Als Navigieren soll an dieser Stelle das sichergestellte Erreichen einer Zielposition von der eigenen Ausgangsposition verstanden werden.

In mobilen ortsbezogenen Lernangeboten sind die Zielpositionen nicht selten (Lern-)Stationen, die besucht werden. Zwei grundlegende Arten der Navigation lassen sich unterscheiden:

  • Von A nach B auf Grundlage eines Wegenetzes


    Sobald ein Wegenetz genutzt wird, um von A nach B zu gelangen und dabei die Möglichkeiten unüberschaubar werden, helfen eigens hierfür entwickelte Navigationsgeräte oder auch Kartendienste und Navigationsapps auf dem Smartphone dabei, optimale Wege zu ermitteln. Als optimalen Weg können die AnwenderInnen dann in der Regel "kürzester" oder "schnellster" Weg und die Art der Fortbewegung (z.B. Fußgänger, Fahrrad oder Auto) wählen. Moderne Geräte / Anwendungen können zusätzliche Informationen z.B. die aktuelle Verkehrssituation mit einbeziehen, um daraufhin die Navigationsanweisungen zu generieren, die auch mithilfe künstlicher Sprache ausgegeben werden können.

    Hinweis:
    Diese Art der Navigation kommt in der Regel bei mobilen ortsbezogenen Lernangeboten nur entkoppelt vor und dient dann ausschließlich dem Auffinden einer bestimmen Position.


  • Von A nach B über Luftlinie

    Steht kein Wegenetz zur Verfügung oder soll vielleicht gar nicht genutzt werden, dann kommt eine weitaus weniger komplexe Navigation zum Einsatz. Eine Variante ist, dass die NutzerInnen die eigene bei Bewegung sich verändernde Position und die Zielposition in der Karte sehen. Das Symbol der eigenen Position kann dabei noch die eigene Aus- und Bewegungsrichtung anzeigen. Entlang einer gedachten Luftlinie wird dann das Ziel (irgendwie) erreicht.

    Hinweis:
    Das Autorensystem TaleBlazer (Modul TaleBlazer) verwendet diese Art der Navigation.

    Je nach Gerät / Anwendung kann die eigene Position und die Zielposition über eine Linie verbunden in der Kartensicht zu sehen sein (sichtbare Luftlinie). Nicht selten bietet eine reine Kompassansicht die Information der Entfernung zum Ziel und welche Richtung einzuschlagen ist, wie die GPS-Uhr im Kapitel "NutzerInnen-Segment" bereits zeigte.

 

Ein weiterer Anwendungsbereich ist die GPS-gestützte Datenerfassung, auf die nun eingegangen werden soll.

Die Analyse von GPS-Daten -streng genommen gehört die Navigation dazu- findet z.B. beim Besendern von Tieren zur Ermittlung von Bewegungsprofilen (Nachverfolgung / Tracking) Anwendung, wobei auch Echtzeitdaten zum Einsatz kommen können.

Eine Nachverfolgung böte sicherlich auch für mobile ortsbezogene Lernangebote spannende Möglichkeiten. Da hierzu konkrete Umsetzungen in der Praxis fehlen bzw. nicht bekannt sind, sollen hier lediglich als allgemeine Beispiele Smartmine Whale Tracker und Movebank angeführt werden. Das Stichwort Paketverfolgung wird dir ebenfalls ein Begriff sein.

Eine weniger komplexe Analyse bzw. einfache Auswertung von GPS-Daten bietet jedoch auch für mobile ortsbezogene Lernangebote, insbesondere für die Planung wichtige Anwendungsmöglichkeiten.
Liegen z.B. durch eine eigene Erfassung GPS-Daten vor, dann besitzen diese neben Koordinaten i.d.R. weitere Information wie z.B. den Erfassungszeitpunkt oder eine Höhenangabe. Aufgezeichnete Wege enthalten immer indirekt die zurückgelegte Weglänge und die dafür benötigte Zeit und wenn Höhendaten vorhanden sind (mehr oder weniger genaue) Informationen zur Steigung.
Für viele Sportarten (Wandern, Bergsteigen, Radfahren, Joggen, usw.) entstehen daher auswertbare Trainingsdaten. Die Frage wie lang ein Lernpfad ist oder wie viele Höhenmeter überwunden werden müssen, können mithilfe von GPS-Daten näherungsweise beantwortet und darüber hinaus auch auf der Grundlage von Karten veranschaulicht werden.

Das Bildschirmfoto zeigt GPS-Daten einer qualimobil-Exkursion, die in die Software QMapShack geladen wurden.
Das weiße Infofenster enthält Informationen nach einer Auswertung.
In diesem Fall wird u.a. angezeigt, dass hier eine Weglänge von 1,87 km in knapp einer Stunde zurückgelegt wurde.

 

QMapShack


Bei der Erfassung von GPS-Daten können auch weitere Informationen miterfasst "getrackt" werden. Das folgende Beispiel, das gleichzeitig verdeutlichen soll, dass GPS-Software mit der Erstellung von Karten an Grenzen stößt, zeigt GPS-Trackpunkte, die nach Herzfrequenz eingefärbt sind (je dunkler, desto höher).

Bei der Erfassung wurde das GPS-Handgerät mit einem Herzfrequenz-Brustgurt gekoppelt. Die Daten wurden in das Geographische Informationssystem QGIS geladen, in ein Geodatenformat bei Auswahl eines bestimmten Koordinatenbezugsystems konvertiert, dann klassifiziert, mit einem Massstab und einer Legende versehen und anschließend als Vektordatei exportiert zur abschließenden Verarbeitung mit dem Grafikprogramm Inkscape aus dem heraus das mit der folgenden Abbildung verlinkte PDF entstand. Das Diagramm wurde separat mittels LibreOffice aus den Geodaten erzeugt.

GPS-Daten präsentieren und analysieren

 

 

Mit QMapShack wurde bereits eine GPS-Software genannt.
Ein allgemeiner Überblick zu GPS-Software soll nun gegeben werden.

Die GPS-gestützte Datenerfassung findet in unterschiedlichen Bereichen Anwendung. Als Beispiele seien das Vermessungswesen genannt, dass mittels hochpräzisem GPS z.B. der Kartographie zuarbeiten kann oder der Natursport (Outdoor-Sport), bei welchem viele durchgeführte Aktivitäten per GPS festgehalten / dokumentiert werden können.

Eine GPS-gestützte Datenerfassung bietet sich für ein mobiles ortsbezogenes Lernangebot vor allem für Planungszwecke an.

Besteht ein Angebot aus Stationen, die eine Koordinate erfordern und geschieht die Umsetzung mithilfe eines Autorensystems, dann bietet dieses in der Regel die Möglichkeit, die Stationen auf der Grundlage eines Luft- / Satellitenbildes eindeutig festzulegen, wie z.B. die Kartenanwendung in TaleBlazer.

Vielleicht spielen aber bei der Festlegung der Stationen z.B. Weglängen eine Rolle oder die möglichen Stationen, zu denen keine Gesamtübersicht existiert, können in der Kartenanwendung nicht eindeutig ausgemacht werden. In dem Fall ermöglichen GPS-Handgeräte und GPS-Apps die Erfassung von Stationen und Wegen vor Ort.

  • Stationen erfassen


    Eine einzelne Station lässt sich GPS-gestützt über eine geographische Koordinate (Erläuterung folgt) eindeutig erfassen. Das Ergebnis auf den mobilen Geräten ist ein sog. Wegpunkt, der mindestens aus den Koordinaten besteht und in der Regel neben einer Bezeichnung mit weiteren Informationen wie "Zeitpunkt der Erfassung" oder "Höhe" verknüpft ist. Meist können NutzerInnen die Bezeichnung selbst eingeben oder auch weitere Ein- und Angaben machen (z.B. Kommentar o. Zuordnung zu einer Kategorie).

    Hinweis:
    Die Genauigkeit und der Informationsumfang hängt von den Rahmenbedingungen (z.B. Sicht auf Satelliten) wie auch von der verwendeten Hard- und Software ab. GPS-Handgeräte verfügen häufig über die Funktion eine genauere Koordinate über die Mittelwertbildung einer Mehrfachmessung zu bestimmen. Manche GPS-Apps erlauben die Definition eigener Attribute / Kategorien.


  • Wege erfassen

    Die GPS-gestützte Erfassung eines Weges ist letztlich die fortlaufende Erfassung einzelner Koordinaten, die dann zusammen als Sammlung / Liste einen sog. Track ergeben. 

    Hinweis:
    Je nach Gerät und Software kann möglich sein, dass die Art der Erfassung festgelegt werden kann.
    Eine neue Koordinate kann z.B. erst dann erfasst werden, wenn zur vorangegangen eine bestimmte Mindestdistanz gegeben ist z.B. "alle 20 Meter" oder nach Verstreichen eines bestimmten Zeitraumes z.B. "alle 15 Sekunden". Eine weitere Voraussetzung zur Erfassung einer Koordinate kann das Erreichen einer angegebenen Mindestqualität des GPS-Signals (Erläuterung folgt) sein.

 

Ergebnis einer GPS-gestützten Datenerfassung sind immer Geodaten, die nicht nur für Präsentationzwecke (z.B. Darstellen eines Lernpfades auf Grundlage einer Karte) geeignet sind, sondern darüber hinaus durch eine Auswertung weitere wichtige Informationen (z.B. Weglängen, Steigungen) liefern können.

GPS-Software lässt sich nach verschiedenen Kriterien unterscheiden.
Aufgrund der mittlerweile fast unüberschaubaren Vielfalt und Menge an GPS-Softwareprodukten, sollen hier keine konkrete Empfehlungen gemacht werden.
Begriffe zur Eingabe in eine Suchmaschine deiner Wahl sollten neben dem Schlüsselbgriff "GPS" auch Stichworte zum Verwendungszweck oder ggf. auch zur Lizenzform enthalten, die ein erstes Kriterium zur Unterscheidung darstellen kann.

Lizenzform

Wichtigsten Lizenzformen sind Freie Software / Open Source, Proprietäre Software, Freeware und Shareware. Daneben bestehen weitere Lizenzformen.

Anwendungsumgebung

GPS-Software kann unterwegs / auf mobilen Geräten eingesetzt werden, oder stationär / am Rechner.
Manche Hersteller berücksichtigen bieten für beide Umgebungen Software an, z.B. eine mobile Version vordinglich zur Erfassung von GPS-Daten und eine Desktop-Version vordringlich zur Betrachtung / Nachbearbeitung.

  • Unterwegs / auf mobilen Geräten
    Ausprägung je nach Gerät und Betriebssystem. Z.B. Apps auf Smartphones oder sog. Firmware auf reinen GPS-Geräten.
  • Stationar / Rechner
    Die Software ist z.B. vordringlich für die Auswertung von GPS-Daten (z.B. von sportlichen Aktivitäten) als Anwendung am Desktop-PC  installiert.

Einsatzgebiet

Die Einsatzgebiete "Navigation" und "Datenerfassung" wurden bereits vorgestellt.
Je nach Einsatzgebiet und den damit verknüften Anforderungen stehen unterschiedliche GPS-Software-Produkte zur Verfügung:

Navigation

GPS-Software für die Navigation, fest installiert auf Navigationsgeräten oder in Form von Apps auf dem Smartphone / Tablet legt u.a. hohen Wert auf gute Bedienbarkeit, eine gute Kartendarstellung und nicht zuletzt auf die schnelle Berechnung von Wegen auf der Grundlage eines möglicht gut modellierten Wegenetzes.

Datenerfassung

Dient eine GPS-Software vordringlich der Erfassung von GPS-Daten, dann spielt nicht zuletzt die Genauigkeit eine wesentliche Rolle. Wie im Kapitel Datenerfassung bereits erwähnt, können hierzu spezielle Funktionen zur Verfügung stehen. Darüber hinaus und vor allem im Vermessungswesen von Bedeutung sind spezielle Schnittstellen (z.B. für eine externe GPS-Antenne) oder um Korrekturdaten einzubinden (z.B. SAPOS) oder Hilfsdaten (z.B. mittels AGPS).

Datenbearbeitung / -aufbereitung

Eine Bearbeitung / Aufbereitung von GPS-Daten findet i.d.R. nach der Erfassung am Desktop-Rechner statt. Auch hier bestehen je nach Verwendungszweck unterschiedliche Produkte. Das Bildschirmfoto zeigt den JAVA basierten OpenStreetMap Editor JOSM. Nach einer Datenerfassung mittels GPS-Handgerät im dargestellten Waldgebiet (hier Bad Rothenfelde) wurden die Wegpunkte (türkis) und Tracks (rot) geladen, um auf dieser Grundlage OpenStreetMap-Daten zu erzeugen / zu aktualisieren. Neben eigenen GPS-Daten dürfen auch Luft- und Satellitenbilder von (mittlerweile) mehreren Anbietern verwendet werden. Als eine von vielen speziellen Funktionen zur Datenbearbeitung sei an dieser Stelle die Möglichkeit "Form rechtwinklig machen" genannt, die häufig bei der Erfassung von Gebäudeumrissen zum Einsatz kommt.

JOSM Editor für OpenStreetMap

OpenStreetMap Editor JOSM zur Bearbeitung von Geodaten, die GPS gestützt erfasst worden sein können



GPS-Software benötigt natürlich immer (GPS-)Hardware, die nun ebenfalls thematisiert werden soll.