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.

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.

Ich 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!

Auch 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.

Be­vor ich fort­fah­re: Die Fir­ma HOLUX ist Plei­te! Es gibt ei­ne in­of­fi­zi­el­le Sei­te, ei­ne Art Selbst­hil­fe­grup­pe, die den Kon­takt zwi­schen Nut­zern her­stellt. Ich be­sit­ze ei­ne der letz­ten Ver­sio­nen der Aus­le­se­soft­wa­re ezTour 3.2. Auch wenn die Kar­te nicht mehr dar­ge­stellt wird, wer­den die Tracks (noch) kor­rekt aus­ge­le­sen. GpsBabel kann die Tracks aus­le­sen, nicht aber die Weg­punk­te. Das Week-Rol­l­over Pro­blem bleibt un­ge­löst und führt zu «Selt­sam­kei­ten».

Im 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. Nach 11 Jah­ren und stän­di­gem Ge­brauch hält der Ak­ku auch bei tie­fen Tem­pe­ra­tu­ren im­mer noch ei­nen vol­len Ski­tag durch!

Nach­dem ich die Pro­ble­me des HOLUX GPSport 245 ana­ly­siert hat­te, kam ich auf die Idee, ein Nach­fol­ge­mo­dell zu be­schaf­fen. Das ist leich­ter ge­sagt als ge­tan, weil die Auf­zeich­nungs­soft­wa­re auf dem Smart­phone die klas­si­schen Da­ten­log­ger ar­beits­los ge­macht hat. Nach lan­gem hin- und her be­stel­le ich zwei Co­lum­bus GPS Da­ta Log­ger, den Co­lum­bus V-1000, ei­ne Art Arm­band­uhr, so­wie den smart aus­se­hen­den Co­lum­bus V-900, der ei­ne me­tal­li­sche Rück­wand be­sitzt und da­her nie­mals «auf dem Kopf» ge­tra­gen wer­den darf, wenn er über­haupt Da­ten auf­zeich­nen soll. Bei­de Gerä­te ha­ben Selt­sam­kei­ten, die sie für die Auf­zeich­nung von Ski­ge­bie­ten als un­ge­eig­net er­schei­nen las­sen. Um die Da­ten über­haupt sinn­voll nut­zen zu kön­nen, muss­te ich das Ein­le­se­mo­dul von GNavigia kom­plett über­ar­bei­ten. An die Zu­ver­läs­sig­keit, ins­be­son­de­re die All­tags­taug­lich­keit des HOLUX rei­chen die Gerä­te nicht her­an. Fol­gen­de Pro­ble­me ha­be ich an den Händ­ler, Co­lum­bus Eu­ro­pe, ge­mel­det, ich zi­tie­re mehr oder min­der wört­lich:

- Ich hat­te bei­de Gerä­te an un­ter­schied­li­chen La­de­ge­rä­ten an­ge­schlos­sen. Trotz der An­zei­ge «voll» fie­len bei­de an ver­schie­de­nen Ta­gen aus. Das kann zwar auch die wei­ter un­ten be­schrie­ben Grün­de ha­ben, al­ler­dings konn­te ich fest­stel­len, dass die Gerä­te gar nicht voll ge­la­den sind, ob­gleich sie das an­zei­gen. Als auf Dau­er nicht hin­nehm­ba­ren Wor­ka­round ma­che ich nun fol­gen­des: Ich zie­he den Ste­cker am Gerät und ste­cke ihn nach 5 Se­kun­den wie­der ein. Der V 1000 lud ein­mal fast ei­ne Stun­de nach. Wenn ich den Vor­gang wie­der­ho­le, lädt er er­neut 10-20 Mi­nu­ten nach. Da­nach hält er ei­nen Tag durch. Wet­ter und Tem­pe­ra­tur wa­ren an al­len Ta­gen prak­tisch iden­tisch. Da­ran kann der Aus­fall nach 7 Stun­den nicht lie­gen. Der V 900 lädt nach Wie­der­ein­ste­cken eben­falls nach, al­ler­dings nur we­ni­ge Mi­nu­ten.
- Der V 1000 er­zeugt Spei­cher­feh­ler, wenn das For­mat auf CSV-Datei ein­ge­stellt ist. Un­ter 30.000 Track­punk­ten gab es (ge­nau) ei­nen Punkt, des­sen Zeit­an­ga­be «faul» war. Las­se ich mir den Track nach Uhr­zeit als Pro­fil an­zei­gen, se­he ich, dass ei­ne Zeit­an­ga­be oder ei­ne Hö­he falsch sind. Man­che Tracks sind kom­plett rich­tig, man­che ent­hal­ten ei­nen Feh­ler.
- Der V 1000 hat, wie man auf dem Bild gut er­ken­nen kann, drei gro­ße Tas­ten an der rech­ten Sei­te. Die un­ters­te stoppt bei ein­fa­chem An­tip­pen die Auf­zeich­nung. Da es kei­nen «star­ken» Druck­punkt gibt, lässt sie sich leicht aus ver­se­hen be­tä­ti­gen. An ei­nem Ski­tag kann das schnell pas­sie­ren. Wir tra­gen die Uhr jetzt am rech­ten Arm, weil die Tas­te dort, arm­auf­wärts zei­gend, ge­gen Fehl­be­die­nung bes­ser ge­schützt ist.
- Der V 900 lässt sich hin­sicht­lich der Auf­zeich­nungs­ra­te nicht kon­fi­gu­rie­ren. Da­durch schreibt er je­de Se­kun­de ei­nen Wert in die Da­tei. (Der V 1000 lässt sich sehr ein­fach auf 10 oder 20 m-Inter­val­le ein­stel­len.) Da­durch er­zeugt er ei­ne Da­ten­men­ge, die ich gar nicht be­ar­bei­ten will. Beim Ski­fah­ren er­schei­nen die Track­punk­te et­wa im 6 m-Abstand.
- Die Hö­hen wer­den bei bei­den Gerä­ten nur auf ei­nen Me­ter ge­nau ge­spei­chert. Das ist für ei­nen ein­zel­nen, los­ge­lös­ten Punkt si­cher rich­tig, weil GPS die Hö­hen nur auf 10-15 m ge­nau lie­fert. Für auf­ein­an­der­fol­gen­de Punk­te gilt hin­ge­gen das Prin­zip des Dif­fe­ren­tial-GPS. Die­ses be­sagt, dass die re­la­ti­ve Ge­nau­ig­keit im De­zi­me­ter­be­reich liegt. Zu­sam­men mit den kur­zen In­ter­val­len er­ge­ben sich ins­be­son­de­re beim V 1000 da­durch falsche Län­gen­be­rech­nun­gen. Ei­ne se­ri­öse Län­gen­an­ga­be er­for­dert da­her das Glät­ten der Hö­hen.
- Der V 900 schal­tet sich hin und wie­der selbst aus. Ob das an der Kon­fi­gu­ra­ti­on liegt, muss ich noch er­mit­teln. Nach ei­ner län­ge­ren Pau­se oh­ne Be­we­gung muss man das Gerät kon­trol­lie­ren. Das ist sehr läs­tig.

Ein großes Man­ko ist, dass man bei­de Co­lum­bus GPS-Emp­fän­ger nur über ei­ne in Ja­va im­ple­men­tier­te Soft­ware aus­le­sen kann. Ich ver­zich­te auf die oh­ne­hin fri­cke­li­ge Sprach­auf­zeich­nung und le­se die Da­tei­en sel­ber aus. Da­zu stel­le ich das For­mat auf CSV-Datei ein. Ins­be­son­de­re kann ich dann an­ge­ben, dass ich kei­ne Punk­te mit Ge­schwin­dig­keit gleich 0 km/h ein­le­sen will. Zu­dem ha­be ich GNavigia so schlau ge­macht, dass sich die gro­ben Feh­ler leich­ter fin­den las­sen. Das un­ab­ding­ba­re Glät­ten der Hö­hen ist schon seit lan­ger Zeit Be­stand­teil des Pro­gramms.