Nutzung des NRW-Atlas für OpenStreetMap-Zwecke

ja, ja, jetzt erinnere ich mich. Die ele-Disskussion hatten wir schon mal… Gut.
Vorausgesetzt, daß jeder Mapper, die WGS84-Höhe (über “sea level”) auch verwendet, dann wäre die Angabe natürlich auch verwendbar. Ich befürchte jedoch, daß die Mapper-Realität anders aussieht: Mapper besteigt einen Berg findet eine Tafel mit dem Namen und der Höhe des Berges vor. Macht mit seinem GPS einen Wegepunkt. Mapper hat nun zwei Zahlen: die der Tafel (sicherlich keine WGS84- Höhe) und die des GPS (barometrische Höhenmessung und daher eh zu ungenau). Welche soll er verwenden? :confused:

Sven

Entscheidend für den Höhenfehler ist nicht der Radius der Kugelschalen (Fläche gleicher Entfernung), sondern der Winkel der Schalen an den Schnittflächen zueinander, sprich die Position der Satelliten zueinander. Stehen die Satelliten nahe beieinander, ist das Ergebnis in allen Dimensionen schlecht, stehen sie in einer Linie, ist das Ergebnis in Richtung dieser Linie gut, in der Fläche senkrecht dazu schlecht. Für die dritte Dimension braucht man keinen Satellit über Kopf, zwei auf 45 und -45 Grad reichen genauso. In hohen Breiten hat man zu selten (oder überhaupt nicht) Satelliten in der optimalen 90-Grad-Konstellation.
Natürlich kann es bei schlechten Bedingungen (Schluchten, Reflexionen etc) vorkommen, dass alle Logger Unfug ausrechnen. Mir ist es bei inzwischen Tausenden von Kilometern simultaner Tracks aber noch nie vorgekommen, dass diese Ausreisser bis auf wenige Meter übereinstimmten.

Da magst du teilweise recht haben, dass die Mapper-Realität anders aussieht. Allerdings unterstelle ich jetzt einfach mal (,da ich an das gute im Menschen glaube), dass der gewissenhafte Mapper vor Verwendung eines key/value-Paares für ihm bis dahin nicht vertraute Sachverhalte vesucht, sich in der Wiki schlau zu machen und somit für ele=* die richtige Beschreibung findet und anwendet.

Hier bietet Wiki ja eben die Möglichkeit, “ele:xyz=123” anzugeben. wiobei xyz gleich einem Kartendatum ist (korrekter wäre es Höhenreferenz-System zu sagen). Ich schlage vor im Wiki eine Liste eine dieser Höhenreferenzsysteme mit einer kurzen Angabe zur Verwedung und Verbreitung zu erstellen.
Taginfo kennt nur 48 verschiedene ele:xyz-Werte (Stand 28.10.2013 14:25 Uhr) von denen einige auf unterschiedliche Schreibweisen beruhen.

Sven

Das finde ich aber sehr bedenklich, wenn “in der Praxis” falsche Angaben gemacht werden. Das wäre so, als würde man falsche Koordinaten eintragen, z.B. Easting-Northing statt Längen/Breitengrad. Wenn Daten automatisch verarbeitet werden geht das nicht. Wenn da keine Grad stehen kann man das noch erkennen, aber falsche Höhenangaben fallen auf der 2D-Karte eben nicht auf, obwohl die doch sehr verschieden sind, immerhin 47 Meter. In den Alpen sind das vielleicht Peanuts, aber im Flachland oder Vorgebirge ist das schon deutlich. Im Prinzip sind dann quasi alle Höhenangaben wertlos, wenn man nicht weiss nach welchem System gemappt wurde. Ich erinnere mich an ähnliche Diskrepanzen zwischen Gauß-Krüger Grad und WGS84 Grad. Das wäre auch eine Abweichung die schlimm ist (100m?), aber beim Blick auf den Zahlenwert noch nicht unmittelbar auffällt.

Man kann auch nicht für Deutschland Sonderregeln aufstellen. Das müsste für OSM weltweit einheitlich sein. Einheitlich geht nur mit WGS84. Es ist ja nicht schlimm, wenn jemand die DHHN92-Höhe einträgt, die auf amtlichen Topokarten bzw. im Alltag üblich ist. Aber das muss man wirklich kennzeichnen. Wer DHHN nicht aussprechen kann, der darf ruhig ele:local= schreiben. Bei der automatischen Verarbeitung wird das dann schon automatisch umgerechnet. Es fehlt wohl eher noch Aufklärungsarbeit, vielleicht ein Warn-Popup für JSOM-Anfänger. Oder dass JOSM und der Webeditor einfach gezielt nach dem System fragen. Dann würde der Mapper wenigstens sofort sehen, dass er eine falsche Angabe macht.

Wenn in der OSM-Datenbank so viele falsche Werte schlummern, müsste man das mal systematisch korrigieren. Wegwerfen wäre die radikale Methode. Oder man extrahiert alle Höhenwerte aus der Datenbank und vergleicht mit den STRM-Höhendaten. Dann könnte man automatisch erkennen lassen, ob der Wert näher am WGS84 oder am DHHN liegt. Da die STRM-Daten auch manchmal daneben liegen müsste man wohl nochmal prüfen ob das auch stimmt. Ich vermute es gibt noch nicht viele Höhen in OSM, weil man meist in 2D arbeitet. Außerdem vertraue ich meinem GPS-Gerät bei der Höhe sowieso nicht - aus Erfahrung.

Ich denke die Höhe auf der Tafel sollte korrekter sein und aus der Landvermessung (Triangulation) stammen.
Andererseits ist GPS auf der Bergspitze auch realtiv gut, weil da oben mehr Satelliten zu sehen sind.

Beachte diesen Satz aus dem Wiki
“The elevation in a local datum can be tagged as ele:local=*, with elevation specified in meters.”

Das ist doch einfach, oder?

Hier in Mitteleuropa weicht die Höhe der lokalen “Kartoffelschale” von WGS84 um etwa 40 m ab. So etwas ist unvermeidlich, da das Referenzellisoid von WGS84 weltweit gelten muss, also überall von einer lokal optimalen Näherung abweicht (sogar die Senkrechte hat einen Fehler). Manche GPS-Geräte korrigieren diese Abweichung automatisch, bei manchen lässt es sich einstellen, bei anderen weiß man es nicht.
Die Angabe im Wiki finde ich für die Höhe etwas an der Praxis vorbei. Was in der Ebene sehr sinnvoll ist (nur ein Längen-/Breitensystem weltweit), ist in der Höhe nicht so praktikabel. Es wird mit Sicherheit noch sehr lange dauern, bis an allen Aussichtspunkten die lokale und die WGS84-Höhe aufgeführt werden. Ob sich die Deichanlieger damit anfreunden können, dass der Meeresspiegel z.B. zwischen -30 und -25 m bei Ebbe und Flut wechselt, scheint mir auch zweifelhaft. Das ist zwar für eine weltweites System unbefriedigend, da ein Grenzgipfel da zwei Höhen haben kann, aber sonst sind entweder Adria oder Nordsee (oder beide) nicht auf Höhe 0. Mit Länge und Breite hat man dieses Nullproblem nicht, außer man steht gerade in Greenwich auf dem in den Boden eingelassenen Nullmeridian.
Mit Einträgen von ele:xy=* hätte ich keine Problem.
Barometrische Höhenmessung ist übrigens so schlecht nicht, wenn zu Beginn mit einer bekannten Höhe kalibriert und der meteorologische Luftdruck (Sturmtief) sich nicht zu schnell verändert. Das läuft auf eine Differenzmessung hinaus und über WGS84-Höhen braucht man sich nicht den Kopf zu zerbrechen.

Das wäre genau so falsch. ele:local=… sagt nur noch aus, daß es eine lokale Höhenangabe ist, aber nicht nach welchem System. Da müsstest du mit local=… den lokalen Bezugspunkt mit angeben. Angaben mit ele:local=… sollten weitesgehend vermieden werden, da die ohne Angabe des lokalen Bezugspunktes wertlos.

Taginfo (28.10.2013, 14:45Uhr):
ele:local=1348 mal
local=… 15 mal
Das sind 1333 nicht definierbare lokale Höhenangaben.

Wenn, dann ele:DHHN92=… oder ele:NHN=… ich würde ersteres bevorzugen.

+1

Sven

Mit 2 Satelliten bekommst du schon mal gar keine Ortung hin. Für die 2D-Ortung sind mindestens 3, für die 3D-Ortung mindestens 4 Satelliten notwendig. Ich gehe davon aus, dass du keine Atomuhr mitschleppst. Aber selbst die (tragbaren) Rubidium-Atomuhren driften dir relativ schnell weg. Darum werden die selbst nochmal über GPS stabilisiert. Es gibt eben 4 Unbekannte in der Navigationsgleichung (incl. dem unbekannten Zeitoffset zur Receiver-Uhr).

Natürlich muss es nicht ein Satellit überm Kopf sein, aber in hohen Breiten fliegen die einfach tendenziell zu tief und darum ist die Diskrepanz zwischen HDOP und VDOP dort größer.

Hier wird die GPS-Genauigkeit gut erklärt:
http://wiki.openstreetmap.org/wiki/DE:Genauigkeit_von_GPS-Daten

Die HDOP vs. VDOP-Thematik wurde mal in einem Artikel in der GPS World erklärt:
http://gauss.gge.unb.ca/papers.pdf/gpsworld.may99.pdf
(Seite 56 rechts unten)

So steht es zumindest in der Wiki-Hilfe. Aber ich denke eindeutig ist es schon.
Anhand der Koordinate ist klar in welchem Land der Punkt liegt.
Und jedes Land hat ein nationales amtliches Referenzsystem, bei uns eben das DHHN92.

Gut, für die automatische Verarbeitung ist es vielleicht aufwendiger, wenn das
erstmal intern aufgelöst werden muss. Mit einer Angabe des Systems wäre die Sache sofort klar.
Auf jeden Fall sollten die OSM-Editoren hier Unterstüztung bieten (Auswahlbox der Bezugssysteme
oder Default-Setting), damit die Leute nicht so viele falsche Werte eintragen.

Das Wiki ist an einer Stelle auch fachlich falsch:

Es wird das Kartendatum (XY-Ebene) mit dem Höhendatum (Z-Richtung) vermengt. Es sind aber zwei unterschiedliche Angaben.

Wenn ich in XY-Ebene Bessel 1841 nehme, hab ich nicht automatisch DHHN12.

Sven

Anhand der XY-Koordinate des Punktes im jeweiligen Land weißt du aber immer noch nicht, ob auch das im Land gültige Höhenreferenzsystem gemeint ist… oder nicht etwa in älteres…

Sven

  1. Was hat die ganze ele-Diskussion mit dem NRW-Atlas für OSM-Zwecke zu tun?
  2. Kann man die elends-Diskussion nicht hier http://forum.openstreetmap.org/viewtopic.php?pid=335084#p335084 oder sonstwo weiterführen?

Das Wiki geht hier völlig an der Realität vorbei - ich bin auch der Meinung es sollte korrigiert werden. Aus der Historie des Wiki ist zu erkennen, daß es die nachträgliche Änderung eines einzelnen Users war. Eine Diskussion bzw. Entscheidung dafür scheint es nie gegeben zu haben.

bye, Nop

Mit ele:local ist das derzeit gültige System gemeint. Unser Aktuelles gilt schon seit 20 Jahren. Das preußische Vorgängersystem ist schon über 100 Jahre alt, unterscheidet sich davon aber auch nur um ein paar cm. In dem Sinne ist “local” eindeutig genug. Sicherlich, zur langfristigen und weltweiten Speicherung wäre es sinnvoll, die Systemkennung automatisch umzuschreiben (also wenn hier einer was mappt dann local → DHHN92). Da die wenigsten Normalbürger die Systeme kennen, ist ein “local” dann doch für das Erfassen praktisch. Auf den Schildern steht auch kein System drauf.

Prinzipiell ist die amtliche Höhe schon eine wichtige Größe. Die steht ja auch im NRW-Atlas drin. Der Referenzellipsoid von WGS84 wurde von den Amerikanern an die Erde approximiert. In Europa passt der nicht so gut zum Schwerefeld. Für die exakte Landvermessung braucht man hier in Europa ein eigenes System. Für OSM-Zwecke ist das nicht so wichtig. Auf Zentimetergenauigkeit ist das OSM-Projekt sowieso nicht ausgelegt. Da kann man bei Bedarf jederzeit die WGS84/Lokalen Größen konvertieren. In der Datenbank würde ich eher alles auf WGS84-Höhen vereinheitlichen, damit auch eine schnelle automatische Verarbeitung möglich ist, z.B. in Fahrrad-Routing-Anwendungen.

Ein weltweites Einheitssystem kann es für die Landvermesser ohnehin nicht geben. Die Kontinente driften in der Größenordnung ca. 2-20 cm pro Jahr. Da braucht man einfach eine stabile Basis für die Triangulation, also ein an die Kontinente gebundenes Bezugssystem. In Europa das ETRS89.

Kein Nullproblem, aber doch ein Durcheinander verschiedener Systeme. Die amtlichen Karten waren früher ein Gauß-Krüger georeferenziert (hatte ich auf einer älteren DVD-Version des NRW-Atlas gesehen: “Magic Maps” topografische Karten). Wenn man die nicht richtig in WGS84 umrechnet liegt man leicht mal 100m daneben. Das war damals gar nicht so einfach, die richtigen Parameter für die 7-Parameter-Helmert-Transformation zu finden.

Für eine weltweite Karte wie OSM mit eingeschränkten Genauigkeitsanforderungen ist WGS84 eine gute Wahl, ebenso wie ETRS89 eine gute Wahl für den NRW-Atlas ist (oder läuft der noch unter ED50?).

Hallo Sven

Vielen Dank für die wertvollen Links zu den Hintergrund-Infos. Auf die Wikipedia-Seite hätte ich auch selber kommen können.

Wer nicht selber nachsehen will, hier ein Zitat aus dem Wikipedia-Artikel (Umbrüche von mir):
“DHHN92 ist das aktuell gültige Höhensystem in Deutschland.
Entsprechende Höhenangaben sind mit “NHN” gekennzeichnet,
Beispiel: “500 m ü. NHN”. Die Unterschiede zu den bisherigen Systemen
liegen im Flachland bei wenigen Millimetern, in den Alpen bei knapp 20 cm.”

und
"Die Differenz zwischen Höhen nach DHHN92 (NHN) und DHHN12 (NN)
liegt zwischen –80 mm und +42 mm, durchschnittlich sind es 4 mm.
Sie ist in den Alpen größer als im flachen Norddeutschland. Deshalb sind in
diesen Gebieten DHHN12 (NN) und DHHN92 (NHN) näherungsweise gleich. "

Fazit: In den alten Bundesländer (außerhalb der Alpen) kann man bei Angaben mit 0.1 Meter Genauigkeit diesen Unterschied vernachlässigen. In den neuen Bundesländern und den Alpen kann es auch mal um einen Zehntel Meter daneben liegen.

Edbert (EvanE)

Es hat sich schon jemand über die GPS- bzw. Höhendiskussion hier beschwert, aber doch noch eine Klarstellung:
Dass man mindestens 4 Satelliten braucht, ist mir bekannt, ich hätte unmissverständlicher schreiben müssen " zwei von vier".
Vielen Dank aber für den Artikel in gpsworld, da sind ein paar schöne Beispiele zu sehen. In Bild 5 stehen fünf Satelliten fast in einer Linie, daher ist der HDOP-Wert sehr schlecht, der VDOP-Wert ist aber ordentlich, da die Satelliten auf unterschiedlichen Höhenwinkeln stehen. In höheren Breiten ist der VDOP-Wert tendenziell schlechter, da die Satelliten für einen guten Höhenwert nicht hoch genug über den Horizont kommen. In unseren Breiten ist dieser Effekt aber noch nicht dominierend.
Eine letzte Anmerkung (mein Vorsatz): Nach meiner Erfahrung sind die DOP-Werte (Geometrie-Fehler) meist deutlich geringer als der tatsächliche Fehler. Der Einfluss der übrigen Faktoren (Belaubung, Reflexionen, Abschattung) ist in der Regel größer, auch EGNOS kann nur einen Teil dieser Fehler (Laufzeit in Ionosphäre) verringern.

Wenig und viel zugleich.

Ich erwähnte das Problem in Post #117 weil mir ein Eintrag mit ele=* aufgefallen war. Das führte zu diesem Diskussionsteil.

Der NRW-Atlas hat viel mit der Problematik von ele=* und ele:= zu tun, da mit der Nutzung des NRW-Atlas uns erstmals Höhenangaben mit bekanntem Bezugssystem in großem Umfang zur Verfügung stehen.

Zu 2: Wenn da wäre es sinnvoller einen eigenen Thread dafür zu starten. Es geht hier um die Frage, was in ele=* real eingetragen wird und was laut Wiki dort eingetragen werden sollte und nicht um mögliche Abweichungen zwischen SRTM, ASTER und OpenDEM.

@Nop: Ja das hat einer mal 2009 eingetragen.
Die Diskussion darum wurde aber von Anfang an (ca. 2007 = OSM-Frühzeit) geführt.

@openzzz: Die SRTM Daten sind völlig ungeeignet auch nur Kandidaten für fehlerhafte Höhenangaben zu finden.
Einerseits liegen die nur in einem 90x90m Raster vor (damit könnte man noch leben). Andererseits wurden bei der Shuttle Radar Topography Mission nicht die Höhe der Erdoberfläche gemessen sondern das, was sich da so drauf befindet: Baumwipfel, Hausdächer, Ballone, Flugzeuge usw.

Edbert (EvanE)

Aber Achtung mit dem Vergleich: DOPs sind noch keine Fehler. Das sind Fehlerverstärkungsfaktoren. Du kannst denn Jitter der Pseudorange-Messung (so ca. 3m) damit multiplizieren. Solange das schön gaußförmig bleibt hat der Kalman-Filter im Receiver damit weniger Probleme. Nur wenn ein Range wegdriftet, z.B. durch ionosphärische Turbulenzen, dann kann man schlecht zurückrechnen, aber mit EGNOS kompensieren. Die Sats in Linie sind natürlich ein Worst-Case Fall. Passiert aber öfter mal in einer Straße, wo hohe Nachbargebäude die Seiten abschatten.