DE:Water Depth

OpenSeaMap erfasst weltweit Wassertiefen per Crowdsourcing.

Für den Tiefwasserbereich siehe Meeresprofil.

Grundlagen

In Seekarten sind Tiefenlinien eine wichtige Information.

Aus dem Verlauf von Tiefenlinien kann man:

• sichere Fahrwasser erkennen
• auf Strömungen schliessen
• Tiefenliniennavigation betreiben
• erkennen wo mit Flachwasser zu rechnen ist
• erkennen wo mit Brandung zu rechnen ist
• erkennen wo mit Grundseen zu rechnen ist

In OpenStreetMap werden Wassertiefen als Track gespeichert. Daraus kann (wie bei den Fahhradkarten das Höhenmodell) ein bereits bestehendes Tiefendatenmodell mit statistischen Methoden verfeinert werden.

Einzeltiefen und Tiefenlinien die in der Karte angezeigt werden sollen, müssen zuerst mit den Gezeiten-Werten und der Sensorposition korrigiert werden.

notwendige Sicherheit

Tiefenangaben in OSM-Seekarten sind nicht zur Navigation zu verwenden.

In der Berufsschifffahrt ist die Verwendung amtlicher Seekarten gesetzlich vorgeschrieben.

Auch auf Sportbooten soll möglichst immer eine amtliche Seekarte aktuellen Datums verwendet werden.

Tiefenmessung

Es gibt mehrere Methoden, die Wassertiefe zu messen:

Handlotung

Felsbrocken kann man mit dem Dinghi und einem "Schraubenschlüssel an der Schnur" vermessen (das machen die "Grossen" auch nicht viel anders).

Oder noch sportlicher: mit ABC-Taucherausrüstung und Tiefenmesser...

Echolot

Jedes Schiff hat ein Echolot und ein GPS. Damit kann man die Wassertiefe und deren Position messen.
Modernere Schiffe haben Echolot und GPS in ein NMEA-Bus-System integriert.
Diese Daten kann man abgreifen, als Track speichern und auf den OpenSeaMap-Server hochladen.

AIS

Alle grossen Schiffe haben ein AIS-System an Bord. Dieses übermittelt automatisch die Position und den Tiefgang des Schiffes. Die Universität Athen stellt über ein weltweites Empfängernetz AIS-Daten ins Web.[1]

Diese Daten kann man abgreifen und daraus die Mindestwassertiefe ermitteln. Zumindest in den Fahrrinnen könnte man so die minimal vorhandene Wassertiefe erfassen.

Eine OSM-eigene AIS-Messstelle läuft in Travemünde. Mangels Server stehen die Daten aber nur offline zur Verfügung.

Fächerecholot

Professionelle Tiefenmessung erfolgt mit dem Fächerecholot.

Korrekturen

Die Rohdaten müssen mit verschiedenen Parametern korrigiert werden. Dafür werden zusätzlich zu den Rohdaten umfangreiche Daten über die Messplattform (Schiff, Messgeräte, Sensorpositionen) erfasst und ausgewertet.

Gezeiten

Tiefendaten müssen um die Gezeitenhöhe korrigiert werden.

Dazu braucht man x/y/z/t-Daten. Aus der Zeit und der Position kann man den Tidenunterschied berechnen und die gemessene Tiefe damit korrigieren.

In Gewässern mit geringer Tide (Ostsee, Mittelmeeer) könnte diese erst mal sogar vernachlässigt werden.

Sensorposition

Berücksichtig werden muss auch ein Offset für die Einbauposition des Sensors.

Es gibt drei Standardvarianten bei der Messwertangabe:

• Wassertiefe unter Wasserspiegel
• WT unter Kiel
• WT unter Sensorposition

bis 50 m

Interessant sind vor allem Wassertiefen zwischen 0 und 50 m im Küstenbereich und entsprechende Schiffahrtshindernisse.

Dabei ist besonders im Bereich zwischen 2 und 5 m eine hohe Mess- und Korrektur-Genauigkeit erforderlich, damit ein Sportschiffer mit einem Schiff mit 2 m Tiefgang sicher entscheiden kann, wo er noch genügend Wasser unter dem Kiel hat und wo nicht mehr.

Bathymetrie

GEPCO (General Bathymetric Chart of the Oceans) ist ein frei verfügbarer Datensatz mit Wassertiefen der Schifffahrtsrouten der Weltmeere. Die Daten wurden mit Echoloten erfasst. Die Daten mit einer Auflösung von 1 Winkelminute (1,852 km)sind frei, in einer feineren Auflösung eingeschränkt. Die Topografie wurde mit Satellitendaten ergänzt.

Diese Datenmodelle sind genauso wie die frei verfügbaren Höhenmodelle recht grob und weisen Lücken auf.

Mit statistischen Methoden kann man durch Massendaten (Tracks von Hafen, Ankerplatz, Hauptrouten) recht brauchbare Werte für Höhenlinien bekommen.

Null-Linie

Ein noch ungelöstes Problem ist die "Null-Linie". Für eine Weltkarte muss diese ja irgendwie einheitlich sein.

• http://wiki.openstreetmap.org/wiki/de:Seekarte#Definition_der_Null-Ebene
• http://wiki.openstreetmap.org/wiki/de:Lowest_Astronomical_Tide
• http://de.wikipedia.org/wiki/Seekartennull etc.

Daten-Format

NMEA

RMC (minimaler Datensatz)

$xxRMC,hhmmss.ss,A,ggmm.mmmm,C,gggmm.mmmm,C,##.#,###.#,DDMMYY,##.#,C,*hh<CR><LF>
       │         │ │         │ │          │ │    │     │      │    │  │
       │         │ │         │ │          │ │    │     │      │    │  └─>  Checksumme
       │         │ │         │ │          │ │    │     │      │    └─>  E/W
       │         │ │         │ │          │ │    │     │      └─>  Missweisung, Grad
       │         │ │         │ │          │ │    │     └─>  Datum in Tag, Monat, Jahr 
       │         │ │         │ │          │ │    └─>  Kurs über Grund, Grad rechtweisend
       │         │ │         │ │          │ └─>   Geschwindigkeit über Grund, Knoten 
       │         │ │         │ │          └─>  E/W
       │         │ │         │ └─>  Länge in Grad mit führenden Nullen und Minuten mit Nachkommastellen
       │         │ │         └─>  N/S
       │         │ └─>  Breite in Grad mit führenden Nullen und Minuten mit Nachkommastellen
       │         └─>  Status, V = Empfänger-Warnung
       └─>  UTC in Stunden, Minuten, Sekunden

Standard für Wassertiefe ist DPT:

DPT (Wasssertiefe)

$--DPT,##.##,##.##*hh<CR><LF>                   Depth
       │     │     │ 
       │     │     └─>  Checksumme
       │     └─>  Offset des Sensors
       │           pos. = Distanz vom Sensor zur Wasserlinie
       │           neg. = Distanz vom Sensor zum Kiel
       └─>  Tiefe unter Sensor in Meter

DBK (Tiefe unter Kiel)

$xxDBK,###,f,##.##,M,###.#,F*hh<CR><LF>         Depth Below Keel 
       │     │       │       │
       │     │       │       └─>  Checksumme
       │     │       └─>  in Faden
       │     └─>  in Meter
       └─>  Tiefe unter Kiel in Fuss

DBS (Tiefe unter Wassrspiegel)

$xxDBS,###,f,##.##,M,###.#,F*hh<CR><LF>         Depth Below Surface 
       │     │       │       │
       │     │       │       └─>  Checksumme
       │     │       └─>  in Faden
       │     └─>  in Meter
       └─>  Tiefe unter Wasserspiegel in Fuss

DBT (Tiefe unter Sensor)

$xxDBT,###,f,##.##,M,###.#,F*hh<CR><LF>         Depth Below Transducer 
       │     │       │       │
       │     │       │       └─>  Checksumme
       │     │       └─>  in Faden
       │     └─> in Meter
       └─>  Tiefe unter Sensor in Fuss

Anschluss

Pegel: +-12V an GND (auch +-6V, 5V, 3.3V)

2-adriges Kabel; Tx(gps)->Rx(pc), oder Koax (Schirm GND)

meist 1:1 RS232 Kabel, seltener NullModem Kabel

GPS Empfänger	Computer	D-SUB-9 Pin Nummer	D-SUB-25 Pin Nummer
Tx (gps)	Rx (pc)	2	3
GND (gps)	GND (pc)	5	7
ggfs. zusätzlich Rx (gps)	ggfs. zusätzlich Tx (pc)	3	2

Verbindungsaufnahme

Ggfs. muß der Anwendung der COM Port Anschluß (PC) mitgeteilt werden, an der der GPS Empfänger angeschlossen ist.

U.u. muß auch der Protokolltyp (üblicherweise NMEA) sowie die Kommunikationsparameter (bei NMEA typischerweise 4800 Baud, NoParity, 1 Stoppbit, oder kurz, 4800,8,N,1) mitgeteilt werden.

Beispiel für COM-2:

MODE2 4800,8,N,1 <ENTER> 

Starten der Umleitung in eine Datei

Beispiel für COM1:

COM1>gps.txt <ENTER>

SeaTalk

$STALK,cc,p1,p2..,pn*xx
       │  │       │  │
       │  │       │  └─>  NMEA-Checksum (optional) 
       │  │       └─>  Parameter n
       │  └─>  Parameter 1
       └─>  SeaTalk Command

SeaTalk Command

Command	Inhalt	Bemerkung
00	Depth	Wassertiefe unter Sensor
50	Longitude
51	Latitude
54	UTC Time
56	Date