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 Digitale Landkarten:

    Vortragsunterlage (pdf) des GPS-Workshops des HdS.

 Beispiel:

Riederstein.jpg

 Definition aus Wikipedia:

Digitale Karten sind im Rasterformat oder Vektorformat elektronisch auf einem Datenträger gespeichert.
Mit Hilfe elektronischer Geräte lassen sich diese in unterschiedlicher Form ausgeben, z.B. auf dem:

Im Gegensatz zu Papierkarten sind digitale Karten blattschnittfrei, das heißt es wird ein ganzes Gebiet, Land, oder ein ganzer Kontinent abgebildet.
Je nach eingestelltem Maßstab wird ein entsprechender Ausschnitt (Kachel) angezeigt.

 Entwicklung der Kartografie:

Jeder von uns hat wohl die eine oder andere Wanderkarte oder Straßenkarte aus Papier daheim.
Bei Bedarf hat man eine weitere dazugekauft, oder evtl. für eine Tour ausgeliehen.
So hat sich bei mir daheim mit der Zeit ein ganzes Regal gefüllt, da waren sogar noch Karten von meinem Vater dabei.
Ergänzt mit Kompaß und Höhenmesser haben diese Karten jahrelang treue Dienste geleistet.
Aktuelle Papierkarten enthalten auch GEO-Referenzdaten, und zwar als aufgedrucktes Gitternetz.
Die Höheninformation erfolgt durch sog. Höhenschichtlinien.

Beispiel für eine Alpenvereinskarte von 1930:
DAV_1930.jpg

Beispiel für eine aktuelle Karte mit GEO-Referenz-Gitter:
Kartengitter.jpg

Ab den 1960er-Jahren wurde der Computer noch zaghaft in der Kartografie eingesetzt, löste aber spätestens in den 1990er-Jahren sämtliche konventionellen Kartentechniken ab.
Die Karten wurden aber immer noch in gedruckter Form vermarktet.
Etwa ab 1998 gabs dann die ersten digitalen Karten für den PC, ich war stolzer Besitzer der TOP50 Bayern Süd und der AMAP50 Österreich.
Diese Karten waren damals nur 2-dimensional, hatten also keine digitale Höheninformation.
Die Karten waren aber "georeferenziert", das heißt jeder Punkt auf der Karte konnte genau der Position auf der Erdoberfläche zugeordnet werden.
Dies ist die Grundvoraussetzung zum Planen von Routen durch Malen einer Linie mit der Computer-Maus, welche anschließend an ein GPS-Gerät übertragen werden kann.
Das Ganze funktionierte auch umgekehrt, eine mit dem GPS-Gerät aufgezeichnete Route kann auf der Karte dargestellt werden.
Prinzipiell waren diese Karten also direkte Abbilder der Papierkarten, wie Scans bzw. Fotos, nur viel größer und ergänzt um digitale GEO-Referenzdaten und Höheninformation.
Kurze Zeit später kamen die ersten Karten mit digitalen Höheninformationen.
Nun konnte man auch das Höhenprofil einer Route auf Knopfdruck darstellen und die Karte 3 dimensional darstellen.

 Das Referenzellipsoid:

Ist ja schon lange her, aber man hat Mal geglaubt die Erde sei eine Scheibe, dann eine Kugel ....
Tatsächlich ist sie eher eine Kartoffel ...
Früher hat man versucht die Oberfläche länderspezifisch durch ein Ellipsoid abzubilden, z.B. in Deutschland durch das Potsdam-Referenzsystem. (Bessel Ellipsoid mit dem Zentrum Rauenberg, Berlin)
Ziel war es das Geoid für einen bestimmten geografischen Bereich möglichst exakt mit einem Ellipsoid abzubilden.
Erde.jpg


Heute verwendet man wegen der Satellitennavigation praktisch nur mehr das weltweit gültige

Dieses hat den Mittelpunkt in der Erdmitte, ist also GEO-zentrisch.
Das Geoid ist die theoretische Erdoberfläche wenn diese nur aus Ozeanen bestehen würde.
Dieses ist die Null-Meter Referenz für alle Höhenangaben.
Die Differenz zum Referenz-Ellipsoid ist bis zu +/-100m, zur Korrektur gibt es Tabellen, welche in modernen GPS-Geräten eingearbeitet sind.
 
Beispiel für Geografische Koordinaten: 49° 29′ 13.6″ N   8° 27′ 58.6″ E
latlong.jpg

 Die Kartenprojektion:

Papierkarten und Computerbildschirme sind flach, also eine Ebene, unsere Erdoberfläche ist aber eine Kartoffel, näherungsweise das Referenzellipsoid, heute WGS-84.
Man muß also definieren wie die Oberfläche unseres Ellipsoides auf einer ebenen Fläche abgebildet werden soll.
Früher war die Gauss-Krüger-Projektion (Transversale-Mercator-Projektion) weit verbreitet.
Ein elliptischer Zylinder von 3° Breite wurde über das abzubildende Land um das Ellipsoid der Erde gelegt.
Heute verwendet man wegen der Satellitennavigation praktisch nur mehr die weltweit gültige

UTM1.jpg
Die Erde wird zwischen dem 180.Längengrad West und dem 180.Längengrad Ost in 6° breite Zonen aufgeteilt.
In der Mitte der so gebildeten 60 Zonen verlaufen die Bezugsmeridiane 3°, 9°, 15°, ... 177°.
Die Zonen sind von West nach Ost durchnummeriert von 1 ... 60.
Der deutschsprachige Raum liegt größtenteils in den Zonen 32 und 33 im Norden.
Die Koordinaten eines Punktes werden in Metern vom Mittelmeridian und vom Äquator angegeben, mit einem entsprechenden Offset um negative Werte zu vermeiden.
Beispiel für einen Platz in Mannheim:
Geografische Koordinaten: 49° 29′ 13.6″ N 8° 27′ 58.6″ E (Breite | Länge)
UTM-Koordinaten: 32 N  461344m  5481745m (Zone | Norden | Rechtswert | Hochwert)

 Wofür brauche ich das Kartendatum, heute meist UTM WGS84:

Wenn man Karten mit einem GPS-Gerät nutzen will muß man das Kartendatum im GPS-Gerät angeben, um eine korrekte Anzeige zu erhalten !!!
Wenn man Karten nur auf dem Bildschirm ansehen und evtl. auch ausdrucken will kann man diese Angaben ruhig ignorieren.

 Rasterkarten:

Ein Bild besteht aus ganz vielen Bildpunkten, für jeden Punkt werden Helligkeit und Farbe definiert.
Eine Rasterkarte ist wie ein Foto bzw. ein Scan einer Papierkarte.
Wie bei Papierkarten sind der Informationsgehalt und der Detaillierungsgrad aber sehr hoch, allerdings bleibt die Bildinformation unabhängig vom Zoomlevel immer gleich, man kann also nur in einem sehr kleinen Bereich sinnvoll zoomen, etwa 75% - 150%.

Die digitalen Karten sind i.d.R. "georeferenziert", das heißt jeder Punkt auf der Karte kann der Position auf der Erdoberfläche zugeordnet werden.
Außerdem enthalten die digitalen Karten i.d.R. Informationen zur Höhe.
Rasterkarten waren früher nicht für GPS-Geräte geeignet, moderne Geräte können damit umgehen, wenn auch teilweise etwas umständlich, und die Nachteile der Rasterkarten bleiben natürlich erhalten. Besonders die mangelnde Zoomfähigkeit wirkt sich bei den kleinen Displays der GPS-Geräte besonders nachteilig aus.

Beispiele für 50%, 100% 200% Zoomfaktor:
Riederstein50.jpg Riederstein100.jpg Riederstein200.jpg

Vorteile der Rasterkarten: Nachteile der Rasterkarten: Beispiele für digitale Rasterkarten: Diese Karten werden auf CD/DVD geliefert, sind in einem proprietären Datenformat und können normalerweise nur mit dem mitgelieferten Viewer betrachtet werden.
Einzelne Kacheln von Rasterkarten kann man auch exportieren und in moderne GPS Geräte laden.
Wird aber heute kaum mehr verwendet.
Man kann Touren mit der Maus planen und als Overlay (Linie) über der Karte anzeigen.
Die Touren kann man auch auf dem PC speichern und weitergeben oder auf ein GPS Gerät übertragen, manchmal erst nach Konvertierung des Formates.
Es gibt auch unabhängige kommerzielle Mapping-Software, die teilweise mit den Kartenanbietern Verträge geschlossen haben, um deren Formate lesen zu können, Beispiele: Diese können auch mit selbst gescannten Papier-Karten umgehen. Heute kaum mehr verwendet.

 Vektorkarten:

Eine Vektorkarte ist die Summe aus vielen logisch beschriebenen Elementen, es gibt:

Bei jedem Element können diverse Zusatzinformationen definiert werden, welche die Such- und Routingfunktionen ermöglichen.
Ein See ist z.B. ein Polygon aus n Punkten, zusätzlich werden die Füllfarbe, die Umrandungslinie und Farbe, und ein evtl. Beschreibungstext definiert.
Außerdem wird angegeben bei welchen Zoomlevel's das Element angezeigt werden soll.
So wird erreicht daß unwichtige Detail-Informationen nicht mehr angezeigt werden wenn weit ausgezoomt wird.
Ursprünglich wurden Vektorkarten eingeführt um zu Lasten des Detaillierungsgrades den Speicherbedarf zu reduzieren und trotzdem zoomfähig, routingfähig und suchfähig zu sein.
Da heute der Speicherbedarf kaum noch ein Problem darstellt bieten aktuelle Vektorkarten fast schon den Detaillierungsgrad sehr guter Rasterkarten.
Und vor Allem dank des OSM-Projektes werden die Vektorkarten immer besser, und das recht schnell.

Vorteile der Vektorkarten: Nachteile der Vektorkarten: Beispiele für Vektorkarten im WWW: Vektorkarten im WWW können in jedem Browser betrachtet werden, es stehen diverse Routenplanungs-Funktionen zur Verfügung.
Es gibt auch diverse Portale im WWW, wo man Routen planen, suchen, hoch- und runterladen kann, Beispiele: Beispiele für Vektorkarten auf dem PC und für GPS-Geräte: Für die Anzeige dieser Karten auf dem PC, die Routenplanung und das Laden der Karten in das GPS-Gerät gibt es von Garmin die kostenlose Software Basecamp.
Ein recht gutes eBook (pdf) zu Basecamp gibt es ebenfalls kostenlos.

 Zusammenfassung:

 Als Karte für mein GPS-Gerät empfehle ich die OSM OpenMTBMap. 
Nur für Länder, welche durch die Open Street Map noch schlecht abgedeckt waren, verwendete ich früher kommerzielle Garmin Karten.
Auf dem PC nutze ich Garmin-Basecamp für diese Karten.

Für Android-Smartphones empfehle ich die OSM OpenAndroMaps. 
Für die OpenAndromaps habe ich einen Winter-Fork beigesteuert.
Alle mir bekannten App's nutzen OSM-Karten, z.B. OruxMaps, LocusMap, Komoot, .....

Es gibt auch noch Ausnahmefälle wo man auf Papierkarten angewiesen ist.
Diese muß man dann kachelweise scannen und auf dem PC zu einem großen Bild zusammenfügen.
Ein Beispiel für eine Software die das macht ist Panavue.
Dieses große Bild muß man dann noch kalibrieren, also mit den korrekten GEO-Daten versorgen.
Dafür benötigt man eine der oben angeführten Mapping-SW, z.B. den OziExplorer.

 Unterwegs verwende ich auf vielen Touren immer noch Papierkarten bzw. A4-Ausdrucke für jede Tagestour. 

Anmerkungen an Peter