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The Navigation Flashlight 01/2008

© Österreichischer Verein für Navigation (OVN). Steyrergasse 30, 8010 Graz. 1

Navigation: Handys gehört die Zukunft Den großen Markt mobiler Navigationsgeräte beherrschen bislang die Hersteller von Stand-Alone-Geräten. Doch die Konkurrenz der Mobiltelephon-Hersteller schläft nicht. Der Bedarf an navigationsfähigen Endgeräten wird sich bis 2015 mit einem jährlichen Absatz von 500 Millionen Geräten verzehnfachen. Das prognostizieren die Marktforscher der Telematics Research Group und stellen fest, dass Navigation in Zukunft allein nicht ausreichen wird. Der steigende Bedarf nach Konnektivität werde navigationsfähige Handys von Herstellern wie Nokia, LG, Motorola und Samsung auf dem Weltmarkt gute Absätze bescheren. Hatten sich 2007 50 Millionen Endgeräte absetzen lassen, soll sich die Zahl mit 220 Millionen in 2012 mehr als vervierfachen. Sowohl die Hersteller von Navigationsgeräten als auch die Handy-Hersteller hätten erkannt, dass bloße Navigation bzw. bloße Telephonie nicht lange

01/2008 8. Jahrgang

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ausreichen. So würde beispielsweise TomTom seine Endgeräte anschlussfähig machen und Nokia im Gegenzug seine Handys mit Navigationssystemen ausstatten. In Zukunft würden bloße Adressenangaben nicht reichen, so die Experten. Preisgünstige Kartenabfragen und eine umfangreiche Point-of-Interest-Suche würden den Markt der Zukunft dominieren. �

ÖAMTC: Navigationsgeräte im Test Der ÖAMTC hat elf Navigationsgeräte auf das Genaueste überprüft. Das Ergebnis ist durchwegs gut. "Besonders überrascht haben die Mobiltelefone, die Navigieren 'nur' als Zusatzfunktion anbieten. Das Mio A501 ist sogar Testsieger", so ÖAMTC-Techniker Steffan Kerbl.

"Die hausnummerngenaue Navigation ist aufgrund des teilweise unvollständigen Kartenmaterials aber noch immer nicht möglich. Gerade das wäre jedoch die Voraussetzung für die schnellstmögliche Zielerreichung. Die Kartenhersteller sind hier künftig noch stark gefordert", so Kerbl.

Handlich und schnell: Die getesteten Handys mit Navigation als Zusatzfunktion, das Mio A501 und Nokia 6110 Navigator überzeugen durch Handlichkeit, Schnelligkeit und Akku-Laufzeit. "Die geprüften Navigationseigenschaften des Mio sind top. Ein echter Geheimtipp für alle, die ein Kombigerät suchen", erklärt der ÖAMTC-Techniker. Mankos bei dem Nokia-Gerät sind Lieferumfang und Kartenqualität. Allein für fehlendes Zubehör müssen noch einmal 30 Prozent des Gerätepreises gerechnet werden.

Sehr rasche Routenberechnung: Auf Platz zwei findet man das Pioneer AVIC-S2. "Pluspunkte sind der schnelle Satellitenkontakt, die sehr rasche Routenberechnung und die Neuberechnung beim Abweichen von der Route", sagt Kerbl. "Allerdings beinhaltet das Gerät keine vollständige Bedienungsanleitung, sondern nur eine sehr knappe Beschreibung."

Adressbestand ist unzureichend: Auf den weiteren Plätzen folgen das Clarion MAP 770, TomTom GO 720T, Falk N220L Europe, Garmin nüvi 250W und Medion GoPal P4410 und schnitten mit einem "sehr empfehlenswert" ab.

Das ViaMichelin X-970T Europe, Navigon 7110 und Becker Traffic Assist 7927 wurden als "empfehlenswert" eingestuft. Die beiden Ersteren brauchen sehr lange bis der Satellitenkontakt hergestellt werden kann und die Akku-Laufzeit lässt zu wünschen übrig. Beim Becker-Gerät ist der Adressbestand in vielen Ländern unzureichend und es hat sehr lange Routenberechnungszeiten.



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Forderungen des ÖAMTC an die Hersteller: Beim Kartenmaterial gibt es noch sehr großen Handlungsbedarf. Der ÖAMTC fordert einerseits eine Verbesserung hinsichtlich der Aktualität und des Umfangs, andererseits eine Deklaration des Erscheinungsdatums des Kartenmaterials auf der Verpackung des Navigationsgerätes. Die Printversion der Betriebsanleitung fehlt bei vielen Herstellern. Diese liegt entweder als CD bei oder ist von der Homepage des Anbieters herunterzuladen. "Die Anleitung wird im Fahrzeug benötigt. Es ist eine Zumutung, wenn sie der Konsument erst ausdrucken muss. Oft umfasst die Betriebsanleitung bis zu 100 Seiten", sagt ÖAMTC-Techniker Kerbl. Im Lieferumfang sollte zumindest ein Netzteil enthalten sein, damit man das Navigationsgerät auch außerhalb des Fahrzeugs aufladen kann. Wer sich ein neues Gerät kauft, sollte unbedingt darauf achten welches Zubehör inkludiert ist, dadurch erspart man sich eventuell teures Nachkaufen. �

Der Verkehr muß fließen.

Unser Beitrag: Know-How AustriaTech hat und entwickelt Know-How. Technologische Entwicklung auf den Verkehrsträgern Straße, Schiene und Wasser ist die Kernaufgabe des Unternehmens; dazu gehören insbesondere auch erweiterte Aufgaben bei den (inter)nationalen Technologieprogrammen für Transport und Verkehr sowie Aufgaben im Rahmen des "Telematikrahmenplan - Rahmenplan für den Einsatz von Telematik im österreichischen Verkehrssystem". AustriaTech als 100% Tochtergesellschaft des bmvit hat sich drei Schwerpunkte zur Erfüllung dieser Aufgabe gesetzt:

1. Plattformfunktion

Wir bieten eine Plattform für Akteure aus verschiedensten Bereichen um den intensiven Austausch von Information zu fördern und so die Einführung neuer Technologien in Transport und Verkehr voranzutreiben, z.B. durch Herausbringen von Informationsbroschüren oder die Organisation von Workshops.

2. Impulsfunktion

AustriaTech leistet strategische Beratung sowohl für das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) und seine Tochterunternehmen, als auch Unterstützung für bundesnahe Unternehmen bei der Entwicklung und Umsetzung nationaler Programme und Projekte sowie bei der Entwicklung des Nachfragemarktes (Infrastrukturbetreiber, Transport- und Mobilitätsdienstleister). Darüber hinaus setzt sich AustriaTech dafür ein, österreichische Interessen international zu positionieren, zu vernetzen und zu betreiben.

3. Projektentwicklung

Unser Unternehmen setzt konkrete technologische Entwicklungen nicht selbst um, beteiligt sich aber sehr wohl an Projekten mit diesem Ziel und übernimmt z.B. Projektkoordination, stellt Managementressourcen oder beteiligt sich an der Finanzierung von Testeinrichtungen. Auch der Interessenausgleich zwischen den verkehrspolitischen Zielsetzungen und den Zielen unterrepräsentierter Gruppen gehört zu den Aufgaben der AustriaTech. Das Know- How für diese gesamtgesellschaftlichen Aufgaben entwickelt die AustriaTech mit ihren Projekten. Sie wird und zeigt sich auf diese Weise als kompetenter und neutraler Partner. Weitere Informationen unter: www.austriatech.org

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AHORN 2007 Der Alpenraum und seine Herausforderungen im Bereich Orientierung, Navigation und Informationsaustausch Bereits zum fünften Mal fand am 20. und 21. November 2007 die Dreiländertagung zwischen Österreich, Deutschland und der Schweiz, „AHORN“, statt. Die Tagung wurde diesmal vom DGON, Hauptorganisator Claus Schulze-Thesing, organisiert und in Bad Reichenhall, Deutschland, abgehalten. Rund 40 Experten besuchten das Symposium, dessen vielfältiges Programm traditionell in zwei Halbtage strukturiert war. Insgesamt umfasste die Veranstaltung 13 Vorträge, deren Inhalte ein breites Spektrum von Anwendungen abdeckte. Ein Schwerpunkt beschäftigte sich mit der Problematik der Erstellung von Kartenmaterial und digitalen Geländemodellen im alpinen und hochalpinen Bereich. Zwei Vorträge beleuchteten in eindrucksvoller Weise die Navigation von Hubschraubern mit Außenlasten, aber auch die Landung von Hubschraubern in unwegsamem Gelände. Einen weiteren Schwerpunkt stellten Informations- und Navigationssysteme für den Tourismus, insbesondere für Bergwanderer und Skitourengeher, dar. Beispielsweise wurde das Projekt LOCCATA vorgestellt, welchem ein Beitrag in der vorliegenden Ausgabe des OVN Flashlight gewidmet ist. Dabei wurde auch das Thema der Alpinunfälle vor allem in Hinblick auf eine raschere und effektivere Hilfeleistung und eine koordinierte Vorgehensweise der Rettungskräfte bei Unfällen behandelt. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch eine Besichtigung der GALILEO Test- und Entwicklungsumgebung GATE in Berchtesgaden. GATE besteht im Wesentlichen aus sechs Boden-Transmittern, die das GALILEO-Signal in das GATE-Testgebiet im Raum Berchtesgaden abstrahlen und dort von Empfangsgeräten empfangen und verarbeitet werden können. Damit wird schon jetzt die Möglichkeit geboten, frühzeitige auf GALILEO basierende Entwicklungen von Technologien, Empfängern, Anwendungen und Diensten mit realistischen GALILEO-Signalen zu testen. �

Innovationspreis für LOCCATA – Ortsbezogene Informationen für mobile Endgeräte Das Projekt LOCCATA, ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt in Zusammenhang mit GALILEO, hat beim österreichischen Innovationspreis "ebiz egovernment award 2007" den 2. Platz sowohl auf Landesebene in Vorarlberg als auch auf Bundesebene erhalten. Das Projekt LOCCATA wurde von einem Konsortium bestehend aus



• OFFIS-Oldenburg • Telesis Entwicklungs- und Management GmbH • Schruns Tschagguns Tourismus • Stand Montafon

in der Region Montafon, Vorarlberg, durchgeführt. LOCCATA entwickelte ein System für mobile Endgeräte, um ortsbezogene Informationen in Form von Text, Bild und Ton auszugeben. LOCCATA ist für Geräte geeignet, die Positionsdaten empfangen können (Smart-Phones, PDA´s). Damit können vielfältige Informationen zum richtigen Zeitpunkt mit Ortsbezug ausgegeben werden. Dem Tourismus bieten sich dadurch neue Services an.

Im Montafon werden für Naturliebhaber und Wanderer – auch Winterwanderer – neue Kommunikations- und Informationsmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Via Satellitenempfang erhalten Wanderer ortsbezogene Informationen zur Landschaft, Geschichte und Kultur. Dies steigert den Erlebniswert und lässt eine engere Beziehung der Gäste zur Kulturlandschaft der Region zu. Das neue Informationssystem bietet auch eine erhöhte Sicherheit, denn es ist durchaus vorstellbar, dass Gefahrenzonen in die Graphische Informationsdatenbank eingetragen werden, sodass Wanderer (z.B. Skitourengeher) bei Betreten dieser Zonen durch das System vor möglichen Gefahren gewarnt werden.

Die von Telesis initiierte Technologie basiert auf einem Mobiltelephon und einem PDA, welches mit einem GPS-Empfänger verbunden ist. Kommt der Wanderer in die Nähe eines Point of Interest (POI), wird er durch Vibration oder ein akustisches Signal auf die ortsbezogenen und verfügbaren Informationen aufmerksam gemacht: Er kann diese Informationen an den jeweiligen Standorten abrufen. Bereits sieben Wanderwege mit weit über 80 Aussichtspunkten wurden erfasst und können somit vom Wanderer interaktiv verwendet werden. �



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Neue GLONASS-Satelliten im Orbit Das noch von der Sowjetunion entwickelte Navigationssystem GLONASS wurde am ersten Weihnachtsfeiertag 2007 um drei Satelliten erweitert, die von einer Basis in Kasachstan aus ins All befördert wurden. derzeit 18 aktiven Satelliten kann GLONASS 90% des russischen Territoriums und 80% des Rests der Welt abdecken.

Die Arbeiten an GLONASS begannen in den 1970er Jahren. 1993 stellte das russische Verteidigungsministerium die ersten Satelliten in den Dienst, in den späten 1990er Jahren wurde das GLONASS-Programm jedoch aus Geldmangel eingestellt.

Unter Präsident Putin pumpt die russische Regierung nun wieder Milliarden aus dem blühenden Geschäft mit Öl und Gas in das Projekt. Als Partner konnte Indien gewonnen werden. GLONASS soll für militärische und zivile Nutzung offen stehen. Der bestechende Vorteil ist, dass entsprechend konstruierte Navigationsgeräte Daten sowohl von den russischen GLONASS- als auch von den US-amerikanischen GPS-Satelliten empfangen können. Durch die Kombination beider Signale wird nicht nur eine erhöhte Genauigkeit erzielt, außerdem kann so ein gewollter oder ungewollter Ausfall eines der beiden Systeme kompensiert werden.

Die neuen so genannten Uragan-M-Satelliten werden sieben Jahre lang funktionieren, erklärten Ingenieure, während die alten Satelliten nur drei Jahren hielten. Die nächste Generation der Serie Uragan-K soll ab 2009 sogar eine Lebensdauer von zehn Jahren haben. �

Agentur für Luft- und

Raumfahrt

Agenturfuktionen

o Zentraler Ansprechpartner zur Koordination aller luft- und raumfahrtrelevanter Aktivitäten in Österreich und Kontaktstelle zur internationalen Luft- und Raumfahrtszene

o Umsetzung der österreichischen Luft- und Weltraumpolitik

o Vertretung Österreichs in den internationalen Gremien der EU, der ESA, EUMETSAT,

o Nachhaltiger Aufbau und Stärkung des österreichischen Luft- und Weltraumclusters

Abwicklung österreichischer Programme

o Weltraumprogramm ASAP

o Navigationsprogramm ARTIST

o Österreichisches Weltraumprogramm



Wegweiser durch die Navigation

Manfred Wieser ([email protected]), Institut für Navigation und Satellitengeodäsie, Technische Universität Graz

Einführende Gedanken

Das Ziel dieses Wegweisers durch die Navigation ist eine allgemein verständliche Darlegung der Grundlagen der Navigation sowie der wichtigsten Navigationssysteme und -verfahren. Die gesamte Liste der Beiträge lautet:

1. Koordinatensysteme in der Navigation

2. Grundlagen der Trajektorienbestimmung

3. Grundlagen der elektromagnetischen Wellenausbreitung

4. Traditionelle terrestrische Navigation

5. Astronomische Navigation

6. Terrestrische Radionavigation

7. Satellitengestützte Radionavigation

8. Inertialnavigation

9. Integrierte Navigation

10. Bildgestützte Navigation

11. Navigierbare Karten

12. Routenplanung und Zielführung

13. Navigationsanwendungen im Verkehrsmanagement

Bislang wurden dankenswerterweise von Klaus Legat die Teile 1 bis 10 behandelt (siehe frühere Ausgaben von „The Navigation View“ und von „The Navigation Flashlight“). Die Beschreibungen beruhen auf dem Buch „Navigation – principles of positioning and guidance“ von Bernhard Hofmann-Wellenhof, Klaus Legat und Manfred Wieser, das im Herbst 2003 beim Springer-Verlag Wien erschienen ist.

Teil 11 – Navigierbare Karten

In der Navigation spielen Karten eine zentrale Rolle, da sie das Bindeglied zwischen der Positionsbestimmung (wo bin ich?) und Zielführung (wie komme ich ans Ziel?) darstellen. Das Attribut „navigierbar“ stiftet zunächst Verwirrung, entspricht jedoch dem im Zusammenhang mit digitalen Karten verwendeten, englischen Wort „navigable“ und bringt zum Ausdruck, dass



durch die Verwendung einer „navigable map“ der Kartennutzer (nicht die Karte) navigierbar wird. Welche konkreten Aufgaben eine navigierbare Karte hat, welche Bedingungen erfüllt werden müssen und welche Eigenschaften sich daraus ableiten, soll in der Folge beschrieben werden. Dabei kann in der gebotenen Kürze des Artikels nur auf die wesentlichsten Aspekte eingegangen werden, wobei der Schwerpunkt auf digitale Karten gelegt wird.

Einführung

Wie in vielen anderen Bereichen, in welchen Karten verwendet werden, sind Karten auch in der Navigation charakterisiert u.a. durch die Art ihres Einsatzbereiches (an Land, auf dem Wasser, in der Luft), den Inhalt (topographisch, thematisch), die Kartenprojektion (Zylinder-, Kegel-, Azimutalprojektion), die Verzerrungseigenschaft (abstandstreu, konform, flächentreu), die Art der Modellierung (analog, digital), die Orientierung (nach Norden, in Kursrichtung) und den Maßstab.

Die historische Entwicklung von Karten ist von Beginn an durch die Präsenz der navigierbaren Karte geprägt. Als typische Beispiele sind zu nennen die auf eine Tontafel aufgebrachte „Stadtkarte“ von Nippur/Irak (1500 v. Chr.), die Tabula Peutingeriana mit einer Darstellung des römischen Straßennetzes (370 n. Chr.), die Ebstorfer Karte mit der Darstellung des Weltbildes aus dem Mittelalter (1250), die als Portolankarten bezeichneten Seekarten aus Italien und Spanien (1310), die auf der Grundlage der Mercator-Projektion erstellten nautischen Karten (1569), die ersten Karten für die Luftfahrt von Hermann Moedebeck (1909) und die digitalen Straßenkarten zum Zweck der Fahrzeugnavigation (1968).

via donau: Eine moderne Wasserstraßengesellschaft für Österreich

Als moderne und leistungsfähige Wasserstraßenbetriebsgesellschaft ist via donau für die Erfüllung von Bundesaufgaben im Bereich Wasserstraße und Schifffahrt zuständig. Dazu zählen Aufgaben wie Regulierung, Instandhaltung und Ausbau der Gewässer, Hochwasserschutz und Erhaltung der Ufer.

Weiters nimmt via donau Entwicklungsaufgaben für die Binnenschifffahrt wahr. Dazu gehören die Entwicklung und Implementierung neuer Technologien und Systeme für die Binnenschifffahrt, sowie Promotion und Lobbying auf nationaler und internationaler Ebene.

Neben diesen Aufgaben werden richtungweisende neue Vorhaben umgesetzt, insbesondere der Betrieb des Schifffahrts-Informationssystems DoRIS – Donau River Information Services. Darüber hinaus ist via donau für die Schleusenaufsicht an den österreichischen Donauschleusen verantwortlich.

via donau versteht sich nicht nur als Infrastrukturbetreiber, sondern auch als Partner der Wirtschaft und kompetentes Dienstleistungsunternehmen, das mit der Donau eine leistungsfähige Verkehrsinfrastruktur bereitstellt und somit zur Standortsicherung österreichischer Unternehmen und gleichzeitig zur umweltfreundlichen Bewältigung der künftigen Verkehre im Donaukorridor beiträgt. www.via-donau.org

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Arten von Karten

Am signifikantesten unterscheiden sich navigierbare Karten auf Grund ihres Einsatzbereiches und das vor allem hinsichtlich der in den Karten enthaltenen topographischen und thematischen Informationen, welche gemeinsam mit der spezifischen Kartensymbolik der Orientierung beim Navigieren dienen.

• Karten für die Nutzung an Land (Straßenkarten) zeichnen sich naturgemäß aus durch Objektkategorien wie Straßen (Straßenkategorie u. -nummer, Entfernungsangaben, Fahrtrichtung, usw.), Verkehrsserviceeinrichtungen (Tankstellen, Parkmöglichkeiten, Raststationen, usw.), Straßeneinbauten, öffentlicher Verkehr, Ansiedlungen, Landnutzungsarten, etc. Für den urbanen Bereich werden die Karten ergänzt durch ein Verzeichnis der Straßennamen.

• In Seekarten finden sich Angaben zur Topographie (Küstenlinien inkl. Städte, Häfen, usw.), zu auffallenden Objekten an der Küste (topographische Details, Türme, usw.), Tiefenangaben (Schichtenlinien, Punkttiefen), Gezeitenangaben und ganz besonders Navigationsangaben (Leuchttürme, Funkfeuer, Bojen, akustische Signalanlagen, Ankerplätze).

• Karten für das Flugwesen enthalten Darstellungen topologischer Strukturen am Boden (Ansiedlungen, Verkehrsnetze), topographischer Details (Erhebungen, Flüsse, Seen, usw.) und auffälliger Objekte (Türme, Kirchen, Fabriken, usw.). Naturgemäß liegt der weitere Schwerpunkt auf Flughäfen, Zonen der Flugverkehrskontrolle, Flugverbotszonen und vor allem Einrichtungen der Radionavigation (z.B. ungerichtete Funkfeuer und Drehfunkfeuer).

Kartenprojektionen

In der Navigation werden, und das gilt vor allem für kleinmaßstäbliche Karten, hauptsächlich Zylinderprojektionen (vor allem für Seekarten) und Kegelprojektionen (vor allem bei Karten für das Flugwesen) verwendet. In beiden Fällen wählt man in der Regel eine konforme Abbildung (Winkeltreue in allen Punkten) einer – vereinfacht ausgedrückt – Kugel in die Ebene.

• Bei der Zylinderprojektion wird die Kugel auf einen Zylinder abgebildet und dieser dann in die Ebene abgewickelt. Als Vertreter der konformen Zylinderprojektion in der Navigation sind vor allem die Mercatorprojektion und die UTM-Projektion zu nennen. Im ersten Fall berührt der Zylinder die Kugel am Äquator, im zweiten Fall handelt es sich um eine transversale Zylinderprojektion, die im Wesen von einer Berührung entlang eines Meridians ausgeht. Die Mercatorprojektion hat darüber hinaus die angenehme Eigenschaft, dass Meridiane und Parallelkreise auf zueinander orthogonale Geraden abgebildet werden und daher das Bild einer Loxodrome (Kurve konstanten Kurses) ebenfalls eine Gerade ist.



• Bei der Kegelprojektion erfolgt die Abbildung der Kugel in die Ebene im Weg über einen Kegel, welcher die Kugel in einem Parallelkreis berührt oder diese in zwei Parallelkreisen schneidet. In beiden Fällen werden die Meridiane durch ein Geradenbündel und die Parallelkreise durch konzentrische Kreise dargestellt. Eine in der Navigation häufig eingesetzte konforme Kegelprojektion ist jene nach Lambert.

Digitale Karten

In Zeiten digitaler Navigationssysteme ist der Bedarf an Papierkarten stark rückläufig. Im Zusammenhang mit digitalen Karten werden bei einer linienbasierten Zielführung ausnahmslos Vektorkarten eingesetzt. Die Rasterkarten dienen ausschließlich dem Zweck der Visualisierung.

Modellierung und Graphentheorie

Die Modellierung der realen Welt und des Umfeldes, in dem navigiert wird, basiert auf wohlbekannten Konzepten von Geoinformationssystemen (GIS). Die Hauptkomponenten einer jeden GIS-Modellierung sind die Geometrie (Metrik und Topologie) und Semantik (thematische Information).

Abb.: Navigations-spezifische GIS-Modellierung

Die Metrik ist geprägt durch zwei- od. dreidimensionale Koordinaten von Objekten und durch daraus abgeleitete Größen wie Distanzen, Flächen etc. Die Topologie kennt primär Knoten (z.B. Kreuzungen) und Kanten zwischen zwei Knoten (z.B. Straßenabschnitte). Im Fall der navigierbaren Karte werden für eine effiziente Modellierung auch Paare von Kanten (Tripel benachbarter Knoten A, B u. C) definiert und man spricht von so genannten Traversen. Die Semantik bezieht sich auf die topologischen Elemente und beschreibt thematisch die Knoten (z.B. Kreuzung, geregelt od. ungeregelt), Kanten (z.B. Straßenkategorie) und Traversen (z.B. Abbiegeverbot für Kombination A über B nach C).



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Abb.: Graphenelemente in Navigationsnetzen

Knoten-Kanten-Strukturen, welche in der Mathematik als Graphen bezeichnet werden, repräsentieren die Vektorstruktur eines Netzes von Land-, Wasser- oder Luftstraßen. Neben den bisher erwähnten, topologischen Elementen werden auch Polygonpunkte zur Modellierung eines gekrümmten Straßenverlaufs und isolierte Punkte zur Erfassung von „points of interest“ (POIs) eingeführt. In weiterer Folge kombiniert man Kanten zu einer Kantenfolge, um Wege zwischen nicht-benachbarten Knoten zu beschreiben.

Unter den vielen Eigenschaften eines Graphen sei auf zwei sehr entscheidende verwiesen:

• Man spricht von einem gerichteten Graphen, falls der Kante eine Orientierung aufgeprägt ist. Es handelt sich um einen aus Bögen bestehenden Digraphen (engl.: directed graph) und man modelliert damit die topologienahe Thematik einer Einbahn(straße).

• Bei einem bewerteten Graphen wird jeder Kante bzw. jedem Bogen ein Kostenwert zugewiesen. In diesem so genannten Netzwerk wird zum Ausdruck gebracht, wie „teuer“ es ist, die Kante von Knoten A nach Knoten B zu passieren. Diese Zuweisung kann durch eine Distanzangabe, einen Zeitwert oder einen Kostenfaktor erfolgen und ermöglicht, eine optimale (kürzeste, schnellste od. billigste) Route von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt zu planen.

Anforderungen an navigierbare Karten

Welche Aufgaben der Navigation werden durch die Karte unterstützt und welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein? Im Wesentlichen werden die folgenden Anforderungen an die navigierbare Karte gestellt:

• Das so genannte Map-Aiding unterstützt die Positionsbestimmung und kann (teilweise) Ausfälle des primären Positionssensors kompensieren. Wenn beispielsweise bei der GPS-Positionierung die Satelliten zum Teil abgeschattet sind, kann eine der Karte entnommene Höhen- oder Richtungsinformation dennoch eine absolute Positionsbestimmung ermöglichen. Im Fall des Map-Aidings ist daher vor allem eine entsprechende, metrische Genauigkeit der Karte notwendig.



• Das Map-Matching dient der Abbildung der Position bzw. Trajektorie auf die Knoten-Kanten-Struktur der Karte und transformiert eine durch Koordinaten absolut festgelegte Position in eine durch topologische Relationen beschriebene Lage-information. Dadurch lässt sich z.B. für ein Fahrzeug festlegen, welcher Kante (welchem Straßenabschnitt) es zuzuordnen ist und welche Entfernung zum nächsten Knoten (zur nächsten Kreuzung) gegeben ist. Zur Beantwortung der Frage „wo bin ich?“ ist neben der Metrik auch die Topologie von Bedeutung.

• Die Routenplanung berechnet den optimalen Weg zwischen einem Start- und einem Zielpunkt. Neben der Forderung nach toplogischer Konsistenz des Karteninhalts ist auch ein hoher Anspruch hinsichtlich der thematischen Qualität in Bezug auf Richtigkeit, Vollständigkeit und Aktualität gegeben, da mit „optimal“ nicht nur die geometrisch kürzeste, sondern auch die zeitlich oder kostenmäßig beste Route gemeint sein kann.

• Die Zielführung profitiert von der navigierbaren Karte in zweifacher Hinsicht. Einerseits spielen Topologie und Thematik bei der Routenplanung hinsichtlich der Generierung einer Manöverliste eine entscheidende Rolle, andererseits ist die Geometrie für das Map-Matching zum Zweck der Routenverfolgung von großer Bedeutung.

TeleConsult Austria GmbH www.teleconsult-austria.at

Die TeleConsult Austria (TCA) wurde im Oktober 1999 gegründet. Das Firmenprofil resultiert aus dem Zusammenspiel verschiedenster Bereiche, die durch die Partner abgedeckt werden. In erster Linie gründet sich das Know-how auf drei Hauptaspekte:

• Universitärer Hintergrund durch das Institut für Navigation und Satellitengeodäsie an der Technischen Universität in Graz

• Langjährige Erfahrung im Bereich der Verkehrstelematik mit dem Schwerpunkt in der Entwicklung und Kombination von Informations-, Telekommunikations- und Navigationstechnologien und Diensten für Anwendungen in allen Bereichen des Transportwesens

• Enge Zusammenarbeit mit dem OVN

Die TeleConsult beschäftigt sich vorwiegend mit GPS, dem zukünftigen europäischen System GALILEO, GLONASS, den Augmentierungssystemen EGNOS und Eurofix, dem terrestrischen System Loran-C, ter-restrischen Navigationshilfen im Allgemeinen, geodätischen Anwendungen der Navigationssysteme und mit allen Arten von Navigationsdiensten für das Verkehrswesen. Das Hauptaugenmerk gilt der Entwicklung und Kombination von Navigations-, Kommunikations- und Informationstechnologien.

Kontakt: [email protected]

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Abb.: Routenplanung auf Basis einer navigierbaren Karte

Standards und Produkte

Am Beispiel von digitalen Straßen- und Seekarten wird im Folgenden kurz auf Standards und Produkte eingegangen:

• Im Fall der digitalen Straßenkarte (digital road map, DRM) hat sich eindeutig der GDF-Standard durchgesetzt. GDF steht für „geographic data file“, entstand unter massiver, industrieller Beteiligung aus einem britischen und einem amerikanischen Datenstandard und war von Beginn an auf die Modellierung von Straßennetzen (inkl. Schienennetze und Wege für die Binnenschifffahrt) ausgerichtet. Die aktuellen Versionen von GDF finden Berücksichtigung in den entsprechenden Standards des Europäischen Normungskomitees CEN und jenen der Internationalen Standardisierungsorganisation ISO. Auf der Basis von GDF werden weltweit digitale Straßenkarten entwickelt, welche hauptsächlich in Fahrzeugnavigationssystemen (vehicle navigation systems, VNS) und intelligenten Transportsystemen (intelligent transportation systems, ITS) eingesetzt werden. Tele Atlas und Navteq produzieren ihre Daten u.a. für Europa, wobei die Karten mittlerweile für einen Großteil der Länder, darunter Österreich, flächendeckend vorliegen.

• Die digitale Seekarte (electronic navigational chart, ENC) ist das Gegenstück zur nautischen Papierkarte und wird primär in Schiffsnavigationssystemen (electronic chart display and information systems, ECDIS) eingesetzt. ENC-Karten werden offiziell gemäß Richtlinien der IMO (International Maritime Organization) zugelassen und erfüllen Standards und Spezifikationen der IHO (International Hydrographic



Organization). Neben den in ECDIS eingesetzten Karten gibt es auch nicht-autorisierte Vektor- und Rasterkarten, die hauptsächlich in der Privatschifffahrt verwendet werden.

Zusammenfassung und Ausblick

Der Einsatz von digitalen Karten in Navigationssystemen nimmt hinsichtlich der Wichtigkeit signifikant zu. Die Bedeutung der Kartengeometrie für das Map-Matching einer Trajektorie ist ungebrochen. Topologie und Semantik sind unverzichtbare Kartenbestandteile für die Routenplanung und Zielführung. Voll im Aufwärtstrend liegt die Verwendung der Metrik aber auch der Topologie und Semantik für das Map-Aiding zum Zweck der Positionsbestimmung. In diesem Fall übernimmt die Karte die Funktion eines „künstlichen“ Sensors und damit eine entscheidende Rolle in der integrierten Navigation.

Weiterführende Literatur

Bartelme N (2005): Geoinformatik – Modelle, Strukturen, Funktionen. 4. Auflage. Springer, Berlin: Kapitel 2,3, u. 6.

Hecht H, Berking B, Büttgenbach G, Jonas M (1999): Die Elektronische Seekarte – Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen eines neuen Navigationssystems. Wichmann, Heidelberg.

Hofmann-Wellenhof B, Legat K, Wieser M (2003): Navigation – principles of positioning and guidance. Springer, Wien: Kapitel 5. �

Vereinigung High Tech Marketing

In our perception we have reached excellence in the field of High Tech Marketing. Selected fields of HiTec Marketing activities are

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Veranstaltungshinweise

Art and Cartography Symposium Wien / 1.-2. Februar 2008 / cartography.tuwien.ac.at/artandcartography

Munich Satellite Navigation Summit 2008 München / 19.-21. Februar 2008 / www.munich-satellite-navigation-summit.org

High Precision Navigation and Positioning Conference and INS Tutorial Oslo / 11.-12. März 2008 / (INS Tutorial on March 10th) / www.nornav.org

CERGAL (International Symposium on Certification of GNSS System & Services Braunschweig / 2.-3. April 2008 / www.dgon.de

The European Navigation Conference – ENC-GNSS 08 Toulouse / 23.-25. April 2008 / www.enc-gnss08.com

DGON Navigationstage 2008 Bonn / 6.-7. Mai 2008 / www.dgon.de

ICINS 2008 (International Conference on Integrated Navigation Systems) St. Petersburg / 26.-28. Mai 2008 / www.elektropribor.spb.ru/cnf/icins08/enfrset.html �

Weitere Informationen Für weitere Informationen steht Ihnen das Redaktionsteam gerne zur Verfügung:

Dr. Stephan Mayer, GALILEO Contact Point Austria, [email protected]

Dr. Elisabeth Klaffenböck, OVN - Vorstand des wissenschaftlichen Beirats, [email protected]

Dr. Ludovit Garzik, Präsident des OVN, [email protected]

Internet: www.ovn.tugraz.at

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