GPS steht für Global Positioning System. Dabei kann ein GPS den Standpunkt auf der Erde bis auf wenige Meter genau anzeigen. Dabei ist zu beachten, dass eine gute Karte durch kein GPS Gerät zu ersetzen ist. Die Vorteile der Nutzung von traditionell, gedrucktem Kartenmaterial und GPS ist wesentlich größer als die Kombination von Kartenmaterial und Kompass. Vorausgesetzt man hat das richtige Kartenmaterial, kann man Wegpunkt von der Karte in das GPS Gerät übertragen und sich zu diesem Punkt navigieren lassen. Aber auch andersherum funktioniert das bestens. Dabei ermittelt man mithilfe des GPS Gerätes die Koordinaten und überträgt diese dann auf die Karte. Damit dieses Zusammenspiel von Karte und GPS gut funktioniert, sollte man sich mit Kartengittern (Koordinatensystemen) und Kartenbezugssystemen gut auskennen.
Was genau ist das GPS System
GPS, kurz für Global Positioning System, ist ein Satellitennavigationssystem, das von der US-Regierung entwickelt und betrieben wird. Es wurde ursprünglich für militärische Zwecke entwickelt, aber seit den 1980er Jahren wird es auch für zivile Zwecke eingesetzt.
Das GPS besteht aus einer Reihe von Satelliten, die in einer Erdumlaufbahn um die Erde kreisen. Jeder dieser Satelliten sendet ständig Signale aus, die Informationen über seine Position und Zeit enthalten. GPS-Empfänger, wie zum Beispiel Handys, Autos oder spezielle Navigationsgeräte, empfangen diese Signale und berechnen daraus ihre eigene Position.
Position bestimmen
Um die Position zu bestimmen, müssen GPS-Empfänger Signale von mindestens vier Satelliten empfangen. Jeder Satellit sendet ein Signal aus, das die Zeit enthält, zu der es gesendet wurde, sowie seine genaue Position im Weltraum. Der GPS-Empfänger vergleicht dann die Zeit, zu der jedes Signal empfangen wurde, mit der Zeit, zu der es gesendet wurde, und berechnet daraus die Entfernung zu jedem Satelliten. Mit diesen Entfernungen und den bekannten Positionen der Satelliten kann der GPS-Empfänger dann seine eigene Position berechnen.
Das GPS bietet eine unglaubliche Genauigkeit bei der Positionsbestimmung. In der Regel kann es die Position auf wenige Meter genau bestimmen. Diese Genauigkeit wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, darunter die Anzahl der Satelliten, die vom Empfänger empfangen werden, die Position der Satelliten am Himmel, die Atmosphäre und andere Faktoren.
Anwendungen
Es gibt verschiedene Anwendungen für GPS, darunter Navigation, Vermessung, Überwachung und Rettung. GPS wird häufig in Fahrzeugen und Mobiltelefonen eingesetzt, um den Benutzern bei der Navigation zu helfen. Es wird auch in der Landwirtschaft eingesetzt, um Ernteerträge zu optimieren und Bewässerungsbedarf zu bestimmen. In der Vermessung wird GPS verwendet, um Landkarten und topografische Daten zu erstellen. Im Rettungsdienst wird GPS verwendet, um die Position von Personen in Not zu bestimmen und die Rettung zu erleichtern.
Geografische Koordinaten
Geografische Koordinaten werden mithilfe von geografischer Breite und geografischer Länge ermittelt. Damit lässt sich die Lage eines beliebigen Punktes auf der Erde exakt finden. Die Koordinaten vom Gipfel des Kilimandscharos in Tansania haben folgende Koordinaten:
S3° 4′ 0.001″ (nördlicher Breitengrad, lat)
E37° 21′ 33.001″ (östlicher Längengrad, lon)
Bei dieser Angabe erfolgt die Angabe des Positionsformates, in der Schreibweise, Grad° Bogenminuten‘ Bogensekunden“.
Breitengrade
Die Erde ist in 360 Längengrade und 180 Breitengrade aufgeteilt. Dabei bildet der Äquator mit 0° die Grenze zwischen nördlichen und südlichen Breitengraden. Auf der nördlichen Seite bildet der Nordpol mit 90° N, auf der südlichen Seite der Südpol bei 90° S die Grenze.
Längengrade
Längengrade laufen senkrecht zum Äquator von Pol zu Pol. Dabei bildet der Nullmeridian die Mitte. Er verläuft unter anderem durch England (London Greenwich), Frankreich, Spanien und Algerien und teilt die Längengrade in westliche und östliche Längengrade.
0° 0′ 0.00″, 0° 0′ 0.00″ – Schnittpunkt Äquator, Nullmeridian
Bei GPS-Dateien oder bei Google Maps werden Bogenminuten‘ oder Bogensekunden“ oft ins dezimale System umgerechnet und mit Negativwerten für S und W versehen. So lauten die Koordinaten für den Gipfel des Kilimandscharo:
S3° 4′ 0.001″ E37° 21′ 33.001″ (Grad, Minuten, Sekunden)
-3.066667 37.359167 (Dezimal Angabe)
S3° 4.00002 E37° 21.55002 (Grad, Dezimalminuten)
Es gibt verschiedene Online Tools zum umrechnen der GPS Koordinaten. Unter folgendem Link ist ein sehr einfach zu bedienendes: http://rechneronline.de/geo-koordinaten/
Bei der Eingabe von Koordinaten ist es unerlässlich zu wissen, welches Positionsformat vorliegt bzw. welches im Gerät eingestellt ist.
Für den Einsatz zusammen mit gedrucktem Kartenmaterial eignet sich das geografische Gitter weniger, da durch die unterschiedlichen Abstände der Längengrade (nehmen zu den Polen hin ab) ein nicht-rechtwinkliges Gitter entsteht, welches das Ablesen/Eintragen von Koordinaten erschwert. Anders ist dies bei geodätischen Gittern wie dem UTM-Gitter. Hier stehen alle Gitternetzlinien rechtwinklig aufeinander.
UTM-Koordinaten
Das sogenannte UTM-Gitter (englisch Universal Transverse Mercator) teilt die Erde von 80° Süd bis 84° Nord in 6° breite Vertikale auf, welche dann einzeln mit der jeweils günstigsten transversalen Mercator-Projektion verebnet und mit einem kartesischen Koordinatensystem überzogen werden. Für die Abbildung der Polkappen wird die Universale Polare Stereografische Projektion (UPS) verwendet. Das UTM-Gitter entstand aus der Notwendigkeit, die gewölbte Oberfläche der Erde auf eine Karte zu projizieren. Das UTM-Gitter ist der weltweite Standard für die GPS-Navigation. Bei der Nutzung eine gedruckte Karte in Kombination mit dem GPS-Gerät, sollte darauf geachtet werden, dass die Karte „UTM-Gitter kompatibel ist.
So lauten die UTM- Koordinaten der Gipfel des Kilimandscharo folgend:
Nördlich: 9659819
Östlich: 317078
Zone/Sektor: 37M
Geografische Koordinaten mit (WGS 84) berechnet.
Auch das GPS-Gerät muss auf das UTM System eingestellt sein. (Garmin: Hautpmenü > Einstellungen > Einheiten > Positionsformat UTM/UPS). Stimmt das Kartenbezugssystem der gedruckten Karte mit dem des GPS-Geräts überein, kann man Koordinaten von der Karte auf das GPS-Gerät und umgekehrt „übertragen“.
Beispiel:
Das Ziel ist der Gipfel des höchsten Berges in Afrika, dem Kilimanjaro in Tanzania. Auf der Karte stehen die Koordinaten im UTM Format.
Folgende Angaben kann man nun der Karte entnehmen:
Der Maßstab der Karte ist 1:50 000 (also 1 mm = 50 m).
UTM- Koordinatengitter der Zone 37M
Die Karte bezieht sich auf das Kartenbezugssystem WGS 84.
Die Koordinaten sind:
37M (UTM-Zone in der sich der Wegpunkte befindet)
Nördlich: 9659819 (Rechtswert in Metern (Ost-West Position innerhalb der Zone)
Östlich: 317078 (Hochwert in Metern (Abstand vom Äquator)
Das Positionsformat (UTM) und Kartenbezugssystem (WGS 84) müssen auf dem GPS Gerät und der Karte übereinstimmen. Wenn man die Koordinaten, wie oben beschrieben, ausgelesen hat, kann man sie auf das GPS Gerät übertragen.
Kartenbezugssystem (Kartendatum)
Bei einem Kartenbezugssystem, auch Kartendatum genannt, handelt es sich um ein horizontales oder vertikales Referenzsystem für Landvermessungen. Es gibt weltweit eine Vielzahl an unterschiedlichen bzw. länderspezifischen Bezugssystemen. Das WGS84 (World Geodetic System 1984) ist die Grundlage für das Global Positioning System und setzt sich immer mehr durch. Das GPS-Gerät sollte im Normalfall auf dieses Kartenbezugssystem eingestellt sein, da es weltweit anwendbar und meist Grundeinstellung von Geräten und Software ist. Beim Verwenden von Karten, die sich auf ein anderes Kartenbezugssystem beziehen (z.B. Potsdam-Datum) muss dies in der Software und auf dem GPS-Gerät konfiguriert werden.