erstellt:           November 1999
überarbeitet:  03. Juni 2008

Logo: Canadier und GPS Info - Seite von Ralf Schönfeld

 

 

 

 

GPS Handgeräte in der Praxis

Teil 1: Allgemeines und Grundfunktionen

 

 

 

 

Was ist eigentlich mit so einem kleinen GPS-Handgerät anzufangen, lohnt sich denn das?
Dass diese Frage nicht einfach pauschal beantwortet werden kann, ist klar.
Deshalb möchte ich mit den nachfolgenden Ausführungen die Vor- und Nachteile, Möglichkeiten und Grenzen die so ein kleines, leichtes und kompaktes GPS-Handgerät bietet, nach meinen bisherigen Erfahrungen und meinem Kenntnisstand der Materie aufzeigen.

Anmerkung:
Das GPS-System wird hier zwar am Beispiel „Kanu“-Fahren näher erläutert, die nachfolgend aufgeführten Anwendungsmöglichkeiten, Voraussetzungen dazu, PC-Anbindung, Softwareprogramme für den PC etc. lassen sich aber problemlos auf andere Sportarten oder Einsatzprofile übertragen (z. B. Wandern, Bergsteigen, Fahrten auf und abseits der Straße, Sportschifffahrt, Fliegerei usw.).

Der Bericht ist in insgesamt 4 Teile gegliedert.
Der erste Teil, dieser hier, beschreibt die Grundlagen des GPS-Systems und die Grundfunktionen eines GPS-Handgerätes.
Teil 2 geht dann ausführlicher auf die Geräte ein, und Teil 3 befasst sich mit der Einbeziehung des heimischen PCs für die Datenaufbereitung und -verwaltung etc.
Im Teil 4 sind ein paar Tipps und Hinweise für den praktischen Einsatz nochmals zusammengefasst.

 

 

 

 

Inhaltsübersicht Teil 1:

 

 

 

Was ist überhaupt GPS?

 

Technik der GPS-Empfänger

 

Voraussetzungen für den Empfang und die Positions-Bestimmung

 

 

Anmerkungen zur Genauigkeit des GPS-Systems

 

 

Grundfunktionen und Möglichkeiten von GPS-Handgeräten  -
was ist jetzt beim Kanufahren damit anzufangen?

 

 

Graphische Zielführungshilfen

 

 

Die Erde als Kugel/ Entstehung des Gradnetzes

 

 

Die Erde als Geoid und Ellipsoid

 

 

Das Karten-Datum (engl. Map-Datum)/ Besonderheit des WGS 84

 

 

Positions-Formate/ Koordinaten-System und Karten-Datum

 

 

WAAS  -  was ist denn jetzt WAAS?  /  EGNOS

 

 

Resümee für den Einsatz von GPS-Handgeräten

 

 

Weitergehende Infos/ Das „GPS-Handbuch“

 

 

 

 

Was ist überhaupt GPS?

 

Für Leute denen diese Kürzel überhaupt nichts oder nicht sehr viel sagen, folgende kurze Erklärung:
GPS = Global Positioning System

Es ist ein, vom Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten von Amerika (USA) betriebenes, satellitengestütztes, elektronisches Navigationswerkzeug für den weltweiten Einsatz; kurz gesagt Satellitennavigation, oder eben einfach nur: GPS.
Mit einem GPS-Empfänger kann zu jeder Zeit sehr schnell eine Positionsbestimmung mit einer bisher unerreichten Genauigkeit durchgeführt werden.
Der Betrieb muss weder angemeldet werden noch kostet er irgendwelche Gebühren, die Anzahl der Nutzer ist praktisch unbegrenzt.

Zu diesem Zweck umkreisen zweimal täglich 24 Satelliten mit einer Geschwindigkeit von ca. 11 200 km/h in etwa 20 200 km Höhe die Erde und senden permanent Signale aus.
Wegen der sehr geringen Sendeleistung der Sats (nur ca. 20 bis 50 Watt) sind diese Signale allerdings recht schwach.
Letztendlich beruht die Positionsbestimmung auf dem Prinzip der Entfernungsberechnung durch Messung der Laufzeit von Signalen zwischen dem Nutzer und mehreren Bezugspunkten (den Satelliten), deren Positionen genau bekannt sind.

Das besagte amerikanische NAVSTAR-System (= Navigation Satellite Timing and Ranging) besteht aus insgesamt 3 Komponenten.
Einem Weltraum-Teil (= den Satelliten), einem Kontroll-Teil (den Bodenstationen) und einem Benutzer-Teil (dem kleinen GPS-Empfänger in unserer Hand).
Für den realen Gebrauch muss man dies auch gar nicht im Detail alles wissen, aber mit etwas Hintergrundinformationen kann das Gerät in der Praxis dann doch wirkungsvoller eingesetzt werden, vor allem unter schwierigeren Empfangsbedingungen.

 


GPS-Satellit in ca. 20 200 km Höhe
Deutlich zu sehen die Solarzellen
zur Energieversorgung

Die Satellitenkonstellation
24 Sats in 6 Erdumlaufbahnen,
in jeder Bahn 4 Satelliten

 

 

 

Technik der GPS-Empfänger

 

Die meisten modernen Geräte sind 12-Kanal Parallel Empfänger (z. B. vom Typ PhaseTrac12TM, SiRF III, MediaTek-MT3), d. h. sie können bis zu 12 Satelliten gleichzeitig zur Positions-Berechnung verarbeiten.
Die früheren 8-Kanal Multiplex Empfänger sind inzwischen technisch veraltet (MultiTrac8TM). Bei ihnen konnten max. 8 Satelliten nur nacheinander abgefragt werden (einkanalige Empfänger).
Zudem wurde für die Positions-Bestimmung nur 4 der max. 8 möglichen Sats herangezogen.
Die 12-Kanal Parallel Empfänger sind unter schwierigeren Empfangsbedingungen leistungsfähiger, als die älteren Multiplex Geräte. Näheres zu den Empfangsbedingungen/ Voraussetzungen im nächsten Abschnitt.

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Voraussetzungen für den Empfang und die Positions-Bestimmung

 

Damit der GPS-Empfänger in der Lage ist eine 3-dimensionale Positions-Bestimmung durchführen können (= 3D-Nav; geographische Länge und Breite, sowie die Höhe), muss das Gerät mindesten 4 Satelliten empfangen können.
Je mehr Satelliten empfangen werden, umso besser.

Für eine 2-dimensionale Positions-Bestimmung (= 2D-Nav; geographische Länge und Breite, aber ohne Höhen-Info) genügt prinzipiell der Empfang von nur 3 Satelliten. Diese ist jedoch von eingeschränkter Genauigkeit.
Zur allgemeinen Genauigkeit des NAVSTAR-Systems aber erst im nächsten Abschnitt.
Grundsätzlich sollte möglichst versucht werden, stets einen 3D-Fix zu erhalten, also der Empfang von mindesten 4 „verwertbaren“ Sats.

 

Beim Betrieb muss das Gerät wegen der geringen Sende-Leistung der Satelliten (nur ca. 20 bis 50 Watt) und den verwendeten Frequenzen jedoch stets einen freien Blick zum Himmel haben!!!

In dichtem Wald, im Gebirge oder in Häuserschluchten kann der Empfang wegen der geringen Signalstärke eingeschränkt sein (auch bei den modernsten 12 Kanal Parallel-Empfängern).
Innerhalb von Gebäuden, in Parkhäusern, allgemein unterirdisch (Tunnels, Höhlen etc.) und auch Unterwasser ist generell kein Empfang möglich.
Allgemein durchdringen die Strahlen die meisten festen massiven Gegenstände nicht (z. B. Gebäude, Fels, Berge, Beton, Blech, Stahl, den menschlichen Körper etc.).
In engen Bergtälern ist daher u. U. keine Positions-Bestimmung möglich oder nur stark eingeschränkt.
Auch bei engem Waldbestand und/oder dichtem Blätterdach ist häufig keine Positions-Bestimmung möglich.

In Fahrzeugen und Flugzeugen ist ein Empfang mit Einschränkungen möglich (Positionierung nahe am Fenster).
Glas und allgemein Kunststoffe (z.B. „Plastik“), Gewebe-Stoffe etc. stören den Empfang nicht oder kaum merklich.
Bei manchen speziell getönten oder metallbedampften Scheiben (manche PKW, ICE-Züge) ist dieser jedoch trotzdem nicht gegeben.

Wird der Empfänger in der Hosen- oder Jackentasche getragen, kann der Empfang vor allem unter widrigen Einsatz-Bedingungen ebenfalls beeinträchtigt sein, da der menschliche Körper den Sat-Empfang ebenfalls abschirmt.

Dies ebenfalls bei den besonders empfindlichen/empfangsstarken Modellen beherzigen(!!), sonst hat man zwar stets Empfang, aber eine ungenaue Positions-Bestimmung und „hakelige“ Track-Log Aufzeichnung.

 

Bei allen Einsatzarten bei denen das GPS-Gerät keine freie Sicht zum Himmel hat, bietet sich die Verwendung einer zusätzliche externen Antenne an (im Fahrzeug, beim Wandern etc. ...).
Vom Wetter ist der Sat-Empfang praktisch unabhängig (Nebel, Regen, Schneefall, Wolken).

 

 

Resümee

 

Mit so einem winzigen GPS-Empfänger halten wir nicht ein „simples Gerät“ ähnlich einem Radio o. ä. in unseren Händen, das ein „fertiges Positions-Signal“ von den Satelliten erhält und nur zur Anzeige bringen muss, sondern ein im Prinzip zwar kleines, aber sehr leistungsfähiges Rechenmaschinchen.
Über recht aufwendige Rechenalgorithmen führt es mittels Iteration anhand der zuletzt abgespeicherten Position, den empfangenen diversen Satelliten-Signalen (C/A-Code, Almanach-Daten („Satellitenfahrplan“), Ephemeriden) und Zeitgleichungen ohne viel eigene Kenntnisse sehr rasch eine recht präzise Positions-Bestimmung durch.
Dies birgt natürlich auch Gefahren.

Was GPS deshalb nicht kann und auch nicht sollte (darf) ist, fehlende Grund-Kenntnisse in der Navigation und Orientierung ersetzen, d. h. z. B. den sorgfältigen und geübten Umgang mit Karte und Kompass. GPS ist nur als weiteres Hilfsmittel zu betrachten.
In diesem Zusammenhang ist das Grundlagenbüchlein „Orientierung mit Karte, Kompass, GPS“ von Wolfgang Linke sehr empfehlenswert (erschienen im Delius Klasing Verlag; ISBN 3-512-03259-1; ca. 16,90 Euro; derzeit 13. überarbeitete Auflage).

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Anmerkungen zur Genauigkeit des GPS-Systems

Das US-Verteidigungsministerium als Betreiber von NAVSTAR hat es seit Anbeginn des GPS-Systems nicht geduldet, dass „Hinz u. Kunz“ eine hochpräzise Positions-Bestimmung durchführen kann.
Die Entwicklung hatte ja schließlich rein militärische und verteidigungspolitische Hintergründe.
Obwohl dem zivilen Nutzer mit den käuflichen Geräten nicht der präzisere P-Code, sondern nur der ungenauere C/A-Code zur Verfügung steht, waren selbst die Entwickler des NAVSTAR-Systems über die erreichte Genauigkeit mit dem schlechteren C/A-Code überrascht.

Aus diesem Grund wurden die Satelliten-Signale für den zivilen Nutzer künstlich verschlechtert (= SA, Selective Availability).
Die Genauigkeit der Position lag damit in der Praxis meist innerhalb eines Kreises von weniger als ca. 100 m Durchmesser und war durch diesen, sich permanent verändernden Störfaktor laufend Änderungen unterworfen.

Seit dem 02.05.00 wurde überraschend für alle Nutzer die SA auf Anordnung von US-Präsident Bill Clinton außer Kraft gesetzt.
Dadurch wird jetzt eine deutlich höhere Genauigkeit bei der Positions-Bestimmung ermöglicht.
Diese hat sich ca. um den Faktor 10 verbessert, und liegt nun im prinzipiell möglichen Bereich eines Radius von ca. 5-12 Metern 
  einfach phantastisch!!!

Eine recht präzise Positions-Bestimmung wird erreicht, wenn möglichst viele Satelliten empfangen werden und diese zudem über den ganzen Himmel verteilt sind (freies Gelände, See).
Empfängt der GPS-Empfänger die Funksignale der einzelnen Sats untereinander z. B. in Winkeln von 45 bis 90 Grad, ist die Berechnung der Position wesentlich genauer (günstige geometrische Anordnung der Sats), als wenn die Sat-Signale in spitzem Winkel zueinander einfallen.

Falls wegen Abschattung durch Bäume, Häuserschluchten, der Geländeformation etc. nur eine 2D-Positionsbestimmung möglich ist (mind. 3 Satelliten erforderlich; keine Höhen-Info), hat dies auch Auswirkungen auf die horizontale Genauigkeit der Positions-Bestimmung.

Aber wie schon erwähnt, darf man sich nicht nur blindlings auf GPS verlassen, sondern sollte stets alternative Navigations-Hilfsmittel im Gepäck haben und in deren Umgang geübt sein.
Der gesunde Menschenverstand sollte bei der Beurteilung der angezeigten Position/ der Landkarte/ der Geländeformation ebenfalls zu Rate gezogen werden.

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Grund-Funktionen und Möglichkeiten von GPS-Handgeräten 
was ist jetzt beim Kanu-Fahren damit anzufangen?

 

Anmerkung:
Wenn ich jetzt die eine oder andere Menü-Führung/ Tasten-Kombination der Geräte erwähne, beziehen sich diese auf die bei uns sehr weit verbreiteten GPS-Handgeräte von Fa. Garmin.
Die Geräte anderer Hersteller, z. B. von Fa. Magellan kenne ich im Detail nicht näher, dürften aber in der Bedienung so ähnlich sein.
Die Display-Abbildungen haben alle einen direkten Bezug zum Text. Sie stammen überwiegend von einem Garmin eTrex Vista.

Für Paddel-Touren auf wohlbekannten heimischen Gewässern braucht man sicherlich weder GPS, noch habe ich Karte und Kompass dabei.

 

 

 

a.) Möglichkeiten ohne Landkarte

Für neue Paddel-Touren in unbekanntem Gelände kann das schon anders aussehen.
Da hat man endlich nach langem suchen einen ganz tollen einsamen Übernachtungsplatz mitten in der „Pampa“ gefunden.
Ob man den nach einigen Jahren, wenn man die Tour wiederholt, wohl wieder findet? Oder wenn man einem Paddelfreund diesen Tipp mit auf den Weg geben möchte?
Das Gehirn wird sich da unter Umständen schwer tun, GPS dagegen nicht, und bei diesem Beispiel sogar ohne die Zuhilfenahme einer Karte!

Hierzu einfach an der erwähnten Übernachtungsstelle das Gerät einschalten, und nach einem internen Selbsttest und dem Auswerten der Satelliten-Signale wird nach ca. 30 bis 120 Sekunden die momentane Position angezeigt.

Es empfiehlt sich dann noch 1 bis 2 Minuten zu warten, bis der GPS-Empfänger über Iteration eine möglichst präzise Standort-Bestimmung errechnet hat.

Um nun diese Position abzuspeichern, muss ein so genannter Wegpunkt (engl. Waypoint; = WP) definiert werden.
Bei manchen Empfängern werden diese „Landmark“ genannt.
Dazu die Taste „MARK“ (markieren) drücken, den vom Gerät vorgeschlagenen WP-Namen für den Wegpunkt bestätigen  (meist eine 3-stellige Zahl; z. B. 001)    fertig.
Dem Wegpunkt kann bei Bedarf jedoch auch ein signifikanterer Name zugeteilt werden, z. B. anstatt „001“ der Name „CAMP“.
Die Geräte erlauben in der Regel WP-Namen mit einer Länge von 6, 10 oder 14 Zeichen.
Das GPS kann jetzt wieder ausgeschaltet werden (spart Batterien).


 

Wenn man dann nach Jahren diesen Punkt wieder aufsuchen möchte, Gerät rechtzeitig einschalten (sonst muss man, wenn’s dumm läuft, womöglich wieder Flussaufpaddeln), Taste „GOTO“ (gehe zu) drücken und den Namen des Wegpunktes in einer Liste auswählen, der angesteuert werden soll (hier WP „CAMP“).
Nun wird die Entfernung und Peilung (= einzuschlagende Kompass-Richtung) zum gesuchten Ziel angezeigt.

 


„Satelliten - Seite“
mit Positions-Angabe u.
vermutl. Genauigkeit
(Abschätzung)


Abspeichern der momentanen Position als Wegpunkt „001“
Funktion „MARK“


Auswahl Wegpunkt „CAMP“ im Menü für Funktion „GOTO“


Zielführung zu Wegpunkt „CAMP“ mittels

Kompass“ - Seite
Vorsicht: Visuell angezeigte Pfeil-Richtung zum Ziel erst unter Bewegung korrekt !

 

 

Allerdings wird prinzipbedingt nur unter Bewegung (mindestens 1 km/h; Schrittgeschwindigkeit reicht also aus) die Richtung vom momentanen Standort zum Zielpunkt auch visuell korrekt angezeigt (= dieser Richtungs-Pfeil in der Kompass-Rose, = Peilung; siehe Abbildung).
Dies gilt ebenso für die Stellung des äußeren Kompass-Ringes, der die eigene Bewegungsrichtung widerspiegelt, sowie der entsprechenden numerische Angabe (Bezeichnung der eigenen Bewegungsrichtung je nach Modell z. B. als Richtung/ Kurs/ Track/ Heading). Alle Angaben beziehen sich natürlich grundsätzlich auf die Luftlinie.

Also Vorsicht:
Auch wenn man ruhig auf der Stelle steht, wird dem Nutzer eine Richtung zum Ziel eingeblendet.
Diese Angabe ist aber wertlos/ falsch und darf nicht zur Orientierung herangezogen werden (ein GPS-Gerät ist kein Kompass!!!).
Darum sich erst in Bewegung setzen, und nach etwa 5-10 sec. wird eine verlässliche Richtungsangabe angezeigt (in der Regel werden jede Sekunde die Satelliten-Signale ausgewertet).
Wird nun der Pfeil-Richtung im Display gefolgt, werden wir in 979 Metern ganz exakt auf unsere ehemalige Übernachtungsstelle „CAMP“ stoßen.
Ist das nicht toll?

Die analoge Kompass-Anzeige funktioniert also nur unter Bewegung, d. h. beim Fahren oder Gehen.
Die herkömmliche Karte/ Kompass Standortbestimmung ist mit GPS-Geräten nicht möglich.
Ausnahme:
Beispielsweise Silva GPS Compass und Multi Navigator, Magellan Meridian Platinum/ manche eXplorist- und Triton-Modelle, sowie Garmin eTrex Summit/Vista (alle Varianten), Geko 301, GPSmap60CS(x),76S/CS(x) und Colorado mit eingebautem elektronischem Fluxgate-Kompass.

 

Dieses oben beschriebene Verfahren zum Aufsuchen eines ganz bestimmten Wegpunktes über die Funktion „GOTO“ wird häufig auch als „Wegpunkt-Navigation“ bezeichnet.

Um also auf Paddeltouren, Wanderungen oder bei irgendwelchen anderen Aktivitäten markante Punkte festzuhalten, um diese dann Jahre später wieder einmal anzusteuern oder um dorthin wieder zurückzufinden (z. B. den Ausgangspunkt bei einer Wanderung), ist die Bedienung der Geräte eigentlich recht einfach und würde nicht einmal eine Karte erfordern.

Zudem ist es möglich mehrere Wegpunkte hintereinander zu reihen (= Funktion „Route“).

 

 

 

b.) GPS und Landkarte

Bleiben wir noch bei unserem tollen Übernachtungsplatz (dem Wegpunkt „CAMP“).
Schön wie er ist beschließen wir, noch einen Tag zu bleiben, nur das Mehl für unser Trapperbrot Bannock geht zur Neige, es heißt Nachschub holen.
Die Frage lautet nun:
Wo liegt das nächste Dörfchen?  Flußab oder doch links oder rechts des Waldes?  Und wie weit ist es weg?    Da schweigt nun das GPS und zeigt nur stur seine momentane Position an.

Jetzt muss erst einmal dieser Standort in eine Karte eintragen werden.
Paddelkamerad „A“ kramt dazu eine zerknitterte Straßenkarte hervor, mit der er den gemeinsamen Treffpunkt für die Tour angesteuert hat    Fehlanzeige.
Die Karte verfügt über kein aufgedrucktes Koordinaten-System, eine Position lässt sich deshalb nicht übertragen    nützt also überhaupt nichts.

Einstellung
Koordinaten-System und
Karten-Datum im
„Menü – Einheiten“

Glücklicherweise hat Paddelkamerad „B“ eine topographische Karte eingesteckt, die über ein Koordinaten-System verfügt, das nicht nur am Rand angerissen, sondern auch durchgezogen ist.
Nun am GPS im Setup-Menü das Koordinaten-System und Karten-Datum der Karte einstellen (was das ist dazu später), und mit einem Planzeiger (= Hilfsmittel zur Unterteilung des Gitters, passend für den Maßstab der Karte) die Position in die Karte eintragen.

In unserem Beispiel sei es eine Karte mit Gauß-Krüger Gitter (= German Grid bzw. deutsches Gitter) und dem Karten-Datum „Potsdam“. (siehe Displayabbildung).
Übrigens kann man sich diese nützlichen Planzeiger beispielsweise un
ter http://www.maptools.com/ für verschiedene Maßstäbe ausdrucken (Free Map Tools auswählen).

Jetzt wird ersichtlich, dass „Kleinkleckersdorf“ östlich des Baches am nächsten liegt.
Damit sich der Paddelkamerad auf dem Weg dorthin nicht verläuft, kann die Position des Dörfchens, wiederum mit Hilfe des Planzeigers, aus der Karte abgelesen und als neuen Wegpunkt ins GPS eingespeist werden (im Beispiel der Wegpunkt „KKDORF).

Oder andere Möglichkeit der Wegpunkteingabe:
Aus der Karte die Richtung und Entfernung dorthin ausmessen (mit Kompass, Kartenwinkelmesser oder Geodreieck und Lineal) und diese Werte zur Definition heranziehen.
Mit der nun schon bekannten Funktion „GOTO“ wird der Kamerad, über grafische Zielführungshilfen, punktgenau zur Bäckersfrau nach Kleinkleckersdorf geführt.
Die Seite mit der Kompass-Rose haben wir ja beispielsweise schon kurz kennen gelernt; mehr zu den Zielführungshilfen dann im nächsten Abschnitt.

Allerdings versperren zahlreiche Hindernisse (z. B. undurchdringliche Tannenschonungen, landwirtschaftlich genutzte Flächen etc.) den direkten Weg, und er muss Umwege gehen.
Die Anzeige des GPS zum Ziel passt sich diesen geänderten Bedingungen immer wieder an, aber die Umsetzung der Anzeige in den tatsächlich einzuschlagenden Weg unter den Gegebenheiten in der Natur, wird sich als gar nicht so einfach erweisen.

Werden anhand der Karte noch einige Zwischenpunkte auf dem Weg in das Dorf als Wegpunkte eingespeichert (z. B. Wegkreuzungen; hier im Beispiel die WPs „BRUECKE“ und „HUETTE“), können diese über die schon genannte Funktion „Route“ miteinander verbunden werden und wird dann, bei Aktivierung der Route, über diese graphischen Zielführungshilfen der Reihe nach von Wegpunkt zu Wegpunkt gelotst.

Das Dorf ist gefunden, Mehl gekauft und es geht wieder auf den Rückweg.
Der Paddelkamerad zweifelt jetzt allerdings, ob er den zurückgelegten verschlungenen Weg um die zahlreichen Hindernisse herum, so gut auch wieder zurückfinden wird. Da kann ihm aber das GPS nun wieder helfen.
Während seines Marsches nach Kleinkleckersdorf war ja das Gerät ständig in Betrieb und hat unbemerkt seinen zurückgelegten Weg (seine Spur, engl. „Track“) aufgezeichnet.


„Dynamische
Karten - Seite“ mit
eigener Position (Pfeil),
Track-Log und
aktiver Route.

 

Diese Seite haben

 alle Geräte,

auch Basis-Empfänger

 

Dieser „Track-Log“ (= Kursaufzeichnung) wird auf der so genannten „Dynamischen Karten-Seite“ des Gerätes (= „Map-Page“ oder auch „Moving Map“-Anzeige genannt) zusammen mit der eigenen momentanen Position abgebildet (= dieser kleine Pfeil genau in der Kartenmitte). Er kann jetzt beim Rückweg zur Orientierung herangezogen werden.
Ältere Geräte zeigen übrigens die eigene Position nur als Raute an, bei den neueren Geräten signalisiert der Pfeil zusätzlich auch noch die Bewegungsrichtung.

Oder man nutzt die „TracBackâ“ Funktion des Gerätes (= „Rückkehr auf gleichem Weg“).
Dabei wird der aufgezeichnete Track (Track-Log) vom Gerät selbst nach bestem Wissen und Gewissen in Teilstücke zerlegt, und an markanten Stellen mit Wegpunkten versehen, also in eine Route.
Punkt für Punkt wird man nun, analog wie bei der Funktion Route, zum Ausgangspunkt zurückgeführt.

Allgemein stellt diese „Dynamische Karten-Seite“ die eigene Position, die dazu in der Nähe liegenden Wegpunkte (sofern definiert) und den zurückgelegten Track auf einer quasi Blanko-Landkarte dar.
Diese ist im Maßstab von ca. 1200 km bis 30 m veränderbar (= Zoombereich; je nach Gerät).
Ist die Funktion „Route“ aktiviert, wird auch diese angezeigt. Die festgelegten Wegpunkte der Route sind dabei durch gerade Linien miteinander verbunden.

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Graphische Zielführungshilfen

 

Ich hatte vorhin erwähnt, dass unser Paddelkamerad nach Eingabe der Funktion „GOTO“ über graphische Zielführungshilfen punktgenau zur Bäckersfrau geführt wird.
Die Geräte bieten hierfür auf der so genannten Navigations-Seite im Wesentlichen zwei verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl an.
Dies beispielsweise bei den Garmin 12-er, II/III-er und GPS 72/60/76-er Modellen. In dieser Form jedoch nicht beim eMap, Geko und den eTrex Basis-Modellen (=> eTrex H / eTrex Basis „gelb“, Camo, Summit (altes Modell)).

Entweder die :

·        Autobahn-/ Highway-Seite oder die

·        Kompass-Seite (= Compass Page oder Pointer Page/ Navigation Page)

 

Für welche man sich jetzt entscheidet ist aber nicht egal, da jeweils grundverschiedene Philosophien dahinter stecken, obwohl das Ziel letztendlich das gleiche bleibt.

Je nach Einsatzbedingung muss deshalb die richtige Wahl getroffen werden. Die Unterschiede möchte ich jetzt kurz erläutern.
Wenn an einem Punkt „xy“ (z. B. dem schönen Übernachtungsplatz) die Funktion „GOTO“ mit Auswahl eines Wegpunktes ausgeführt wird (z. B. zum Bäcker nach Kleinkleckersdorf), dann zieht das GPS-Gerät eine fiktive gerade Linie vom Punkt „xy“ zu diesem ausgewählten Ziel.
Diese Linie ist jetzt der vorgegebene Soll-Kurs (engl. Desired Track (DTK) oder COURSE).

Wenn die Karten-Seite des Gerätes angewählt wird, sieht man jetzt auch optisch eine, auf dem Display dargestellte Linie zwischen dem Punkt „xy“ (momentan ist das auch noch der aktuelle Standort/ Position) und dem Wegpunkt (dem Ziel).
Wird statt GOTO die Funktion „Route“ ausgewählt, ist der Soll-Kurs die Verbindungslinie zwischen den einzelnen Wegpunkten, das würde ja ebenfalls auf dem Display dargestellt werden.

Anmerkung:
Bei manchen Geräten kann jedoch im Setup-Menü gewählt werden, ob jetzt diese Linie des Soll-Kurses, und/ oder die Linie der Peilung angezeigt werden soll.

 

 

 

Autobahn- bzw. Highway-Seite

 

 

„Highway“ - Seite
mit Darstellung

des Soll-Kurses

 

(Garmin GPS 76)

 

Wird jetzt die Autobahn-Seite zur Zielfindung ausgewählt (=> bei Garmin eMap/ Geko/ eTrex Basis-Modelle in dieser Form nicht möglich), versucht das Gerät einen mehr oder weniger stur genau auf diesem Soll-Kurs zum Ziel zu führen.
Der Soll-Kurs ist dabei als Korridor dargestellt. Die Breite des Korridors konnte bei den älteren Garmin-Geräten im Setup-Menü definiert werden (CDI-Skala; Maß für den Kursversatz/ Kursabweichung).
Bei den neueren Geräten ist dies leider nicht mehr möglich, d. h. eine konkrete Skalierung kann hier nicht mehr vorgegeben werden (z. B. bei der 76-Reihe, siehe Abbildung rechts).
Allerdings kann die Kursabweichung (engl. Off Course/ Cross Track Error) numerisch als Datenfeld eingeblendet werden.

Lässt man sich über die Autobahn-Seite führen, bewegt man sich praktisch immer im leichten Zickzack entlang dieses Soll-Kurses bzw. parallel zu diesem. Sie bietet eine visuelle Darstellung des Kursversatzes.
Für Navigationsaufgaben, bei denen es auf die Einhaltung eines exakten geradlinigen Soll-Kurses ankommt also eine feine Sache (z. B. ein Schiff entlang einer engen Fahrrinne oder ein Inselgewirr zu steuern, bei Wüstenfahrten auf einer Piste, Flugzeugen usw.).

 

 

Kompass-Seite (= Compass Page oder Pointer Page/ Navigation Page)

 


„Kompass - Seite“
mit Pfeil in
Peil-Richtung zum Ziel

 

(Garmin eTrex Vista)

 

Für den überwiegenden Teil der Nutzer, vor allem aber im „Outdoor“-Bereich oder für Fahrten im öffentlichen Straßenverkehr, ist deshalb die „Kompass“-Seite meist die bessere Wahl (so auch voreingestellt).
Hier wird nicht entlang des Soll-Kurses navigiert, sondern die Peilung (engl. Bearing (BRG)) wird zur Zielführung herangezogen.

Die Peilung ist die direkte Richtung von einem x-beliebigen Standort zum ausgewählten Zielpunkt.
Angezeigt wird sie als großer Pfeil innerhalb einer Kompass-Rose.
Dieser Pfeil weist stets zum Ziel, auch wenn noch so viele Umwege oder Haken geschlagen werden.
Er passt sich also wechselnden Bedingungen stetig an.

Der äußere Ring des graphischen Kompasses zeigt dabei die momentane Bewegungsrichtung an, also den Kurs über Grund (engl. Course over Ground/ COG oder TRACK/ TRK; bei manchen neueren Modellen auch unglücklicherweise HEADING genannt).

Aber: Die Kompass-Seite sieht zwar aus wie ein Kompass, ein GPS-Gerät ist aber kein Kompass!!!
Dieser wird nur simuliert .
Ausnahme: Z. B. Garmin eTrex Summit/Vista (alle Varianten), Geko 301, GPSmap60CS(x) und 76S/CS(x), sowie Colorado mit integriertem elektronischem Fluxgate-Kompass.
Um Missverständnissen vorzubeugen, wird deshalb inzwischen diese Anzeigeform bei neueren Geräten von Garmin als „Pointer“-Seite bezeichnet.

Übrigens haben bestimmte Geräte (=> z. B. Garmin eTrex Venture/Legend/Vista (alle Varianten), eTrex Summit HC, GPS 60-er, GPSmap76C(x)/CS(x)) auf dieser Pointer-Seite wahlweise die Auswahlmöglichkeit „Bearing-Pointer“ (= „Richtungs-Zeiger“; entspricht der eben beschriebenen Kompass-Seite) oder „Course-Pointer“ (= „Kurs-Zeiger“; Funktion ähnlich wie bei der weiter oben beschriebenen Highway-Seite).

Beim „Course-Pointer“ ist die Richtung des Pfeils dann nach dem Soll-Kurs orientiert mit der Anzeige der Kursabweichung (CDI-Skala). Dies sollte bei der Einstellung im Setup-Menü beachtet werden.

 

Anmerkung:
Alle Navigations-Seiten liefern nur unter Bewegung verwertbare Hinweise (mindestens 1 km/h; Schrittgeschwindigkeit also ausreichend).
Einzig der angezeigte numerische Wert (= Zahlenangabe) für die Peilung hat, neben der Entfernungsangabe, Gültigkeit (bei GOTO oder aktiver Route), nicht aber die Angabe zum Kurs über Grund/ eigene Bewegungsrichtung und die angezeigte Pfeil-Richtung (Pointer) für die Peilung.
Die GPS-Empfänger zeigen neben der graphischen Richtungsanzeige noch eine Fülle weiterer wichtiger Informationen für die Navigation in numerischer Form an, wie z. B.:

 

·        Dem Kurs über Grund (engl. TRACK/ TRK bzw. COG; bei manchen Geräten nicht ganz korrekt als HEADING bezeichnet).
Bittet dies jetzt aber nicht mit dem Track-Log, dem Aufzeichnen des zurückgelegten Weges verwechseln.
Der Kurs über Grund ist die momentane eigene Bewegungsrichtung.

 

·        Die Peilung (engl. BEARING/ BRG)
Wie schon erklärt, ist dies die Richtung von der momentanen eigenen Position zum Zielpunkt.

·        Die momentane eigene Geschwindigkeit über Grund (engl. Ground Speed/ Speed over Ground/SOG oder SPEED/ SPD).

·        Die Entfernung von der momentanen Position zum Zielpunkt (engl. Distance/ DST).

·        Den Kursversatz/Kursabweichung (engl. Off Course/ Cross Track Error/ XTE oder XTK) und Kursabweichungs-Skala (CDI).
Der Kursversatz ist der Abstand von der momentanen eigenen Position zur dem vorgegebenen Soll-Kurs.

·        Verbleibende Reisezeit bis zur Ankunft beim Zielpunkt (engl. Estimated Time Enroute/ ETE) und voraussichtliche Ankunftszeit beim Zielpunkt (engl. Estimated Time of Arrival/ ETA).

·        Gutgemachte Geschwindigkeit (Velocity Made Good/ VMG).
Dies ist die Geschwindigkeit mit der man sich dem Zielpunkt nähert.

·        Und zahlreiche weitere hilfreiche Infos für die Navigation und Orientierung.

 

 

Alle Richtungsangaben (Kurs über Grund, Soll-Kurs, Peilung etc.) beziehen sich übrigens auf die 360 Grad Einteilung wie beim Kompass, d. h. 0° bzw. 360° ist genau Norden, 90° Osten, 180° Süden und 270° Westen.

Die Richtungsangaben können dabei wahlweise bezogen werden auf magnetisch Nord (voreingestellt; MAGNETIC/ AUTO MAG/ AUTO), geographisch Nord („Karten“-Nord/ rechtweisend Nord/ wahre Nordrichtung/ TRUE) oder Gitter-Nord (GRID).

Die Nord-Referenz kann bzw. muss am GPS-Gerät entsprechend eingestellt werden.
Bevor man die angezeigten Werte auf Karte oder Gelände überträgt sich also genau vergewissern was eingestellt ist, vor allem in Gegenden mit großer Missweisung    sicherheitsrelevant!!

 

 

Navigation mit Funktion „GOTO“ bzw. „Route“:

 

 

Anmerkung: Bei manchen neueren Geräten findet man für den Kurs über Grund auch den Begriff HEADING anstatt TRACK/ COG, und für den Soll-Kurs COURSE anstatt DESIRED TRACK

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Die Erde als Kugel/ Entstehung des Gradnetzes

 

Dieses und der nachfolgende Abschnitt hat jetzt nichts unmittelbar mit GPS zu tun, ist aber vielleicht ganz nützlich, um nachher den Begriff des „Karten-Datum“ in einem der nächsten Abschnitte besser zu verstehen.
Über Jahrhunderte wurde davon ausgegangen, dass die Erde eine schöne runde Kugel sei (ist sie ja auch fast) mit einem genau definierten Erdmittelpunkt und Radius.
Dabei dreht sie sich in 24 Stunden einmal um eine Achse, die genau durch den geographischen Nord- und Südpol verläuft.
Das war sehr praktisch, da damit die Erde mit Hilfe der Formeln der Kugelgeometrie relativ einfach beschrieben werden konnte.

Es wurde nun über diese Kugel ein Gradnetz gelegt.
Dazu wurden von Pol zu Pol 360 Linien in gleichmäßigem Abstand gezogen (quasi wie die Einschnitte beim Schälen einer Orange), das sind die 360 Längengrade.
Diese, zwischen den beiden Polen verlaufenden Linien, werden neben Längengrade auch Meridiane genannt.
Der Abstand zwischen den Längengraden variiert je nach Entfernung zum Pol. An den Polen ist er am geringsten, direkt am Äquator ist er am größten.
Vereinfacht gesagt verlaufen die Linien der Längengrade konisch zu den Polen hin.

Als „Null-Punkt“, also als 0°-Meridian, wurde „frei nach Schnauze“ eine Linie gewählt und definiert, die durch den englischen Ort Greenwich bei London geht.
Die 360 Längengrade wurden jetzt aufgeteilt und man zählt von dort ausgehend 180 Längengrade nach Osten (East/ E) und 180 Grade nach Westen (West/ W).
Auf der Rückseite des Globus, also gegenüber von Greenwich, treffen der 180-te Längengrad Ost und West wieder zusammen.

Der Äquator teilt die Erde genau in der Mitte in eine Süd- und in eine Nordhalbkugel.
Alle Linien bzw. Kreise die parallel zum Äquator verlaufen werden Breitenparallele genannt.
Ausgehend vom Äquator wurden nach Süden 90 Breitengrade, und nach Norden ebenfalls 90 Breitengrade aufgetragen (Äquator 0°, Südpol 90°S, Nordpol 90°N).
Der Abstand zwischen den Breitenkreisen bzw. Breitenparallelen ist immer konstant.

Das geographische Koordinatennetz der Erde ist jetzt komplett.
Jeder Punkt der Erde kann nun über die Angabe von Breiten- und Längengrad exakt bestimmt und zugeordnet werden.
Die Koordinatenangabe von Breite und Länge beruht also auf Winkelfunktionen an einer Kugel, mit dem Zentrum im Erdmittelpunkt.

Das vorgestellte Gradnetz ist natürlich noch sehr grob, weshalb wie bei Winkeleinheiten üblich, die Grade in Minuten und Sekunden  bzw. Zehntelminuten unterteilt wurden (1 Grad = 60 Minuten; 1 Minute = 60 Sekunden).

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Die Erde als Geoid und Ellipsoid

 

Im Laufe der Entwicklung kamen dann die Gelehrten darauf, dass die Erde eigentlich eher einer ellipsenförmigen „Kartoffel“ ähnelt.
An den beiden Polen ist sie etwas abgeflacht und am Äquator mehr bauchig (allerdings nur minimal).
Es wurde nun versucht, dieses unregelmäßige „kartoffelähnliche“ Gebilde, unsere Erde, physikalisch exakt zu erfassen, der Geoid.
Man ging also weg vom Modell der Kugel.

Allerdings ist der Geoid mathematisch nur extrem aufwendig zu beschreiben.
Daher wurde wiederum versucht, diesen Geoid mathematisch möglichst einfach und nachvollziehbar abzubilden. Dies gelang durch die Darstellung als Ellipsoid bzw. Rotations-Ellipsoid.

Mit der Zeit wurde dieser Ellipsoid immer verfeinert und es gibt inzwischen mehrere Definitionen.
Bekannt und gebräuchlich sind z. B. der Bessel-Ellipsoid, der Clarke-Ellipsoid, der Internationale Ellipsoid oder der Krassovsky-Ellipsoid.


Wenn jetzt ein bestimmtes Land sein Gebiet kartieren wollte, so passte das verwendete Ellipsoid-Modell in vielen Fällen jedoch immer noch nicht optimal mit der Oberfläche der Erde in dem betreffenden Gebiet überein.
Deshalb wurde der gesamte Ellipsoid verschoben, um eine noch bessere Übereinstimmung zu erzielen.
Inzwischen sind wir jetzt auch bei dem Punkt Karten-Datum angekommen.

 

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Das Karten-Datum (engl. Map-Datum)/ Besonderheit des WGS84

 

Für viele GPS-Nutzer ist und bleibt das Karten-Datum ein Buch mit sieben Siegeln    das muss nicht so bleiben, das hoff ich jedenfalls.
Dass damit nicht das Kauf-Datum der Karte oder wann diese gedruckt wurde gemeint ist, ist natürlich klar.
Aber was hat es nun damit auf sich, und warum hat es in Verbindung mit GPS eine so recht große Bedeutung?

Pauschal und vereinfacht formuliert beschreibt jetzt das Karten-Datum, häufig auch als geodätisches Datum oder Karten-Bezugssystem bezeichnet, den verwendeten Ellipsoiden und dessen länderspezifische Verschiebung und Verdrehung vom Ursprungsort anhand mathematisch genau definierter Kenngrößen in Bezug zum Erdmittelpunkt (genauer gesagt zum globalen Geozentrum, dem Erdschwerpunkt).
Zudem enthält es noch Angaben über den Berührpunkt der Ellipse mit dem Geoid.

So ein Karten-Datum ist z. B. das European 1950, Potsdam-Datum, CH-1903, Hermannskogel, Austrian-Datum, Pulkovo, North American 1927 (NAD27), RT 90, WGS 84 usw.
Die Kenngrößen des Karten-Datum sind dessen Name, der zugrunde liegende Ellipsoid, sowie die 5 Faktoren Radius (a), Abplattung (1/f), dx, dy und dz    außer mit dem Namen des Bezugssystems muss man sich allerdings als Nutzer üblicherweise nicht auseinandersetzen.

Trotzdem ist dies für den GPS Anwender recht lästig.
Am GPS muss aus den geschilderten Gründen nämlich immer das Karten-Datum der verwendeten Karte eingestellt werden (die Geräte bieten hierzu eine Auswahl von über 100 verschiedenen an).
Bei amtlichen Karten ist es irgendwo am Kartenrand oder der Legende vermerkt.
Bei zwar guten, aber nicht ganz amtlichen Gesetzen gehorchenden Karten, sucht man es leider häufig vergeblich.

Ist im GPS-Gerät ein ganz bestimmtes Karten-Bezugssystem nicht hinterlegt, kann es meistens als „User-Datum“ definiert werden. Dazu sind dann jedoch die erwähnten Kenngrößen des betreffenden Map-Datum erforderlich.

 

 

 

WGS 84

Im Zeitalter der Satelliten-Navigation wurden dann anhand neuester Erkenntnisse neue, noch perfektere Ellipsoide definiert.
Zuerst WGS 72 und dann der Ellipsoid WGS 84 (World Geodetic System 1984).
Damit hat man eine sehr gute Übereinstimmung über die gesamte Erde gefunden und nationale Korrekturen sind nicht mehr erforderlich.

Es wurde also versucht, ein weltweit akzeptiertes Karten-Datum/ Karten-Bezugssystem einzuführen.
Mit WGS 84 wird also einerseits dieses Karten-Datum, als auch der zugrunde liegende Ellipsoid bezeichnet.
Dieser WGS 84-Ellipsoid bildet die Grundlage für das GPS-System, er ist die Referenz.

Die GPS-Geräte haben üblicherweise WGS 84 als Grundeinstellung (z. B. auch die Garmin), bzw. speichern Positionen intern nur im WGS 84-System ab.
Über die Einstellung eines speziellen nationalen Map-Datum im Setup-Menü, erfolgt dann intern eine Umrechnung von WGS 84 auf dieses ausgewählte Datum mit der entsprechende Darstellung auf dem Display.
Das hat jetzt aber nichts mit dem gewählten Koordinaten-System oder Gitter zu tun, dieses bleibt dabei das gleiche. Es verändern sich „nur“ etwas die Zahlenwerte.

Wird ein zur Karte nicht ganz passendes oder total falsches Karten-Datum verwendet, liegen alle Positionen systematisch um einen ganz bestimmten konstanten Faktor daneben (dieser kann bis zu 1000 Meter betragen).
Das Fatale daran: Ein nicht korrekt eingestelltes Datum wird nicht ohne weiteres bemerkt, sei denn man erkennt die Falschanzeige durch bekannte Referenzpunkte.
Wie gesagt liegen dann alle Positionen um einen konstanten Faktor abseits der tatsächlichen Position.

Neu entstehende Karten nehmen inzwischen meist auf WGS 84 Bezug, aber noch längst nicht sind alle Karten entsprechend verfügbar.
Auch die GPS Softwareprogramme für den PC speichern und verarbeiten grundsätzlich alle Daten in WGS 84 und bieten dem Anwender „nur“ entsprechende Umrechnungen anhand des gewählten Karten-Bezugssystems/ Karten-Datum.

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Positions-Formate/ Koordinaten-Systeme und Karten-Datum

 

Diese beiden Parameter können üblicherweise an einem GPS Gerät verändert werden bzw. sind entsprechend der verwendeten Karte anzupassen.
Die beiden haben zwar manchmal unmittelbar einen Bezug zueinander, sind aber grundsätzlich „zwei Paar Stiefel“.

 

Positions-Formate

 

Das Positions-Format gibt an, in welchem Koordinaten-System die Lage eines Wegpunktes oder die momentane Position bezüglich Osten/ Westen/ Norden/ Süden angezeigt und ausgegeben wird.
Ein Positions-Format haben wir ja bereits kennen gelernt:
Die altbekannte und weit verbreitete Angabe der Position im geographischen Koordinatensystem mit Breite und Länge (N/S ; E/W) in Grad/ Minuten/ Sekunden oder alternativ in Grad/ Minuten/ Dezimalminuten oder Grad/ Dezimalgrad.

Die Koordinaten-/ Positions-Angabe, beispielsweise von 90°N für den Nordpol, sollte jetzt aber nicht mit der Kurs-/ Richtungs-Angabe von 0° bzw. 360° für Norden auf einer Kompass-Rose mit der üblichen 360 Grad Teilung verwechselt werden (Norden 0° bzw. 360°, Osten 90°, Süden 180°, Westen 270°).

 

Die Verwendung des geographischen Koordinatensystems ist bei der Seefahrt fest etabliert und bei der Verwendung spezieller Seekarten auch ganz vorteilhaft.
Übrigens ist auch bei einer Karte mit geographischen Koordinaten das zugrunde liegende Karten-Datum zu beachten, egal ob topographische Landkarte oder Seekarte (Chart).
Dies wird in der Praxis häufig übersehen, bzw. es besteht in diesem Punkt Unsicherheit.


Bei der terrestrischen Navigation auf Landkarten ist das geographische Koordinatensystem aber eher unpraktisch.
Wer schon einmal versucht hat eine Position auf einer Landkarte zu ermitteln, die nur mit einem groben geographischen Gitternetz versehen ist, kann das sicherlich nachvollziehen.
Wie man sich da behelfen kann, wird auf der separaten Seite Rechnerische Ermittlung von Koordinaten und Positionen auf einer Landkarte mit geographischem Koordinatensystem näher erläutert.

Hinzu kommt ja, dass nur die Breitenlinien parallel und im gleichen Abstand verlaufen, die Längenlinien auf der Karte aber quasi konisch den Polen zulaufen. Die Gitter sind somit trapezförmig.
Die Kartographen haben deshalb versucht rechtwinklige Koordinaten-Systeme zu definieren, bei denen das Gitter-Netz schöne regelmäßige gleichgroße Quadrate ergibt (geodätische Gitter).
Diese Quadrate haben üblicherweise einen unmittelbaren Bezug zum Metermaß und werden als Metergitter bezeichnet. Je nach verwendetem Maßstab entspricht dann die Gitterweite z.B. 10, 100, 1000 oder 10 000 Metern.


Leider hat wieder nahezu jedes Land bei der Definition eines rechtwinkligen Metergitters sein eigenes Süppchen gekocht.
Hinzu kommt, dass dieses in der Regel auf ein bestimmtes Ellipsoid mit bestimmten Verschiebefaktoren und Berührpunkt, passend für das jeweilige Gebiet, bezogen wurde.
Deshalb ist ein länderspezifisches Positions-Format meist eng mit einem dazu gehörenden Karten-Datum verknüpft.

Im militärischen und technischen Bereich, bei Rettungsdiensten, sowie in Nordamerika stößt man häufig auf das weltweit verbreitete UTM-Gitter.
Ebenso weltweite Verbreitung haben die russischen Gauß-Krüger Koordinaten nach S42.
Auf den topographischen Karten der deutschen Landesvermessungsämter wird man auf das Gauß-Krüger Gitter stoßen (German Grid).
Weitere nationale Gitter sind z. B. das Bundesmeldenetz in Österreich (Austria Gitter), Schweizer Gitter, New Zealand Grid, British Grid, Irish Grid, Swedish Grid, French Grid usw.
Mit diesen rein länderspezifischen Gittern geht, wie bereits erwähnt, auch meistens ein dazugehörendes Karten-Datum einher.

Werden also Karten mit einem nationalen Gitter eingesetzt, muss man sich erst mal mit den Eigenarten des jeweiligen Koordinaten-Systems (Positions-Format) vertraut machen, und das GPS-Gerät auch entsprechend einstellen (Pos.-Format und Datum).

Eine Positionsangabe im UTM System auf dem GPS Display sieht beispielsweise so aus:
32 U  0528348
UTM 5396972

Keine Angst, sieht komplizierter aus als es ist und erweist sich in der Praxis als recht leicht handhabbar.
Eine Einführung in die Handhabung des UTM-Gitters bzw. von nationalen Gittern ist auf der separaten Seite
Rechtwinklige nationale Koordinatensysteme  -  Einsatz mit dem GPS-Gerät am Beispiel UTM-Gitterzu finden.
Die prinzipielle Vorgehensweise ist auch auf andere nationale Metergitter übertragbar (Gauß-Krüger-Gitter, Schweizer Gitter,
Bundesmeldenetz Österreich etc.).

Erklärungen zum Schweizer Gitter und Kartendatum CH-1903 erhält man auf der Seite  http://www.swisstopo.ch/
Fragen zum finnischen Koordinatensystem KKJ/ YKJ und Karten-Datum beantwortet die Seite von Eino Uikkanen  http://www.kolumbus.fi/eino.uikkanen/geodocsgb/ficoords.htm  (in Englisch).
Anmerkung:
Das österreichische Bundesmeldenetz muss allerdings bei den meisten GPS-Geräten als User-Grid (Benutzergitter) definiert werden.
Wie das geht ist im Teil Tipps und Hinweise erwähnt.

 

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

WAAS  -  was ist denn jetzt WAAS?  /  EGNOS

 

Bei neueren Geräten wie z. B. eTrex Venture/ Legend/ Vista, Geko, GPS V, Quest oder GPS 60/72/76-Reihe wird man auf den Begriff WAAS stoßen.
WAAS (= Wide Area Augmentation System) ist ein Differential GPS-System und wurde mit dem Ziel entwickelt, die Sicherheit im Flugverkehr zu erhöhen. Als Nebeneffekt wird zudem eine verbesserte Positions-Genauigkeit erzielt.

Der Einsatz ist allerdings derzeit noch auf die USA und Randbereiche von Kanada und Mexiko beschränkt.
Es besteht aus 25 Bodenstationen in den USA und Teilen von Mexico und Canada, sowie speziellen zusätzlichen geostationären WAAS-Satelliten (geostationär, d. h. sind quasi immer an der gleichen Stelle am Himmel). Betreiber ist die US Luftfahrtbehörde.

Mit WAAS fähigen GPS-Empfängern lässt sich damit eine Genauigkeit in der Positions-Bestimmung von ca. 3-5 Metern erreichen und in der Höhenangabe von 3-7 Metern. Ein zusätzliches Gerät wie bei DGPS ist dazu nicht erforderlich.
Allerdings muss eine ständige Verbindung zu dem WAAS-Satelliten bestehen. Für Outdoor-Aktivitäten am Boden also praktisch nicht geeignet.

 

 

EGNOS

 

Mit EGNOS in Europa (= European Geostationary Overlay Service) steht ebenfalls ein, mit WAAS vergleichbares DGPS-System zur Verfügung. MSAS (= Multi-Function Satellite Augmentation System) wird analog dazu im asiatischen Raum (Japan) in naher Zukunft folgen.

EGNOS und MSAS ist zu WAAS kompatibel, d. h. diese Funktion kann mit den WAAS-fähigen Empfängern in Europa/ Asien genutzt werden.

Es ist jedoch derzeit aus Gründen der Vorsicht nicht(!!!) empfehlenswert die Korrektur-Signale wirklich zu Zwecken der Navigation einzusetzen, da sich EGNOS momentan immer noch im vorläufigen Probe-Betrieb befindet (Stand 06/2008).

Da diese geostationären Korrektur-Sats aber sehr flach über dem Horizont stehen, wird EGNOS für Outdoor-Anwendungen/ Fahrzeugbetrieb insgesamt kaum von Nutzen sein, da der erforderliche permanente Empfang der Korrektur-Signale nicht gewährleistet sein wird.
Ist EGNOS Empfang möglich, dürften die Empfangsverhältnisse im Gesamten sehr gut sein, und eine Verbesserung in der Positions-Bestimmung dürfte nur selten wirklich erforderlich sein.
Schlechte Sat-Empfangsverhältnisse haben eine ungenauere Positions-Bestimmung zur Folge. Da wäre dann eine Genauigkeitssteigerung schon wünschenswert.
Unter solchen Verhältnissen wird jedoch kaum ein Korrektur-Signal zu empfangen sein.

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Resümee für den Einsatz von GPS-Handgeräten

 

Was ich mit diesen Beispielen ausdrücken wollte:
Ein GPS kaufen, in die Tasche stecken und dann auf große Tour gehen    da wird man nicht mit glücklich werden.
Gerade bei der Arbeit mit GPS muss man ganz besonders auf gutes Kartenmaterial (z. B. topographisches) zurückgreifen und sich sehr intensiv damit auseinandersetzen.

Das gilt natürlich auch für die Geräte selbst.
Durch die zahlreichen Einstell- und Anzeige-Möglichkeiten ist es unabdingbar, sich in- und auswendig mit den GPS-„Handys“ vertraut zu machen und viel damit „herumzuspielen“.
Wenn man aber bereit ist diese Zeit zu investieren, wird man das in ihnen steckende Potential ausnutzen können, Nutzen daraus ziehen und seine Freude damit haben.
Es wird sich als recht nützliches Hilfswerkzeug zur Navigation und Orientierung herausstellen, wobei zugegebenermaßen die technische Faszination häufig eine größere Rolle spielen wird, als die unbedingte Notwendigkeit.

Die Ausführungen sollten auch nicht als Bedienungsanleitung verstanden werden, sondern die Grund-Funktionen die so ein GPS-Handgerät bietet kurz aufzeigen und welche Voraussetzungen dazu notwendig sind oder nicht.

Die meisten Skeptiker oder die eingefleischten „Nur-Kompassträger“ sind der Ansicht, dass GPS nur was für Leute sei, die nicht wissen wo Süden oder Norden auf der Landkarte ist. Das ist ein großer Trugschluss.
Wenn diese Skeptiker erst dann auf GPS zurückgreifen und beginnen sich damit auseinander zusetzen, wenn eine anspruchsvolle Tour sie dazu zwingt, werden sie damit eher in Schwierigkeiten geraten.
Dann nämlich fehlen ihnen gänzlich die wertvollen Erfahrungen damit, die sie auf harmlosen Touren in wohlbekannten heimischen Gefilden hätten sammeln können.

 

Zurück zur Inhaltsübersicht

 

 

 

 

Weitergehende Infos/ „Das GPS-Handbuch“

 

Wesentlich umfangreichere und detailliertere Informationen zu den Themen:

 

·        Das NAVSTAR - Gesamtsystem
=>
U. a. Funktionsweise des Systems, Konsequenzen für den GPS-Benutzer

·        Allgemeines über GPS-Empfänger
=> U. a. Kaltstart/Warmstart/Initialisierung, Bedeutung der Satelliten-Status Seite, Technik der GPS-Empfänger, Grund-Infos der Geräte, Funktionsumfang eines Basis GPS-Empfängers, Voraussetzungen für den Empfang u. die Positions-Bestimmung

·        Genauigkeit des GPS-Systems
=> U. a. Selective Availability (SA), DGPS/WAAS/EGNOS, Einflüsse auf die Genauigkeit u. den Empfang, Auswirkung von Empfangsverlust, Genauigkeit der Höhen-Info/ Geräte mit barometrischer Höhen-Messung

  • Grundfunktionen der GPS-Geräte
    => U. a. Einstellungen am Gerät (Setup), Anwendungsmöglichkeiten ohne Karte (einfache Wegpunkt- und Routen-Navigation, Funktionsweise Traceback/Tracback), Anwendungsmöglichkeiten mit Karte

  • Grundlagen der Navigation
    => U. a. Festlegung der Nord-Referenz/ die diversen Nordrichtungen, die diversen Navigations-Begriffe (deutsch/englisch)    was steckt jeweils dahinter, Unterschied „Kurs über Grund“ zu „Heading“, die verschiedenen Navigations-Displays/grafische Zielführungshilfen, Navigations-Seiten einrichten

  • Navigation und Orientierung mit GPS
    => U. a. prinzipielle Unterscheidung nach vier grundlegend verschiedenen Anwendungsfällen/Einsatzprofilen, Besonderheiten bei der Navigation mit Luftlinien-Routen/ erstellen von Routen direkt auf der Karten-Seite von „Map“-Geräten, Velocity Made Good/VMG bzw. Gutgemachte Geschwindigkeit, Gefahrenstellen vermeiden, MOB - Man over Board, Großkreis-Navigation, GPS-Einsatz in Verbindung mit Magnet-Kompass bei „Outdoor“-Aktivitäten/ Berücksichtigung der Missweisung, Methode zur Ermittlung/Berechnung der tatsächlichen(!!!) Höhe der örtlichen Missweisung (Variation/Deklination) mittels GPS, Orientierung auf „ Pfaden“, automatisches Routing u. v. m.

  • Touren-Planung
    => U. a. Planung konventionell und am PC mit spezieller GPS-Software/ digitalen Karten, Durchführung geplanter Touren mit GPS, Tracks als Orientierungshilfe

  • Grundlagen der Kartographie
    => U. a. die Erde als Kugel/Geoid/Ellipsoid, das Karten-Datum/Map-Datum/Karten-Bezugssystem, Positions-Format/Koordinaten-Systeme, Schwierigkeiten und Fehlerquellen, ECEF-Koordinaten-System, Karten-Projektion, anlegen eines Karten-Datum durch den Benutzer (= User-Datum)

  • Umgang mit UTM-Gitter oder Nationalen Koordinaten-Systemen
    => U. a. Grundlagen, ablesen und übertragen von Koordinatenangaben, Einsatz von Netzteiler/Planzeiger/Ecklineal, Entfernungen berechnen, Vorstellung Nationaler-Koordinaten-Systeme, anlegen eines Karten-Gitters durch den Benutzer am GPS-Gerät (= User-Grid)

  • Umgang mit Landkarten mit geographischem Gitter
    => U. a. Grundlagen, ablesen und übertragen von Koordinatenangaben, Schritt für Schritt Anleitung, Entfernungen berechen

  • Nutzung von Karten ohne Gitter
    => U. a. Projizieren von neuen Wegpunkten, Standort ermitteln, einzeichnen des Original(!!!) UTM-Gitters, Definition eines eigenen individuellen „User-Gitters“

 

 

stellt das „GPS-Handbuch“ in dessen  Band 1 bereit, das in gedruckter Form als 475-seitiges Taschenbuch im praktischen Format 12,3 x 19 cm zur Verfügung steht.

 

 

Alle Angaben ohne Gewähr.

Hier geht’s weiter zum Teil 2: "GPS – Geräte, die Hardware"

Hier geht’s gleich weiter zum Teil 3: "GPS und PC - Software"

Hier geht’s gleich weiter zum Teil 4: "Tipps und Hinweise"


 

 

Copyright beim Verfasser:                                 Zurück zum Seitenanfang                                  Zurück zur GPS Info-Seite
© Ralf Schönfeld