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Donnerstag, 28. März 2024

Visualisierung und Analyse von GPS Tracks in 3D

Wer viel mit GPS Daten hantiert, weiß, dass die Visualisierung und Track-Analyse der aufgezeichneten Daten recht unterhaltsam sein kann und heutzutage Möglichkeiten bietet, die Anfang 2000 noch völlig undenkbar waren.

Vor einigen Jahren sah das noch etwas anders aus: anfangs war ein einfaches 2D-Höhenprofil mit einer verknüpften Karte, auf der der dazugehörende Track eingesehen werden konnte, das höchste der Gefühle. 


Irgendwann gesellten sich dann erste - noch relativ einfache - 3D-Darstellungen dazu und heute (Stand 2024) kann man GPS-Daten in fast allen Facetten aufbereiten (3D GPS Tracks, virtuelle 3D Flüge und vieles mehr)


Das möchte ich nun zum Anlaß nehmen, einige Tools (PC Programme, Apps, Webservices) vorzustellen. Natürlich kann ich hier nur einen Bruchteil dieser Tools vorstellen, weil es mittlerweile einfach zu viele davon gibt. Madame Google, bzw. die Suchmaschine eurer Wahl, wird sicherlich noch einiges mehr zutage fördern. Dieser Beitrag ist daher wieder einmal als Anregung gedacht.


[Achtung]: zwecks leichteren Zugriffs sind die hier vorgestellten Projekte direkt verlinkt (Überschriften anklicken). Mit dem Aufruf dieser eingebetten Links verlasst ihr dieses Blog und landet direkt auf der jeweiligen Projektseite. Des Weiteren sind auch einige YouTube Videos verlinkt. Ruft man diese Videos auf, so landet man direkt auf der YouTube Plattform und kann von YouTube getrackt werden! 


Inhaltsverzeichnis:

Windows PC Desktop-Programme

Fangen wird mit den PC Programmen an. Lokal installierte Desktop Programme haben den Vorteil, dass man immer darauf zugreifen kann - sofern man vor dem eigenen PC/Notebook sitzt :) - und eine Internetanbindung häufig nicht zwingend notwendig ist. 
Viele dieser PC-Programme mögen mittlerweile etwas langweilig erscheinen, waren aber lange Zeit State-of-the-Art. 
Ich beschränke mich auf Programme, die primär auf die Visualisierung der Höhendaten ausgerichtet sind. Dies macht die Auswertung der GPS-Daten m.E. erst so richtig interessant, gerade dann, wenn man viel in den Bergen unterwegs ist. 

Natürlich gibt es sehr viele GPS Karten-Anwendungsprogramme, die auch Höhendaten in irgendeiner Art visualisieren können. Das sind aber in der Regel relativ große Projekte, die den meisten Usern sowieso schon bekannt sein dürften und die Einbeziehung der Höhendaten ist dabei meistens nur ein Nebenaspekt. Ich werfe mal MapSourceGarmin BaseCamp, QMapShack oder QuoVadis in die Runde. Es gibt natürlich noch viele andere Programme dieser Art.

Weiter unten werden dann webbasierte Tools besprochen, die sicherlich alles bieten, was heutzutage im Consumerbereich bzgl. Visualisierung - ohne größere Einarbeitung in die Materie - machbar ist.

HRMProfil

HRMProfil diente mir anfangs nur dazu, die Daten meines Polar XTrainer-Pulsmessers zu visualisieren (das waren protokollierte Daten ohne GPS Koordinaten, wie sie damals, ca. 1998, zumindest im Sportbereich, noch Stand der Technik waren). 
Da die Polar eigene Software in ihren Anfängen die Höhendaten nur in Zeitachsen-Form abbilden konnte, ich aber hinterher richtige Höhenprofile meiner Alpentouren einsehen wollte, blieb mir nichts anderes übrig, als mich selbst ans Werk zu machen.

HRMProfil wurde mit der Zeit immer mächtiger - wirklich sehr viel Userfeedback ist seinerzeit eingeflossen -, auch konnte das Programm später GPS-Daten einlesen und auswerten. Letztlich ist das Programm ein Tourendatenbankprogramm, das Sport- und GPS-Daten visualisieren kann (einfaches 2D/3D Höhenprofil, virtueller TV Bericht, etc.). Spezifische Datenbankprogramme (Angler-, Briefmarken-, Modellautodatenbank, etc.) waren damals recht groß in Mode :-)

Durch die vielen Erweiterungen auf Zuruf, war HRMProfil bedienungstechnisch aber irgendwann eine echte Katastrophe (auch der Sourcecode mutierte irgendwann zu einem schaurigen Konstrukt, da historisch gewachsen und so :-) ).

Es gibt aber immer noch User, die HRMProfil (seit Vers. 10 Freeware) weiterhin gerne nutzen. Anfang 2000 gab es auch nicht wenige Webseiten, die mit HRMProfil oder Ciclotour erstellte Höhenprofile, in ihren Tourenbeschreibungen eingebunden hatten. 
Da es mit HRMProfil immer noch möglich ist, Bergtouren in einfacher Form visuell aufzubereiten und es eines der ersten Programme war, das sich dieser spezifischen Nische annahm, ist es hier aufgeführt.

GPS-Track-Analyse.NET

GPS Track Analyse war m.W. das erste kostenfreie PC-Programm für Hobby-Anwender, das bei GPS basierten Trackdaten eine echte frei drehbare 3D Höhenprofil Grafik ermöglichte. Zwar hatte ich bei meinem HRMProfil Projekt auch eine einfache 3D-Trackansicht implementiert - oder sagen wir besser angedacht -, diese dann aber schnell verworfen. 

GPS Track Analyse war lange Zeit das Tool meiner Wahl, wenn ich 3D Höhenprofile einsehen wollte. Da man das Programm gut mit anderen Anwendungen verknüpfen konnte und mir D. Domin - der Autor von GPS-Trackanalyse - auch sein Okay gegeben hatte, gab es in HRMProfil eine einfache Weitergabefunktion, über die ich die Daten aus HRMProfil heraus auf Knopfdruck an GPS-Trackanalyse weiterreichen konnte. Für meinen damaligen Workflow war das ein perfektes Teamworking

Blackwilli (Nickname des Entwicklers) ist der Motorrad-Tourenszene verbunden. Man sieht das dem Programm auch an vielen Stellen an, da er einige sehr spezifische Funktionen implementiert hat, wie z.B. Korrekturfunktionen für (fehlerhafte) GPS-Daten, etc. Das Programm war seinerzeit (2006 - heute) sicherlich eine der wenigen - einfach zu bedienenden - Toolboxen für GPS-Enthusiasten.

Auch GPS Trackanalyse wurde viel auf Zuruf erweitert. Im Gegensatz zu meinem HRMProfil Projekt hat Blackwilli aber immer wieder einen echten Cut gemacht und neue Versionen entsprechend neu designt, was der Usability deutlich zugutekam. 
Das Programm hat also mehrere Evolutionsstufen durchlaufen und gehört eigentlich in die Hall of Fame dieser spezifischen Auswertungsprogramme, weil es eine neue - und für den Anwender leicht zugängliche Art - der 3D GPS Track Visualisierung eingeführt hat (natürlich konnte man mit den geeigneten (Programmier)Kenntnissen auch damals schon 3D Tracks erstellen, aber eben nicht auf diese einfache Art und Weise!)

Im Naviboard Forum kann man viele Anregungen und Diskussionen einsehen: https://www.naviboard.de/board/86-gps-track-analyse-net/

Leider wird GPS-Trackanalyse nicht mehr weiterentwickelt. Die Kernfunktionen funktionieren zwar noch sehr gut, aber die mit dem Höhenprofil verknüpfte Kartenansicht funktioniert nicht mehr.

TrainingLab Pro

Ich bin jetzt einmal so frei, ein weiteres Mal auf ein eigenes Projekt zu verweisen. Die TrainingLab Pro ist quasi der inoffizielle HRMProfil Nachfolger. Primär zur einfachen Auswertung von Sportdaten entwickelt, kann die TrainingLab auch GPS basierte Aufzeichnungen gut abbilden. Mir selbst dient das Programm als Auswertungsprogramm meiner Trainingseinheiten als auch als Tourendatenbankprogramm. 

Da das oben erwähnte GPS-Trackanalyse nicht mehr weiterentwickelt wird, habe ich irgendwann selbst eine einfache 3D-Höhenprofilansicht implementiert. Ich habe mich dabei sicherlich etwas von GPS-Trackanalyse inspirieren lassen, was aber in Ordnung gehen dürfte, da ich das an vielen Stellen deutlich hervorgehoben habe - auch in diesem Blog gibt es einige entsprechende Verweise - und sich Blackwilli damals auch etwas von meinem HRMProfil hat inspirieren lassen :-)

Google Earth

Google Earth war bei seinem Erscheinen, was die GPS-Daten Visualisierung betrifft, sicherlich ein echter Dealbreaker (oder sagt man neuerdings NoBrainer?).
Besser konnte man - zum Zeitpunkt als Earth erstmalig auf uns User losgelassen wurde - GPS-Daten plastisch nicht in Szene setzen und es hat seinen Grund, dass viele TV Sportsendungen virtuelle Google Earth Flug-Animationen in ihren TV-Berichten eingebunden hatten.

Google Earth gibt es mittlerweile in vielen Varianten: als reine Desktopanwendung, als Apps und auch als Onlineversion, die man direkt im Browser aufrufen kann. 

Die PC-Standalone Version wird m.W. nicht mehr aktiv weiterentwickelt und soll durch die Onlineversion mehr und mehr ersetzt werden. 
Die PC Version ist aber immer noch offiziell erhältlich und funktioniert auf aktuellen Windows Rechnern immer noch sehr gut. Ich habe die PC Version auf meinen Rechnern weiterhin installiert, da man aus anderen Desktop-Anwendungen heraus, sehr gut auf die PC-Version zugreifen und z.B. die GPS-Daten im GPX-Format an Earth zur weiteren Analyse weitergeben kann. 

Apps (Android)

Apps sind heute in vielen Bereichen das, was früher die PC Desktop-Programme waren. Alles kann man mit Apps zwar (noch) nicht machen, aber es macht schon Spaß, wenn man seine GPS-Toolbox quasi immer dabei hat und on-the-fly GPS Daten analysieren und visualisieren kann. Mittlerweile gibt es Unmengen an Apps, fast jeden Monat gesellt sich eine Neue hinzu. Ich kann hier nur ein paar Anregungen geben.

Nachtrag: ein Leser wies mich darauf hin, dass einige dieser Apps sehr mit den dahinterliegenden Webservices verzahnt sind und die Berechnung der Animationen (Filme) komplett auf den Webrechnern erfolgt. 
Insofern will/muss ich anmerken, dass einige der hier vorgestellten Apps auch bei den weiter unten aufgeführten Webservices einsortiert werden könnten, da jene Apps - wenn man es ganz genau nimmt - nur als eine Art Browser fungieren. 

WRPElevationChart

Auch hier bin ich frech und verweise zuerst einmal auf ein eigenes Projekt. Diese App ist 100% frei (auch werbefrei!) und eigentlich nur ein Sideprojekt.

WRPElevationChart ist ein reiner GPS-Viewer, der bewußt sehr rudimentär gehalten ist. Die App beansprucht eure Android Smartphones nicht über Gebühr, weder was den Speicherplatz noch irgendwelche versteckte Hintergrundaktivitäten betrifft. 

Auf Grund der bewußt sehr beschränkten Funktionalität ist die App auch sehr einfach zu bedienen. In Vers. 2.0 habe ich die 3D-Höhenprofil Engine, die ich für das TrainingLab Pro Projekt entwickelt hatte, migriert, sodass WRPElevationChart neben der 2D-Höhenprofil- nun auch eine frei drehbare 3D Höhenprofildarstellung ermöglicht. 

WRPElevationChart kann aufgrund der offenen Android Schnittstellen sehr gut mit anderen Apps interagieren. Fast jede GPS-Tracker App (GPS Logger, Orux Maps, Locus Map und sogar diverse Sportanalyse Apps wie die Wahoo Elemnt App) können mit WRPElevationChart verknüpft und die GPS Viewer Funktionalität auf einfache Weise erweitert werden.


Die Google Earth App darf an dieser Stellle natürlich nicht fehlen. Es gilt das bereits zuvor Gesagte (siehe die Ausführungen unter PC Desktop Programme).

Noch vor einigen Jahren war es für mich unvorstellbar, dass sowas auf Handys machbar sein würde. Mittlerweile sind wir im Smartphone Zeitalter angekommen und ja, unsere Smartphones sind in der Tat sehr smart geworden. Einfach nur Klasse, was heutzutage alles machbar ist!





Coros App

User einer Coros Sportuhr können ihre protokollierten Daten sehr einfach mit der offiziellen Coros App in 3D visualisieren (gänzlich ohne externe Tools).


Relive

Ursprünglich sehr eng mit Strava verzahnt, wurde Relive Strava seitig irgendwann - aus welchen Gründen auch immer? - der direkte Zugriff unterbunden. Relive dürfte vielen Usern bekannt sein, da Relive schon sehr früh das virtuelle Nachfahren protokollierter Aktivitäten sehr gut und nahezu komplett automatisiert in Szene gesetzt hat. Das Endprodukt waren kleine Filmchen, mit Musik hinterlegt und einiger weiterer Gimmicks. 


Relief Maps

Relief Maps selbst bezeichnet die App als "ultimativer Leitfaden für alle Ihre Bergabenteuer". Ich lasse das mal so stehen. Auf jeden Fall eine Möglichkeit, protokollierte GPS Daten auf dem Smartphone ansprechend und einfach zu visualisieren.


Webservices 

Webanwendungen ermöglichen viele neue Möglichkeiten, GPS Daten zu visualisieren, wobei die Finanzierung dieser Dienste mitunter aber ein Problem ist. 
Einige Dienste sind kostenfrei, andere sind es nicht oder zumindest in der kostenfreien Variante arg beschränkt. Einige Dienste mussten bereits eingestellt werden, weil sie auf Dauer nicht in ein tragfähiges Geschäftsmodell transferiert werden konnten. 
Der, vor allem bei Gleit- und Drachenfliegern beliebte Dienst Namens Ayvri, ein Webservice, mit dem man auf einfache Art Animationen von Flugtracks generieren konnte, musste z.B. Ende 2022 den Dienst einstellen*: https://ayvri.com/pages/about.

Das sollte man sich als User immer vor Augen halten, denn die Unterhaltung dieser Webdienste ist nicht ganz ohne und wenn die Geldgeber abspringen, dann kann das leider schnell das Ende solcher Dienste einläuten. 
Die visuelle Aufbereitung von GPS Daten erzeugt mitunter sehr viel Serverlast, das Rendern der hochauflösenden Grafiken ist relativ ressourcenhungrig, gerade dann, wenn diese Dienste 24h am Tag für jeden offen sind. Wir als User - mich inbegriffen - sehen da gerne mal drüber hinweg.

* Für Drachen- und Gleitschirmflieger könnte daher dieser Blog-Beitrag womöglich interessant sein: APPS Alternativen zu Ayvri

Maps3D

Maps3D ermöglicht es unter anderem GPS Aktivitäten im GPX-Format hochzuladen und die darin enthaltenen Tracks in eine 3D Kartenansicht einzubetten. Die so erzeugten Grafiken können dann exportiert werden. Auch eine Aufbereitung für den 3D Druck ist möglich.

Weitere Informationen und Hintergrundinfos könnt ihr am besten dem Maps3D Blog entnehmen: https://maps3d.io/blog

GPXtruder

GPXtruder ist ein webbasiertes Open Source Project, das dazu dient, GPS-Tracks für den 3D-Druck aufzubereiten. Wer einen 3D Drucker besitzt und seine GPS-Tracks kostengünstig für den 3D Druck aufbereiten will, der ist hier bestimmt richtig und sollte sich dieses Projekt einmal genauer ansehen.

Informiert Euch am besten direkt auf der github-Projektseite: https://github.com/anoved/gpxtruder#gpxtruder


Rumbo ist ein webbasierter Dienst, der auf sehr einfache Art, GPS-Tracks in virtuelle Videorückblicke ("transforms GPS trails into video recaps") konvertieren kann (O-Zitat: "Rumbo is an easy tool to create and view your ride, hike, sail or trail data as an animated video (MP4)")

Auch hier empfehle ich Euch, weitere Informationen direkt vor Ort einzuholen:
https://docs.google.com/document/d/1yVtbyfqi3sVqmRKKNxSa1jF52tV7pUzN3ao82KPzruQ/edit#heading=h.7xqw7npzg06o

Ich weiß nicht, wie sich dieses Projekt finanziert, es scheint mir (noch) relativ klein zu sein, was den Bekanntheitsgrad betrifft, aber wohl doch seriös.

Cubetrek

Cubetrek ist auch ein (noch) relativ kleiner, unbekannter Webservice. 
O-Zitat (Cubetrek Webseite): "Topography is what makes Skiing, Hiking, Trail running and Mountain biking so exciting. You conquer those vertical distances with a lot of sweat and effort, but your tracking software only shows a boring 2D map. That's where CubeTrek comes in."

Letztlich kann man damit kleine virtuelle 3D Dioramen erstellen. 

Laut der CubeTrek Webseite noch im Experimentalstadium, aber sicherlich mit Potential.

Anregungen für Entwickler

Auf github gibt es mittlerweile viele kleine als auch größere Open Source Projekte, die sich mit der GPS-Visualisierung befassen. Hier ist sicherlich selbst schlaumachen angezeigt, da jedes Projekt sehr unterschiedlich ausgerichtet ist.

Als kleine Anregung möchte ich diesen Blog-Beitrag verlinken: Map your outdoor activities in 3D with the elevation profile widget
Hier ein sprechendes Beispiel aus dem obigen Blogartikel: Paragliding track ana ground elevation profiles

Man darf davon ausgehen, dass in diesem Bereich noch viele spannende Projekte enstehen werden. Ich kann mir gut vorstellen, dass sich die ein oder andere Diplomarbeit diesem Thema annehmen wird, zumal dieses Gebiet softwareseitig sicherlich noch nicht ausgereizt sein dürfte.

Fazit

Wie ihr seht, gibt es heutzutage viele Möglichkeiten, GPS Daten im Nachhinein aufzubereiten. Wer Zeit und Muße hat, kann dabei wirklich in die Vollen gehen. Jede Tour wird man freilich nicht aufarbeiten wollen, denn letztlich ist das echte Erleben dann doch wichtiger und schöner und man muss ja auch nicht alles über die sozialen Medien in die Öffentlichkeit hinausposaunen.

Aber irgendwie macht es schon Spaß, gerade in Anbetracht der Tatsache, dass die Tools mittlerweile richtig smart geworden sind. 


Danke fürs Lesen :)

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