Koordinaten und Koordinatensysteme sind zumeist aus Berechnungen in der Geometrie und Trigonometrie bekannt. Dargestellt werden Punkte in einem zwei- oder dreidimensionalen Raum.

Im Allgemeinen werden rechtwinklige Koordinatensysteme benutzt, bei denen die Koordinatenachsen senkrecht (orthogonal) aufeinander stehen. Diese Systeme werden nach René Descartes (latinisiert Cartesius) Kartesische Koordinatensysteme genannt.


In diesem Kapitel werden Koordinatensysteme und Koordinaten vorgestellt, die für das GPS von Bedeutung sind.

Start einer Delta II-Rakete


Die Standortbestimmung sowie die Navigation durch Satelliten erfolgen auch heute fast ausschließlich auf der Basis des US-amerikanischen NAVSTAR-GPS, das verkürzt GPS (Global Positioning System) genannt wird.

NAVSTAR-GPS (USA)

Das NAVSTAR-GPS (Navigation Satellite Timing and Ranging-Global Positioning System) ist ein satellitengestütztes Navigationssystem, das vom US-Militär entwickelt, betrieben und kontrolliert wird, um die sofortige Positionsbestimmung eines beliebigen Objektes auf der Erdoberfläche zu ermöglichen.

  • 1973 wurde die Entwicklung von der U.S. Air Force und der U.S. Navy beschlossen.
  • 1978 erfolgte der Start des ersten GPS-Satelliten.
  • 1993 erfolgte die vollständige Inbetriebnahme, nachdem 24 Satelliten im Orbit waren.
  • 2004 erfolgte der Start des fünfzigsten GPS-Satelliten.
  • 2014 wurde der achte von Boing entwickelte Satellit der Baureihe GPS IIF in den Orbit gebracht.
  • 2016 wurde der letzte GPS IIF-Satellit wird der Konstellation hinzugefügt.
  • 2017 wurde der Service für zivile GPS-NutzerInnen durch die US-amerikanische und chinesische Satellitenkooperation verbessert.


Aktuelle und offizielle Informationen zum GPS finden sich unter gps.gov.

 

Die Entwicklung des GPS hat einen eindeutig militärischen Hintergrund, ist aber auch für die zivile Nutzung (mit Einschränkungen) freigegeben.


Auf die zivilen Anwendungsbereiche soll
nun eingegangen werden.

Durch die Positionsbestimmung mobiler Geräte lassen sich die jeweiligen Standorte der NutzerInnen mit Phänomenen vor Ort in Verbindung zu bringen, um dann gezielt zugehörige Informationen zu liefern. Auf der Grundlage von Karten ist zudem eine GPS-gestützte (geführte) Navigation möglich. Darüber hinaus kann eine GPS-gestützte Datenerfassung der Planung eines mobilen ortsbezogenen Lernangebotes dienen.

Auch wenn die GPS-Technik stets im Hintergrund abläuft, soll dieses Modul einen grundsätzlichen Einblick geben. Du beschäftigst dich daher mit Grundlagen zum Thema "GPS - Global Positioning System".


Folgende Aspekte sind dabei wesentlich:

  • Wie und warum ist das GPS entstanden und woraus besteht das GPS?
  • Was sind wichtige Anwendungsbereiche des GPS?
  • Was besteht an GPS-Hard- und Software?
  • Wie funktioniert die Positionsbestimmung per GPS?



Teile des Inhalts basieren auf dem E-Learning Modul "GPS und Koordinatensysteme" des Projektes FerGI Fernstudienmaterialien Geoinformatik (2003-2006).
Autoren: Prof. N. de Lange u. C. Plass, ehem. Institut für Fernerkundung und Geoinformatik - Universität Osnabrück.

GPS-Segmente


Das globale Positionierungssystem besteht aus folgenden drei Segmenten:

  • Weltraumsegment

  • Kontrollsegment

  • Nutzersegment



Die einzelnen Segmente werden im Folgenden näher beschrieben.