1. GPS – Schulung 101
Geopark-Ranger Ausbildung 2005
10. Juni 2005

2. Beruhigungsfolie
Diese Präsentation reißt viele Themen an,
die für die Rangerei nur ganz am Rand
relevant sind.
Diese Themen sind NICHT prüfunggrelevant
Das Skript wird nachgereicht
Mitschreiben ist NICHT nötig

3. GPS ist sexy & modisch:
• Auto-Navigation (jetzt auch bei ALDI/LIDL)
• Toll-Collect
• Outdoor-Shops bieten Geräte an
• Wandern/Radfahren/Segeln
• Orientierungsspiele
GPS ist eine Basistechnologie geworden
Geopark-Ranger werden schon jetzt verstärkt
nach entsprechenden Angeboten gefragt.

4. Worum geht es ?
Orientierung
• Wo bin ich ?
• Wo will ich hin ?
• Wo komme ich her ?

5. Klassische Alternativen
(für Ranger)
• Karte und Kompass
• Sonne & Sterne
• Armbanduhr
• Gefällte Bäume
• GPS-Vorgänger:
Trägheitskreisel
Fehleranfällig: Abschuss
einer koreanischen 747 in
den 1980ern über der
UdSSR.

6. GehPeh- Was ?
• GPS : Global
Positioning System
– Ist ein
satellitengestützter
Positionierungsdienst
– Man braucht dafür
• einen Empfänger
(batteriegetrieben,
elektronisch)
• Satelliten am Himmel

7. Brauchen wir das ?
 Nicht wirklich 
• Für das Zurechtfinden im Geopark braucht
man kein GPS.
• GPS ist kein Allheilmittel und kein Wunderding.
• Denksportaufgabe: Wie bestimmt man mit
einem GPS die Höhe eines Aussichtsturms (mit
zugänglicher Plattform oben). Es gibt
mindestens 15 Lösungen dafür …

8. Familie und Freunde
• GPS wird vom US-amerikanischen Militär
bereit gestellt: Das Militär kontrolliert die
Güte & Verfügbarkeit des Dienstes !
• Das russische GLONASS-System ist das
„östliche Pendant“. Ebenfalls im Geopark
zu empfangen.
• Das europäische GALILEO-System wird
ab ca. 2008 eine zivile Alternative sein.

9. Wie funktionierts ? - Oben
• Ca. 50 GPS-Satelliten umkreisen
die Erde. Sie sind auf mehrere
Umlaufbahnen verteilt, damit an
jedem Punkt der Oberfläche
mehrere Satelliten am Himmel
„sichtbar“ sind
– Die Satellitenkonstellation am
Himmel wandelt sich ständig
• Jeder Satellit ist mit Atomuhren
ausgerüstet und sendet
hochgenaue Datensequenzen
aus.
• Die Signale sind relativ
schwach. Sie können keine
Mauern durchdringen, werden
durch Vegetation (Bäume!)
geschwächt und durch die
Landoberfläche abgeschattet
werden (Bsp: Kerbtal).

10. Wie funktionierts ? - Unten
• Der Empfänger nimmt diese Signale
über eine Antenne auf.
• Für die Ortsbestimmung (Länge und
Breite) werden Signale von drei
unterschiedlichen Satelliten gebraucht,
für die Höhenbestimmung ist ein
viertes Satellitensignal nötig
– (Mathe: Die Bestimmung von drei
Unbekannten braucht vier
Gleichungen).
• Es werden mehrere (redundante)
Satellitengruppen angepeilt um die
Messfehler klein zu halten.
• Aktuelle GPS-Empfänger haben 12
Kanäle und können damit bis drei
separate Satellitenkonstellationen
anpeilen.
• Zum automatischen Einmessen hat
das GPS einen „Almanach“ mit den
Satellitenorbitdaten einbaut („Wann
sollten wo Satelliten sein“).

11. Genauigkeit
Einen verbuddelten Kasten Wein nachts im Wald mit GPS
finden ?
• Wie gut kann die Position bestimmt werden ?
• Mittlerer Fehler in der Fläche liegt bei 15 Meter
(5m < ODW < 100m)
• Der Fehler des Höhenwerts (Z) ist noch schlechter.
• Genauigkeitsverbesserung ist z.B. durch zusätzliche
Referenzsignale (DGPS) ist möglich.
– Wird für den Geopark nicht weiter betrachtet (-> Profibereich).

12. Empfängertechnik
• Handliche GPS-
Empfänger werden von
mehreren großen Firmen
angeboten: u.a.
– DELORME
– GARMIN
– MAGELLAN
Es gibt auch Empfänger als
Computermodul, GPS-
PDA und GPS-Uhren.
Hier werden aber nur die
Handheld-GPS betrachtet
(„Handyformat“)

13. Moderne Zeiten
Von der Kernfunktionalität abgesehen bieten moderne
GPS-Geräte erweiterte Funktionen:
• Spiele, Klingeltöne & anderen Unfug
• Farbdisplays & Hintergrundkarten
• Zusatzsensoren: elektronischer Höhenmesser,
elektronischer Kompaß (funktionieren ohne die GPS-
Satelliten)
• Der Stromverbrauch ist gesunken: Ältere Empfänger
brauchen die doppelte Batteriezahl und bieten kürzere
Laufzeiten.
• Zum Einmessen von Raumpunkten reicht aber auch ein
alter Empfänger von Ebay !

14. Darstellung
• GPS-Empfänger haben
eine kleines Display für
Texte & Grafiken.
• Damit kann die ermittelte
Position in verschiedenen
Formen dargestellt
werden (Punkt auf Karte,
Koordinatenwerte,
Pseudokompass)

15. GPS-Vokabular
• Waypoints
– Einzelne Raumpunkte werden
im GPS gespeichert (und
erhalten lustige Ikonen).
• Routes
– Das GPS speichert laufend
den zurückgelegten Weg (mit
allen Irrwegen)
• Tracks
– Die kürzesten Wege zwischen
den Waypoints werden
ermittelt.
• Alle drei Informationen werden
im GPS gespeichert und
können editiert &
weiterverarbeitet werden.

16. Datenaustausch
Upload/Download von Daten zwischen GPS und
Computer/PDA ist möglich
• Es gibt verschiedene Datenformate
– herstellerspezifische Formate
– NMEA: Standarddatenformat der US Küstenwache, spricht
jedes GPS
– GPX: Neues Standardformat
– ASCII/Text
• Datenkabel: Fertig gekauft meist sündhaft teuer,
Selbstbau ist einfach & lohnt.

17. Karteninformationen
• Karte -> GPS: Für Hintergrundkarten ist man
auf propietäre Hersteller + Daten festgelegt ($$$
+ Copyright).
• Der Upload von Opas gescannter Schatzkarte macht
Probleme.
• GPS-Daten-> Karte: Die Positionswerte des
GPS können recht einfach in andere
Anwendungen übertragen werden.
(GPS-GIS Guerillaschulung evtl. bei anderer
Gelegenheit durch www.geomancers.net)

18. •
Karte und GPS
Problem der Praxis: Das
GPS-Display ist immer zu klein
• Abhilfe: Man liest die
Ortskoordinaten am GPS ab
und sucht sie auf einer
Landkarte.
• An topographischen (und
geologischen) Karten (Bsp
TK25, TK50, TK100) sind am
Blattrand die
Koordinatengitter
angetragen.
• Murphys Law: Die TF-20 Serie
(Freizeitkarten des
Geoparks) haben KEINE
Koordinatenwerte.
• Top50 Kartenwerke auf
CDROM hakeln bei der
Erstellung der Kartengitter.

19. Trendsportart: Geocaching
2000 im Nordwesten der USA
„erfunden“.
• Schwer techniklastig: Auf
einem Internetportal werden
GPS-Koordinaten eines
„Caches“(Schatzversteck) +
Beschreibung/Rätsel
veröffentlicht.
• Anhand dieser Daten können
Dritte den Cache aufsuchen,
sich im Gästebuch verewigen
und ggf. Dinge dem Cache
entnehmen.
• Travelbugs: Registrierte
Gegenstände wandern von
Cache zu Cache und können
im WWW verfolgt werden.

20. Theorieteil & Warnung:
Wer viel misst, misst Mist !
• Positionsangaben auf/über der
Erdoberfläche sind notwendigerweise
dreidimensional („Kugeloberfläche“).
• Daraus Karten (2d) zu machen ist NICHT
einfach.
„Melonenschale flachhämmern“
Es folgt ein Schweinsgalopp durch die
Basics der Kartographie.

21. Die Erde ist keine Kugel.
• Kugel
•Geoid („Weltkartoffel“)
•Nach der mittleren
Meereshöhe gemessen
•Ellipsoide
• (Rotationskörper mit
unterschiedlichen
Schwerpunkten, die an
Teilgebiete der Erdkartoffel
optimiert sind)
Zum Trost: Die anderen
Planeten sind auch nicht
richtig rund !

22. Odenwälder Ellipsoid ?
• Ellipsoide bilden immer einen TEIL der
Kartoffeloberfläche gut ab, andere
Gebiete aber schlecht.
• „One Size fits all“ fürs GPS im Geopark:
WGS-84

23. … Pellkartoffeln…
• Problemvermeidung: Einfach
geographische Länge und
Breite (Position auf der Kugel)
angeben.
• Es gibt keine optimale Art, die
Erdoberfläche in einer Karte
abzubilden: „Belichten auf eine
Ebene: Kartenprojektion“

24. Und wie geht das mit dem GPS –
im Odenwald?
• Geographische Koordinaten
(Länge & Breite – auch auf
Landkarten angetragen)
Gebräuchliche Projektionen:
• „deutsches Grid/Gitter“
einstellen:
– Denglisch für die bisherige
deutsche Kartenprojektion
„Gauß-Krüger“: Hoch und
Rechtswert statt Länge und
Breite.
• „UTM“: Universal Transverse
Mercator
– Kommt von der NATO, wird
Gauß-Krüger auf den
amtlichen Karten ersetzen.

25. Spatially challenged:
GPS-Geräte werden weltweit
ausgeliefert.
Ihren Datenspeicher enthalten deswegen
sehr viele Projektionen und Ellipsoide.
Experimente machen Spaß, zur
erfolgreichen Navigation sollten aber die
landesüblichen Parameter gewählt
werden.
Im Geopark sind das:
WGS 84
Geographische Koordinaten (Länge /
Breite) , oder Gauß-Krüger (deutsches „Spaß mit Ellipsoiden“: Die gleiche
Gitter) oder UTM (Zone 32). Koordinate in München kommt
ganz unterschiedlich zum liegen.

26. Ab in die Praxis !