GPS – Schulung 101Geopark-Ranger Ausbildung 2005         10. Juni 2005
BeruhigungsfolieDiese Präsentation reißt viele Themen an,  die für die Rangerei nur ganz am Rand  relevant sind.Diese Them...
GPS ist sexy & modisch:•   Auto-Navigation (jetzt auch bei ALDI/LIDL)•   Toll-Collect•   Outdoor-Shops bieten Geräte an•  ...
Worum geht es ?             Orientierung• Wo bin ich ?• Wo will ich hin ?• Wo komme ich her ?
Klassische Alternativen                (für Ranger)•   Karte und Kompass•   Sonne & Sterne•   Armbanduhr•   Gefällte Bäume...
GehPeh- Was ?• GPS : Global  Positioning System  – Ist ein    satellitengestützter    Positionierungsdienst  – Man braucht...
Brauchen wir das ?               Nicht wirklich  • Für das Zurechtfinden im Geopark braucht                man kein GPS....
Familie und Freunde• GPS wird vom US-amerikanischen Militär  bereit gestellt: Das Militär kontrolliert die  Güte & Verfügb...
Wie funktionierts ? - Oben•   Ca. 50 GPS-Satelliten umkreisen    die Erde. Sie sind auf mehrere    Umlaufbahnen verteilt, ...
Wie funktionierts ? - Unten•   Der Empfänger nimmt diese Signale    über eine Antenne auf.•   Für die Ortsbestimmung (Läng...
GenauigkeitEinen verbuddelten Kasten Wein nachts im Wald mit GPS                        finden ?• Wie gut kann die Positio...
Empfängertechnik• Handliche GPS-  Empfänger werden von  mehreren großen Firmen  angeboten: u.a.   – DELORME   – GARMIN   –...
Moderne ZeitenVon der Kernfunktionalität abgesehen bieten moderne  GPS-Geräte erweiterte Funktionen:• Spiele, Klingeltöne ...
Darstellung• GPS-Empfänger haben  eine kleines Display für  Texte & Grafiken.• Damit kann die ermittelte  Position in vers...
GPS-Vokabular•   Waypoints    – Einzelne Raumpunkte werden      im GPS gespeichert (und      erhalten lustige Ikonen).•   ...
Datenaustausch     Upload/Download von Daten zwischen GPS und               Computer/PDA ist möglich• Es gibt verschiedene...
Karteninformationen• Karte -> GPS: Für Hintergrundkarten ist man  auf propietäre Hersteller + Daten festgelegt ($$$  + Cop...
•                   Karte und GPS    Problem der Praxis: Das    GPS-Display ist immer zu klein•   Abhilfe: Man liest die  ...
Trendsportart: Geocaching  2000 im Nordwesten der USA  „erfunden“.• Schwer techniklastig: Auf  einem Internetportal werden...
Theorieteil & Warnung:     Wer viel misst, misst Mist !• Positionsangaben auf/über der  Erdoberfläche sind notwendigerweis...
Die Erde ist keine Kugel.• Kugel•Geoid („Weltkartoffel“)    •Nach der mittleren    Meereshöhe gemessen•Ellipsoide    • (Ro...
Odenwälder Ellipsoid ?• Ellipsoide bilden immer einen TEIL der  Kartoffeloberfläche gut ab, andere  Gebiete aber schlecht....
… Pellkartoffeln…• Problemvermeidung: Einfach  geographische Länge und  Breite (Position auf der Kugel)  angeben.• Es gibt...
Und wie geht das mit dem GPS –             im Odenwald?•   Geographische Koordinaten    (Länge & Breite – auch auf    Land...
Spatially challenged:GPS-Geräte werden weltweitausgeliefert.Ihren Datenspeicher enthalten deswegensehr viele Projektionen ...
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Geopark Ranger Education: GPS101

  1. 1. GPS – Schulung 101Geopark-Ranger Ausbildung 2005 10. Juni 2005
  2. 2. BeruhigungsfolieDiese 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. 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 gewordenGeopark-Ranger werden schon jetzt verstärkt nach entsprechenden Angeboten gefragt.
  4. 4. Worum geht es ? Orientierung• Wo bin ich ?• Wo will ich hin ?• Wo komme ich her ?
  5. 5. Klassische Alternativen (für Ranger)• Karte und Kompass• Sonne & Sterne• Armbanduhr• Gefällte Bäume• GPS-Vorgänger: TrägheitskreiselFehleranfällig: Abschuss einer koreanischen 747 in den 1980ern über der UdSSR.
  6. 6. GehPeh- Was ?• GPS : Global Positioning System – Ist ein satellitengestützter Positionierungsdienst – Man braucht dafür • einen Empfänger (batteriegetrieben, elektronisch) • Satelliten am Himmel
  7. 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. 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. 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. 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. 11. GenauigkeitEinen 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. 12. Empfängertechnik• Handliche GPS- Empfänger werden von mehreren großen Firmen angeboten: u.a. – DELORME – GARMIN – MAGELLANEs gibt auch Empfänger als Computermodul, GPS- PDA und GPS-Uhren.Hier werden aber nur die Handheld-GPS betrachtet („Handyformat“)
  13. 13. Moderne ZeitenVon 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 anderenPlaneten sind auch nichtrichtig rund !
  22. 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. 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. 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. 25. Spatially challenged:GPS-Geräte werden weltweitausgeliefert.Ihren Datenspeicher enthalten deswegensehr viele Projektionen und Ellipsoide.Experimente machen Spaß, zurerfolgreichen Navigation sollten aber dielandesüblichen Parameter gewähltwerden.Im Geopark sind das:WGS 84Geographische Koordinaten (Länge /Breite) , oder Gauß-Krüger (deutsches „Spaß mit Ellipsoiden“: Die gleicheGitter) oder UTM (Zone 32). Koordinate in München kommt ganz unterschiedlich zum liegen.
  26. 26. Ab in die Praxis !

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