Die Qualität einer Einmessung in verschiedenen Bereichen einer vorhandenen ArcGIS IPS-Umgebung kann einfach und schnell unter Zuhilfenahme von sogenannten Qualitätsaufzeichnungen beurteilt werden. Diese können somit einen wichtigen Beitrag dazu leisten, das Erlebnis der Benutzenden des Indoor Positioning Systems in Eurer Einrichtung zu optimieren.
Die Voraussetzung für solche Qualitätsaufzeichnung, deren Ablauf und die anschließende Evaluierung der Ergebnisse bringen wir Euch im folgenden Beitrag näher.
Voraussetzungen
- Benötigt wird zunächst eine bereits vorhandene Positionierungsdatei, welche durch Einmessung von Vermessungspfaden in Gebäuden einfach generiert werden kann. Der dazugehörige Workflow ist bereits in diesem Blogbeitrag zum Thema IPS ausführlich beschreiben.
- Zusätzlich müssen die bereits genannten Qualitätsaufzeichnungen erfasst werden. Diese können beispielsweise auch für mehrere unterschiedliche Positionierungsdateien durchgeführt werden, um deren erreichte Positionierungsgenauigkeiten miteinander vergleichen zu können.
Datenmodell
Dazu öffnen wir in ArcGIS Pro zunächst ein bereits vorhandenes ArcGIS Indoors-Projekt.
In diesem Projekt wird anschließend ein IPS Qualitäts-Dataset mit den erforderlichen Feature-Classes erstellt. Das erfolgt über das Tool „Create IPS Quality Dataset“ aus dem „Quality Assesment“-Toolset der „Indoor Positioning Tools“, welches unserer vorhandenen Geodatabase ein Feature-Dataset hinzufügt.
Im Tool selbst wird dazu zunächst der entsprechende Workspace und der Raumbezug (standartmäßig: WGS84) definiert. Zudem kann auch die Bezeichnung des zu erstellenden Datasets verändert werden (standartmäßig „IPS_Quality“).
Im Ergebnis werden zwei, zunächst leere, Feature Classes erstellt, in welchen anschließend sowohl die von der IPS-Engine berechneten Indoor-Positionen („Computed_Positions“) als auch die tatsächlichen Positionen des Vermessers („Reference_Positions“) während der Qualitätsaufzeichnung gespeichert werden.
Diese Feature Classes werden zudem als Layer dem aktuellen Workspace unserer Karte zugeordnet.
Nach Erstellung des Quality Datasets kann mit der Planung und Erfassung von Qualitätsaufzeichnungen begonnen werden. Dazu müssen die vorhandenen Daten zunächst als Web Map in ArcGIS Online (hier geht es zum Login) geteilt werden.
Aufzeichnungsvorgang
Die bereitgestellte Web Map kann anschließend in der IPS Setup-App (verfügbar für iOS– und Android-Geräte) geöffnet werden. In dieser können nach erfolgreicher Sensorüberprüfung sowohl bereits erstellte Vermessungspfade für die Qualitätsaufzeichnung verwendet als auch neue Pfade geplant werden.
Die Sensorüberprüfung, Pfadplanung und deren anschließende Einmessung ist ebenfalls bereits im Abschnitt „Vermessung“ im IPS-Blog ausführlich beschrieben. Der Workflow ist im Falle einer Qualitätsaufzeichnung exakt der Gleiche. Es muss lediglich – wie in der folgenden Abbildung – der Schieberegler „Quality Recording“ in der Benutzeroberfläche des Vermessungsmodus aktiviert werden.
Die Daten der Qualitätsaufzeichnung werden ebenfalls in der „IPS_Recording“-Feature Class gespeichert und können nach Upload durch die IPS Setup-App über den Portalzugang in der Katalogoberfläche wieder zu unserer Benutzeroberfläche in ArcGIS Pro hinzugefügt werden.
Berechnungen
Der nächste Schritt ist die Verwendung des Tools „Compute Positioning Quality“ aus dem „Quality Assesment“-Toolset, welches die berechneten Positionen der Qualitätsaufzeichnungen extrahiert und diese den Referenzpositionen entlang der Aufzeichnungs-Trajektorie zuordnet. Die Referenzpositionen werden dabei anhand einer zeitlichen Interpolation von Wegpunkten (die Messpunkte in IPS Setup) einer Aufzeichnungs-Trajektorie ermittelt.
- Im Tool selbst wird zunächst das von uns erstellte Quality Dataset mit den leeren Feature Classes für die berechneten Positionen und die Referenzpositionen ausgewählt. Zudem werden dem Tool die eingemessen Qualitätsaufzeichnungen (im Datenmodell in den „IPS_Recordings“) zugeordnet.
- Optional können auch noch sichtblockierende Features aus der Details-Feature-Class des Indoors-Datenmodells definiert werden. Dabei sollten in der zugehörigen Attributtabelle nur Features selektiert werden, die tatsächlich die Sichtbarkeitslinie blockieren. Das kann beispielweise durch eine Definitionsabfrage des Attributes „Use Type“ erreicht werden, in dem lediglich Features ausgewählt werden, die etwa Wände darstellen.
Visualisierung
Darüber hinaus werden in den Referenzpositionen verschiedene Attribute berechnet, welche ebenfalls visualisiert werden können.
Positionsgenauigkeit
Die Positionsgenauigkeit, basierend auf der Distanz zwischen dem tatsächlichen Standort und der berechneten Position, wird im Attributfeld „Accuracy Level“ angegeben. Dieses kann über die Symbologieeigenschaften als „Unique Value“ definiert und anschließend beispielsweise ein Farbschema in Ampelfarben zugewiesen bekommen. Das schafft zum Beispiel einen schnellen und einfachen Überblick über die Genauigkeit des aufgesetzten IPS in den verschiedenen Bereichen unseres Gebäudes.
Im vorliegenden Beispiel sehen wir, dass alle Referenzpositionen eine hohe Genauigkeit aufweisen:
Positionierungstechnologie
Bei Auswahl des Attributes „Location Source“ der Referenzpositionen als „Unique Value“ in den Symbologieeigenschaften kann zusätzlich die verwendete Positionierungstechnologie (Bluetooth, WiFi, Apple IPS oder GNSS) in den verschiedenen Gebäudeteilen visualisiert werden.
Im vorliegenden Beispiel wurde das Gebäude mit Bluetooth-Beacons ausgestattet und anschließend eingemessen. Das Ergebnis stellt sich positiv dar: es zeigt, dass alle Referenzpositionen durch die Bluetooth-Signalgebung unseres IPS berechnet werden konnten und kein Wechsel zum GPS-Signal erfolgte. Die Beacon-Verteilung im Gebäude war dementsprechend erfolgreich.
Mithilfe der Time Slider-Funktion können berechnete und tatsächliche Positionen zudem noch im zeitlichen Verlauf dargestellt und so verglichen werden.
Zur Unterscheidbarkeit ist dabei darauf zu achten, beide Punkt-Layer zu aktivieren und unterschiedlich zu symbolisieren.
Anschließend können durch Rechtsklick auf den Punkt-Layer in unserer Map dessen Eigenschaften geöffnet werden:
- Unter der Schaltfläche „Time“ sollte die dritte Option „Filter layer content based on attribute values“ ausgewählt werden.
- Zudem sollte in der Eigenschaft „Time interval“ die Einstellung „View using a regular time interval“ ausgewählt werden.
- Das zeitliche Intervall der Darstellung unserer Punkt-Features sollte dabei auf eine Sekunde eingestellt werden.
- Das sollte sowohl für die berechneten (Layer „Computed_Positions“) als auch für die tatsächlichen Standpunkte (Layer „Reference_Positions“) durchgeführt werden.
Im Ergebnis zeigt sich ein Schieberegler, mit dessen Hilfe der zeitliche Verlauf unserer Qualitätsaufzeichnungen dargestellt werden kann:
Schlussfolgerungen
Mit den so gewonnen Erkenntnissen kann die Qualität unseres Indoor Positioning Systems schnell und unkompliziert bewertet und entsprechende Maßnahmen zur Qualitätsverbesserung getroffen werden.
Sollten sich die Ergebnisse in einigen Bereichen als qualitativ unzureichend darstellen, kann dort nochmals eingemessen und unter Verwendung dieser Daten eine neue Positionierungsdatei erzeugt werden.
- Da auch die Verteilung der Bluetooth-Beacons (siehe IPS-Blog) bzw. der WiFi-Access Points einen großen Einfluss auf die IPS-Performance hat, ist diese in kritischen Bereichen ebenfalls noch einmal zu überdenken und gegebenenfalls anzupassen. So wird sichergestellt, dass eine ausreichende Funksignalabdeckung in jedem Gebäudeteil gewährleistet ist.
- Auch Batteriezustand, eingestellte Sendeleistung und Sendeintervall der Funksignalgeber sollten entsprechend evaluiert und im Zweifelsfalle verändert werden.
Die Performanceverbesserungen unseres Indoor Positioning Systems können anschließend mit Hilfe einer zweiten Qualitätsaufzeichnung verglichen und entsprechend bewertet werden.
