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Letzte Aktualisierung: Dez. 2023
GPS und Navigationsgeräte gehören mittlerweile zum Standard. Mich beschäftigt das Thema bereits seit über 20 Jahren.
Die Angabe "Kartendatum" bestimmt den Bezugspunkt des Koordinatensystems der Karte. Hierzu hat fast jedes Land in der Vergangenheit ein eigenes System definiert. Der am häufigsten verwendete Wert ist "WGS84". Bei den meisten Karten wird der Wert angegeben. Die richtige Einstellung ist wichtig um die Position anhand der angezeigten Daten in einer Karte genau bestimmen zu können. Aber ein normaler GPS Anwender muss sich dazu keinen "Stress" machen.
Jeder Koordinatenpunkt wird mit den zwei Werten für die nördliche Breite (Latitude) und östliche Länge (Longitude) beschrieben. Hierzu gibt es verschiedene Formate. Hier die wichtigsten Beispiele:
geographische Koordinaten, hierbei erfolgt die Navigationsberechnung auf einer idealen Kugelform der Erde. Die GPS Höhenwerte sind deshalb zu korrigieren (siehe Geoid). Geographische Koordinaten werden in den den folgenden Schreibweisen angegeben:
"DDMMSSsss" (DD = Grad, MM = Minuten, SS = Sekunden, ss = Nachkommastellen der Sekunden)
"DDdddddd" (DD = Grad, dd = dezimale Nachkommastellen in Grad) oder
"DDMMmmm" (DD = Grad, MM = Minuten, mmm = dezimale Nachkommastellen der Minuten, das "NMEA-Format", so wie es direkt vom GPS-Chip/Empfänger ausgegeben wird)
Achtung: Bei Verwechselung dieser Datenformate entstehen grobe Fehler in der Berechnung von Entfernung und Richtung, deren Ursachen zunächst nur schwer findbar sind!
"UTM" (Universal Transverse Mercator) ist auf vielen Karten zu finden. Die Erde wird hierbei auf einem Projektionszylinder abgebildet, der quer (transversal) zur Erdachse liegt. Die Gebiete sind in Zonen eingeteilt. Für Deutschland sind es die Zonen 31U bis 33T, Teneriffa: 28R. Innerhalb dieser Zonen wird die Position über Werte für "Hoch/Nord" (Y) und "Rechts/Ost" (X) angegeben. Eine Umrechnung kann meistens direkt mit einem GPS Gerät, bzw. mit dem Navigationsprogramm erfolgen.
Das Militär, sowie Hilfs- und Rettungsdienste verwenden das "UTM Referenzsystem" (MGRS, UTMREF), ein Planquadrat-orientiertes geografisches Meldesystem, welches auf dem UTM-Koordinatensystem basiert. Für die Positionsbestimmung sind Kodiertabellen erforderlich, die aber bereits schon oft in GPS-Geräten / -Programmen programmiert sind. Diese Einstellung "MGRS" kann lebensrettend sein um eine Position verzögerungs- und fehlerfrei an Rettungsdienste zu übermiitteln.
In der See-Navigation, bzw. von einige Straßen-Routenplanern wird das Mercator Format verwendet. Die Erde wird hierbei auf einem Projektionszylinder abgebildet, dessen Achse durch die Pole führt, d. h. der Zylinder berührt den äquator. Mit zusätzlichen Maßnahmen wird eine Winkeltreue erreicht, so dass aus einer Karte die Entfernungen direkt bestimmbar sind.
Hier die Formeln zur Umrechnung in geographische Koordinaten. Man kann damit z.B. POI (Points of Interest) in Wegpunkte oder umgekehrt umrechnen:
Longitude = X * 180 / (Erdradius * π)
Latitute = 360 / π * (arctan( e↑( Y / Erdradius)) - π / 4)
Man muss die Formeln nicht unbedingt verstehen, sie sind ein Beispiel dafür, welche Mathematik hinter der Navigation steckt. Man vergißt dies zu leicht, wenn man nur auf die bunten Bildschirme der Navis blickt ...
Jeder GPS Empfänger muss vor der ersten Positionsbestimung erst einmal die aktuellen Satelittendaten empfangen und auswerten. Die "Almanac" Daten enthalten Informationen über Konstellation und Betriebszustand der Satelitten.
Wenn ein GPS Gerät längere Zeit nicht eingeschaltet war oder im ausgeschalteten Zustand über eine größere Entfernung transportiert wurde, dann kann das einige Minuten dauern. Man sollte deshalb den GPS Empfänger so früh wie möglich vor dem Bedarf (Start einer Tour) einschalten, wobei er aber auch freien Empfang haben muss!
Bei modernen GPS Empfängern ist es möglich die "Almanac" Daten per Internet abzurufen und zu Laden, so dass sie innerhalb weniger Sekunden einen FIX anzeigen. Beispiele dafür sind Smart Phones mit integriertem GPS und Internet-Zugang per WLAN oder Mobilfunk.
Die auf Grund der Satelitten-Daten berechnete Höhe bezieht sich auf eine ideale Kugelform der Erde. Viele GPS Navigationsgeräte, bzw. Programme führen eine automatische Höhenkorrektur durch. Bei einigen anderen kann man den Korrekturwert manuell eingeben. Er beträgt in Deutschland etwa 45 m (Kanarische Inseln 51m). Ob die Korrektur richtig erfolgt kann man einfach feststellen in dem man an einem Ort mit genau bekannter Höhe die angezeigte Höhe überprüft, aber es müssen hierzu unbehinderte GPS Empfangsbedingungen herrschen.
Was ist wichtig? Für den Outdoor/Offroad Einsatz wie Mountainbike Touren oder Wanderungen verwendbare GPS Geräte müssen handlich und robust sein. Sie sollen einfach bedienbar und sparsam im Stromverbrauch sein! Nur so bleibt dem Anwender der Frust mit diesem 'High-Tech Spielzeug' erspart. Welche Geräte kommen in Frage?
Untere Preisklasse
| Pro |
Contra |
|---|---|
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robust, problemlos am Bike Lenker montierbar, unempfindlich gegenüber Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Regen, Spritzwasser und Vibrationen, mit schwarz-weiß Display auch bei Sonnenlicht sehr gut lesbare Anzeige, kann mit nur einer Hand gehalten und gleichzeitig bedient werden, (oft) auswechselbare Batterien oder Akkus, so dass es unterwegs fast beliebig lange betrieben werden kann, Ready to use: keine besonderen Computer-Kenntnisse für die Installation und Bedienung erforderlich. |
relativ kleines Display, gewöhnungsbedürftige Menü-Bedienung, in der Regel keine Kartendarstellung, wenn mit Kartendarstellung, dann sind keine eigenen Karten verwendbar und man ist von meistens relativ teueren Kartenmaterial abhängig oder benötigt spezielle Programme auf dem PC, wenn keine Speicherkarten verwendbar sind, dann eine begrenzte Speicherkapazität für Routen und Track- Aufzeichnungen, für die komfortable Routenplanung und Auswertung ist ein PC (oder Laptop) notwendig. |
Mein erstes GPS Handheld war Anno 2000 ein GARMIN GPS12. Das Gerät funktionierte nach über 10 Jahren immer noch tadellos. Es ist unschlagbar, was die Robustheit anbetrifft, aber der Zahn der Zeit ...
Hier ein historischer Bericht über meine ersten GPS-Erfahrungen: GPS Navigation Anno 2003
Diese Geräte eröffnen jedoch auf Grund der Kombination von mobilem Internet und GPS ganz neue Möglichkeiten. Diese Geräte sind wahre Kommunikations-Genies, neben GPS verfügen sie über GPRS, UMTS, Radio, Bluetooth und WLAN, es ist eine Kamera eingebaut, die bei GPS Empfang gleich ein Geotagging vornimmt.
| Pro |
Contra |
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man hat es als Mobil Telefon immer dabei, es steht eine Unmenge an Software zur Verfügung, mit Hilfe auswechselbarer Chipkarten steht ein fast unbegrenzter Speicherplatz für Programme und Daten zur Verfügung, über die drahtlosen Kommunikations Möglichkeiten kann man unterwegs Tracks und Routen up- und downloaden. Die aktuelle GPS Position kann - zum Beispiel in Notfällen - direkt versendet werden. |
relativ empfindlich gegen Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Druck auf den Bildschirm), bedingt zuverlässig, wegen der hohen Stromaufnahme bei aktiver Navigation zu kurze Akku-Laufzeit, ein externer Zusatz-Akku kann meistens über eine Mini-USB Buchse angeschlossen werden, so dass akzeptable 'mobile' Betriebszeiten realisierbar sind, so gut wie kein Zubehör verfügbar, mit dem das Smartphone für Outdoor Zwecke fit gemacht werden könnte. |
Diese Geräte kommen kaum als erstzunehmende Outdoor Navis in Frage. Als Not-, bzw. Zweit- Navi sind sie immer zu empfehlen.
GPS, Map und Navi Apps für ANDROID Smartphones gibt es sehr viele. Man benötigt unendlich viel Zeit um sie alle zu testen, deshalb hier meine Empfehlung für die (m. E. derzeitig) beste App: OSMAmp
Die Vorteile:
Nachteil: Auf Grund dieser Vielseitigkeit ist die App nicht einfach zu verstehen. Beispiel: Wenn man z. B. keine Offline Maps installiert hat, dann sind viele Funktionen nicht verfügbar und die App nervt mit Popups.
Ein sehr mächtiges Werkzeug zum Konvertieren von GPS Dateien ist [GPS Babel]. Es ist für Windows, OS X und LINUX verfügbar. Zur Verwendung der konvertierten Dateien in KDR GPS Tracker sollte als Output Format vorzugsweise 'GPX XML' gewählt werden.
... oder gleich das Programm der Autorin: KDR-M-Analyser
Auch wenn es nicht wirklich ein 'Outdoor'- Thema ist: An Board eines Verkehrs-Flugzeuges reizt es einen GPS Empfänger in Betrieb zu nehmen und die Flugdaten zu beobachten. Die erste Hürde ist das Verbot des Betriebs von elektronischen Geräten während Start und Landung. Man sollte sich daran halten weil die Flugbegleiter keinen Unterschied zwischen Handy und passivem GPS Empfänger machen können! Damit ergibt sich bereits das erste Problem: Wenn man den GPS-Empfänger erst während des Fluges einschalten kann, dann wird man enttäuscht feststellen, dass das Gerät ungewöhnlich lange keinen Fix findet. Die Ursache ist 1.) die Positionveränderung während das Gerät ausgeschaltet war, sowie 2.) die relativ hohe Geschwindigkeit (800 - 1000 km/h) des Flugzeuges. Es kann 10 Minuten und länger dauern, bis endlich ein Fix gefunden wird. Bei älteren Geräten eventuell niemals. Doch wenn der GPS Empfänger es erst einmal geschafft hat, dann erhält man eine relativ stabile Anzeige der Geschwindigkeit , Flughöhe, Kurs usw.. Die Werte können von den auf den Bildschirmen im Flugzeug angezeigten Werten abweichen. Z. B. weil unser GPS die Geschwindigkeit über Grund anzeigt, im Flugzeug wird jedoch die Geschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft angezeigt und es herrschen oft hohe Windgeschwindigkeiten.