Gregor Radlmair, Solution Engineer  in der Esri Deutschland GmbH, informiert in seinem Gastbeitrag über die Genauigkeitssteigerung bei der mobilen Datenerfassung mit Collector for ArcGIS.

Leica bietet mit dem Zeno 20 ein feldtaugliches Erfassungsgerät mit integriertem GNSS-Empfänger an. In Verbindung mit Collector for ArcGIS eine ideale Erfassungsmöglichkeit für den professionellen Außendiensteinsatz, damit die mobil erfassten Daten via Feature-Services direkt im Büro verwendbar sind. Als Bundle mit ArcGIS Online, also der Möglichkeit für die Speicherung und das Arbeiten mit eigenen, als Service verfügbaren Daten, ist dieses Gerät unter dem Namen ZenoCollector erhältlich.

Wer bereits ein Tablet hat und nur sporadisch GIS-Daten mobil erfassen will, für den genügt eventuell schon die Möglichkeit, einen externen GNSS-Empfänger zu verwenden, also eine GPS-Maus oder ein RealTime korrekturfähiges Profigerät. Denn auch für den semiprofessionellen Bereich sind mittlerweile immer mehr Apps auf dem Markt, die das relativ ungenaue GPS-Signal eines Tablets oder Smartphones mit dem eines externen GNSS überschreiben können.

Passend dazu beinhaltet Collector for ArcGIS 10.4 für die Datenerfassung nun wesentliche Neuerungen (s. Blogeintrag „Hochpräzise Datenerfassung mit Collector for ArcGIS“). Und so funktioniert die Collector App auf einem iPad in Verbindung mit dem Trimble R2:

1. Voraussetzungen

  • Ein Named User Zugang zu einer ArcGIS Online Subskription besteht.
  • Ein Punkt-Feature-Service zur Erfassung wurde veröffentlicht, am besten gleich mit aktivierter Bearbeitungsfunktion und den notwendigen Feldern für die Erfassung von GNSS-Empfänger-Parametern; für das Anhängen dieser Felder gibt es kostenlose Tools auf Github.
  • Eine Webkarte mit diesem Feature-Service wurde gespeichert.
  • Für die Grundkarten wurden in unserem Test nicht die von Esri verfügbaren Grundkarten im Koordinatenreferenzsystem Web Mercator verwendet, sondern eigene – u.a. in UTM Zone 32N. Dies erfolgte in ArcMap jeweils über die Erzeugung eines eigenen Kachelschemas, die anschließende Kartenkachelpaket-Berechnung und das Hochladen dieses .tpk-files in die Eigenen Inhalte der ArcGIS Online Subskription.
    Zur Verringerung des Download-Volumens ist das Kopieren einer Grundkarte auf das mobile Endgerät sinnvoll – in unserem Fall via iTunes; beim Download der Webkarte wird dann nur der dort referenzierte Feature-Service verwendet und mit diesem lokalen Datenpaket kombiniert.

2. Einrichten

  • Tablet und externen GNSS-Empfänger verbinden:
    Neben dem externen GNSS ist die passende App auf dem mobilen Endgerät Grundvoraussetzung, um das interne GPS-Signal durch das hochgenaue externe Signal zu überschreiben. Verschiedenste Hersteller bieten für Android, Apple oder Windows-Betriebssysteme solche Apps an. In unserem Fall kann zur Anbindung des R2 die kostenlose GNSS Status App via Bluetooth verwendet werden.
  • Korrektur-Service wählen:
    In der GNSS Status App kann nun der Empfänger konfiguriert werden. Das Wichtigste ist der Korrektur-Service. Für Genauigkeiten um ca. einen Meter genügt satellitenbasierte Positionsverbesserung (SBAS), in Europa also der kostenfreie Zugang zu EGNOS.
    Bei guten Bedingungen kommt man hiermit auch auf 50 cm. Genauer wird die Erfassung mit Empfängern, bei denen amtliche und/oder herstellereigene RealTime-Korrekturdienste (RTK) via Internet oder Satellit verwendbar sind. Im Fall des Trimble R2 bietet der VRS Now-RTK bei vorhandener Telefonverbindung sehr schnelle und gute Ergebnisse.
  • Collector for ArcGIS einrichten:
    In den Einstellungen der Collector App wird nun unter Position | Provider das verbundene GNSS ausgewählt und ein Profil angelegt, das eine Transformation der vom GNSS gesendeten Position in das von der Grundkarte verwendete Koordinatenreferenzsystem ermöglicht. Für UTM z.B. sind Transformationen in Collector 10.4 schon integriert, für Gauß-Krüger jedoch (noch) nicht.

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Abbildung: Eine App empfängt das GNSS-Signal, korrigiert es und überschreibt die interne GPS-Position des Tablets – die korrigierte Position wird in Collector for ArcGIS angezeigt.

3. Daten erfassen

  • Die vorbereitete Webkarte kann nun auf dem Tablet in der Collector App aufgerufen bzw. – wurden alle notwendigen Voraussetzungen getroffen – für die offline-Bearbeitung heruntergeladen werden.
  • Die Positionsgenauigkeit wird eingeblendet. Solange die selbst eingestellte geforderte Mindestgenauigkeit nicht erreicht wird, erscheint diese rot; eine Erfassung via GPS wird verhindert und ist nur manuell möglich. Sonst ist die Schaltfläche zur Erfassung via GPS-Position verfügbar.
  • Wenn die entsprechenden Felder vorher angelegt wurden, werden auch GNSS-Metadaten wie DOP-Werte erfasst.

Generell gilt:

Für die schnelle Datenerfassung genügen 1-Frequenz-Empfänger mit kostenlosem Korrekturdienst. Dabei liegt die zu erwartende Position zwischen ca. 40 cm und 1,5 m genau, ohne Korrektur um die 5 m. Mit 2-Frequenz-Empfängern kann bei Verwendung eines kostenpflichtigen Korrekturservices und unter Berücksichtigung von Transformationsungenauigkeiten mit einer Positionsabweichung unter 10 cm gerechnet werden².