Freitag, 19. November 2010

Automatische Erkennung von Kartenkontakten VII: Validierung

Konzept

Jetzt gehen wir einmal daran die Methode systematisch auf Herz und Nieren zu Prüfen. Dazu verwenden wir eine Testvorlage, die folgende Fragen beantworten soll:
1) Wie häufig kommt es zu einer fälschlichen Aufzeichnung eines Kartenkontaktes
2) Wie häufig werden Kartenkontakte fälschlicherweise nicht aufgezeichnet
3) Was für Faktoren beeinflussen die Qualität der Darstellung in Quickroute

Testlauf

Am 17.November 2010 wurde dazu ein Testlauf angelegt und durchgeführt. Er gliedert sich sich in die in Tabelle 1 dargestellten Phasen und wurde mittels der aufgeführten Methoden dokumentiert.

PhaseGPSHOBOKameraVoice Recorder
1)Kalibrierungxx--
2)Rennen ohne Kartexx--
3)Rennen querxxx-
4)Orientierungslaufxxxx
Tab.1. Phasen des Testlaufes und Sensoren/Logger


Sensoren/Logger


Abb.1. Positionierung der Sensoren/Logger: GPS und Kamera/Voicerecorder an einem Brustgurt. HOBO Beschleunigungsmesser am Handgelenk.

GPS
Zur Dokumentation der Position wurde ein GPS IgotU GT-120 an einem Brustgurt (Abb.1) befestigt und mitgeführt. Dieses wurde darauf konfiguriert, die Position im 1-Sekunden-Intervall abzuspeichern.

HOBO Beschleunigungsmesser
Der Beschleunigungsmesser wurde mit einer selbst erstellten Vorrichtung ans Armband der Armband-Uhr befestigt. Er wurde auf ein Aufzeichnungsintervall von 1/4-Sekunde konfiguriert.

Kamera/Voicerecorder
Zur Aufzeichnung des Geschehens rund um das Kartenlesen wurde ein Mobiltelefon mit eingebauter Videokamera (NOKIA 6120 Classic) ventral auf Brusthöhe befestigt. Das eingebaute Mikrophon wurde als Voicerecorder verwendet.

Phasen

Kalibrierung (00:00-00:50)
In der ersten Phase wirde eine Kalibrierung nach Lehrbuch durchgeführt. Rennend wird dabei die Karte über längere Zeit (min. 20 Sekunden) in Karteleseposition gehalten.

Rennen ohne Karte (00:50-20:00)
In der zweiten Phase wird gerannt auf Strassen, Wegen und Fusswegen. Flach, aufwärts, abwärts, langsam und schnell.

Rennen quer (20:00-38:00)
In der dritten Phase geht es dann ohne Karte weg von befestigten Wegen ins Gelände. Ebenfalls verschiedene Tempi werden gelaufen. Hoch, runter und flach. Da hier vermehrt Störungen erwartet werden wird diese Phase per Video aufgezeichnet.

Orientierungslauf (40:00-65:00)
In der vierten Phase wird schliesslich Orientierungslauf betrieben. Zusätzlich zur Videoaufnahme aus Brustperspektive, die einen direkten Blick auf die Kartenarbeit ermöglicht (Abb.2.) kommentiert der Testläufer seine Kartenarbeit auf die Tonspur der Videoaufnahme. Er beginnt seine Kartenkontakte mit einem "JA" und beendet sie mit einem "NEIN".

Abb.2. Screenshot Videokamera auf Brusthöhe während Kartenkontakt


Datenverarbeitung

Die Daten von GPS, Beschleunigungsmesser und Videokamera werden ausgelesen. Die Daten von GPS und Beschleunigungsmesser werden gemäss der AMRD Methode (Automated Map Reading Detection) kalibriert, zusammengeführt und in Quickroute dargestellt.

Resultate

Allgemein
Es zeigt sich, dass der Beschleunigungsmesser immer wieder leicht verrutscht. Dadurch muss der der Testlauf in zwei Teile unterteilt werden, die jeweils separat kalibriert werden müssen. Teil 1 fasst die Phasen 1 bis 3 zusammen. Teil 2 entspricht Phase 4.

Teil 1: Rennen ohne Karte

Abb.3. Auswertung Teil1: Kalibrierung, Rennen ohne Karte auf Wegen und im Gelände

Es kommt bei sechs Situationen zu falschen Kartenkontakten. Diese lassen sich in zwei Gruppen unterteilen.
1) Griff in den Jackensack (3x) [?Blick auf die Uhr?]
2) Sehr schnelles Rennen und abwärts Rennen mit starkem Armeinsatz auf Wegen (3x, Analog Zieleinlauf Venedig)

Dagegen kommt es beim Querlaufen ohne Karte zu keinerlei Fehlaufzeichnung. Denkbar ist, dass im Gelände der Armeinsatz moderater ist. Interpersonelle Unterschiede sind in diesem Test nicht berücksichtigt.
Während Fehler der Gruppe 1 (Jackensack) in OL Trainings und Wettkämpfen eher selten auftreten sollten, so sind Fehler der Gruppe 2 (Armschwung) jederzeit möglich und als Fehlerquelle zu erwarten. Bei detailierter Analyse zeigt sich allerdings, dass die durch Armschwung erziehlten kleinen Kartenlesewinkel nicht kleiner als 31 Grad sind. Unter Umständen würde ein herabsetzen des Grenzwertes Kartenlesewinkel das Problem lösen.

Teil 2: Orientierungslauf


Abb.4. Auswertung Teil 2: Orientierungslauf

Im Teil Orienterungslauf werden die Resultate der AMRD Methode (Beschleunigungsmesser) und Voicerecorder verglichen. Es zeigt sich, dass Mittels AMRD 65 von effektiv 66 Kartenkontakten dokumentiert und erkannt wurden. Kartenkontakte, die durch kurze Handby-Phasen unterbrochen wurden, sind AMRD zusammengenommen erfasst. Es wurden keine falschen Kartenkontakte aufgezeichnet.
Der nicht erfasste Kartenkontakt ist einer in einer Serie sehr kurzer flüchtiger Kartenkontakten. Er liegt vermutlich mit einem Kartelesewinkel von 45 Grad über dem Grenzwert.

Es ist zu beachten, dass im Test ein Drittel der effektiven Kartenkontakte nicht in Quickroute dargestellt werden. Dies geschieht zum Teil, wenn die Kartenkontakte zu wenig Distanz einnehmen, weil sie zu kurz sind oder im Stillstand erfolgen (Abb.5.). Ebenfalls nicht dargestellt werden sie, wenn für den Kartelese-Zeitpunkt keine richtige GPS Positionierung vorliegt (Springende Positionierung).

Abb.5. Screenshot Quickroute: Das Kartenlesewinkel-Profil unten zeigt an dieser Stelle zwei Kartenkontakte. In der grafischen Darstellung fehlen sie, da im Stillstand erfolgt (keine räumliche Ausdehnung).


Schlüsse

Sauber kalibriert ist die AMRD Methode sehr zuverlässig. Im Wettkampftest zeigt die Methode eine minimale Zahl von fehlenden und keine falschen Kartenkontakte. Es scheint, der Laufstil mit Kompass und Karte, sowie im Gelände verbessere die Qualität der Methode (Kompass wird unbewusst geschützt/eingedreht, Karte verlangt saubere Armführung, im Gelände werden die Hände eher vor dem Körper geführt um den Kopf vor kleinen Hindernissen abzuschirmen).

Grundsätzliche Bedingung ist allerdings eine nicht verrutschende Befestigung des Beschleunigungsmessers. Für eine befriedigende räumliche Positionierung der Kartenkontakte ist die Qualität der GPS Positionierung zentral. Das verwendete IgotU GT-120 taugt dazu nur bedingt. Bei einer Auswertung mit Quickroute darf nicht nur auf die kartografische Darstellung der Kartenkontakte abgestützt werden. Ebenso müssen 'versteckte' Kartenkontakte im 'Profil' (Abb.5. unten) berücksichtigt werden.
Als Fragezeichen bleibt die Anfälligkeit bezüglich interpersoneller Unterschiede in Laufstil und Lesetechnik. Diese Unterschiede sollen in einem weiteren Schritt untersucht werden.

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