GPS zur Positionsbestimmung

GPS spielt im Alltagsgebrauch wie in beruflichen Anwendungen eine wichtige Rolle – und ist immer verbunden mit der Frage nach Genauigkeit und Verlässlichkeit.

Informationen für Schulklassen:

Zielgruppe (Alter/Schulstufe): 10-18 Jahre (Inhalte werden an die Altersgruppe angepasst)
Dauer: 45-60 Minuten
TeilnehmerInnenzahl: max. 20 TeilnehmerInnen (bzw. geteilte Gruppen)
Vorbereitung/Vorwissen: Grundwissen über Temperatur und Licht(stärke) sowie elektromagnetische Wellen sind für OberstufenschülerInnen von Vorteil. Der Vortrag wird sprachlich aber an das jeweilige Vorwissen der SchülerInnen angepasst.
   
Wir nutzen gerne Wetterberichte, um uns über das zu erwartende Wetter zu informieren. Neben diesen Prognosen gibt es Messstationen (zu Klima oder Luftgüte), die aktuelle Atmosphärenzustände messen. Diese offiziellen und nach gewissen Kriterien aufgestellten Stationen können aber nicht immer kleinräumige, lokal und unmittelbar auftretende Zustände erfassen. Will man den Zustand an einer gewissen Stelle messen, können private, von BürgerInnen betriebene Stationen Informationen zu verschiedenen Umweltfaktoren liefern.
Die Erfassung unterschiedlicher Umweltfaktoren durch private Messtationen liefert genauere Aussagen zu Klima- oder Umweltbelastungen an konkreten Standorten als durch das offizielle Messnetz bereitgestellt werden kann. Dadurch werden Analysen mit selbst gewonnenen sowie weiteren Messdaten möglich. Dadurch kann beispielsweise auf lokal auftretende Probleme – wie Lärmbelastungen oder schlechte Luftqualität – aufmerksam gemacht werden. Auch stadtklimatischer Phänomene wie die Unterscheidung versiegelter/bebauter Flächen vs. Vegetation, Hitzestaus und Lärm- oder Schadstoffbelastung lassen sich damit erforschen.
Mittels modularer Umweltmessstationen können BürgerInnen Daten zu Umweltphänomenen wie Temperatur, Luftqualität, Lichtstärke, Luftfeuchtigkeit, etc. positionsbezogen messen. Die Modularität dieser privaten Umweltmessstationen ermöglicht es – je nach Forschungsfrage und Anliegen – verschiedene zur Verfügung stehende Sensoren zur Erhebung der Daten einzusetzen. Ist die Station einmal eingerichtet, liefert sie kontinuierlich Messungen zu den gewählten Phänomenen.
Die erfassten Daten können in der Folge als Open Data über das Internet in einer Karte sichtbar gemacht werden. Das dadurch entstehende Messnetz ist für alle Interessierten unter folgender Adresse einsehbar: https://opensensemap.org/
Die Verknüpfung von GPS-Koordinaten mit standortbezogenen Daten dient dazu, dass diese auf Karten dargestellt und neue Informationen abgeleitet werden können.

Quiz

Wofür stehen GPS/GNSS?

Globale Platz Systeme/Globales Nord-Süd Satelliten
Geografische Personen-Signatur
Systeme zur Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde
Geodätische Positionierungs-Satelliten
 

Welche Informationen sendet ein GPS-Satellit an das Empfängergerät?

Routeninformation, damit man weiß wie man zum Ziel gelangt
die exakten Koordinaten der Empfängerposition
die Mobilfunkdaten des Nutzergerätes
den Sendezeitpunkt der Nachricht und Orbitinformation des Satelliten
 

Von wie vielen Satelliten muss ein Emfpängergerät mindestens Signale empfangen, um die Position auf der Erdoberfläche bestimmen zu können?

mindestens 1: Empfängerkoordinaten werden direkt durch den nähesten Satelliten übermittelt.
mindestens 5: ein Satellit aus jeder Himmelsrichtung und ein geostationärer Satellit möglichst senkrecht über dem Empfänger.
mindestens 2: einer übermittelt die x-Koordinate, einer die y-Koordinate .
mindestens 3 Satelliten sind notwendig, die Position wird durch Abstandsmessung ermittelt
 

Wodurch kann es zu Ungenauigkeiten und Fehlern in der Positionsbestimmung oder Navigation mit GPS kommen?

Atmosphärische Störungen, Mehrfachwege oder Abschattung der Signale.
Das Empfängergerät/Navi wird falsch herum gehalten/montiert.
Die Satelliten befinden sich auf der anderen Seite der Erdkugel.
Zu viele Leute verwenden gerade GPS und dadurch ist der Signalempfang zu schwach.