10.4 Vierte Sitzung
GPS-Interface und Datentransfer
In der vierten Sitzung sollen die Möglichkeiten eines Datentransfers zwischen GPS-Empfänger und Software beleuchtet werden. Momentan gibt es es unterschiedliche Programme, welche die Komunikation zwischen GPS und PC's ermöglichen. Wichtig ist immer, daß beide Produkte aufeinander abgestimmt Schnittstellen von GPS und Programm besitzen müssen! Zudem müssen das Protokoll (NMEA/SIRF) und die Transportrate (Baudrate) abgestimmt sein.
Prinzipell wird für jeglichen Datentransfer zunächst immer ein GPS-typenabhängiges Kabel benötigt. Dieses wird über eine Hardware-Schnittstelle am GPS mit dem PC (i.d.R. USB) verbunden (im Falle der GPS-Mäuse mit Bluetooth). Nun müssen die Schnittstellen auf GPS- und PC-Seite über die Software konfiguriert werden (im vorliegenden Fall muß für den Datentransfer GPS/PC beim GPS 60 'Einstellungen/Schnittstelle/Serielles Datenformat bzw. USB: Garmin'). Bei korrekt gewählter Einstellung erkennen sich Gerät und PC/Software selbstständig.
Da im Praktikum mit dem GARMIN 60 Handempfänger und Bluetooth GPS-Mäusen gearbeitet wird, sollen zu Beginn die wichtigsten Informationen aus dem NMEA- bzw. GPX- Datenformat mittels Datentransfers und den Programmen Garmin Map Source bzw. Base Camp sowie dem offenen Konvertierungswerkzeug GPS-Babel bzw. Excel und ArcGIS betrachtet werden. Details zum NMEA-Format finden Sie in der siebten und achten Sitzung!
Das Programm Map Source bzw. Base Camp (beides Garmin) werden in der Windows Umgebung betrieben. Sie beinhalten Schwerpunkte wie
- Echtzeit-Messungen von Spur, Geschwindigkeit und Position
- flexible Kartengrundlage
- Transfer der Daten vom GPS auf PC bzw. umgekehrt: z.B. Wegpunkte, Routen, Spuren, Almanachdaten
- Graphische Darstellung der Daten in Kartenmaterialien vieler Standardformate
- Unterschiedliche Bezugssysteme (z.B. WGS-84, UTM, Gauss-Krüger etc.)
- Modifikation der Daten, Planungen, div. Sonderfunktionen
- Satellitensichtbarkeitsberechnungen
- Exportmöglichkeit der Daten, in z.B. *.gpx- oder *.kml-Formate (s.u.a. GoogleEarth, Spatial Commander Web-GIS) aber auch universell 8als *.txt bzw. ascii) oder Garmin-spezifisch (*.gdb bzw. *.mdb)
Map Source wurde 2010 von dem aktuellen Garmin GPS-Programm Base Camp abgelöst - dennoch bietet das ältere Programm grössere Möglichkeiten bzgl. der Transformation von Karten-Referenzsystemen, während Base Camp stärker auf Webvisualisierungen der eigentlichen GPS-Daten setzt (siehe auch http://www.garmin.com).
Das offene Programm GPS Babel wird ebenfalls in der Windows Umgebung betrieben, existiert aber mittlerweile auch für die LINUX- und Mac-Welt. Es ist ein offenens Shareware-Produkt und wird von GPS-Enthusiasten weltweit verbessert bzw. erweitert. Prinzipiell ist es zunächst Datenkonvertierungswerkzeug unterschiedlicher GPS-Standards, beinhaltet aber auch Schwerpunkte wie
- Transfer der Daten vom GPS auf PC bzw. umgekehrt: z.B. Wegpunkte, Routen, Spuren, Almanachdaten
- Umwandlung in XML oder KML-Formate (Google Earth)
- fast alle weltweit gängigen Positions- und Datentypen
- Datenmanipulation usw.
Bei Nutzung von Map Source/Base Camp muss vor dem dem Herunterladen der Daten auf die geographischen Rahmenbedingungen der stattgefundenen GPS-Messung rücksicht genommen werden (Map System, Kartendatum, Einheiten.....). Anschließend werden die GPS-Daten auf den Rechner in das Programm übertragen und stehen dort z.B. einer Modifikation mittels graphischer Werkzeuge zur Verfügung. Alle Positionsdaten werden in Dateien abgelegt, welche direkt oder nach einer Überarbeitung auch in andere Programme (Excel, DBase, ArcInfo/View...) importiert werden können. Sie stehen damit als Positionsdaten digital einer weiterführenden Geodatenverarbeitung zur Verfügung.
Aus Map Source heraus emphielt sich das Format *.gpx, *.txt, *.gdb und *.mps. Eine spätere Konvertierung in *.csv Tabellenformate ist für GIS-Anwendungen meist sinnvoll.
Eine erste einfache Möglichkeit der Visualisierung der gewonnenen Testdaten besteht in der Umsetzung von *.kml (Google Earth) bzw. *.gpx Formaten (in z.B. StudMap14 oder Spatial Commander). Das *.gpx-Format hat sich mittlerweile zu einem Standard in der GPS-Datenwelt entwickelt. Probieren Sie beide Möglichkeiten aus und achten Sie auf die richtige Kartenprojektion für beide Anwendungen (für *.GPX und KML i.d.R. WGS 84)!
Abb. 4.1: Konvertierung in GPS Babel
Abb. 4.2: Darstellung der KLM-Datei in Google Earth
Für die allgemeine Weiterverarbeitung der Positionsdaten ist auch immer die Möglichkeit einer Ascii-Ausgabe in *.txt Dateien (Abb. 4.3) und/oder *.dxf Dateiten (CAD-Anwendungen) möglich. Damit können Geländepositionen ohne direkte Formatvorgabe in unterschiedliche GIS einbezogen werden (z.B. Probenahmenpunkte).
Abb. 4.3: Auschnitt einer *.WPT Datei, geöffnet mit einem Editor wie z.b. dem Destop-Tool 'NOTEPAD'
Einige ausgewählte graphische Charakteristika des Map Source Programmes sind:
Abb. 4.4: Schnittstelle zur GPS-Einheit
Abb. 4.5: Wahl der Metric und des Bezugsystems
Abb. 4.6: Datentransfer vom GPS
Abb. 4.7: Datenexport in verschiedene Formate
Abb. 4.8: Datenliste zur Weiterverarbeitung im Editor
Aufgabe
Laden Sie mittels Map Source/Base Camp oder GPS Babel die beiden Routen "Mittel" & "Sofort" (vgl. dritte Sitzung!) vom GPS auf ihren Computer. Machen Sie sich ein Bild von den Angaben innerhalb der Datei (geeignetes Tools zum öffnen der Datei im Destop Ihres PC's sind 'NOTEPAD' oder 'EDIT', vgl. Abb. 4.7). Modifizieren sie die Dateien derart, daß diese in je eine Excel-Tabelle für "Mittel" bzw. "Sofort" (Symbolschlüssel beachten!) importiert werden kann. Legen Sie eine Zusatzspalte mit dem Titel "Bemerkungen" an. Export in CSV! Diese Tabellen werden in der nächsen Sitzung in ArcGIS über 'Add Theme' importiert und stehen dann der Weiterverarbeitung innerhalb eines GIS zur Verfügung.
Versuchen Sie weiterhin Ihre Route in Studmap14 und Google Earth darzustellen (gpx-/kml-Datei). Fügen Sie ggf. an einer Stelle ein Foto mit Ortskoordinaten ein (Tagging). Wie es gemacht wird erläutern die informativen GEOspector Seiten!!