. - ein zweites Gerät mitzuhaben ermöglicht eine schnelle Erstaussage (“erforderlich, aber nicht hinreichend” - mathematisch gesprochen), ob man die Ernte einer Erkundung besser gleich im NUL: bucket versenkt. - sehr viele bestehende OSM tracks (möglichst langer Zeitraum, möglichst unterschiedliche Erfasser) an geeigneten Punkten taugen mehr als alle verfügbaren Vergleichskarten oder -Sat’s Ein Tip sei mir noch erlaubt: Man lege sich in seinem Umfeld einen Referenzpunkt an, der >> möglichst leicht erreichbar ist (auch für andere) >> möglichst oft passiert wird Man bekommt dadurch schnell ein gutes Gespür, was eine einzelne Erkundung taugt. Rudolf