DE:Karten und Kompasskunde

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Wenn Du kein GPS-Gerät oder Datenlogger besitzt, kannst Du auch mit Karte und Kompass arbeiten.

Vielleicht kennst Du diese Techniken von den Pfadfindern, vom Militärdienst, als Segler, Bergsteiger oder Orientierungsläufer, oder einfach noch aus Deiner Schulzeit? Und für die Bestimmung der Höhe hilft dir ein Höhenmesser, wie er heute schon in vielen Uhren eingebaut ist oder der für Bergsteiger zur Standardausrüstung gehört.

Karte und Kompass.jpg

Karte und Koordinatensystem

Topografische Landeskarte Schweiz

Topografische Landeskarte Deutschland

Siehe Topografische Karte.

Seekarte

Umrechnung von Koordinatensystemen

OpenStreetMap arbeitet mit dem Koordinatensystem WGS-84.

Koordinaten, die aus Karten entnommen sind, die mit einem anderen Koordinatensystem erstellt wurden, müssen für die Verwendung in OSM entsprechend umgerechnet werden.

Es gibt folgende Umrechnungsprogramme:

Koord.System Verwendung Umrechnung in WGS-84
WGS-84 GPS, Luftfahrt, elektron.Seekarte, OSM -
CH1903+ Landeskarte der Schweiz
UTM Deutsches Rettungswesen, Bundeswehr
Gauß-Krüger Deutsche Landesvermessung [1]

Siehe auch Genauigkeit von Koordinaten

Kompass und Winkelmessung

Um Kompasswinkel genau zu messen, muss Ablenkung vermieden und die Missweisung berücksichtigt werden, und die Peilobjekte müssen möglichst rechtwinklig zueinander liegen.

Ablenkung

Die Kompassnadel wird durch lokale Störfelder abgelenkt (Deviation, dadurch werden Messungen verfälscht bis unmöglich.

Nicht gemessen werden darf:

  • unter Hochspannungsleitungen
  • über Hochspannungskabeln
  • neben Eisen/Nickel (Auto, Fahrrad, Schlüsselbund, Brille, Gürtelschnalle, Erzvorkommen)
  • neben Magnetspulen (Lautsprecher, Mobiltelefone mit Vibrator)
  • neben Sendeanlagen

Missweisung

Der magnetische Nordpol deckt sich nicht mit dem geografischen Nordpol. Der Winkelunterschied ist regional verschieden und ändert sich kontinuierlich (Deklination).

Die Missweisung muss berücksichtigt werden.

Schnittwinkel und Fehlerdreieck

Peilobjekte sollen vom Beobachter aus gesehen idealerweise 90° zueinander liegen, damit sich die Peillinien rechtwinklig schneiden. Je spitzer oder stumpfer der Schnittwinkel, desto schleifender und ungenauer ist der Schnittpunkt und damit die Position.

Wenn drei Peilobjekte zu Verfügung stehen, und diese etwa 60° zueinander liegen, dann bilden die Peillinien am Schnittpunkt ein sogenanntes Fehlerdreieck. Statistisch liegt der Schnittpunkt dann im geometrischen Mittelpunkt des Fehlerdreiecks. Aber auch hier dürfen nicht zwei Peilobjekte spitz- oder stumpfwinklig zueinander liegen.

Karte nach Norden ausrichten

Mit dem Kompass kann man die Karte ganz einfach nach Norden ausrichten, damit man sich anhand der Karte besser im Gelände orientieren kann. Dazu legt man den Kompass auf die Karte und dreht diese so lange, bis die Kompassnadel parallel zur Nord-Süd-Richtung der Karte liegt und mir der Nordseite zur Nordrichtung der Karte zeigt.

Höhenmesser und Höhenschichten

siehe Hauptartikel Höhenmessung

Der barometrische Höhenmesser misst eigentlich den Luftdruck. Da der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt, kann diese bei richtiger Grundeinstellung direkt angezeigt werden.

Genauigkeit

Die Genauigkeit barometrischer Höhenmessgeräte liegt bei der Messung von Höhenunterschieden bei 2 bis 10 Meter. Vorausgesetzt die Geräte sind temperaturstabilisiert und der Luftdruck ändert sich nicht durch Wetteränderung. Genaue Geräte sind bereits für 30 € zu haben.

Bei nicht temperaturstabilisierten Geräten muss die Temperatur +-5 Grad konstant gehalten werden (also nicht aus der Hosentasche in die kalte Bergluft, nicht mal in der warmen Hand und mal mit Handschuhen anfassen).

Meteorologische Druckschwankungen müssen unbedingt kompensiert werden

Druckschwankungen sind aber (von Nicht-Meteorologen) schwierig zu erkennen, da anhand der Anzeige nicht unterschieden werden kann, ob nun der Luftdruck sich meteorologisch geändert hat, oder durch eine andere Messhöhe.

Deshalb:

  • alle 3 Stunden anhand bekannter Höhe kalibrieren (Messbolzen)
  • bei Tagen mit Frontdurchgängen (Gewitter, steigendem oder fallendem Barometer)
    keine barometrischen Höhenmessungen vornehmen.

Höhenangaben taugen nur dann, wenn der Kartograf weiss, auf welche Nullebene und welches Geoid sich seine Referenzhöhe bezieht, von der aus er seine barometrischen Messungen macht.

Kartografie

Höhenunterschiede werden durch Höhenkurven dargestellt. Zur besseren optischen Erkennung der HBerge und Täler werden die Bergflanken schattiert.

Für die kartografische Darstellung starker Steigungen (Felswand, Geländeabbruch, Klippe, Hohlweg, tief eingeschnittenes Tal) benötigt man spezielle Kartensymbole. Das ist mit Höhenkurven auch bei einer Äquidistanz von 10 m nicht machbar.

Höhenmodell

Wenn der Höhenmesser aktuell an einem Höhenreferenzpunkt geeicht wird, bezieht sich seine Höhenangabe (Altitude) auf das Höhenmodell, das dem Höhenreferenzpunkt zugrunde liegt. Meist sind das regional spezifische Höhenmodelle, die sich auf die "Meereshöhe" beziehen. In der Schweiz Meter über Meer, in Deutschland Normalnull oder neu Normalhöhennull, in Österreich Meter über Adria.

OpenStreetMap richtet sich hingegen immer nach WGS-84.

Alle Höhenangaben, die mit dem Höhenmesser gewonnen werden, und alle,
die an Höhenmesspunkten auf Tafeln notiert und von diesen abgeschrieben werden,
müssen vor Übernahme in OSM auf WGS-84 umgerechnet werden.

Attribute

Um mit Höhenangaben irgend etwas Sinnvolles anfangen zu können, muss jeder alt=####,#-Wert spezifiziert sein.

Standard in OSM ist:

alt:wgs84=####,# [m]

Draussen im Gelände findet man aber vorwiegend:

alt:msl=####,# (Mean Sea Level)
alt:NHN=####,# (Normalhöhennull)
alt:NN=####,# (Normalnull)
alt_ETRS89=####,# (European Terrestrial Reference System 1989)
alt:DHHN92=####,# (Deutsches Haupthöhennetz 1992)
alt:müm=####,# (Schweiz: Meter über Meer)
alt:müa=####,# (Österreich: Meter über Adria)
alt:EVRS=####,# (European Vertical Reference System)
alt:...=####,#

Nur durch entsprechend spezifische Angabe kann gewährleistet werden, dass die verschiedenen Systeme nicht verwechselt werden.

Wenn man eine Höhenangabe von einer Tafel abschreibt weiss man ja nicht, auf welche Referenzhöhe diese bezogen ist. Deshalb braucht man wohl als "Standard" ein alt:unbrauchbar=####,# und als source-Standard source="von Tafel abgeschrieben".

Details
Höhe in der Geodäsie
Höhe über dem Meeresspiegel
Umrechnung:   ? ↔ ?
Umrechnung:   Dezimal → GradMinutenSekunden
GEOTRANS - Koordinaten-Transformation in verschiedene Modelle (Programm für Windows, UNIX)

Koordinatenbestimmung mit der Karte

Seitlich an der Karte ist am Kartenrand das Koordinatensystem aufgezeichnet. In der Schweizerkarte ist das Koordinatensystem als Gitter aufgedruckt. In den Seekarten sind Meridiane und Breitenkreise aufgedruckt.

Mit Zirkel oder Dreieck und Massstab kann so für jeden einzelnen Punkt die Koordinate bestimmt werden. Die Genauigkeit liegt dabei in der Grössenordnung der Breite eines Bleistiftstriches und ist abhängig vom Massstab.

Massstab Genauigkeit Kommastellen
(Dezimalkoord.)
1:10.000 0

4 m || 0,00004°

1:25.000 10 m 0,0001°
1:50.000 20 m 0,0002°

Je nach auf der Karte verwendetem Abbildungssystem muss das Ergebnis auf das in OpenStreetMap verwendete System WSG-84 umgerechnet werden.

Koordinatenbestimmung mit Karte und Kompass

Aus zwei bekannten Punkten und deren Koordinaten kann mit zwei Kompasspeilungen der eigene Standort bestimmt werden.

Geeignet sind punktförmige oder schlanke Objekte (Kirchturm, Kamin, Aussichtsturm, Strassenkreuzung), die in der Karte eindeutig bestimmt werden können und deren Koordinaten in der OSM Datenbank oder durch Ausmessen in einer topografischen Karte bekannt sind. Idealerweise liegen die beiden Objekte vom eigenen Standort aus gesehen in einem Winkel von 90°, mindestens aber von 60°, zueinander. Vom eigenen Standort aus werden beide Objekte nacheinander mit dem Kompass angepeilt und die Peilrichtung auf der Kompassrose abgelesen.

Auf der Karte wird dann ausgehend von jedem Objekt die gepeilte Richtung als Linie mit einem entsprechenden Winkel zur Nord-Richtung eingetragen. Der Schnittpunkt der beiden Linien ergibt den eigenen Standort, dessen Koordinaten dann am Seitenrand abgelesen werden können.

Höhenbestimmung mit dem Höhenmesser

Der barometrische Höhenmesser misst eigentlich den Luftdruck. Da der Luftdruck mit zunehmender Höhe abnimmt, kann diese bei richtiger Grundeinstellung direkt angezeigt werden.

Zur Grundeinstellung sucht man einen Ort mit bekannter vermessener Höhe auf. Beispielsweise einen eingemauerten Höhenbolzen der Vermessungsämter. Deren Lage und Höhe ist beim Bauamt jeder Gemeinde zu erfahren. Diese Höhe wird auf dem Höhenmesser eingestellt. Bei jeder weiteren bekannten vermessenen Höhe kann diese Grundeinstellung erneuert werden.

Am Höhenmesser ist nun jede Höhenänderung direkt auf der Skala ablesbar, mit einer Genauigkeit von etwa 10 m. Voraussetzung ist gleichbleibende Witterung (Luftdruck und Feuchtigkeit unverändert) im Zeitraum von der Grundeinstellung bis zur Messung. Die Geräte sind temperaturstabilisiert, geringe Schwankungen wirken sich nicht aus.