Navigation mit GPS

Begriffserläuterungen

GPS ist die Abkürzung für "Global Positioning System": Spezielle Satelliten in einer Erdumlaufbahn senden ständig ihre sich ändernde Position und die genaue Uhrzeit. Die Antenne eines GPS Empfängers auf der Erde kann diese Signale empfangen und daraus die Position des Anwenders bestimmen. Schon mit einfachen Geräten kann die gegenwärtige Position mit einer Abweichung von wenigen Metern in Form von Angaben wie Längengrad, Breitengrad und Höhe abgelesen werden und ein Wegpunkt gespeichert werden. Darüberhinaus können Richtungsangaben gemacht und die aktuelle Geschwindigkeit ermittelt werden.

Wegpunkt (Waypoint) ist eine eindeutige Positionsangabe. Er kann neben den Koordinaten (Breitengrad und Längengrad) weitere Informationen enthalten, wie die Höhe, die Zeit des Aufnahmedatums, oder mit Namen versehen werden. Aus Wegpunkten können Routen oder Tracks zusammengestellt werden.

Track bezeichnet eine Menge von Wegpunkten, die meistens mit einem GPS-Gerät aufgezeichnet werden und dokumentiert einen zurückgelegten Weg, z.B. eine Radtour.

Route ist ebenfalls eine Menge an Wegpunkten die als Hilfsmittel zur Navigation eingesetzt werden. Die Wegpunkte einer Route dienen dabei oft als Zwischenstationen zu einem Ziel, werden oft zuhause am PC erstellt und auf das GPS Gerät geladen. Sogenannte autorouting-fähige GPS Geräte können dann anhand der Karteninformationen, die in ihnen hinterlegt sind, einen Vorschlag für einen Weg, der über die Wegpunkte zum Ziel führt, machen.

Das leistet GPS beim Radfahren

Outdoor-fähige GPS-Geräte unterscheiden sich drastisch von den Navigationsgeräten fürs Auto: sie haben eine gute Halterung für die Lenkstange, sind schlamm- und wasserdicht, vibrationsfest, kompakt, und laufen auch mit handelsüblichen Batterien oder Akkus, die typischen Betriebszeiten je Akku- oder Batteriesatz sind dabei zwischen 20 und 40 Stunden. Alle diese Geräte lassen sich mit dem PC verbinden.

Basisfunktionalität

Zunächst kann man alle Funktionen eines normalen Fahrradcomputers erwarten, z.B. Tageskilometer, Durchschnitts- oder Momentangeschwindigkeit. Da aus dem GPS-Signal auch die Höhe ermittelt werden kann, ermitteln die Geräte auch Momentanhöhe, gefahrene Höhenmeter, Aufstiegs- und Abstiegsgeschwindigkeit.

Interessant wird es bei den Funktionen zur Navigation. Bei praktisch allen Geräten ist es möglich, vor Beginn der Tour am Rechner geplante Wege in das Gerät zu übertragen und abzufahren. Das sieht im einfachsten Fall so aus, dass man auf dem Gerät eine Kompaßdarstellung hat, bei der ein Pfeil nicht nach Norden, sondern stets die Richtung des nächsten Zwischenziels (Wegpunkt) zeigt. Dazu gehören auch Angaben zur verbleibenden Wegstrecke, zur verbleibenden Zeit bei der aktuellen Durchschnittsgeschwindigkeit etc. Leistungsfähigere Geräte bieten die Möglichkeit, mehr und längere Wege mit mehr Zwischenzielen auf dem Gerät zu speichern.

Eine weitere Basisfunktionalität besteht darin, interessante Punkte am Rechner zu markieren, ins Gerät zu übertragen und anzusteuern. Das können beispielsweise die Bahnstationen am Weg sein, Hotels oder touristische Attraktionen. Nützlich ist das zum Beispiel, wenn es unvermittelt zu regnen beginnt: mit wenigen Tastendrücken bekommt man eine Kompaßanzeige, wie man am schnellsten ins trockene kommt, und wie weit es dorthin noch ist. Bessere Geräte erlauben das Speichern von mehr Punkten.

Ebenfalls sehr interessant ist die Tatsache, dass alle GPS-Geräte die gefahrene Wegstrecke fortlaufend aufzeichnen. Das heißt, man kann am Rechner hinterher auf ein paar 10 Meter genau feststellen, wann man wo genau gewesen ist. Man kann beispielsweise die gefahrene Strecke in Google Maps oder Google Earth anzeigen lassen, oder das Höhenprofil der Strecke auswerten. Da Digital-Kameras mit jedem geschossenen Foto auch die Aufnahmezeit in den EXIF-Daten mitspeichern, kann man auch ganz genau zuordnen, welches Foto an welchem Platz aufgenommen wurde. Bessere Geräte können eine längere Wegstrecke aufzeichnen.

Durch das automatische Aufzeichnen der Wegstrecke ermögliches es GPS-Geräte dem Anwender ebenfalls, eine einmal gefahrene Strecke in umgekehrter Reihenfolge zurück zum Ausgangspunkt zu verfolgen. Ein Verlaufen in großen Städten oder dichten Wäldern ist somit ausgeschlossen, solange die Batterien reichen.

Kartendarstellung

Die oben genannten Punkte kann man von jedem Outdoor-GPS-Gerät erwarten. Darüber hinaus bieten bessere Modelle die Möglichkeit, eine digitale Landkarte direkt im Gerät abzuspeichern. Das heißt, auf dem Display des Gerätes werden die geplanten und gefahrenen Wegstrecken sowie interessante Punkte in einer Landkarte angezeigt. Diese Landkarten sind separat vom Hersteller zu erwerben, und stellen einen beträchtlichen zusätzlichen Kostenfaktor bei der Anschaffung dar. Es gibt beispielsweise topografische Karten mit eingetragenen Höhenlinien oder Straßenkarten.

Landkarten im Gerät sind auf zwei Arten nützlich: zum einen muss man seine Route nicht mehr unbedingt zu Hause am Rechner planen, sondern kann das auch unterwegs tun. Zum anderen enthalten diese Karten zumeist auch interessante Wegpunkte wie Bahnhöfe oder Campingplätze. Man kann also auf Reisen leicht 'ins Blaue' hinein fahren, und das Gerät nach der nächsten Unterkunft suchen lassen, wenn man müde wird.

Einfache Geräte mit Kartendarstellung haben einen fest integrierten Speicher mit begrenzter Größe. Bessere Modelle haben einen Speicherkarten-Slot, in den man beliebige Speicherkarten selbst einstecken kann. Auf einer großen Speicherkarte kann man beispielsweise die Straßenkarte von ganz Europa mitnehmen.

Auto-Routing

Einige Geräte erlauben es in Verbindung mit passend vorbereitetem Kartenmaterial, ebenso wie beim Auto auch ein Ziel einzugeben, zu dem der Nutzer dann auf Straßen hingeführt wird. Das Gerät sucht also selbst im Kartensatz, wann der Fahrer wo abbiegen muss. Beim Fahrrad ist diese Funktion nur eingeschränkt nutzbar. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die angebotenen Kartensätze Straßenkarten sind. Rad-, Feld- und Waldwege sind zumeist nicht enthalten. Ebenso fehlen Angaben zum Höhenprofil der Strecke. Das Gerät navigiert also ausschließlich auf Straßen, wobei es im Radfahrermodus Autobahnen ausläßt und ggf. dicht befahrene Straßen meidet. Das Auto-Routing ist nützlich, um bei plötzlich einsetzendem Regen auf dem kürzesten Wege wieder nach Hause zu kommen, eine Adresse in einer fremden Stadt zu finden oder um sich in Pisa durch das Gewirr der Einbahnstraßen zum Schiefen Turm leiten zu lassen. Eine vernünftige Tourenplanung für eine Radreise kann es aber nicht ersetzen.

Auto-Routing ist grundsätzlich auf kartenfähige Geräte beschränkt, bei denen speziell vorbereitete Karten in den integrierten Speicher oder auf wechselbare Speicherkarten aufgespielt werden müssen. Die Karten, die vom Gerät verarbeitet werden können, sind Vektorkarten. Die Straßenzüge und Merkmale in diesen Karten sind nicht wie mit einem Pinsel Pixel für Pixel gezeichnet (Rasterkarte), sondern werden als gerade oder gekrümmte Linien mit wenigen Punkten festgelegt, so daß die Karte schneller und besser skaliert werden kann und weniger Speicherplatz in Anspruch nimmt. Es gibt keine Möglichkeit, eine Rasterkarte auf Outdoor-Navigationsgeräte aufzuspielen (dies funktioniert nur mit PDA oder Laptop mit GPS-Maus). Angeboten werden üblicherweise die Kategorien Straßenkarte, ausgelegt auf Betrieb mit Auto/Motorrad, und Topo-Karte, ausgelegt auf Wanderer. Der Informationsgehalt der Karten unterscheidet sich deutlich: in der Topo-Karte sind Höhenlinien und Wanderpfade eingezeichnet, sie ist üblicherweise nicht routingfähig; in der routingfähigen Straßenkarte sind Feldwege und Wirtschaftswege zum Teil noch enthalten, reine Wander- und Radwege jedoch nicht, und auch Höhenlinien fehlen. Höhendaten sind in beiden Karten nicht enthalten.

Routingfähig bedeutet, daß zu jeder Kreuzung in der Kartendatei die Information hinterlegt ist, welche Orte von dieser Kreuzung aus erreicht werden können. Diese Daten werden bei der automatischen Routenerstellung verwendet, um einen Weg von A nach B zu berechnen. Dabei kann der Nutzer verschiedene Voreinstellungen verändern, um die Routenerstellung auf seine Vorlieben oder Bedürfnisse anzupassen.

Für Radfahrer bietet sich an, die Routenerstellung für "Fahrrad" oder eventuell für "Fußgänger" zu verwenden. Durch Ausschließen von Autobahnen und Fernstraßen sowie Setzen von Zwischenpunkten kann die Route weiter deutlich verändert werden. Wie sinnvoll eine solche Routing-Funktion im einzelnen Falle ist, ist von der Gelände- und Wegsituation abhängig: In Regionen mit nicht sehr ausgeprägtem Radwegenetz und Bodenrelief ist das Ergebnis meist sehr brauchbar. Größter Vorteil des Autoroutings sind die Abbiegehinweise und die klare Darstellung von Straßen, Kreuzungen und dem Punkt, wo sich das GPS gerade befindet. Bei völlig unbekanntem Gelände und Durchfahrten durch unbekannte Städte ist das Gerät mit Autorouting ebenfalls hilfreich. Nachteilig ist, daß die Route vom Gerät gewählt wird und nur begrenzt darauf Einfluss genommen werden kann, beispielsweise durch entsprechendes Setzen von Zwischenwegpunkten, um die Route über Nebenstraßen zu zwingen. Bei Vermeiden von Fernstraßen wird aber bisweilen mit einem unnötigen Haken geroutet. Eine völlig sorglose Routenplanung ganz nach dem persönlichen Geschmack ist also nicht möglich, eine zusätzliche Papierkarte ist für den besseren Überblick sehr zu empfehlen. Das Kartenmaterial der Vektor- Straßenkarten ist meist recht aktuell (zumindestens in der meist jährlich erscheinenden neuesten Version), nicht zuletzt bedingt durch den starken Wettbewerb in diesem Bereich; während die Vektor-Topokarten in der Regel deutlich weniger aktuell sind. Das Erstellen neuer Routen mit Zwischenpunkten unterwegs ist zwar möglich, bedingt durch das Steurkreuz statt Maus und den kleinen Bildschirm jedoch mühsam. Beim Vorbereiten einer Route auf dem PC sollte bedacht werden, dass das GPS-Geräte die Route nicht 1:1 übernimmt, sondern nur anhand der Zwischenpunkte mit seinen eigenen Routinen das Autorouting vornimmt, was zu unerwünschten Ergebnissen führen kann.

Nachfahren von vorgefertigten Tracks

Wie bereits erwähnt, ist es bei praktisch allen Geräten möglich, vor Beginn der Tour am Rechner geplante Wege in das Gerät zu übertragen und abzufahren; bei Geräten mit Kartendarstellung wird der Track dabei als (farbige) Linie in die Kartendarsetllung eingetragen und kann ähnlich wie eine Route beim Autorouting abgefahren werden. Solche Tracks können auf unterschiedliche Weise erstellt und zusammengestellt werden:

• Mit Hilfe der mitgelieferten Software - Mapsource (Garmin) oder Mapsend (Magellan) - und Topokarten
• Mit Hilfe von Radroutenplanern (online oder offline)
• Mit Hilfe von elektronischen Topo-Karten (Magic Maps, Amtliche Topo-Karten mit Geogrid-Viewer etc)
• Mit Google Maps (z.B. Bike Route Toaster)
• Aus Routensammlungen im Internet (z.B. das-rad-ruft.de oder GPSIES
• Aus diesem Radreisewiki, Stichpunkt Radfernwege

Anregungen von Flo zum Artikel

Diese Fragen kommen von Flo und stellen Wünsche dar was hier in DAU-, also anfängergerechter Sprache, vermittelt werden soll.

Wir können den Leuten sagen:

• Das ist GPS beim Radfahren,
• so funktioniert es,
• das können die Geräte in etwa (SW, Farbe, Karte),
  • Vorteile/Nachteile von GPS ohne Karten
  • Vorteile/Nachteile von GPS mit Karten
• Was sind die verschiedenen Empfängertypen
  • Vorteile/Nachteile eines SIRFIII-Chipsatzes
• Was sind die relevanten Hersteller,
• Was für Besonderheiten sind beim Radfahren zu beachten -> Halterungen, * Akkus aufladen/kaufen, Laufzeiten
• Software
• Sonderkapitel: Was ist anders, wenn man einen Pocket PC als Basis nutzt.

Verwandte Artikel

• GPS-Geräte
• Wie Garminkarten auch auf PDA nutzen
• Routenplaner offline

Links zum Thema

• Noegs-Seite: Links für GPS-Einsteiger
• NaviBoard GPS Forum
• Noegs-Seite: FAQ zum Thema GPS
• Links rund um das Thema GPS & Outdoor, Routendatenbank