Die amerikanischen GPS-Satelliten umkreisen die Erde auf sechs Umlaufbahnen in etwa 20.200 Kilometern Höhe und senden permanent ihre Position und eine hochgenaue Uhrzeit. Jeder Satellit umrundet die Erde in 11:58 Stunden. Das heißt, er befindet sich am Folgetag stets vier Minuten früher an der gleichen Stelle.

Die sechs Umlaufbahnen der GPS-Satelliten sind so angeordnet, dass an jedem Punkt der Erde zu jeder Zeit mindestens vier Satelliten gleichzeitig empfangen werden können. Dies ist wichtig, da zur dreidimensionalen Positionsbestimmung mindestens vier Satelliten nötig sind.

Die eigene Position berechnet der GPS-Empfänger, indem er aus den Satellitensignalen die eigene Entfernung zum jeweiligen Satelliten bestimmt. Je mehr Satelliten empfangen werden und je optimaler deren Winkel zueinander ist, desto genauer ist in der Regel die ermittelte Position.

Jeder Punkt auf der Erde kann durch die Angabe zweier Koordinaten beschrieben werden, quasi in einem X/Y-Diagramm. Diese beiden Werte ermittelt das GPS-System als Länge- und Breite-Koordinaten und stellt sie auf dem Display dar.

Allerdings gibt es weltweit verschiedene Koordinatensysteme. Denn im Laufe der Landesvermessung haben einzelne Länder ihre eigenen Kartensysteme entwickelt, Deutschland etwa das „Gauss-Krüger-System“, die Schweiz das „Schweizer Landesgitter“. In der deutschsprachigen GPS-Welt hat sich das so genannte „UTM-System“ (Universale Transversale Mercator-Projection) weit verbreitet, mit dem Kartendatum „WGS84“. Damit das GPS-Gerät die Position im richtigen Format wiedergibt, sind diese Grundeinstellungen zunächst vorzunehmen.

So liegt zum Beispiel die Zugspitze auf 47 Grad, 25 Minuten und 16 Sekunden Nördlicher Breite und 10 Grad, 59 Minuten und 5 Sekunden Östlicher Länge. Ein GPS-Gerät gibt als Position den Wert 32T 649702 5253863 an.

Das UTM-Gitter findet sich mittlerweile auch auf den meisten amtlichen topografischen Karten, so dass sich der angezeigte Standort hier ablesen lässt.  In unserem Videotutorial gibt es zum UTM-Gitter einen eigenen Beitrag. 

Seit Abschaltung der Selective Availability im Jahr 2000 liegt die Genauigkeit der Navigation bei rund 5 bis 10 Metern, in der Höhe eher bei 5 bis 10 Metern. Diese lässt sich aber bis auf maximal einen Meter in der Position und zwei Meter in der Höhe steigern, indem die Korrekturdaten von geostationären Satelliten – Egnos in Europa, WAAS in Nordamerika – mit einbezogen werden können - so diese empfangen werden können!

Die Genauigkeit der Navigation hängt von einigen weiteren Faktoren ab, etwa der Anzahl der Satelliten, deren Konstellation, dem Standort und der Umgebung. In der Praxis lassen sich in günstigen Fällen auf freiem Feld schon mal zehn bis elf Satelliten finden. Die GPS-Geräte sind darauf vorbereitet und bieten 12, 14 oder gar mehr Kanäle. Bei Abschattung, etwa in tiefen Schluchten aber auch im Wald durch feuchtes Blätterwerk, schwindet die Zahl der empfangenen Satelliten.

Ideal ist eine Satellitenkonstellation, in der sie möglichst gleichmäßig am Himmel verteilt sind. Ungenauer wird die Positionsangabe, wenn die Satelliten sehr eng zusammenstehen.

Verfälscht werden kann die Navigation von Felswänden und tiefen Häuserschluchten, die das GPS-Signal umlenken und zu einer falschen Berechnung führen. Daher sollte man bei der Standortbestimmung hier immer möglichst großen Abstand halten.

Für einen guten Empfang ist nicht zuletzt auch die richtige Haltung wichtig. Geräte mit Patch-Antenne hält man möglichst flach, solche mit Helix-Antenne – diese erkennt man an dem Antennenstummel – eher nach oben geneigt.

GPS funktioniert auch bei Nacht, bei wolkenverhangenem Himmel, bei heftigem Regen, in dichtem Nebel oder starkem Schneetreiben. Allerdings kann das Signal feste Materie wie Stein, Holz, Metall oder auch den menschlichen Körper nicht durchdringen. In Gebäuden kann das Signal daher nicht empfangen werden.

Empfangsprobleme und Ungenauigkeiten kann es aber auch in engen Tälern oder besonders dichten Wäldern geben – vor allem bei feuchtem Laub.

Das GPS-Gerät bietet gegenüber der klassischen Wanderkarte zahlreiche Vorteile: Die aktuelle Position lässt sich damit stets zweifelsfrei bestimmen - fast keine Diskussionen mehr an welcher der vielen Weggabelungen man steht. Gibt man ein bestimmtes Ziel ein, zeigt das GPS zudem immer die korrekte Himmelsrichtung (aber nur in Bewegung oder, so vorhanden, mit eingeschaltetem und kalibrierten elektronischem Kompass) und Luftlinien-Entfernung dorthin an. So lässt sich selbst bei Dunkelheit oder Nebel die Orientierung halten.

Mit einer entsprechenden Karte versehen zeigen die heute üblichen GPS-Geräte dem Wanderer zudem die gleichen Informationen an, die er auch auf seiner gedruckten Wanderkarte findet – teilweise sogar noch angereichert mit Zusatzinformationen (je nach Kartenmaterial).

Dennoch können GPS-Geräte die Karte nicht ersetzen. Ein wesentliches Manko ist der kleine Bildschirm, auf dem sich bei optimalem Zoomfaktor nur ein Radius von vielleicht 50 Metern abbilden lässt. Zwar lassen sich die Karten hinein- und herauszoomen und auf dem Display verschieben, doch für eine echte Tourenplanung reicht dies nicht. Die großformatige Papierkarte ist hier das einzig richtige Mittel!

Zudem sollte man dem GPS-Gerät niemals blind vertrauen, vor allem wenn es in schwieriges Gelände geht. Wurden beispielsweise die Koordinaten falsch eingegeben, hilft die beste Satellitennavigation nichts, man wird sein Ziel verfehlen. Auch wenn das an sich robuste Gerät durch einen Sturz beschädigt wird, steht man buchstäblich ohne Karte „im Wald“. Zudem sind in der Praxis die Akkus oft genau dann leer, wenn man das Gerät am dringendsten braucht. Ersatzakkus sind daher immer mitzunehmen!

Sprich, je anspruchsvoller die Wanderung, desto dringender sollte die Karte mitreisen, zur Planung, Überprüfung und für den Notfall.