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Digital unterwegs – Neigungskarten am Smartphone

Wo bin ich? Wo lauern Gefahren? Wo will ich hin?

von Simon Pfandler • 25.02.2021

Das Smartphone ist ein zusätzliches Hilfsmittel, das die altbewährten, analogen Methoden nicht vollständig ersetzt!

Moderne Telefone können - sofern der Akku mit macht - nicht nur die klassische Landkarte ersetzen, sondern bieten auch Kompass- und GPS-Funktionen. Für uns WintersportlerInnen sind Hangneigungskarten dabei besonders nützlich. Im Folgenden eine Anleitung, wie man open source Hangneigungskarten auf dem Handy nutzen kann, ohne ein App-Abo abzuschließen. Eine vergleichende Übersicht zu einigen der gängigeren Abo-Karten Apps folgt demnächst.

Orientierung im Gelände

Zuerst möchte ich darauf hinweisen, dass ein Smartphone nicht die Beschäftigung mit dem Thema Orientierung ersetzen, sondern uns nur darin unterstützen kann. Wer die ersten Schritte im Gelände noch mit Karte und Kompass erlernt hat, wird deren Unabhängigkeit von Steckdosen oder Handyempfang sowie die Übersichtlichkeit einer guten topographischen Karte zu schätzen wissen. Dennoch ist die Verknüpfung des per GPS genau ermittelten Standortes mit der Darstellung einer Karte auf jeden Fall ein großer Gewinn für uns Skitourengeher*innen.

Wir wissen aus der Lawinenkunde, dass die Hangneigung einer der wichtigsten Faktoren im Lawinengeschehen ist. Daher kommt der Einschätzung der Steilheit des Geländes um uns herum eine große Bedeutung zu. Inzwischen gibt es sehr gutes Kartenmaterial, auf dem die Hangneigung in mehrfarbiger Darstellung überlagert wird. Das gibt uns eine gute Hilfestellung, trotzdem stellt natürlich unsere eigene Einschätzung immer die letztverantwortliche Konsequenz dar.

Tools

Openslopemap

Die Entwickler der Openslopemap verarbeiten die frei zugänglichen digitalen Geländemodelle und generieren damit eine Karte mit den für den Wintersport wichtigsten Hangneigungen, Höhenlinien, Schummerungen und einem Openstreetmap Layer. Diese Karten sind im Internet frei verfügbar und können auf der Projektseite online betrachtet oder heruntergeladen werden. Für die offline Darstellung der Karte wird allerdings zusätzlich eine Kartenapp am Smartphone benötigt.

Kartenapp

Eine unübersichtliche Anzahl an Free-, Bezahl- und Abo-Apps stellt uns vor die Qual der Wahl. Da Openslopemap die Karten für 2 Anwendungen im Direktdownload anbietet, werde ich mich hier auf diese beiden Apps konzentrieren: Oruxmap und Locus, mit Focus auf Locus aufgrund der schnelleren Kartendarstellung. Beide haben ihre Vor- und Nachteile und je nach Problemstellung klappt es manchmal bei der einen manchmal bei der anderen App besser. Oruxmap kann in einer älteren Version kostenlos auf der Projektseite heruntergeladen werden, die neueste Version ist im Playstore für derzeit €4,19 erhältlich. Bei Locus gibt es die Free Version kostenlos, die wesentlich umfangreichere und werbefreie Pro Version kostet derzeit €9,90.

Smartphone

Da für die Kartenverarbeitung keine besonderen Rechenkapazitäten notwendig sind, sollten auch ältere Android Smartphones ausreichend Prozessorpower zur Verfügung stellen. Leider ist eine Installation von Oruxmap oder Locus auf iOS derzeit nicht möglich. Außerdem bietet die Openslopemap keine direkt am iPhone installierbare Karten an. Es ist daher immer notwendig, Karten über den PC auf das iPhone zu übertragen.

Im Gegensatz zur Rechenleistung ist bei Offlinekarten der Speicherbedarf nicht zu vernachlässigen. Für die im ersten Teil gezeigte Methode müssen zB. für das Bundesland Tirol in geringer Auflösung mindestens 1,8GB Speicherplatz zur Verfügung stehen.

Ein kurzer Blick aufs Telefon kann sehr informativ sein.

Installationsanleitung Openslopemap

Doch nun genug der Theorie, schreiten wir zur Tat! Zuerst werde ich die Installation der Classic Openslopemap, die der bekannten Onlinekarte entspricht, vorstellen. In der folgenden Anleitung haben wir uns für die Free Version von Locus entschieden, da so vorerst keine Kosten anfallen. Doch auch eine Installation unter Oruxmaps unterschiedet sich nur in wenigen Punkten.

Unser Smartphone liegt vor uns und wir sind aufgrund des gleich anfallenden hohen Datenvolumens idealerweise mit einem W-LAN verbunden. Im Google Playstore suchen wir nach der Free Locus App und installieren diese. Nach erstmaligem Start der App werden wir wie immer dazu aufgefordert, die Datenschutzbestimmungen zu bestätigen und unser Betriebssystem fragt nach der Zustimmung für die erforderlichen Rechte der App. Die voreingestellte online Openstreetmap ist nun sichtbar, doch wir wollen ja die Hangneigungskarten offline verfügbar haben.

Daher rufen wir im Browser am Smartphone die Download Seite von Openslopemap auf und wählen nun die gewünschte „Classic“ Karte aus (Achtung „Overlay“ erfordert eine bereits vorhandene Karte. Näheres dazu im nächsten Teil). Für Tirol zB. den Eintrag „Tirol [Low Resolution | mbtiles | 1.8GB | up to tile size 15]“. Nun werden wir gefragt, mit welchem Programm die Datei geöffnet werden soll. Hier wählen wir „Locus Free“ aus und können in der App den Downloadfortschritt beobachten. Während wir auf das Herunterladen der Daten warten, wäre ein idealer Zeitpunkt, den Entwicklern der Openslopemap eine kleine Spende zukommen zu lassen. Nach erfolgreichem Download wählen wir in der Locus App den Button mit den 3 Balken aus und klicken auf den „Karten-Manager“.

Nun finden wir unter dem Karteireiter „OFFLINE“ unsere Karte mit der Bezeichnung „OSloMap_Tirol_15“.

Kurze Einführung in Locus

Jetzt schauen wir uns noch ein paar Grundfunktionen in der Locus Free Version an:

Das Einstellungsmenü mit den 3 Streifen haben wir ja bereits kennen gelernt. Hier finden wir alle Funktionen, den Locus Store, über den Kartenmaterial gekauft werden kann, und die sehr umfangreichen Einstellungen, mit denen praktisch alle Module der Oberfläche nach Lust und Bedarf verändert werden können. Eine Suche, Zugriff auf die Satellitendaten und die Möglichkeit, weitere Schnellbefehle einzubinden komplettieren die obere Menüleiste.

Der blaue Reiter links unten ermöglicht uns einen schnellen Zugriff auf diverse Karteninhalte.

Die untere Menüleiste enthält 5 Felder mit folgenden Möglichkeiten:

Das Fadenkreuz zentriert die Kartendarstellung direkt auf den ermittelten Standpunkt.
Durch Anwählen des Pfeiles können wir entweder die Karte mit unserer Blickrichtung rotieren oder zumindest die Blickrichtung auf der Karte darstellen.
Zoom out/in. Das funktioniert aber auch über eine „Pinch to zoom“ Geste am Bildschirm, bzw. können im Einstellungsmenü die Lautstärketasten des Smartphone als Zoomtasten konfiguriert werden.
Das Vorhängeschloss erlaubt uns Zugriff auf diverse Sperren. Somit kann das Smartphone auch mit eingeschaltetem Display transportiert werden.

Nun sollte für die Beantwortung der ersten, eingangs erwähnten Frage: Wo bin ich? ein kurzer Blick aufs Smartphone ausreichen!

--> Weiter geht's auf der nächsten Seite mit einer Erklärung zu Overlay Karten für die Hangneigung.

Teil 2: Overlay Karten

Ihr habt bereits eigene Karten und wollt diesen ein Upgrade in Form von eingefärbten Hangneigungen verpassen? Das in der Openslopemap verwendete Kartenmaterial ist euch zu bunt und ihr verliert manchmal den Überblick? Die Auflösung der Classic Openslopemap ist euch zu gering? Kein Problem, Karten-Overlay heißt hier die Lösung.

Dabei wird einfach unterschiedliches Kartenmaterial in verschiedenen Schichten überlagert dargestellt. Leider bietet Locus Maps erst ab der Pro Version diese Funktion an. Die Kosten für die Pro Version sind mit einmaligen €9,90 allerdings recht überschaubar und neben der Overlay Funktion bietet Locus Maps Pro noch ein paar für uns Skitourengeher*innen angenehme Features: ein Dashboard, offline Höhendaten und eine unbegrenzte Trackaufnahme. Natürlich funktioniert auch mit Orux Maps das Überlagern von Karten. Eine Anleitung zu Orux kann hier nachgelesen werden.

Bevor wir zur Tat schreiten zunächst wieder etwas trockene Theorie. Wer schon nach wenigen Worten das Interesse am folgenden Absatz verliert, kann problemlos weiter zum Praxisteil springen.

Höhendaten

Die Färbung der Hangneigung wird bei der Openslopemap nicht aus den Höhenlinien der klassischen Karten errechnet, sondern es werden hierzu mittels LIDAR (Laserscandaten) erstellte Geländemodelle verwendet. Auf der Homepage finden wir außerdem unterschiedliche Downloadlinks für verschiedene Auflösungen. Da eine hohe Auflösung einen großen Speicherbedarf erfordert, müssen wir uns natürlich am freien Speicherplatz des Smartphones orientieren. Da allerdings die Overlay Daten gegenüber der Classic Karte einen verringerten Speicherbedarf haben, sollte dies bei modernen Smartphones kein Problem darstellen.

Karte mit Hangneigungsoverlay, Lampsenspitze

welche Auflösung benötige ich?

Nähern wir uns zuerst der Frage nach der für die Lawinenbeurteilung minimalen Auflösung. Klar ist, je weiter ich in einen Hang hinein zoome, desto eher finde ich darin auch sehr steile Hangbereiche. Wir denken nur an einen auf einer ebenen Wiese liegenden Stein, die Seiten erreichen hier eine Neigung von über 90°! Gängige Lehrmeinung ist derzeit, dass in der Planung eine Steilheit über einen Bereich von ca. 20 Höhenmeter maßgeblich ist. Da wir es auf einer Karte immer mit Distanzen in der Ebene zu tun haben müssen diese Höhenmeter mithilfe der Trigonometrie umgerechnet werden. In der Lawinenkunde ist die höchste als Reduktionsfaktor verwendete Hangsteilheit 40°. In der Natur besteht das Gelände aber nicht nur aus geraden Linien daher, müssen wir eine Auflösung wählen, die auch konvexe oder konkave Formen erkennen kann. Hier ist ein kurzer Ausflug in die Signaltheorie notwendig und das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem, auch WKS-Abtasttheorem genannt, anzuwenden: "Das Abtasttheorem besagt, dass ein auf f_max
bandbegrenztes Signal aus einer Folge von äquidistanten Abtastwerten exakt rekonstruiert werden kann, wenn es mit einer Frequenz von größerals 2 x f_max abgetastet wurde." Klingt komplizierter als es ist! Wir müssen dafür nur die doppelte Abtastrate, in unserem Fall Auflösung, wählen um ein Signal vollständig im geforderten Bereich darzustellen.
Ein Beispiel: Wir verwenden das Abtasttheorem etwa auch bei der CD. Das menschliche Ohr ist fähig Frequenzen zwischen 20Hz und 20kHz zu hören, daher wurde die Abtastrate (Samplingfrequenz) für die CD auf 44,1kHz (=2x20,5kHZ) festgelegt. Somit haben wir uns nun eine elegante Formel zurechtgelegt:

Höhenmeter * cot(Hangsteilheit) / Abtasttheorem = Auflösung.

Wir setzen unsere Werte ein:

20m * cot (40°) / 2 = 11.9 m

Damit haben wir errechnet, dass die Auflösung mindestens 12m betragen muss. War doch gar nicht so schwierig!(Natürlich müssen für eine exakte Berechnung noch weitere Faktoren wie Quantisierungs- und systematische Fehler berücksichtigt werden, doch dies würde den Rahmen dieses Artikels sprengen.)

Laut Webseite des Openslopemap Projekts liegen Daten aus Österreich und Südtirol in einer 10m Auflösung vor. Andere Länder stellen nur Daten mit geringerer Auflösung zur Verfügung und so werden diese mithilfe der bikubischen Interpolation hochgerechnet. Halt - bikubische Interpolation??? Was bedeutet das schon wieder? Kurz gesagt werden dafür nicht nur die Werte einer Höhenlinie für die Errechnung betrachtet, sondern alle umgebenden Punkte. Damit wird das Gelände zwischen den tatsächlichen Messpunkten durch eine Berechnung angenähert. Wie genau diese Schätzung wirklich ist, kann nur im Gelände überprüft werden. Für Tirol, Salzburg, Vorarlberg und Südtirol liegen sogar bikubisch interpolierte Daten aus 5m Geländemodellen vor, was einer Auflösung von 2,5x2,5m entspricht. Doch soll auch eine so hohe Genauigkeit nicht darüber hinwegtäuschen, dass eine Karte niemals die tatsächlichen Verhältnisse 100% richtig wiedergeben kann. Die eigene Einschätzung über die Hangsteilheit im Gelände ist somit immer erforderlich und will auch geübt werden!

Kartendaten

Nun brauchen wir noch ein unter die farbigen Hangneigungen gelegte Karte. Wer bereits eine topographische Karte wie die digitalen AV Karten oder die Swisstopo Karten (diese sind ab 1.März 2021 sogar frei verfügbar!) besitzt, kann diese natürlich weiterhin unter Locus Pro nutzen. Ich habe mich im folgenden Tutorial für die Openandromaps entschieden. Diese auf Openstreetmap basierenden Karten richten sich besonders an Wanderer und Mountainbiker und können im Internet kostenlos heruntergeladen werden. Auch für uns Skitourengeher*innen bildet diese Karte aufgrund ihres je nach Zoomstufe reduzierten Informationsumfangs einen idealen Ausgangspunkt, um mit dem Hangneigungslayer der Openslopemap kombiniert zu werden.

Installationsanleitung Overlay

Aber jetzt nichts wie los!

Wie auch schon im 1. Teil hier wieder der Hinweis: es fallen große Datenpakte an, wer über kein unlimitiertes Datenvolumen verfügt, achtet besser auf ein aktiviertes W-LAN. Zuerst kaufen wir uns die Pro Version von Locus Maps im Android Play Store und führen den Installationsprozess aus. Jetzt wechseln wir wieder in den Browser unseres Smartphones und rufen die Openandomaps-Download-Seite auf. Hier finden wir als erstes den Link zu den unterschiedlichen Renderthemes. Ein solches benötigen wir, da ansonsten unsere Karte nicht richtig dargestellt werden kann, es fehlen zB. Höhenlinien usw. Ich verwende das auch von den Openandromaps Programmierern verwendete Elevate 4 Theme.

Während Locus das Thema installiert können wir bereits zum Kartendownload übergehen. Wir wählen das „+“, zB. bei Alps um die gesamten Alpen anzuwählen, und klicken wieder auf den Installations-Link für Lokus. Und noch einmal der Hinweis, dass sich auch die Entwickler der Openandromap über eine kleine Erkenntlichkeit für ihre Arbeit freuen!

Nun finden wir die Grundkarte auf unserem Smartphone und wir können ähnlich wie im den Hangneigungslayer von der Openslopemap Homepage herunterladen. Dafür rufen wir im Browser wieder die Seite: www.openslopemap.org/download auf. Hier finden wir die Hangneigungskarten für die gesamten Alpen zum Herunterladen. Wie oben schon erwähnt liegen die hier zugrundeliegenden Daten nicht vollständig in einer Auflösung von 10x10 Metern vor. Hangneigungsoverlays für Tirol, Salzburg, Vorarlberg und Südtirol gibt es auch einzeln in höchstmöglicher Auflösung.

Zum Abschluss müssen wir noch beide Karten aktivieren. Dafür wählen wir wie im ersten Teil gezeigt die Openandromap als Basiskarte aus. Nun wählen wir in den Funktionen das Symbol mit den beiden Rechtecken (Überlagerung von Karten) an und übernehmen einen der heruntergeladenen Openslopemap Overlay als Offlinekarte. Je nach Wunsch kann nun noch die Transparenz verändert werden.

Voila auch zur zweiten Frage: Wo lauern Gefahren? Sollte uns das Smartphone nun eine gute Hilfestellung geben können.

--> In Teil 3 auf der nächsten Seite gibt es eine Anleitung zum Importieren und Erstellen von GPS Tracks

Teil 3: GPS Tracks importieren und erstellen

Wir verfügen nun über sehr gutes Ausgangsmaterial, um uns im freien Gelände zu bewegen. Doch eine Skitour muss natürlich zuerst geplant werden. Hierfür finden wir verschiedene online als auch offline Tools im Internet. Derzeit verfügt die Seite skitourenguru.ch über ein besonders Alleinstellungsmerkmal, alle dort vorhandenen Touren werden mit dem lokalen Lawinenlagebericht verknüpft und ein bestimmtes Risikolevel für die jeweilige Tour wird berechnet. Eine ähnliche Funktion bietet zwar auch die skitours-paradise Homepage, hier wird aber nur die Gefahrenstufe mit der „ Subjektiven Einschätzung des Autors bei welcher Lawinengefahrenstufe die Tour nicht begangen werden sollte.“ angezeigt. Natürlich können wir auch jede andere Quelle in Betracht ziehen, wichtig ist nur, dass diese über einen GPX Export verfügt. Hier sei darauf hingewiesen, dass viele Planungstools zwar Hangneigungskarten integrieren, diese basieren aber häufig noch auf den SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) Daten, die nur eine Auflösung von 30x30 Meter bieten. Außerdem ist die farbliche Darstellung der Hangneigung nicht genormt und jede App kann die Neigungen nach eigenem Gutdünken einfärben. Daher überprüfen wir den importierten Track am besten auf unserer Kartenapp, so können wir sicher sein, welches Geländemodell den Hangneigungen zugrunde liegt und welche Farbe die jeweilige Hangneigung darstellt.

Auch Wildruhezonen können in der Karte dargestellt werden.

Sobald die GPX Datei vollständig heruntergeladen ist, fragt uns unser Smartphone, welche Anwendung wir zum Öffnen der Datei gerne auswählen würden. Hier bestimmen wir natürlich Locus und schon öffnet sich die Kartenapp. Der Importdialog wird angezeigt, wir können den Speicherort bestimmen und wenn wir das Häkchen bei „Nach dem Import auf der Karte zeigen“ angewählt haben, springt die Darstellung sofort zum gerade importierten Track. Nun können wir wie vorhin erwähnt die geplante Skitour auf Gefahrenstellen überprüfen. Sobald dies Gewissenhaft erledigt ist, steht einer Skitour nichts mehr im Wege. Eine Zielführung mit gesprochenen Ansagen erscheint mir auf Skitour dann doch etwas übertrieben, für Fahrradtouren ist diese Funktion aber durchaus interessant.

Natürlich ist auch der umgekehrte Vorgang möglich: wir gehen eine Skitour und unser Smartphone zeichnet den von uns beschrittenen Weg auf. Dafür einfach im „Tracks- & Routenmanager“ das „+“ Symbol auswählen und mit der Starttaste die gewünschte Art der Tour aktivieren. Achtung: leider sind neuere Androidversionen mit der Energieoptimierung sehr rigoros, bei meinem MIUI System reicht es nicht aus, einfach den Energiesparmodus für die App zu deaktivieren, zusätzlich muss die App in der „letzte App“ Ansicht mit einem Schloss versehen und damit für das Betriebssystem gesperrt werden.

Tipps und Tricks

Den Trackimport können wir nicht nur nutzen um vorgezeichnete Wege darzustellen, er eignet sich auch dafür, spezielle Gebiete, die in der Grundkarte noch nicht gesondert ausgewiesen sind, zu markieren. Ein besonderes Anliegen sind mir hierbei die Wildruheflächen. Hier jene von Tirol. Wir können unseren Sport ein wenig naturverträglicher ausüben, indem wir den Tieren ihren Rückzugsraum überlassen!

Somit sollte auch unsere letzte Frage: Wo will ich hin? Ausreichend geklärt sein und wir können sogar die Zusatzfrage: Wo darf ich nicht hin? beantworten.

Demnächst folgt noch ein Übersichtsartikel zu gängigen "All in One" Karten Apps, die in der Regel mit einem Abo-Bezahlmodell funktionieren.