GPS-Was ist das?

„Global Positioning System“ kurz GPS
In dieser Rubrik möchte ich etwas über das GPS und deren Möglichkeiten schreiben.  GPS findet in den verschiedensten Bereichen wie z.B. Auto, Seefahrt, Luftfahrt und Outdoor Anwendung. Ich beschreibe in diesem Beitrag primär die Verwendung im Outdoorbereich und hier speziell für das Mountainbike.

Zuerst jedoch etwas über die Geschichte: Das GPS wurde in den 70ern für die  US-Army & US-Navy entwickelt und sollte primär zu militärischen Zwecken wie genaue Positionierung der Truppen, aber auch Zielgenauigkeit von Langstreckenraketen dienen. Damit die gesendeten Signale nicht von anderen genutzt werden konnten, wurde das Signal mit einem künstlichen Rauschen versehen, welches wiederum nur durch die US-Army & US-Navy entschlüsselt werden konnte. Im Jahre 2000 wurde dieses Rauschen ausgeschaltet und seitdem ist es auch für zivile Zwecke mit einer Genauigkeit von 10 – 15 Metern nutzbar.

 

Technisch betrachtet funktioniert das GPS eigentlich ganz einfach. Es befinden sich  24 Satelliten im All die Signale abgeben. Diese Signale werden von den GPS Empfängern ausgewertet und somit die genaue Position ermittelt. Hierzu werden mindestens 4 Satelliten benötig. 3 für die Position und der 4. für die Uhrzeit.
Jeder Satellit kennt seine eigene Position und die genaue Uhrzeit. Diese Informationen werden im Signal übertragen. Der Empfänger ist nun in der Lage anhand der Satellitenposition und der Übertragungsgeschwindigkeit des Signals die Position und Höhe des eigenen Standortes zu errechnen.

Nun haben wir den Punkt ermittelt an dem wir uns befinden, aber wie geht es weiter?
Ist in unserem GPS Empfänger die Aufzeichnung eingeschaltet wird die Position immer wieder ermittelt und gespeichert. Diese vielen Punkte werden mit einer Linie verbunden und ergeben somit den Weg den wir zurückgelegt haben. Die Punkte bezeichnet man als Trackpunkte und die gesamte Aufzeichnung nennt man Track.


Um den Umgang mit einem GPS Empfänger besser zu verstehen sollte man sich im Vorfeld mit ein paar Begrifflichkeiten bekannt machen.

GPS Empfänger:
wertet die Empfangenen GPS Signale aus und errechnet den eigenen Standort und die Höhe. Es ist nicht möglich die Position eines Empfängers zu bestimmen, da dieser keine Signale zurückgibt. GPS Empfänger sind z.B. Garmin Dakota, Garmin Colorado, Lowrance iFINDER H2O C, Magellan Triton

Track / Trackpunkt:
Ein Track ist eine Verbindung aus mehreren Trackpunkten zu einer Linie. Der Trackpunkt enthält die GPS Koordinaten.

  • track


Wegpunkt:
Ein Wegpunkt stellt ebenfalls eine Position dar, ist aber nur ein einzelner Punkt und wird nicht automatisch verbunden. Wegpunkte werden manuell gesetzt um eine bestimmte Position festzuhalten (Aussichtspunkt, Wasserstelle, Hotel, Weggabelung etc.)

  • wp


Route:
Eine Route ist die Verbindung von Wegpunkten zu einer Linie, ähnlich des Tracks. Diese Art der Wegführung wird jedoch kaum praktiziert. Viele Geräte haben einen eingeschränkten Wegpunktspeicher oder bieten diese Möglichkeit gar nicht erst an.

POI „Point of Interest“:
Sind Punkte in der Karte die für den Nutzer ggf. interessant sein könnten wie z.B. Gastronomie, Unterkünfte, Tankstellen, Bankautomaten oder Parkhäuser etc.

  • poi


GPX Dateiformat (GPS Exchange Format):
GPX ist ein offenes Dateiformat auf XML Basis in dem die Tracks, Wegpunkte und Routen gespeichert werden. Dieses Dateiformat hat sich als Standard etabliert und wird von allen gängigen Geräten und Software unterstütz.

  • GPXXML


KML KMZ Dateiformat:
Dieses Dateiformat wird von Google Maps oder Google Earth verwendet. Eine GPX Datei lässt sich in dieses Format konvertieren und z.B. bei Google Maps hochladen.

Und dies ist das Ergebnis:



Vektorkarten / Rasterkarten:
Generell unterscheidet man bei digitalen Landkarten zwischen Raster- und Vektorkarten. Rasterkarten sind aus einzelnen Bildpunkten (Pixeln) aufgebaut, wie sie z.B. eine Digitalkamera aufnimmt oder ein Scan von einem Blatt Papier. Vektorkarten bilden Kartenobjekte (Punkte, Linien, Flächen) über mathematische Funktionen ab. Sie können beliebig gezoomt werden und ändern den Detaillierungsgrad mit der Zoomstufe. Dadurch bleiben sie immer übersichtlich.

Wie sich dies auf einem Garmin Colorado aus 800, 300 und 120 Meter darstellt ist hier zu sehen:

Rasterkarte

  • Raster120
  • Raster300
  • Raster800


Vektorkarte

  • Vektor120
  • Vektor300
  • Vektor800