Was ist "GPS"?
von verschiedenen Autoren (26.03.12 15:38:06)Dieser Artikel kann und soll von jedem erweitert/verändert/aktualisiert werden! Er stellt einen Teil der Einführung in GeoCaching dar (zu finden in der Kategorie Einführung in GeoCaching).
Hinter der Abkürzung "GPS" versteck sich "Global Positioning System". Dahinter steckt ein System, mit dem man fast überall auf der Erde (mit wenigen Metern Abweichung) seine Position eindeutig bestimmen kann. Dadurch kann man fast unabhängig davon, wie das Gelände gestaltet ist oder man markante Punkte zur Orientierung hat, seine momentane Position bestimmen. Mit entsprechenden softwaretechnischen Ergänzungen kann zu beliebigen Punkten navigiert werden. Ursprünglich wurde das GPS-System vom US-Verteidigungsministerium entwickelt und war auch nur für diese einsetzbar, da bis zum Jahr 2000 durch einen künstlichen Fehler andere Nutzer eine Abweichung um 100 Meter empfingen.
Funktionsweise (vereinfacht)
Eigentlich heißt das System, "NAVSTAR GPS" für „Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System“. In diesem langen Namen steckt damit auch schon die Funktionsweise mit drin: Viele Satelliten befinden sich für dieses System in der Erdumlaufbahn. Diese senden ständig ihre aktuelle Position sowie die Uhrzeit aus. Aus den Signallaufzeiten und dem Kontakt zu mindestens 3 Satelliten kann ein GPS-Empfänger dann die genaue Position bestimmen.
(Vereinfachte Darstellung) Jeder Satellit sendet sein Signal aus. Dieses landet in Form eines Kreises auf der Erdoberfläche. Wird das Signal von zwei Satelliten empfangen, so kann man sich zwei Kreise vorstellen, die i.A. zwei Schnittpunkte haben. Damit der GPS-Empfänger jetzt noch bestimmen kann, welche der Schnittpunkte die "richtige aktuelle Position" ist, wird der Sendekreis eines dritten Satelliten benötigt. Dadurch ist dann auch klar, welcher der beiden Schnittpunkte der richtige ist. Mit einem weiteren Satelliten lässt sich sogar noch die Höhe herausfinden. (Achtung! Diese Höhe kann von den bekannten Höhen abweichen) Umso mehr Satelitensignale man empfängt, umso genauer wird die aktuelle Position bestimmt. Meist erreicht man in der Lage eine Abweichungen von unter 5 Metern, die Höhe ist meist ungenauer. Auf diesem Prinzip beruht das Spiel 3 Satelliten (Vorschau).
Da die Signale aus dem Weltall gesendet werden, können diese (meist vor allem auf den letzten Metern) durch Häuser, Bäume, Schluchten, etc. blockiert oder auch abgelenkt werden und somit die Positionierung verfälscht oder soger verunmöglicht werden. Daher ist es für alle Aktionen, bei denen man mit GPS-Koordinaten arbeitet, wichtig die jeweiligen Koordinaten mindestens zweimal zu stark unterschiedlichen Tageszeiten besuchen, um mögliche Fehler ausschließen zu können. Denn für einen Ort wiederhilt sich die Anordnung der Satelliten am Himmel alle 23h 56 min. Weiter ist nocht zu beachten, dass die Bahn der Satelliten gegenüber dem Äquator einen Winkel von ungefähr 55 Grad aufweist. Die Satelliten sind somit aus Sicht von uns (CH, D, A) mehrheitlich im Süden zu finden.
Sollen die TN eine Filmdose oder etwas Vergrabenes finden, muss man natürlich weitere Hinweise bereitstellen oder exponierte/prägnante Stellen wählen. Ist man öfters in schwierigem Terrain, kann man auch bei vielen Geräten zusätzliche aktive (verstärkende) Antennen anschließen, die den Empfang in ungünstigem Gelände verbessern. Allerdings muss man immer bedenken, dass die Ortung durch Triangulation stattfindet. In einer steilen Schlucht, in einem Schacht etc ist die Positionsbestimmung daher u.U. nicht möglich, auch wenn man den Himmel "sieht".
Warum zeigt mein Empfänger beim Einschalten nicht sofort die Position an?
Nach dem Einschalten muss sich der Empfänger erst mit mehreren Satelliten verbinden, damit dieser (vgl. den folgenden Absatz) die Position genau berechnen kann. Zudem ist es wichtig beim Arbeiten mit dem GPS-Gerät sich mehrere Meter zu bewegen, da nur durch zwei unterschiedliche Koordinaten die Bewegungsrichtung vom Gerät erkannt und dadurch das Ziel passend angepeilt werden kann. Wer auf der Stelle steht und in die Richtung los läuft, die das GPS-Gerät anzeigt, wird daher fast immer in eine falsche Richtung laufen.
Wo ist E 0° 00.000 N 0° 00.000''?
Die Angabe der Koordinaten erfolgt für gewöhnlich (bei uns) in Angabe eines nördlichen und eines südlichen Grades. Die Breitengrade (also die nördlichen) sind dabei parallel zum Äquator (0°) bis zum jeweiligen Pol (180°) angeordnet . Eine Breitenminute entspricht der nautischen Meile (~1,8km). Die Entfernungen sind also immer gleich. Eine Breitensekunde sind dann etwa 30m. Bei den Längengraden verlaufen die Linien parallel zum Nullmeridian durch Greenwich (bei London). Jeder der schon einmal einen Globus angeschaut hat weiß, dass diese Längengrade am Pol zusammenlaufen, also je nach Breitengrad unterschiedliche Abstände haben. In Deutschland kann man etwa 20m für eine Längensekunde annehmen.
Ausgesprochen werden die Angaben von "E 0° 00.000" übrigens in der Form "0 Grad, 0 Dezimalminuten und 0 Dezimalsekunden östlicher Länge" (ebenso für die nördliche Breite). Zum Üben der Sprechweise und zum Einfinden in die Vergabe der Koordinaten bietet sich das Spiel Stadtausrichtung (Vorschau) an.
Und was ist mit den Landeskoordinaten?
Weitere Systemen (GNSS)
Verwendet man heute auf Satelliten basierenden Positionierungsysteme, spricht man von GNSS (Globale NavigationsSatelliten Systeme). Dies umfassed momentan zwei funktionierende Systeme und weiter Systeme, die im Aufbau sind. Der Grund für die unterschiedlichen Systeme liegt darin, dass sie mehrheitlich unter militärischer Motivation entwickelt wurden und andere Länder von USA unabhänigig sein möchten. die Mehrheit der Systeme beruht jedoch auf der oben beschriebenen Funktionsweise. Folgende Systeme existieren bzw. sind im Aufbau:
- GPS (USA, ca. 30 Satelliten
- GALILEO (Europa, erst wenige Satelliten)
- GLONASS(Russland ca. 30 Satelliten
- COMPASS (China, im Aufbau)
Zusammenfassend: Zu Beachten
+ Genauigkeit von 3 bis 5 Metern kann erreicht werden.
+ Einfache Handhabung der Geräte.
- Abschattung im Süden meiden.
- Dichter Wald, Höhlen, Tunnel und Häuserschluchten sind ungeignet.
- Die Geräte benötigen Energie... Akkus nicht vergessen 
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