Schon seit vielen Hunderten Jahren ist es eine Herausforderung gewesen, sich in unbekannten Orten oder Gegenden zurechtzufinden. Im Mittelalter wurden Skizzen, und somit auch Karten zur Zielbeschreibung oder allgemein zur Orientierung eingesetzt. Mit der Entwicklung der Navigation Satellite Timing and Ranging, kurz NAVSTAR, ist der Traum für die genaue Positionierung auf jedem Punkt der Erde, zu jeder Zeit und bei jedem Wetter Wirklichkeit geworden[1, 2, 3]. Welchen unvorstellbaren Nutzen das GPS hat, wird durch die Blitzschlagortung verdeutlicht. Das GPS wird als Uhrzeit-Synchronisierer verwendet, damit alle Blitzdetektoren die genaue Uhrzeit besitzen, womit die Blitze zur einheitlichen Zeit registriert werden. Die Karten wurden immer weiter entwickelt und so wurden bedeutsame Handelsrouten auf dem Land gekennzeichnet. Zumal die Erde eine Kugel ist, erweist es sich als unmöglich, sie auf einem Blatt Papier so darzustellen, dass gleichzeitig Winkel-, Abstands- und Flächenverhältnisse erhalten bleiben. Somit entstand ein neuer Wissenschaftsbereich: „Die Kartografie“[4].
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[1] Farrell, Jay: Magnetometer/GPS/INS Demo 2002 Support and Mitigation of
GPS Signal Blockage Research. In: Journal (2004)
[2] Kaplan, Elliott D. ; Hegarty, Christopher J.: Understanding GPS: principles
and applications. Artech House Publishers, 2006
[3] Gilbert, Stephen W. ; Janiczek, P.M: Global Positioning System: : papers published
in Navigaton. Alexandria, VA : The Institut of Navigation, 1986
[4] Tschamler, Ignaz: Leitfaden der Kartographie. Bd. / Von Ignaz Tschamler, Wien
; T. 2: Karten-Projektion. Als Ms. gedr. Mähr.-Neustadt : Fehr, 1905
Inhaltsverzeichnis
- 1 Global Positioning System (GPS)
- 1.1 Einleitung
- 1.2 Fakten über das GPS
- 1.3 Drei Segmente des GPS
- 1.3.1 Raumsegment
- 1.3.2 Kontrollsegment
- 1.3.3 Nutzersegment
- 2 Positionsbestimmung
- 2.1 Auswahl der Achsen des Koordinatensystems
- 2.2 Berechnung der Position ohne Uhrenfehler
- 2.3 Praktische Schwierigkeiten
- 2.3.1 Auswahl der Satelliten
- 2.4 Anwendung des GPS
- 2.4.1 Die Luftfahrt
- 2.4.2 Die Seefahrt
- 2.4.3 Der Straßenverkehr
- 2.5 Fehlerquellen bei GPS
- 2.5.1 Satellitenfehler
- 2.5.2 Signalausbreitungsfehler
- 2.5.3 Empfängerfehler
- 2.6 Das Prinzip der Blitzschlagortung
- 2.6.1 Verwendung eines GPS-Empfängers als Zeitreferenz
- 2.6.2 Ortung von Blitzschlägen
- 3 Kartografie
- 3.1 Projektion auf eine Tangentialebene einer Kugel
- 3.1.1 1. Variation: Gnomonische Projektion
- 3.1.2 2. Variation: Stereografische Projektion
- 3.1.3 3. Variation: Orthografische Projektion
- 3.2 Horizontale Zylinderprojektion
- 3.3 Mercatorprojektion
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Seminararbeit befasst sich mit der Positionsbestimmung auf der Erde und im Raum, wobei das Global Positioning System (GPS) im Mittelpunkt steht. Die Arbeit erläutert die Funktionsweise des GPS, die damit verbundenen Herausforderungen und Anwendungsmöglichkeiten. Darüber hinaus wird ein Einblick in die Kartografie und die Herausforderungen der Darstellung der Erdkugel auf einer zweidimensionalen Fläche gegeben.
- Funktionsweise des Global Positioning Systems (GPS)
- Herausforderungen der Positionsbestimmung
- Anwendungsbereiche des GPS in verschiedenen Bereichen (Luftfahrt, Seefahrt, Straßenverkehr)
- Fehlerquellen bei der GPS-Ortung
- Grundlagen der Kartografie und Projektionsmethoden
Zusammenfassung der Kapitel
1 Global Positioning System (GPS): Dieses Kapitel bietet eine Einführung in das Global Positioning System (GPS), beginnend mit der historischen Herausforderung der Orientierung und der Entwicklung des NAVSTAR-Systems. Es werden Fakten über das GPS präsentiert, darunter die Entstehung, die Anzahl der Satelliten, deren Positionierung und die Entwicklung des Systems vom militärischen zum zivilen Gebrauch. Der Abschnitt beleuchtet die Bedeutung der Zeitgenauigkeit und die Rolle der Selektiven Verfügbarkeit (SA). Die Kosten des Systems und alternative Systeme werden ebenfalls erwähnt. Der Fokus liegt auf der Darstellung der technischen und historischen Aspekte des GPS.
2 Positionsbestimmung: Dieses Kapitel beschreibt die Grundlagen der Positionsbestimmung mit dem GPS. Es behandelt die Auswahl der Koordinatensysteme, die Berechnung der Position unter idealen Bedingungen und die Herausforderungen in der Praxis. Es befasst sich ausführlich mit verschiedenen Fehlerquellen und wie diese die Genauigkeit beeinflussen. Die Kapitelteile untersuchen die Anwendung des GPS in der Luftfahrt, Seefahrt und im Straßenverkehr, wobei der Schwerpunkt auf der praktischen Anwendung der Positionsbestimmung liegt. Die Blitzschlagortung als Beispiel für die Anwendung des GPS wird ebenfalls erklärt.
3 Kartografie: Dieses Kapitel widmet sich den Grundlagen der Kartografie und der Darstellung der dreidimensionalen Erdkugel auf einer zweidimensionalen Karte. Es werden verschiedene Projektionsmethoden auf Tangentialebenen und die horizontale Zylinderprojektion inklusive der Mercator-Projektion erklärt und analysiert. Der Fokus liegt auf der Erläuterung der mathematischen Prinzipien hinter diesen Projektionstechniken und deren Auswirkungen auf die Genauigkeit der Darstellung von Entfernungen, Winkeln und Flächen.
Schlüsselwörter
Global Positioning System (GPS), Positionsbestimmung, Satellitennavigation, Kartografie, Projektionsmethoden, Fehlerquellen, Zeitgenauigkeit, Luftfahrt, Seefahrt, Straßenverkehr, Blitzschlagortung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu "Global Positioning System (GPS), Positionsbestimmung und Kartografie"
Was ist der Inhalt dieser Seminararbeit?
Diese Seminararbeit behandelt die Positionsbestimmung auf der Erde und im Raum, mit dem Schwerpunkt auf dem Global Positioning System (GPS). Sie erklärt die Funktionsweise des GPS, die damit verbundenen Herausforderungen und Anwendungsmöglichkeiten. Zusätzlich werden Grundlagen der Kartografie und die Herausforderungen der Darstellung der Erdkugel auf einer zweidimensionalen Fläche erläutert.
Welche Themen werden in der Seminararbeit behandelt?
Die Arbeit deckt folgende Themen ab: Funktionsweise des GPS, Herausforderungen der Positionsbestimmung, Anwendungsbereiche des GPS (Luftfahrt, Seefahrt, Straßenverkehr), Fehlerquellen bei der GPS-Ortung und Grundlagen der Kartografie mit verschiedenen Projektionsmethoden.
Wie ist die Seminararbeit strukturiert?
Die Arbeit ist in drei Kapitel unterteilt: Kapitel 1 beschäftigt sich mit dem Global Positioning System (GPS) selbst, einschließlich seiner Geschichte, Funktionsweise und der drei Segmente (Raum-, Kontroll- und Nutzersegment). Kapitel 2 behandelt die Positionsbestimmung, einschließlich der Berechnung der Position, praktischer Schwierigkeiten, Fehlerquellen und Anwendungen wie der Blitzschlagortung. Kapitel 3 widmet sich der Kartografie und verschiedenen Projektionsmethoden zur Darstellung der Erdkugel auf einer Karte.
Welche Aspekte des GPS werden im Detail erklärt?
Die Arbeit erklärt detailliert die Funktionsweise des GPS, die Bedeutung der Zeitgenauigkeit, verschiedene Fehlerquellen (Satellitenfehler, Signalausbreitungsfehler, Empfängerfehler), und die Anwendung des GPS in der Luftfahrt, Seefahrt und im Straßenverkehr. Die Selektive Verfügbarkeit (SA) und alternative Systeme werden ebenfalls erwähnt.
Welche Projektionsmethoden werden in der Kartografie behandelt?
Die Arbeit erläutert verschiedene Projektionsmethoden, inklusive der gnomonischen, stereografischen und orthografischen Projektion auf Tangentialebenen, sowie die horizontale Zylinderprojektion und die Mercator-Projektion. Der Fokus liegt auf den mathematischen Prinzipien und den Auswirkungen auf die Genauigkeit der Darstellung.
Welche Schlüsselwörter beschreiben den Inhalt der Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Global Positioning System (GPS), Positionsbestimmung, Satellitennavigation, Kartografie, Projektionsmethoden, Fehlerquellen, Zeitgenauigkeit, Luftfahrt, Seefahrt, Straßenverkehr, Blitzschlagortung.
Für wen ist diese Seminararbeit relevant?
Diese Arbeit ist relevant für alle, die sich für die Funktionsweise des GPS, die Positionsbestimmung und die Grundlagen der Kartografie interessieren. Sie ist insbesondere nützlich für Studierende, die sich mit diesen Themen im akademischen Kontext auseinandersetzen.
Wo finde ich ein Inhaltsverzeichnis?
Das Inhaltsverzeichnis befindet sich zu Beginn der Arbeit und ist detailliert aufgebaut, beginnend mit Kapitel 1 "Global Positioning System (GPS)" bis Kapitel 3 "Kartografie". Jedes Kapitel ist in Unterkapitel unterteilt, um einen klaren Überblick über die behandelten Themen zu bieten.
- Citation du texte
- Hakan Demirel (Auteur), 2013, GPS: Positionsbestimmung auf der Erde und im Raum, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/215642
