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GPS, ein interessantes Navigations- und Vermessungssystem.



GPS ist das Akronym für Global Positioning System. Damit ist ein System zur weltweiten Bestimmung des Standortes eines Anwenders mit Hilfe eines GPS-Empfängers und insgesamt 24 Satelliten gemeint. Das Prinzip ist, dass durch genaue Bestimmung der Entfernungen vom Empfänger zu 4 dieser Satelliten der Standort des Empfängers berechnet werden kann. Dieser Standort wird dann vom Empfänger als Längen- und Breitengrad angezeigt. 

Seit 1993 besitze ich einen solchen Empfänger (Garmin GPS75) und habe inzwischen schon sehr viel Freude damit gehabt. Was mich besonders zu interessieren begann, war die Frage nach der Genauigkeit der Ortsangabe. Zur Untersuchung dieser Frage ist dieser Empfänger insofern gut geeignet, als er seine Messresultate - die in jeder Sekunde neu ermittelt werden - über einen längeren Zeitraum speichern kann. Die Daten kann man anschließend in den PC überspielen und dort auswerten. Es zeigt sich dabei, dass die Werte einer solchen Reihe auch dann schwanken, wenn sich der Empfänger während der ganzen Messzeit an derselben Stelle befand. Stellt man dann die Ergebnisse als Punkte auf dem entsprechenden Flächenstück dar, entsteht eine Punktwolke deren Schwerpunkt als angenäherter Messort aufgefasst werden kann.

Die nächste Frage war nun: Wo fand die Messung wirklich statt ? Dazu wandte ich mich an das Landesvermessungsamt in Stuttgart. Man benannte mir einen hochgenau vermessenen Punkt bei Schutterwald mitsamt seinen Koordinaten. Ich begab mich nun mehrfach zu diesem Punkt und gewann dort mit dem Empfänger einige Messreihen. Das Ergebnis überraschte mich dann aber ziemlich : Es zeigte sich nämlich, dass alle Mittelwerte ca. 130 m immer in der gleichen Richtung (Südwest) von den Koordinaten des Messortes abwichen. Das war doch zu signifikant um einfach als Auswirkung des Messfehlers aufgefasst zu werden, also ein systematischer Fehler! Was war aber los ? 



Es stellte sich heraus, dass die Koordinaten des Mess-Empfängers - die zwar ganz vertraut klangen - nämlich "östliche Länge" und "nördliche Breite" - im sog. WGS84 - Datum vorliegen, dass Angaben von Längen- und Breitengraden auf deutschen Karten aber auf das sog. Potsdam-Datum bezogen sind. Seitdem weiß ich jetzt, dass Längen- und Breitengradangaben nicht eindeutig sind, sondern vom sog. Kartendatum abhängen.

Ebenfalls vom Landesvermessungsamt habe ich nun auch die Koordinaten des Schutterwalder Messpunktes im WGS84-Datum erfragt, und siehe da, so ist die Ablage der gemessenen Punkte vom den Koordinaten des Messortes deutlich geringer und beträgt nur noch etwa 6 Meter. 

 Natürlich bemühte ich mich gleich darum, diesen sog. Datums-Shift auf rechnerischem Weg zu bewerkstelligen. Dies alles funktioniert inzwischen, machte mir aber doch große Mühe. Langeweile konnte erst gar nicht aufkommen.

Was kann man nun mit der so gewonnenen Information - Längen- und Breitengrad des Standortes - anfangen ? Als Zahlenpaar ist er etwa so unterhaltsam wie irgend eine Seite im Telefonbuch oder so. Worauf es ankam war, den Standort auf einer Karte anzuzeigen. Diese Aufgabe nahm ich mir vor und sie beschäftigte mich wahrlich sehr lange. 

Nächste Bemühungen werden auf die Verwendung der Differenzial-GPS-Methode gerichtet sein, mit der eine Erhöhung der Genauigkeit bis auf besser als 5 m möglich sein soll. Im Herbst 1996 sollen entsprechende Langwellen-Empfänger dafür zu kaufen sein. Das Prinzip funktioniert so, dass an einem genau vermessenen Punkt in Deutschland ein Satellitenempfänger steht, der seine Position aus den GPS-Satelliten bestimmt, mit der bekannten Position vergleicht und die Abweichungen zur Erzeugung von Korrekturwerten verwendet. Die Korrekturen sendet er dann auf Langwelle an entsprechend ausgerüstete GPS-Empfänger. Diese nutzen die empfangenen Korrekturwerte zur Erhöhung der Genauigkeit ihrer Positionsberechnungen. Meinen ersten Erfahrungsbericht finden Sie hier.

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Letzte Aktualisierung : 08.01.2002