GPS - Global Positioning System

Empfänger, Technik, Erdmodelle, Genauigkeiten

Die folgenden Seiten beschäftigen sich mit der GPS Technik, einigen typischen GPS-Empfängern, den Zielgrößen (Tracks, Wegpunkte, Geschwindigkeiten), den technischen Details, der Konfigurierbarkeit der Empfänger, den zugrunde liegenden Erd- und Höhenmodellen, den mathematischen Parametern der Positionsbestimmung und den zu erwartenden Genauigkeiten. Hinzu kommt, dass jeder, aber auch jeder GPS-Empfänger seine Eigenarten hat, die man kennen sollte, um Messkampagnen sinnvoll darauf abzustimmen. Zudem gibt es eine Notiz zur Stromversorgung auf dem Fahrrad mittels Busch+Müller E-Werk. Als Kartenmaterial benutze ich die optisch gut gemachte, aktuelle und extrem detaillierte, auf OpenStreetMap-Daten basierende Umsetzung von OpenMTBMap.

Ich lasse die Daten des GPS-Empfängers grundsätzlich aufzeichnen. Dabei wähle ich ein festes Intervall von 10 m Punktabstand, also 10000 Punkte auf 100 km. Da aufgrund der aktuellen Definition der GPX-Dateien die Zeit ohnehin nur auf Sekunden gespeichert werden kann, ergibt sich ab einer Geschwindigkeit von 36 km/h automatisch ein größerer Abstand, der z. B. für Linienflüge mit etwa 750 km/h auf über 200 m anwächst. Aufgrund einer Gesetzesänderung dürfen ab sofort passive, also nicht sendende Geräte auch bei Start und Landung an bleiben.

Fremddaten, die mir im Laufe der Zeit zugesandt wurden, zeigen einen Trend hin zu viel zu kurzen Punktabständen! Der größte Feind der Messgenauigkeit ist der Hang zu Abständen unter 10 m. Insbesondere die Höhen leiden extrem unter dieser Einstellung und schwanken entsprechend. Was will man mit Punkten im Abstand von 1-2 m? Welche Aussage will man damit treffen? Fakt ist, dass man dann ein Programm hernimmt, um die Höhen zu glätten. Ich glätte Höhen nur, wenn ich einen Track digitalisiere und die Höhen dabei aus SRTM-Daten interpolieren muss. Ein Punktabstand von 10 m ist optimal für die Kartierung von Skigebieten, da sich dort häufig extreme Richtungswechsel ergeben. Für Wanderungen und Radtouren empfehle ich 20-25 m.

GPS - Garmin Geko 201 Der GARMIN  geko 201 war das erste Modell, mit dem ich die Vermessung von Skigebieten vornahm. Es hat einige Besonderheiten, die ich zur Auswertung nutze, so die leicht erreichbaren Schalter, die es erlauben, an einem Lift das Gerät aus und oben schnell wieder einzuschalten. Dadurch entstehen ganz von allein die Tracks der Abfahrten, auch wenn man die unvermeidlichen Fehler am Anfang und Ende abspalten muss. Das Gerät erhebt nicht den Anspruch, die Liftspur zu verfolgen, schafft das aber meistens doch! Der hier verbaute Empfänger ist dem des Garmin Vista HCx unterlegen, dafür rechnet man mit Fehlmessungen. Teuer ist vor allem die Peripherie, also der Anschluss an den Fahrradlenker und den PC. Zwei kleine Batterien reichen für einen warmen Tag. 90g sind ein angemessenes Gewicht.

GPS - Garmin Vista HCxIch hatte den GARMIN etrex Vista HCx als würdigen Nachfolger des geko 201 beschafft, aber allein die Tatsache, dass die barometrische Höhenmessung (sofern das Modell dafür ausgelegt ist) nicht abschaltbar ist und das Gerät beim Speichern der Tracks Datum und Uhrzeit wegwirft, enttäuschen maßlos!
Pflicht ist daher eine 2GB Micro-SD Card, die dann aber auch wochenlang aufzeichnen kann. Die Belegung des Speichers nach der Aufnahme eines gesamten Skigebiets beträgt 1%. Leider neigt das Gerät immer wieder zu eklatanten Fehlmessungen, Abweichung bis zu 400 m lassen sich aus den Daten ableiten. Hinzu kommt ab und an ein unerklärliches Versagen bei der Wiederaufnahme eines verlorenen Tracks. Nervtötend! Die Kartennutzung ist durch Kodierung stark reglementiert. Mit 170g inkl. Batterien ist das Gerät für den Sporteinsatz entschieden zu schwer, mangels NMEA Unterstützung ist es als GPS-Maus praktisch unbrauchbar. Besonders ärgerlich ist die Unzuverlässigkeit der Höhenmessung. Diese sollte zwar lt. Option durch GPS korrigierbar sein, aber irgendwie funktioniert das nicht so, wie es gedacht war, sodass die Höhe deutlich schlechter bestimmt wird, als durch den GPS Empfang. Hintergrund ist, dass das Gerät sich nur beim Einschalten kalibriert. Ich habe das Gerät mittlerweile verkauft und durch einen Legend HCx ersetzt. Dieser stellte sich aber als defekt heraus und ging zurück!

GPS - Garmin Dakota 20Auch der Dakota 20 ist hinsichtlich der barometrischen Höhenmessung so schlecht wie seine Vorgänger, liefert immer wieder eklatante Fehlmessungen und zeigt im Flugzeug als maximale Flughöhe an, was der Kabinendruck hergibt. Ein Skandal!
Aufgrund der etwas größeren Ausmaße des Displays ist seine Anzeige gefällig. Das reflexive Display kann allerdings nicht überzeugen. Es muss auf dem Fahrrad praktisch auf einer Kugel gelagert werden, da die Beleuchtungsrichtung permanent korrigiert werden muss, um ein kontrastreiches Bild zu bekommen. Wer eine Lesebrille benötigt, muss diese tragen. Die schwache Ausleuchtung erlaubt sonst keine sinnvolle Nutzung des Geräts. Alternativ kann der Dakota 20 auch an einem mit dem Nabendynamo verbundenen Ladegerät und mit voller Lichtstärke betrieben werden. Die daraus resultierenden Probleme haben wird auf der Seite über die Stromversorgung auf dem Fahrrad dokumentiert. Das Gerät ist für die verbauten Features relativ preiswert und wiegt inklusive zwei AA-Batterien 155 g. Über einen ganzen Tag kommt man damit aber nicht. Fazit: Zum Aufzeichnen von Tracks zu groß, zu schwer, zu zickig und zu teuer. Zur Navigation nutzt man heute im Inland das Smartphone, als Daten-Logger gibt es bessere Lösungen.

GPS - HOULX GPSport 245Im praktischen Einsatz hat der 70g schwere, mit einem Akku ausgestattete HOLUX GPSport 245 seine Qualitäten unter Beweis gestellt. 178 km lang und bis auf eine einzige Liftfahrt fast fehlerfrei war der Tagestrack, den mein Sohn in Zermatt zur Auswertung ablieferte. Der Hersteller verspricht nichts und einige der Features wirken eher lästig dokumentiert. Dabei unterstützt er die drei wichtigsten Tags des NMEA Protokolls, was GNavigia in die Lage versetzt, das auf Notebookstrom laufende Gerät als GPS-Maus zu nutzen. Mit dem mehr als doppelt so teueren Vista HCx hat das Gerät den Empfänger (MTK 3318) gemein. Hinzu kommt, dass es die Geschwindigkeit aufzeichnet, die einen wesentlich glatteren Verlauf zeigt als die aus aufeinanderfolgenden Trackpunkten berechneten Werte. Dass der HOLUX keine Landkarten anzeigen kann, wird man verschmerzen können; dass er aber auch nicht auf einem Track zurück navigieren kann, also einem aufgespielten Track folgen kann, ist der einzige wirkliche Nachteil des Geräts. Der Empfänger kann zwar über eine Update-Funktion in seinen Features verändert werden. Beim letzten Update konnte er dem Track folgen, aber nicht gleichzeitig aufzeichnen. Das fand ich für meine Zwecke eher unpassend.
Die Doppelspur, die wir auf der A 61 über mehr als 100 km hinweg aufgezeichnet haben, spricht Bände über die Leistungsfähigkeit dieses Empfängers. Ein typisches Beispiel haben wir bei Maria Laach ausgeschnitten. 200000 Trackpunkte reichen für drei bis vier Skiwochen. Auf dem Nürburgring hat das Gerät ein weiteres Mal seine Klasse bewiesen: Vier Runden «Rad am Ring 2010», die einzigartig gleichmäßig und ausreißerfrei übereinander liegen.