GPS-Navigation

Früher musste man beim Fahrradfahren in unbekannten Gegenden ständig komplizierte Wegbeschreibungen lesen oder Karten studieren. Dennoch kam es oft genug vor, dass man sich verfährt und den Fehler viel zu spät bemerkt. Heute kann man auf Navigationsgeräte zurückgreifen, die eine große Hilfe für die Orientierung sind, wenn man damit richtig umgehen kann. Auf dieser Seite werden die Grundlagen der GPS-Navigation vermittelt und ein paar Tipps gegeben, wie man die Geräte optimal einsetzt.

Seiteninhalt:

Karte oder Navi?

Eine grundsätzliche Frage ist natürlich: Braucht man unbedingt ein Navigationsgerät, oder tut es die Karte nicht auch? Natürlich ist ein Navigationsgerät nicht zwingend notwendig. Man kann auch heute noch mit Hilfe guter Karten den Weg finden. Für den mitteleuropäischen Alpenraum gibt es mittlerweile ein fast lückenloses Netz detaillierter Wanderkarten z.B. vom Kompass-Verlag, die eine Auflösung von 1:50.000 haben. Der Nachteil der Karten ist jedoch, dass es oft schwer ist, den eigenen Standort auf der Karte genau zu bestimmen. Bei Wegegabelungen ist es dann schwierig, eine Entscheidung zu treffen. Die Karte muss also während der Tour regelmäßig studiert werden, was Zeit kostet. Auch erfahrenen Mountainbikern passiert es nicht selten, dass sie sich verfahren. Andererseits sind die meisten Wanderwege in den Alpen gut ausgeschildert, und oft führt ein leicht zu findender Weg direkt zum Gipfel, so dass es kaum möglich ist, sich zu verlaufen. Wenn man jedoch abgelegene Wege und ungewöhnliche Abzweige sucht, kann das ohne Ortskenntnis und nur mit der Karte schwierig werden.

All diese Probleme hat man nicht mehr, wenn man ein Navigationsgerät verwendet. Man sieht auf wenige Meter genau, wo man sich auf der Karte befindet. Man kann also entspannt biken, ohne ständig rätseln zu müssen, ob man noch richtig ist. Dieser Komfort spart Zeit und macht eine Mountainbike-Tour noch mehr zum Genuss. Dieser Luxus hat natürlich seinen Preis. Vernünftige GPS-Geräte sind nicht gerade billig. Oft verlangen die Hersteller noch einmal einen extra Batzen Geld für ihr digitales Kartenmaterial. Für den Fall eines Verlustes oder technischen Defekts sollte man trotzdem immer Karten dabeihaben.

Allgemeinwissen zu GPS

Das GPS dient der weltweiten Positionsbestimmung mit Hilfe von Satelliten. Entwickelt wurde es in den 70er Jahren vom US-Militär. Es ist seit dem Jahr 2000 auch für zivile Zwecke nutzbar. Die Genauigkeit liegt in der Größenordnung von ca. 7 Metern. Momentan sind etwa 30 Satelliten in der Erdumlaufbahn, die ständig ihre aktuelle Position und die genaue Uhrzeit senden. Der GPS-Empfänger empfängt diese Daten und berechnet daraus die Koordinaten des eigenen Standortes auf der Erde. Dafür muss er das Signal von mindestens 4 Satelliten empfangen. Die Umlaufbahnen der Satelliten sind so berechnet, dass sich auf jedem Punkt der Erde theoretisch immer wenigstens 4 Satelliten in Empfangsreichweite befinden.

GPS wird demnächst auch durch ein europäisches Satellitensystem namens Galileo ergänzt. Dadurch erreicht man eine verbesserte Abdeckung und Genauigkeit, bei der jederzeit 15 Satelliten erreichbar sein sollen. Etliche GPS-Empfänger können nach einem Firmware-Update auch für Galileo genutzt werden. Gegen Bezahlung kann man ein qualitativ besseres Galileo nutzen, das eine Genauigkeit von unter einem Meter liefert. Der kostenlose Galileo-Dienst hat eine Genauigkeit vergleichbar der vom GPS.

Um die Satellitennavigation für die Praxis tauglich zu machen (7 Meter Genauigkeit ist nicht gerade berauschend), wird die so genannte Pseudoranging-Methode eingesetzt. Indem die Signallaufzeiten der Signale mehrerer Satelliten ausgewertet und verglichen werden, kann so die Genauigkeit auf rund 1 Meter erhöht werden. Je mehr Satelliten der Empfänger also findet, desto genauer ist die Messung.

nav_satelliten

Prinzip der Satellitenpeilung

Gerätetypen

Um die Daten der Satelliten auswerten und zu einer Position im Raum umrechnen zu können, braucht man ein Empfangsgerät. Hierfür gibt es unterschiedliche Lösungen mit Vor- und Nachteilen. Allgemein sollte man beim Kauf eines Gerätes folgendes beachten:

  • Genauigkeit des GPS-Empfanges, auch unter schwierigen Bedingungen (z.B. in Wäldern oder Schluchten).
  • Möglichkeit, freies Kartenmaterial (basierend auf OpenStreetMap) aufzuspielen.
  • Robustheit des Gerätes. Es sollte Erschütterungen, Stöße und Regengüsse aushalten.
  • Akku-/Batterielaufzeit und die Möglichkeit, normale Batterien oder Ersatzakkus zu verwenden.
  • Qualität des Displays. Es muss auch bei Sonnenlicht gut erkennbar sein.
  • Möglichkeit der Montage am Vorbau des Fahrrades (hier muss oft improvisiert werden).

Outdoor GPS-Geräte

Diese Geräte sind speziell für den Outdoor-Einsatz gemacht, d.h. sie sind meist robust, zuverlässig, wasserfest und sogar eine Montage am Fahrradlenker ist möglich. Die Betriebsdauer ist in der Regel sehr gut (um die 20 Stunden). Man sollte jedoch darauf achten, dass der Akku austauschbar ist. Im Idealfall kann man sogar normale Batterien verwenden, so dass man bei mehrtägigen Touren nicht unbedingt ein Ladegerät dabei haben muss und auch keine teueren Ersatzakkus kaufen muss.

Der einzige große Nachteil dieser Geräte ist, dass der Hersteller durch den Verkauf seines Kartenmaterials noch einmal kräftig Geld verdienen will. Jedoch haben ein paar passionierte Navi-Benutzer durch Reverse-Engineering eine Möglichkeit geschaffen, diese Hürde zu umgehen. Es ist freies Kartenmaterial basierend auf OpenStreetMap im Internet verfügbar, das mit einer kostenlosen Software auf das Gerät geladen werden kann. Diese Karten haben mittlerweile eine große Abdeckung und Genauigkeit erreicht.

nav_gps

Am Vorbau montiertes Garmin eTrex GPS-Navi

Mobiltelefone mit GPS-Funktion

Standardmäßig ist in die meisten Smartphones ein GPS-Empfänger eingebaut. Die Qualität dieser Empfänger ist unterschiedlich und kann je nach Qualität des eingebuaten GPS-Chips sogar mit der Genauigkeit von richtigen Outdoor-Navis mithalten. Auch gibt es tolle Apps (z.B. OruxMaps oder Locus Map), die eine Offline-Navigation mit freiem Kartenmaterial unterstützen. Die Karten werden dabei vorher auf das Smartphone heruntergeladen und man benötigt für die Navigation keinen Handyempfang. Man kann also im Flugzeugmodus navigieren. Ein großes Problem ist jedoch nach wie vor die Akkulaufzeit. Mit eingeschaltetem Display ist der Akku eines Smartphones in der Regel nach 3 Stunden leer. Das hintergrundbeleuchtete Display ist der größte Stromfresser beim Smartphone. Wenn man das Smartphone nur hin und wieder für die Orientierung einschaltet und ansonsten das Display ausgeschaltet bleibt, kann man die Laufzeit auf über einen Tag strecken. Man ist also auf Wechselakkus angewiesen und braucht täglich eine Steckdose zum Aufladen. Dazu kommt noch, dass die meisten Geräte nicht wetter- und stoßfest sind (außer man kauft sich ein spezielles Outdoor-Smartphone). So praktisch solche Multifunktionsgeräte also sind, haben sie speziell für mehrtägige Outdoor-Abenteuer noch einige Nachteile.

Smartphone mit einer Navigations-App

Smartphone mit einer Navigations-App

Kartenmaterial

OpenStreetMap ist ein freies Projekt, in welchem Geodaten durch eine weltweite Community gesammelt werden, um sie jedem kostenlos zur Verfügung zu stellen. Mit Hilfe dieser Daten entstehen Landkarten unterschiedlicher Art, die man auch für Navigation verwenden kann. Die Karten und Geodaten werden regelmäßig aktualisiert und erweitert und haben mittlerweile einen hohen Genauigkeitsgrad erreicht. Teilweise übertreffen sie sogar die Karten der professionellen Hersteller. Die Karten enthalten zahlreiche Informationen und Daten, wie z.B. Hotels, Restaurants, Geschäfte, Wasserquellen, Berghütten, öffentliche Verkehrsmittel und vieles mehr. Selbst Höhenlinien können eingeblendet werden. Für Mountainbiker und Fahrradfahrer gibt es speziell aufbereitete Karten auf Basis von OpenStreetMap. Die bekanntesten sind OpenMTBMap und VeloMap. Die beiden Typen enthalten die gleichen Kartendaten, stellen sie aber unterschiedlich dar.

nav_openmtbmap

OpenMTBMap Beispielkarte

  • OpenMTBMap zeichnet sich durch eine sehr umfangreiche Kennzeichnung der Wegtypen aus. So wird zum Beispiel unterschieden zwischen Wegbeschaffenheiten, Untergrund, Fahrradtauglichkeit, Schwierigkeitsgrad, Steigung und Gefälle, Fahrradweg, etc. In der Praxis kann die vielfältige Markierung der Wegtypen etwas verwirrend sein, dafür ist der Informationsgehalt der Karten gigantisch. Die Karte kommt mit 6 unterschiedlichen Layouts, von welchen man das für das eigene Navi übersichtlichste auswählen kann.
  • VeloMap ist klarer aufgebaut wie OpenMTBMap. Wege sind deutlicher und einfacher zu erkennen, dafür ist der Informationsgehalt in Bezug auf die Wegtypen nicht ganz so umfangreich. Dennoch gibt es eine ausreichende Unterscheidung zwischen verschiedenen Straßentypen, Wegbeschaffenheiten und Fahrradwegen. Diese Karte ist wegen der Übersichtlichkeit für Navis mit kleinem Display sehr gut geeignet.

Das Wichtigste für die Navigation ist jedoch ein genauer Track und ein guter GPS-Empfang. Die Karte im Navi dient dann nur noch der groben Orientierung, besonders wenn die Route sorgfältig vorgeplant wurde. Für die größere Orientierung sollte man sowieso zusätzlich Papierkarten dabeihaben.

Tourenplanung

Die meisten GPS-Geräte unterstützen auch Routing. Das heißt, man gibt einen Zielpunkt ein und das Navi sucht den kürzesten Weg dorthin. Dabei kann man oft auch Kriterien festlegen, wie zum Beispiel eine Vermeidung von Straßen. Diese Art der Navigation wird in der Praxis jedoch eher selten zum Einsatz kommen. Normalerweise möchte man eine bestimmte Tour oder Route fahren, die man vorher geplant hat. Diese Route wird auf dem GPS-Gerät gespeichert und dort als Linie dargestellt, der man einfach nachfährt.

Um eine Route auf ein GPS-Gerät laden zu können, muss diese vorher mit einem entsprechenden Werkzeug geplant und erstellt werden. Das Standardformat für solche digitalen Tourdaten nennt sich „GPX-Track“. Für die Planung von Touren auf dem PC und die Erstellung dieser Tracks gibt es eine Vielzahl verschiedener Programme. Die Bandbreite erstreckt sich von kostenlosen teils webbasierten Anwendungen, über Planungsprogramme von Anbietern digitaler Karten, bis hin zu professionellen Anwendungen, die weit mehr bieten als man jemals für die Outdoor-Routenplanung benötigen wird.

Bewährt haben sich einige kostenlose webbasierte Planungshilfen, die einen guten Funktionsumfang bieten und einfach zu bedienen sind. Zur Planung stehen dort unterschiedlichen Kartentypen zur Verfügung, wie z.B. OpenStreetMap, Google Maps, Satellitenbilder und andere. Man wählt einfach die Karte aus, die man für die Planung verwenden möchte, und klickt die einzelnen Wegpunkte zusammen. Am Ende kann man die Route abspeichern und als GPX-Track herunterladen. Man kann auf solchen Portalen auch Routen anderer Benutzer ansehen und herunterladen. Gute Planungstools sind zum Beispiel:

GPSies.com. Dort kann man auf Basis unterschiedlicher Wanderkarten, Straßenkarten und Satellitenkarten weltweit recht komfortabel Routen vorbereiten. Das Gute ist, dass man während der Planung zwischen den verschiedenen Kartentypen hin- und herschalten kann.

nav_gpsies

Planungstool GPSies.com

Outdooractive.com bietet einen ähnlichen Service, verwendet teilweise jedoch anderes Kartenmaterial und innerhalb Deutschlands in der höchsten Zoomstufe sogar die überaus genauen Karten des Landesvermessungsamtes, auf welchen auch der kleinste Pfad eingezeichnet ist.

nav_outdooractive

Planungstool Outdooractive

Für die Offline-Planung empfehlen sich die digitalen Karten des Kompass-Verlags inklusive Planungstool, die Süddeutschland, Österreich, Südtirol, die Balearen oder Kanarischen Inseln abdecken. Hier sind auch kleine Wanderwege zuverlässig eingezeichnet. Die digitalen Kompass-Karten weisen oft kleine Abweichungen von der Realität auf. OpenStreetMap und Satellitenbilder von Google Earth und Bing Maps (Microsoft) sind genauer.

nav_kompass

Planungstool Kompass Digital Map

Tourenplanung Beispiel

Im Gebirge ist es oft so, dass nur ein Weg zum Gipfel führt und dieser auch gut beschildert ist. Dafür braucht man eigentlich gar kein Navi. Wenn man allerdings den Anspruch hat, spezielle Wegabzweige zu finden weil sie vielleicht interessanter sind, oder sich in Bergregionen bewegt die nicht so gut beschildert sind, kann ein genauer Track sehr hilfreich und wichtig sein. Die Routenplanung im Hochgebirge ist teilweise eine Herausforderung, da die verschiedenen digitalen Kartenmaterialien ganz unterschiedliche Qualität und Vor- und Nachteile haben.

Schritt 1:
Zuerst verschafft man sich einen Überblick über die geplante Route. Man beginnt am besten mit dem zentralen Punkt der Alpenüberquerung: Den Pässen am Alpenhauptkamm. Eine topografische Übersichtskarte ist hierfür gut geeignet.

nav_tour01

Schritt 1: Grobplanung der Route

Schritt 2:
Die Vorplanung geschieht anhand einer digitalen Wanderkarte, falls verfügbar. Ideal ist Kompass Digital Map. Falls es für das Gebiet keine digitalen Wanderkarten gibt kann man auch Papierwanderkarten verwenden, muss dann aber versuchen, im nächsten Schritt die Route am Computer möglichst genau nachzuvollziehen. Der Vorteil einer Wanderkarte ist, dass hier alle auch noch so kleinen Wege eingezeichnet sind. Der Nachteil ist, dass diese Karten nicht immer GPS-genau sind. Das heißt, es gibt leichte Abweichungen zur Realität und eine Nachbearbeitung ist sinnvoll.

nav_tour02

Schritt 2: Routenplanung mit der Wanderkarte

Schritt 3:
Hier wird die Route mit OpenStreetMap verfeinert. Ein geeignetes Werkzeug ist hier GPSies.com. Wenn man vorher bereits einen GPX-Track erzeugt hat, kann dieser hier importiert werden. Ansonsten muss man die Route auf GPSies möglichst genau nachvollziehen. Man wird feststellen, dass die Wanderkartenroute leichte Abweichungen aufweist, die man korrigieren sollte. Manche Wege der Wanderkarte sind jedoch auf der OpenStreetMap noch nicht vorhanden (OSM wird ständig erweitert und verbessert). Das macht den Vorteil einer Wanderkarte aus.

nav_tour03

Schritt 3: Anpassung der Route mit OpenStreetMap

Schritt 4:
Der Feinschliff erfolgt mit Satellitenbildern. Bei GPSies kann man von OSM auf Google oder Microsoft Satellitenbild umschalten. Satellitenbilder haben den Vorteil, dass sie immer mit der Realität genau übereinstimmen. In hoher Zoomstufe sind kann man hier die Wege noch weiter verfeinern, und die Wege die auf OSM nicht eingezeichnet sind nachbessern und korrigieren. Auf einem Satellitenbild mit hoher Auflösung kann man auch die Qualität des Weges recht gut beurteilen. Die meisten Wege sind auf den Satellitenbildern sichtbar, es sei denn sie führen durch dichten Wald oder sind von Wolken verdeckt.

nav_tour04

Schritt 4: Feinschliff mithilfe von Satellitenbildern

Schritt 5:
Im Hochgebirge und besonders im steilen Gelände kann es nützlich sein, sich mit Hilfe von Google Earth ein dreidimensionales Bild vom Gelände zu machen. Der GPX-Track kann einfach importiert werden. Man kann die Strecke auf einer dreidimensionalen Karte abfahren und bekommt so ein gutes Gefühl für die Steigungen und die Fahrbarkeit besonders schwieriger Routen.

nav_tour05

Überprüfung anhand von 3D-Satellitenkarten (Google Earth)

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.