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Winter 2017 © René Brodmühler, Olaf

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PPL-C Theorie


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Navigation, Teil 2

Thema:

• Kartographie

• Karten für die Luftfahrt

• ICAO Kartenwerk

• Geographie Deutschlands

• Erdmagnetismus und Kompass

• Arbeitsweise und Anzeigefehler

Unterricht durch:

• Olaf Linsener, Aero Club Berlin e.V.

• René Brodmühler, Aero Club Berlin e. V.


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Inhalt

Kartographische Abbildungen

• Der Maßstab

• Anforderungen an

Luftfahrtkarten

• Darstellung des Globus auf

der Kartenebene

• Orthodrome und Loxodrome

• Zylinderprojektionen

• Kegelprojektionen

• Das ICAO Kartenwerk

1 : 500000

• Entnahme von Entfernungen

und Kursen

Kompasslehre

• Das erdmagnetische Feld

• Der Kompass

• Ortsmissweisung (Variation)

• Isogonen

• Kompassablenkung durch

Flugzeugbauteile

• Inklination und Richtkraft

• Kompassfehler

Terrestrische Navigation

• Geographie Deutschlands

• Auffanglinie / Leitlinie

• Kartensymbole ( ICAO )


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Kartographische Abbildungen


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Das LANDSAT Satelliten-Programm

• Seit 1972 liefert das LANDSAT-

Programm kontinuierlich Daten

von den Landoberflächen und

Küstenregionen der Erde.

• Diese Daten werden für die

Kartierung des Zustandes und

der Veränderungen der Umwelt

ausgewertet.

• Das LANDSAT-Programm

umfasst im ganzen 7 Satelliten,

LANDSAT 1 bis LANDSAT 7.

• Am 15. April 1999 wurde der letzte und modernste Erderkundungs-

satellit - LANDSAT 7 - erfolgreich gestartet und ist seit 1999 in Betrieb


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LANDSAT 7

• Die Datenaufzeichnung erfolgt bei

LANDSAT 7 auf einer polaren

Umlaufbahn mit einer

sonnensynchronen Inklination von 98°

in einer Bahnhöhe von ca. 705 km

• Quer zur Flugrichtung wird vom

„Thematic Mapper“ das darunter

liegende Gebiet von Ost nach West

(Vorwärtsscan) und von West nach Ost

(Rückwärtsscan) abgetastet.

• Die abgetastete Spur hat eine Breite von 185 km, einzelne Bildszenen

haben eine Nord-Süd Ausdehnung von ca. 170 km mit einer maximalen

Auflösung von 30 m (abhängig vom Spektralbereich).

• Der Wiederholzyklus beträgt 16 Tage


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Satellitenbild und Karte


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Kartentypen


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Anforderungen an Luftfahrtkarten

Für die Flugnavigation benötigen wir Luftfahrtkarten, die die gekrümmte

(kugelförmige) Erdoberfläche auf einer Ebene darstellen, in einer Form,

welche den besonderen Anforderungen der Flugnavigation gerecht wird.

Dabei sollten möglichst drei Bedingungen erfüllt sein:


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1. Flächentreue (äquivalente Abbildung):

Abgebildete Flächen werden im gleichen Verkleinerungsverhältnis

übertragen, so dass der Maßstab auf dem ganzen Kartenblatt gleich ist.

3. Winkeltreue (konforme Abbildung):

Zwei Linien (bzw. Kurven) schneiden sich in ihrem Schnittpunkt auf der

Karte unter dem gleichen Winkel wie in der Natur. Die Meridiane und

Breitenkreise, welche das Gradnetz (Koordinatensystem) bilden, sollen

sich also im rechten Winkel (90°) schneiden.

2. Längentreue (äquidistante Abbildung):

Strecken werden im gleichen Verkleinerungsmaßstab übertragen, damit

eine korrekte Entfernungsmessung möglich ist.


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Da es unmöglich ist alle diese Bedingungen fehlerfrei zu erfüllen, wird je

nach Verwendungszweck einer Luftfahrtkarte ein Kompromiss in die eine

oder andere Richtung eingegangen.

Problem


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Darstellung des Globus auf der Kartenebene

Unter einer Projektion versteht man die geometrische Übertragung

der kugelförmigen Erdoberfläche auf eine abwickelbare, ebene Fläche

Gebräuchliche Projektionsarten:

1. Zylinderprojektionen (Mercator)

2. Ebenenprojektionen (Azimutal)

3. Kegelprojektionen (Lambert)

Ferner wird je nach der Lage der Erdachse und Projektionsachse

zueinander unterschieden:

1. polständige Projektion

2. äquatorständige Projektion

3. zwischenständige Projektion

Welche Projektionsart bei der Kartenherstellung verwendet wird, hängt in

jedem Fall vom späteren Verwendungszweck der Karte ab.


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Kegel- und Zylinderprojektionen

Abwickelbare

Flächen

Kegel- und

Zylinderprojektion


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Projektionsarten


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Orthodrome und Loxodrome

Orthodrome:

Großkreise, die ihren Mittelpunkt im Erdmittelpunkt haben, heißen

Orthodromen. Orthodrome Linien stellen die kürzeste Verbindung

zwischen zwei Punkten auf der Erdoberfläche dar.

Loxodrome:

Kurslinien, die alle Meridiane

unter dem gleichen Winkel

schneiden, heißen Loxodromen

(Kursgleiche).


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Zylinderprojektion

Das Projektionszentrum:

Es ist der Punkt, von dem das

Gradnetz der verkleinerten Erde auf

den Zylinder projiziert wird und

befindet sich im Geozentrum.

Reine Zylinderkarten sind weder

winkel-, noch längen- oder

flächentreu und damit in dieser

Form für die Navigation ungeeignet.

Fliegt man mit einem konstanten

Kompasskurs von A nach B, so

ergäbe sich auf diesen Karten (in

der Regel) eine gekrümmte Linie


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Zylinderprojektion


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Zylinderprojektion

Eigenschaften der Mercatorkarten:

Korrigierte, polständige Mercatorkarten

• Winkeltreu, aber nicht längentreu und flächentreu

• Nur Äquator ist längentreu

• Starke Verzerrung in großen Breiten

• Pole werden nicht abgebildet

• Ein gerader Kurs bleibt als Gerade erhalten

Korrigierte, äquatorständige Mercatorkarten

• In der Luftfahrt werden äquatorständige Mercatorkarten im Maßstab 1:

250 000 verwendet. Jede Projektion erfasst dabei eine Zone von

jeweils 3° östlich und westlich des Berührmeridians


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Kegelprojektion


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Kegelprojektion

Das Projektionszentrum:

Es befindet sich im Geozentrum

Das Standardparallel:

Es ist das Breitenparallel (Breitenkreis), in dem sich Globus und Kegel berühren.Es ist der einzige Kreis, auf dem der Maßstab des Globus und dem Kegel (alsoauf der abgewickelten Karte) gleich ist. Sowohl zum Pol als auch zum Äquatorwird der Maßstab immer größer.

Die Breitenparallelen:

Sie erscheinen auf der abgewickelten Karte wieder als Kreise, jedoch mitvergrößertem Durchmesser und haben hier den Pol als gemeinsamen Mittelpunkt.

Die Meridiane:

Sie sind auf dem Globus Großkreise und erscheinen auf der Karte als gerade Linien, die vom Pol ausgehen.


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Kegelprojektion

Eigenschaften der Kegelprojektionen:

• Die Berührungskegelprojektion ist nur entlang des

Bezugsbreitenkreises genau längen-, oder maßstabsgetreu

• Reine Kegelkarten sind weder winkeltreu noch maßstabstreu

• Loxodrome und Orthodrome sind - bis auf Ausnahmen - gekrümmte

Linien, was für die Navigation unerwünscht ist

• Grenzfälle der Kegelprojektion sind die Zylinderprojektion, bzw.

Azimutalprojektion (Ebenenprojektion), bei der der Globus von einer

Ebene berührt wird


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Schnittkegelprojektion

Bei der Schnittkegelprojektion schneidet der Kegelmantel den Globus in

zwei Standardparallelen.

Die Lambert’sche Projektion ist eine Schnittkegelprojektion, die

rechnerisch so verbessert wurde, dass sie winkeltreu wird


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Lambert‘sche Schnittkegelprojektion


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Lambert‘sche Schnittkegelprojektion

Eigenschaften der Lambert’schen Schnittkegelkarte:

• Orthodrome erscheinen als nahezu gerade Linien. Man befindet sich

auf der kürzesten Verbindungslinie, wenn man dem Kartenkurs folgt

• Loxodromen verlaufen spiralförmig zum Pol hin (Ausnahmen sind die

Haupthimmelsrichtungen)

• An den Standardparallelen ist die Lambertkarte längentreu


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Der Maßstab

Von einem großen Maßstab (große Detailtreue) spricht man bei

Abbildungsverhältnissen von:

1 : 5 000 oder 1 : 100 000

Von einem kleinen Maßstab (kleine Detailtreue) spricht man bei

Abbildungsverhältnissen von:

1 : 250 000 oder 1 : 500 000 oder 1 : 2 500 000

Beispiel:

M = 1 : 500 000

1 cm in der Karte entsprechen 500 000 cm in der Natur, bzw.

1 cm in der Karte entsprechen 5 km in der Natur

Länge auf der Karte

Länge in der NaturDer Maßstab ist das Verhältnis von:


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ICAO-Karte 1:500.000

• Die ICAO Karte wird mittels des Lambert’schen Schnittkegel

Verfahrens gezeichnet und rechnerisch so verbessert, dass sie

winkeltreu wird (s.o.)

• Die Karte ist in 8 Einzelblätter aufgeteilt und reicht von 47°N bis 55°N

(Breite) und von 06°E bis 15°E (Länge)

• Die einzelnen Kartenblätter sind nach Großstädten benannt: Hamburg

Rostock Hannover, Berlin, Frankfurt, Nürnberg, Stuttgart und München

Für die Bundesrepublik Deutschland steht eine Karte der International

Civil Aviation Organisation (ICAO) im Maßstab 1:500 000 zur Verfügung


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ICAO-Karte 1:500.000


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Entnahme von Kursen in der ICAO Karte


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Entnahme von Kursen in der ICAO Karte

• Die Meridiane laufen polwärts zusammen. Will man von A nach B auf

der kürzesten Verbindungslinie fliegen (Großkreis) schneidet die

Kurslinie alle Meridiane unter einem anderen Winkel.

• Bei relativ kleinen Entfernungen entnimmt man den Kurs am

Mittelmeridian

• Größere Strecken werden in Teilstrecken zerlegt. Von Abschnitt zu

Abschnitt ändert sich zwar der Kurs etwas, aber man bleibt in der

Nähe des Großkreisbogens.

• Aufgrund der geringen Verzerrung der ICAO Karte, können

Entfernungen direkt aus der Karte entnommen werden

• Beispiel: Abstand der Punkte A - B = 12.6 cm

Maßstab = 1 : 500.000

Entfernung = 500.000 x 12.6 cm = 63 km


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Kompaßlehre


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Der Kompass


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Der Kompass

• Im Segelflug werden hauptsächlich Magnetkompasse zur Navigation

verwendet.

• Ein System aus parallelen Stabmagneten drehbar gelagert richtet

sich mit seinen Polen längs der Feldlinien des umgebenden

Magnetfelds aus, das wiederum durch andere Magnetfelder

beeinflusst sein kann.

• Das Magnetsystem ist mit einer Steuerrose verbunden, die mit

Skalenstrichen im 5°-Abstand versehen ist.

• Um eine ruhige Anzeige sicherzustellen, ist das Kompassgehäuse mit

einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt


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Das Erdmagnetische Feld


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• Man kann sich einen starken Stabmagneten im Inneren der Erde

vorstellen, der das erdmagnetische Feld erzeugt

• Die Pole dieses gedachten Magneten schneiden die Erdoberfläche an

den sogenannten magnetischen Polen, die aber nicht mit den

geographischen Polen (Drehachse der Erde) übereinstimmen

• Der magnetische Nordpol (MN) liegt etwa 2000 km vom

geographischen Nordpol entfernt

• Der Flugzeugkompass richtet sich auf magnetisch Nord aus

(missweisend Nord)

• Der Winkel, um den die Kompassnadel an einem bestimmten Ort von

dem auf der Navigationskarte eingetragenen geographischen Meridian

abweicht, nennt man Ortsmissweisung


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62°


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Inklination und Richtkraft

Die magnetischen Feldlinien unserer Erde verlaufen in unseren Breiten

nicht parallel zur Erdoberfläche, sondern in einem Winkel von etwa 60°

nach unten in Richtung Norden geneigt.

Inklination

Totalintensität

Horizontalintensität

Vertikalintensität

ErdoberflächeInklination (~60°)


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Inklination und Richtkraft

• Nur die horizontale Komponente, die Horizontalintensität, ist für dieKompassanzeige entscheidend

• Die horizontale Richtkraft ist daher umso kleiner, je größer dieInklination

• Ohne Gegenmaßnahmen (Gegengewicht, Verlegung des Lagerungder Kompassnadel) würde die Vertikalintensität die Kompassnadel steilnach unten einstellen

• Kompassfehler bedingt durch die Inklination:

– Querneigungsfehler

– Fliehkraftfehler

– Kompassdrehfehler

– Beschleunigungsfehler


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Querneigungsfehler


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Querneigungsfehler


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Querneigungsfehler

• Querneigungsfehler kommen bei hängendem Flügel im Geradeausflug

und im Kurvenflug vor, wenn sich das Magnetsystem teilweise längs

der Vertikalintensität ausrichten kann.

Kurs Anzeige bei Querneigung

RECHTS

Anzeige bei

Querneigung LINKS

Nord zu wenig zu viel

Süd zu viel zu wenig

Ost richtig richtig

West richtig richtig


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Drehfehler

Die Fliehkraft beim Kurvenflug verursacht den Drehfehler.


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Kompassdrehfehler

Die Überlagerung des Querneigungsfehlers (durch Querneigung) und des

Drehfehlers (durch Fliehkraft beim Kurvenflug) verursacht den

Kompassdrehfehler.

Der Kompass dreht auf Nordkurs nach auf Südkurs vor. Deshalb....

Nord vorher ausleiten; Süd überkurven


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Beschleunigungsfehler

• Wird das Flugzeug beschleunigt, schwenkt die Kompassnadel nach

Norden, beim Abbremsen schwenkt sie nach Süden

• Tritt am stärksten bei Ost – Westkursen auf

• Tritt nicht auf Nord-Südkursen auf


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Variation


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Variation

Die Ortsmissweisung ist der Winkel zwischen dem magnetischen und

geographischen Nordpol.

Je nach Standort auf der Erdoberfläche kann dieser Winkel

unterschiedlich groß sein.

OM west: Kompass zeigt zu wenig an (Mw = negativ)

OM ost: Kompass zeigt zuviel an (Mw = positiv)

Der Kurs muss um die Missweisung mit dem entgegengesetzten

Vorzeichen korrigiert werden.

Die Richtung des geographischen Meridians nach Nord heißt:

rechtweisend Nord = rwN (englisch: true north = TN)

Die Richtung des magnetischen Meridians nach Nord heißt:

missweisend Nord = mwN (englisch: magnetic north = MN)


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Variation

Frage:

Wie groß kann die Ortsmissweisung maximal werden?

Antwort:

Die maximale Ortsmißweisung beträgt 180°, sobald man mit einem

Magnetkompass auf der direkten Verbindungslinie zwischen

magnetischen und geographischen Nordpol steht


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Isogonen

• Verbindet man alle Orte der Erdoberfläche, welche die gleiche

Ortsmißweisung haben durch Linien, dann erhält man die sogenannten

Isogonen (griech.: iso = gleich, gonos = Winkel, also Linien gleicher

Winkel)


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Isogonen

• Isogonen mit 0° OM heißen Agonen.

• Isogonen sind auf der ICAO Navigationskarte als blau gestrichelte, oft

geschwungene Linien eingezeichnet und am Kartenrand mit dem Wert

der OM gekennzeichnet

• Agonen sind als rot gestrichelte Linien eingezeichnet

• Infolge der Wanderung der magnetischen Pole ändert sich die OM

jährlich um etwa +0.07°.

• Zur Zeit haben wir in Deutschland Ortsmißweisungen zwischen 1°

West (-) und 1° Ost. (+)


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Deviation

• Magnetisch gewordene Eisenteile oder stromführende Bordinstrumente (Funkgerät, GPS, Endanflugrechner, usw.), sowie Leitungen können ein magnetisches Feld im Flugzeug erzeugen, dass die Kompassanzeigen verfälscht

• Durch diese Einflüsse zeigt der Kompass eine Nordrichtung an, die sowohl von der geographischen als auch von der magnetischen abweicht.

• Der Kompass zeigt in Richtung: Kompass-Nord

• Die Ablenkung selber bezeichnen wir als: Deviation

• Die Deviation wird durch Kompensation (Kompensationsnadeln) so weit wie möglich ausgeglichen.

• Die Restdeviation wird in einer Tabelle aufgezeichnet und in der Nähe des Kompasses angebracht


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Deviation

Deviationstabelle


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Terrestrische Navigation


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Geographie Deutschlands

SACHSEN-

ANHALT

BRANDENBURG

BERLIN

MECKLENBURG-

VORPOMMERNHAMBURG

BREMEN

NIEDERSACHSEN

SCHLESWIG-

HOLSTEIN

SACHSEN

THÜRINGEN

NORDHREIN-WESTFALEN

HESSEN

BAYERN

RHEINLAND-

PFALZ

SAARLAND

BADEN-

WÜRTTEMBERG

Berlin

Hamburg

Rügen

Fehmarn

Bremerhaven

DIE

NORDSEE Kiel

Schwerin

Rostock

Bremen

Flensburg

Lübeck

Hannover Wolfsburg

Braunschweig

Oldenburg

Wilhelmshaven

Osnabrück

Dessau

Salzgitter

Göttingen

Hamm

Münster BielefeldHildesheim

Halle

Dresden

Leipzig

ChemnitzZwickau

GeraJenaErfurt

Potsdam

Cottbus

Siegen

Mönchen-gladbach

Krefeld

Köln

HagenDüsseldorf

Bonn

Koblenz

Trier

Saarbrücken

Kaiserslautern

Darmstadt

Frankfurtam Main

WiesbadenMainz

Offenbach

Würzburg

Mannheim

HeilbronnKarlsruhe

Ludwigshafen Heidelberg

Pforzheim

Stuttgart

Freiburg

UlmAugsburg

München

Regensburg

ErlangenFürth

Nürnberg

PaderbornEssen

DortmundDuisburg

Ostfriesische ins.

SyltDIE

BALTISCHE

SEE

Konstanz

Bei der terrestrischen Navigation

orientiert sich der Pilot an

markanten, auf seinem Kurs

liegenden Erdbodenmerkmalen

und den Eintragungen in seiner

Navigationskarte (ICAO Karte).


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Geographie Deutschlands

1 Teutoburger Wald 8 Westerwald 15 Vogesen

2 Weserbergland 9 Vogelsberg 16 Schwarzwald

3 Harz 10 Spessard 17 Schwäbische

Alb

4 Sauerland 11 Rhön 18 Bayrischer Wald

5 Rothaargebierge 12 Hunsrück 19 Böhmer Wald

6 Eifel 13 Oderwald 20 Erzgebirge

7 Taunus 14 Fränkische

Alb

21 Thüringer Wald

a Nord-Ostsee Kanal b Küstenkanal C Elbe-Lübeck-

Kanal

d Dortmund-Ems-

Kanal

e Mittelland Kanal f Elbe-Seiten-

Kanal

g Wesel-Datteln-Kanal h Datteln-Hamm-

Kanal

i Rhone-Rhein-

Kanal

j Main-Donau-Kanal Rhein-Heine-

Kanal

Kanäle

Gebirge


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Auffanglinie und Leitlinie

• Hat man sich „verfranzt“, schätzt man den ungefähren Raum, in dem

man sich befinden muss und fliegt dann nach Kompass in die

Richtung, in der eine Auffanglinie liegt.


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Auffanglinie und Leitlinie

• Leitlinien liegen in etwa so wie der Kurs und erleichtern die

Navigation, da man ihnen nur nachzufliegen braucht.

• Auffanglinien, bzw. Leitlinien sind in der Regel größere

Verkehrswege, an denen auch Städte mit weiteren markanten

Merkmalen wie Schnittpunkte von Autobahnen mit Eisenbahnlinien

oder Flüssen usw. angesiedelt sind


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Kartensymbole

Die ICAO Navigationskarte enthält deutlich den Flugsicherungsaufdruck

und deutlich gut lesbare Einzeichnungen von...

• Straßen (rot)

• Eisenbahnlinien (schwarz)

• Gewässern (blau)

• Städte (gelb)

• Luftfahrthindernissen

• Funkfeuern

• Flug- und Landeplätze

• Bodeninformationen

• undsoweiter...


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Kartensymbole


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Seite 58

Kartensymbole


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Seite 59

Navigation, Teil 2

... Geschafft!!!

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