Sie können Ihren Standort über GPS ermitteln. Schauen wir uns die drei Komponenten und drei Eigenschaften von GPS an.


GPS (Global Positioning System) ist ein in den USA entwickeltes Positionierungssystem, das Satelliten nutzt. Es gibt derzeit wahrscheinlich keinen in der Vermessung tätigen Ingenieur, der das Wort GPS nicht kennt. Neben der Vermessung wird GPS auch in der breiten Öffentlichkeit häufig genutzt, beispielsweise in der Autonavigation und in GPS-Mobiltelefonen.

GPS besteht im Wesentlichen aus drei Teilen. Erstens besteht das Weltraumsegment des Systems aus GPS-Satelliten. Es gibt 24 GPS-Satelliten (21 Navigationssatelliten und 3 Ersatzsatelliten), die alle 12 Stunden die Erde umkreisen. Die Höhe der Umlaufbahn beträgt etwa 20.000 km. Sechs Umlaufbahnen (vier Satelliten in jeder Umlaufbahn) haben den gleichen Abstand (60 Grad voneinander entfernt) und einen Neigungswinkel von etwa 55 Grad in Bezug auf die Äquatorialebene. Durch diese Anordnung sollen Nutzer überall auf der Erde jederzeit mit fünf bis acht Satelliten versorgt werden. Und zweitens besteht der Kontrollbereich aus Kontrollstationen (Tracking), die auf der ganzen Welt verteilt sind, und die Kontrollstationen messen die Signale jedes Satelliten. Drittens besteht das GPS-Benutzersegment aus GPS-Empfängern und Benutzergruppen. Ein GPS-Empfänger wandelt Satellitensignale in geschätzte Position, Geschwindigkeit und Zeit um. Für vierdimensionale Berechnungen von X, Y, Z (dreidimensionale Position) und Zeit sind vier Satelliten erforderlich. GPS-Empfänger werden für Navigation, Positionierung, Zeitausbreitung und andere Forschungszwecke verwendet.

Die GPS-Positionierung bestimmt den Standort durch Messung der Entfernung zwischen dem Satelliten und dem Benutzer. Wenn Sie die Entfernungen von drei künstlichen Satelliten kennen, deren Positionen im Weltraum bekannt sind, können Sie deren Positionen berechnen. Die Entfernung wird ermittelt, indem die Zeit gemessen wird, die ein Signal benötigt, das genau zum richtigen Zeitpunkt gesendet wird, um den Empfänger einer auf dem Satelliten montierten Atomuhr zu erreichen. Wenn die Uhr des GPS-Empfängers und die Uhr des Satelliten völlig identisch sind, kann anhand der Ankunftszeit des Signals ermittelt werden, wie lange es dauert, bis das Signal übertragen wird. Allerdings ist es nahezu unmöglich, GPS-Empfänger und Satellitenuhren vollständig zu synchronisieren. Daher wird ein weiterer Satellit benötigt. Mit anderen Worten werden insgesamt vier Faktoren als Unbekannte festgelegt, darunter die dreidimensionalen Positionskoordinaten des GPS-Empfängers, X, Y und Z, sowie die Zeitdifferenz zwischen den beiden Uhren. Dann werden Signale von vier oder mehr Satelliten gleichzeitig empfangen und Gleichungen berechnet, um die Unbekannten zu bestimmen.

GPS verfügt über verschiedene Funktionen. Erstens weist GPS je nach Positionierungstechnik eine unterschiedliche Genauigkeit auf, die von einigen Millimetern bis zu mehreren zehn Metern reicht, sodass eine für Vermessungszwecke geeignete Positionierungstechnik verwendet wird. Wenn beispielsweise eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, wählen Sie eine statische Positionierungstechnik, die viel Messzeit und -aufwand erfordert, aber eine Genauigkeit von mehreren Millimetern erreichen kann. Wenn andererseits viele Positionierungspunkte zur Bestimmung der Position vorhanden sind und die erforderliche Genauigkeit nicht sehr hoch ist, wird eine dynamische Positionierung usw. verwendet, mit der die Position in kurzer Zeit effizient bestimmt werden kann.

Zweitens kann GPS den Standort nicht nur überall auf der Erde, sondern auch im Weltraum bestimmen, solange Satellitensignale empfangen werden, unabhängig von Wetter und Witterungsbedingungen. Es zeigt sich, dass dies im Vergleich zu bestehenden Vermessungsmethoden, die eine Passierbarkeit voraussetzen, mit geringeren Einschränkungen verbunden ist. Allerdings muss die Sicht aus der Luft gewährleistet sein, damit vier oder mehr Satelliten gleichzeitig empfangen werden können.

Drittens weist es im Vergleich zur Basislinienlänge eine hohe Genauigkeit auf. Bei bestehenden Vermessungsmethoden steigt der Fehler proportional mit zunehmender Basislinienlänge, GPS wird jedoch weniger von der Basislinienlänge beeinflusst. Wenn die Basislinie nahe beieinander liegt, können natürlich verschiedene Fehlerfaktoren reduziert werden, was die Genauigkeit erhöht. Selbst bei der Durchführung von Fernmessungen mit einer Basislinienlänge von mehr als 10 km ist der Genauigkeitsverlust aufgrund einer Vergrößerung der Basislinienlänge jedoch gering.

Zusätzlich zu diesen Vorteilen wird GPS aufgrund seiner Bequemlichkeit, Effizienz und Geschwindigkeit im täglichen Leben häufig verwendet. Die Modernisierung von GPS ist im Gange, um die GPS-Ortungsleistung zu verbessern. Darüber hinaus entwickelt die EU Galileo und Russland strebt ein System an, das GLONASS ergänzt und drei Satellitensysteme kooperativ nutzt. Wenn auf diese Weise ein Satellitenpositionierungssystem eingerichtet wird, wird erwartet, dass die Satellitenpositionierung in einem breiteren Spektrum von Bereichen effizienter genutzt werden kann, indem eine schnellere und genauere Positionierung ermöglicht wird. Wenn Sie daher über grundlegende Kenntnisse über GPS verfügen, das in Zukunft häufiger eingesetzt werden wird, können Sie GPS effektiv nutzen.