Kartenkunde für GPS-Anwender

Wenn Sie ein Outdoor-GPS einsetzen, werden Sie automatisch mit einigen Fachbegriffen aus der Geographie, Kartographie und Kartenkunde konfrontiert.
Hier habe ich Ihnen eine kleine Kartenkunde zusammengestellt, die Ihnen viele Begrifffe in Bild und Text verständlich machen wird.

Die Copyrights liegen bei der Kommission Aus- und Weiterbildung der Deutschen Gesellschaft für Kartographie e. V., die eine CD-ROM "focus-kartographie" als Standardwerk für die Kartographieausbildung herausgibt.

Inhalt :

 

  • Die Gestalt der Erde & Abbildungsarten

Die Erde als Kugel

Die Erde als Rotationsellipsoid

Die Erde als Geoid

Die Größe der Erde

  • Netzentwürfe

Einteilung der Kartennetzentwürfe

Azimutale Abbildungen

Kegelabbildungen

Zylinderabbildungen

Vermittelnde Abbildungen

  • Blattschnitte

Inselkarte

Rahmenkarten

Gitterkarte

Gradabteilungskarte

Karte mit Netzunabhängigem Blattschnitt

  • Koordinatensysteme

Geographische Abbildung

Geographische Koordinaten

Gauß-Krüger-Abbildung

Anwendungsbereiche der Gauß-Krüger Koordinaten

Universale Transversale Mercatorabbildung (UTM)

UTM-Koordinaten

Bezugssystem WGS84

  • Zeitzonen und Datumsgrenze
  • Maßstab

Groß- und Kleinmaßstäbig

Maßstäbe amtlicher Pläne und topographischer Karten in Deutschland

Kartengenauigkeit in verschiedenen Maßstäben

  • Orientieren im Gelände und in der Karte

Bestimmen von Richtungen

Bestimmen des Standortes

Höhenliniendarstellung

Strecken messen/abgreifen

Berechnung Geländeneigung

Die Gestalt der Erde

Die Erde als Kugel

Viele Völker des Altertums stellten sich die Erde als eine vom Ozean umspülte Scheibe vor. Doch schon die philosophische Schule der Pythagoräer (um 500 v. Chr.) erkannte die Kugelform der Erde. Dieses Wissen wurde im Mittelalter unterdrückt. Zu Beginn der Neuzeit setzte sich die Erkenntnis von der Kugelgestalt der Erde dann endgültig durch. 

Die Kugelgestalt zeigt sich:

 

  • Beim Auftauchen eines Schiffes am Horizont. Von einem noch weit entfernten Schiff, das auf den Betrachter zufährt, sieht er zuerst die Aufbauten und dann erst das vollständige Schiff. Das Schiff fährt also nicht auf einer Ebene, sondern auf einer gekrümmten Fläche.

 

  • Bei der Mondfinsternis. Der Schatten der Erde bildet sich bei einer Mondfinsternis stets bogenförmig auf dem Mond ab.

 

  • Bei Satellitenbildern. Die fotografische Aufnahme der Erde von einem Satelliten aus zeigt – je nach Aufnahmeentfernung – die Erde als gekrümmte Fläche oder als Kreisfläche.


Für kleinmaßstäbige Darstellungen (ab 1: 2 Mio.) wird von der Gestalt der Erde als Kugel ausgegangen,

weil die Abweichungen von der Erdgestalt unterhalb der Darstellungsgenauigkeit liegen.
 

Hierbei werden den Berechnungen folgende gerundete Dimensionen zugrunde gelegt:

  • Erdradius = 6.370 km
  • Erddurchmesser = 12.740 km
  • Erdumfang = 40.000 km

 

Die Erde als Rotationsellipsoid

Im 17. Jahrhundert führten wissenschaftliche Erkenntnisse (Gesetz der Zentrifugalkraft,  Gravitationsgesetz) dazu, die Form der Erde als Rotationsellipsoid zu betrachten. Das Rotationsellipsoid ist ein räumlicher Körper, der durch die Rotation einer Ellipse um eine ihrer Achsen entsteht. Die Abplattung ist die Abweichung des Rotationsellipsoids von der Idealform der Kugel. Der Unterschied zwischen den beiden Halbachsen beträgt nur rund 20 km. Bei allen Vermessungen auf der Erde, die hohen Genauigkeitsansprüchen genügen müssen (z.B. in der Landesvermessung für die Berechnung der Landeskoordinaten), wird das Rotationsellipsoid wegen seiner geometrischen Näherung an die reale Figur der Erde als Bezugsfläche verwendet.

Die Erde als Geoid

Eine der wirklichen Gestalt der Erde noch weiter angenäherte Figur ist das Geoid. Die Oberfläche dieses gedachten Erdkörpers fällt mit der ruhenden Meeresoberfläche zusammen und setzt sich im Bereich der Landmassen unterirdisch fort. Auf dieser Fläche steht das Lot in jedem Punkt senkrecht. Die unterschiedliche Massenverteilung im Erdinneren bewirkt, dass die Schwerkraft nicht immer auf den Mittelpunkt der Erde gerichtet ist. Daher zeigt auch das Lot nicht immer zum Erdmittelpunkt. Das bedeutet, dass die Geoidoberfläche unregelmäßig ist. Auf die Geoidoberfläche werden alle Höhenmessungen bezogen. Die Differenz zwischen Geoid und Rotationsellipsoid beträgt maximal 100 Meter.

Netzentwürfe

Eine verzerrungsfreie Abbildung der dreidimensionalen Erdoberfläche in die zweidimensionale Kartenebene ist ohne fehlerhafte Übertragung entweder der Längen, der Flächen oder der Winkel nicht

möglich. Um diese Verzerrungen bei der Abbildung so gering wie möglich zu halten, wurde eine Vielzahl

von genäherten mathematischen Lösungen entwickelt, die unter dem Begriff „Kartographische Netzentwürfe“ zusammengefasst werden. Alle drei Eigenschaften – Längentreue, Flächentreue und Winkeltreue – lassen sich also in keinem Netzentwurf vereinen. Keine Netzabbildung kann zugleich flächentreu und winkeltreu sein. Die Längentreue ist in einer Karte nur für bestimmte Linien oder in bestimmten Richtungen zu erreichen. Der Maßstab einer Karte gilt deshalb (insbesondere für Karten kleiner Maßstäbe in Atlanten) nur für bestimmte Linien.

Eine verzerrungsfreie Übertragung des geographischen Netzes ist nur beim Globus möglich. Er ist das stark verkleinerte dreidimensionale Abbild der Erde. Die Strecken, Flächen und Winkel stimmen mit dem Urbild überein

Einteilung der Kartennetzentwürfe

Die Netzentwürfe werden nach verschiedenen Kriterien gegliedert:
 

1. Nach den Flächen, auf denen sie abgebildet werden (Hilfskörper): 

  • die Abbildungsfläche ist eine Ebene, die die Kugel an einem Punkt berührt oder in einer Kreislinie schneidet

 

2. Nach der Lage der Abbildungsfläche zur Erdachse:

  • normale oder polständige Lage. Die Abbildungsfläche berührt den Nord- oder Südpol der Erde bzw. die Kegel- oder Zylinderachse ist mit der Erdachse identisch.
  • transversale, querachsige oder äquatorständige Lage. Die Abbildungsfläche berührt den Äquator bzw. die Kegel- oder Zylinderachse liegt in der Äquatorebene.
  • zwischenständige oder schiefachsige Lage. Die Abbildungsfläche bzw. die Kegel- oder Zylinderachse liegt in willkürlich gewinkelter Lage zur Erdachse.


3. Nach den Eigenschaften der Netzabbildungen: 

  • winkeltreue (konforme) Abbildungen
  • flächentreue (äquivalente) Abbildungen
  • vermittelnde Abbildungen

Azimutale Abbildungen

Die Abbildungsfläche berührt oder schneidet die Mitte des abzubildenden Gebietes, so dass die

Verzerrungen im Bereich des Berührungspunktes bzw. in unmittelbarer Umgebung der Schnittlinie

gering sind. Das Netzbild der Azimutalen Entwürfe in normalachsiger Lage weist folgende Merkmale auf:

• die Meridiane bilden ein vom Pol ausgehendes gleichabständiges Strahlenbündel

• die Breitenkreise sind konzentrische Kreise um den Pol

• Meridiane und Breitenkreise schneiden sich rechtwinklig

Azimutale Projektionen lassen sich mit Hilfe von Projektionsstrahlen definieren. Das Projektionszentrum

kann sich im Kugelmittelpunkt (Gnomonische Projektion), im Gegenpol (Stereographische Projektion) oder im Unendlichen (Orthographische Projektion) befinden.

Weitere wichtige azimutale Entwürfe sind der Abstandstreue Azimutale Entwurf, dessen Breitenkreise

gleichabständig sind und der Flächentreue Azimutale Entwurf. Azimutale Abbildungen in transversaler oder äquatorständiger Lage sind z.B. Darstellungen der Erdoberfläche in zwei Halbkugeln (Planigloben).

Für die Planiglobendarstellung sind alle azimutalen Entwürfe mit Ausnahme des gnomonischen Entwurfs geeignet.

Kegelabbildungen

Kegelentwürfe in normaler Lage

Das geographische Netz wird durch Projektion auf einen die Erde umschließenden Kegelmantel gewonnen. Wird der Kegelmantel abgerollt und in die Ebene ausgebreitet, bilden sich die Meridiane als

Strahlenbündel und die Breitenkreise als konzentrische Teilkreisbögen ab. Bei einer Schnittkegelabbildung durchdringt der Kegelmantel an zwei Parallelkreisen die Erdkugel. Für die Übersichtskarte 1: 500 000, die Internationale Weltkarte 1: 1 Mio. (IWK) und die Internationalen Luftfahrtkarten 1: 500 000 und 1: 1 Mio. wurde ein winkeltreuer Kegelentwurf mit zwei längentreuen

Parallelkreisen gewählt.

Zylinderabbildungen

Zylinderentwürfe in normaler Lage

Bei der Abwicklung des Zylindermantels in die Ebene sind alle Meridiane und Breitenkreise gerade Linien, die sich rechtwinklig schneiden, nur die Abstände der Breitenkreise variieren. Die bekanntesten Zylinderabbildungen sind:

• Quadratische Plattkarte

Als Abbildungsfläche dient ein normalständiger Berührungszylinder. Dadurch bildet sich der Äquator längentreu ab. Werden auch die Meridiane längentreu dargestellt, so haben die Netzmaschen eine quadratische Form.

• Mercatorentwurf

(Winkeltreuer Zylinderentwurf nach Gerardus Mercator)

Um die Winkeltreue bei diesem Entwurf zu erreichen, werden die Netzmaschen zu den Polen hin vergrößert, so dass das Verhältnis von Länge zu Breite in der Abbildung jenem auf der Erdkugel entspricht. Deshalb wird der Entwurf auch als Entwurf der wachsenden Breiten bezeichnet. Die Folge ist, mit zunehmender Entfernung vom Äquator nehmen auch die Flächenverzerrungen zu.

Dieser Entwurf ist für die Navigation in der See und Luftfahrt von großer Bedeutung. Die Kurslinie zwischen zwei Navigationspunkten kann der Navigator unmittelbar als gerade Linie aus der Karte

entnehmen. Diese Linie (Loxodrome) schneidet alle Meridiane unter demselben Winkel. Diese Kurslinie ist zwar länger als die kürzeste Verbindung zweier Orte (Orthodrome) auf der Kugel;

sie gestattet aber eine einfachere Navigation.

Blattschnitte

Karten können unterschiedlich begrenzt sein. Die Begrenzung wird als Blattschnitt bezeichnet.

 

Inselkarte

Bei einer Inselkarte wird ein in sich geschlossenes Gebiet wiedergegeben, z.B. eine Flur, eine Verwaltungseinheit, ein Erdteil. Die Fläche außerhalb des dargestellten Gebietes ist bildfrei, so dass die

Kartenfläche als Insel erscheint. Inselkarten können sowohl mit Kartenrahmen als auch ohne Kartenrahmen wiedergegeben werden. Sie sind auch nicht immer nach Norden orientiert. Aus diesem Grunde wird meist der Nordpfeil in das Kartenblatt eingetragen.

Rahmenkarten

Bei Rahmenkarten erstreckt sich das Kartenbild bis zum Kartenrahmen. Es wird zwischen Gitternetzkarten, Gradabteilungskarten und Karten mit netzunabhängigem Blattschnitt unterschieden.

 

Gitterkarte

Das Kartenbild wird durch Gitterlinien geodätischer (rechtwinkliger) Koordinaten begrenzt. Der

Kartenrahmen ist rechtwinklig. Beim Kartenwerk Deutsche Grundkarte 1: 5 000 (DGK5) treten jedoch an den Rändern der Meridianstreifen verschiedene Sonderformate wie Trapez und Sechseck auf.

Gradabteilungskarte

Das Kartenbild wird durch Netzlinien geographischer Koordinaten begrenzt, also von Meridianen und Breitenkreisen. Die Formate der Blätter wandeln sich – je nach geographischer Breite – von einer fast quadratischen Form am Äquator über eine Trapezform in den mittleren geographischen Breiten bis hin zur

dreieckigen Form an den Polen. Blätter eines Kartenwerkes, die von denselben Breitenkreisen begrenzt

werden, haben dasselbe Format. Die Blätter der Topographischen Landeskartenwerke sind Gradabteilungskarten. 

Karte mit netzunabhängigem Blattschnitt

Das Kartenbild wird von Linien einer geometrischen Form – unabhängig von den Netzlinien –

begrenzt. Diese Form der Kartenbildbegrenzung wird bei Kartenserien angewendet, bei denen das Kartenbild der Einzelkarten nach der günstigsten Lage des jeweils abzubildenden Gebietes geschnitten

werden soll. Meist überschneiden sich die Einzelblätter und ermöglichen so einen Übergang von einem Kartenblatt zum anderen.

Koordinatensysteme

Um die Lage jedes beliebigen Punktes auf der Erde bestimmen zu können, ist ein Koordinatensystem erforderlich. Die wichtigsten im Überblick:

Geographische Abbildung (Gradnetz):

 

Auf der Erde befinden sich dort, wo die gedachte Erdachse (Umdrehungsachse) die Erde durchstößt, zwei fiktive Punkte: der Nord- und der Südpol. Von ihnen ausgehend wird ein Liniennetz (Geographisches Netz) um die Erde gelegt.

Zwischen den beiden Polen liegen die Breitenkreise, auch Parallelkreise oder Kleinkreise genannt. Ihr Umfang wächst von den Polen bis zum Äquator, dem größten Breitenkreis. Die von den Breitenkreisen gebildeten Ebenen stehen senkrecht zur Erdachse. Die Äquatorebene läuft durch den Erdmittelpunkt. Der Äquator ist ein Großkreis, d.h. sein Radius entspricht dem Erdradius.

Die Breitenkreise werden vom Äquator (0°) bis zu den beiden Polen (90°) gezählt. Um Verwechslungen zu vermeiden, wird der Winkelangabe jeweils die Bezeichnung „N“, nördliche Breite oder „S“, südliche Breite  hinzugefügt. Der Winkel wird mit dem griechischen Buchstaben Phi bezeichnet.

 

 

Von Pol zu Pol verlaufen die gleich großen Längenkreise – auch Meridiane genannt. Sie sind halbe Großkreise. Die Längenkreise schneiden die Breitenkreise stets rechtwinklig und laufen an den beiden Polen zusammen. Als Ausgangsmeridian für die Zählung der Längenkreise ist seit 1884 der Meridian durch Greenwich (England) international als Nullmeridian festgelegt. Die Zählung der  Längengrade reicht in östliche (O) und westliche (W) Richtung bis 180° Länge. Die Winkelangabe für die Länge wird mit dem griechischen Buchstaben Lambda bezeichnet.

Geographische Koordinaten

Die Lage eines Punktes auf der Erdoberfläche kann also durch den Wert der geographischen Länge und den Wert der geographischen Breite (Geographischen Koordinaten) bestimmt werden. Dabei wird ein Grad in 60´ (Minuten) und eine Minute in 60´´ (Sekunden) unterteilt.

Der Mount Everest hat zum Beispiel die Koordinaten 87°O, 28°N. Das bedeutet, er befindet sich auf dem 87. Längengrad östlich von Greenwich und auf dem 28. Breitengrad nördlich vom Äquator.

Gauß-Krüger-Abbildung

Der Abbildung liegt ein transversaler (=„liegender“) Berührungszylinder zugrunde. Sie ist winkeltreu. Um eine angenäherte Flächentreue ohne größere Verzerrungen in den Randbereichen zu erzielen, wird das abzubildende Gebiet jeweils auf einen Meridianstreifen von nur 3° Breite; je 1,5° östlich und westlich des Berührungsmeridians (Hauptmeridian) beschränkt. Für jeden 3° breiten Meridianstreifen wird ein eigener Zylindermantel benutzt. Dieser Entwurf liegt den Topographischen Kartenwerken 1: 5 000 bis 1: 200 000 der Bundesländer der Bundesrepublik Deutschland zugrunde.

Gauß-Krüger-Koordinaten

Der Haupt- oder Mittelmeridian jedes Meridianstreifens ist die Abzissenachse (X). Der Äquator ist die Ordinatenachse (Y). Der Koordinatenbezugspunkt ist der Schnittpunkt des Mittelmeridians mit dem Äquator. Die ebenen, rechtwinkligen Koordinaten heißen Rechtswert (R) und Hochwert (H).

Um negative Werte zu vermeiden, erhält der Mittelmeridian jedes Meridianstreifens den Rechtswert 500.000 m als „Guthaben“. Zusätzlich erhält jeder Meridianstreifen eine Kennziffer, die vor jedem Rechtswert eines Koordinatenpaares steht.

Es handelt sich dabei um die Längengradzahl des jeweiligen Mittelmeridians eines Meridianstreifens geteilt durch 3.

Beispiele für die Umrechnung von Koordinaten:

 

Der Punkt P1 hat die Koordinaten:

R 35 71 416 m

H 5 270 126 m

 

Das bedeutet, der Punkt P1 liegt im 3. Meridianstreifen mit dem Mittelmeridian 9° östlicher Länge von Greenwich und ist 71.416 m von diesem entfernt. Der Abstand vom Äquator beträgt 5.270.126 m.

 

Der Punkt P2 hat die Koordinaten:    

R 3 415 320 m

H 5 330 752 m

 

Er liegt westlich des Mittelmeridians 9° östlicher Länge von Greenwich und ist 84.680 m von diesem

entfernt (500.000 m - 415.320 m = 84.680 m). Der Abstand zum Äquator beträgt 5.330.752 m.

Anwendung der Gauß-Krüger-Koordinaten

Das Gauß-Krüger-System fand nur in Deutschland Einsatz, weshalb zum Beispiel auch gar keine Lösung zur Vermeidung negativer Werte auf der Südhalbkugel vorgesehen ist. Inzwischen gilt es als mehr oder weniger veraltet, da im Zuge der Vereinheitlichung weltweit auf UTM umgestiegen wird.

Universale Transversale Mercatorabbildung (UTM)

Das Prinzip ist bei diesem Koordinatensystem sehr ähnlich wie bei Gauß-Krüger. Das UTM-System kann jedoch fast auf die gesamte Erdoberfläche (von 84° Nord bis 80° Süd) angewendet werden. (Die Polregionen sind ausgenommen und werden durch die azimutale Universal Polare Stereographische Projektion abgebildet).

Durch einen transversalen Schnittzylinder werden 6° breite Meridianstreifen eingeteilt. Die so entstandenen Zonen werden von Ost nach West von 1 bis 60 durchnummeriert, wobei der Nullmeridian durch Greenwich genau die Grenze zwischen der 30. und 31. Zone bildet.

In Nord-Süd-Richtung werden 8° hohe Zonen eingeteilt, die in alphabetischer Reihenfolge mit Buchstaben gekennzeichnet werden. Angefangen wird zwischen 80° Süd und 72° Süd mit „C“. Um Verwechselungen mit 1 und 0 zu vermeiden, werden I und O ausgelassen.

Somit kann also jede Zone mit einer Zahlen-Buchstaben-Kombination angegeben werden. Deutschland liegt zum Beispiel in den Zonen 31, 32 und 33 (Ost-West) und T und U (Süd-Nord).

Der Ursprung jeder Zone ist der Schnitt von Äquator und Zentralmeridian. Der Zentralmeridian erhält zur Vermeidung negativer Werte wieder ein Guthaben von 500 000m. Der Äquator hat für die Nordhalbkugel den Ursprungswert 0 und für die Südhalbkugel den Wert 10 000 000m.

UTM-Koordinaten

Ein Beispiel für eine UTM-Koordinatenangabe wäre also:   

32U 615 338

5 327 433
 

32U bezeichnet die Zone zwischen 6° und 12° Ost und 48° und 56° Nord. Da der Zentralmeridian den Ursprungswert 500 000 hat, bedeutet die 615 338, dass die Koordinate 115 338m östlich vom Zentralmeridian des Streifens liegt und 5 327 433m ist der nördliche Abstand vom Äquator.

 

Theoretisch ließen sich diese Koordinatenangaben kürzer und dadurch übersichtlicher angeben. Denn UTM sieht zusätzlich noch eine weitere Einteilung in 100km-Quadrate, das so genannte Meldegitter, vor. Da das Thema aber etwas komplizierter ist, das Meldegitter in den meisten Karten nicht angegeben wird und auch für GPS-Geräte nicht tauglich ist, ist es für den zivilen Benutzer nicht relevant und wird hier weggelassen.

Bezugssystem WGS84

Um mit einem Koordinatensystem wie UTM arbeiten zu könne, muss ein Bezug zur Größe und Form der Erde hergestellt werden. Dafür wurde das World Geodetic System 1984 errechnet, das diese Informationen liefern kann. Es wurde mit Hilfe von GPS erstellt und ist somit das Bezugssystem mit der besten Annäherung an die Realität. Das geozentrische, dreidimensionale System rotiert mit der Erde und berücksichtigt sogar Kontinentaldriften. Das führt aber dazu, dass sich Koordinaten im Laufe der Zeit verändern können. Deshalb wurde für Europa zusätzlich das ETRS89 (European Terrestrial Reference System 1989) errechnet, das auf die speziellen tektonischen Gegebenheiten Europas ausgerichtet ist. Der Unterschied zwischen beiden Modellen ist jedoch sehr gering.   

Zeitzonen

Orte, die auf demselben Meridian liegen, haben im Allgemeinen dieselbe Uhrzeit. Diese Zeit nennt

man Ortszeit. Die Ortszeit von zwei Orten unterscheidet sich entsprechend dem Unterschied ihrer geographischen Längen. Um eine Vielzahl von Ortszeiten zu vermeiden, wurden jeweils 15°-breite Streifen zu einer Zone zusammengefasst, und diesen Zonen eine Einheits- oder Zonenzeit zugeordnet.

Wenn eine Erdumdrehung 24 Stunden dauert, so entsprechen 15°-Längenunterschied einer Stunde

Zeitunterschied (360° : 24 = 15°). Somit entsprechen vier Minuten Zeitunterschied einem Längenunterschied von 1°. Die Ortszeit des Nullmeridians heißt Weltzeit (Greenwichzeit). Östlich des Nullmeridians nimmt die Ortszeit zu, westlich von ihm nimmt sie ab. Die Zeitzonen unterscheiden sich in vollen oder (seltener) in halben Stunden von der Weltzeit. Eine der Zeitzonen ist die Mitteleuropäische Zeit (MEZ). Sie geht der Weltzeit um eine Stunde voraus und 1893 in Deutschland gesetzlich eingeführt

Datumsgrenze

Die Datumsgrenze ist eine 1845 international festgelegte Grenzlinie, bei deren Überqueren (besonders

wichtig für die Schiff- und Luftfahrt) das Datum und der Wochentag geändert werden müssen. Die Grenzlinie ist der 180°-Meridian östlicher bzw. westlicher Länge von Greenwich. Aus praktischen Erwägungen weicht diese Grenzlinie teilweise vom 180°-Meridian ab. Wird die Datumsgrenze in östlicher Richtung überquert, muss das Datum um einen Tag zurückgestellt werden. In umgekehrter Richtung muss das Datum um einen Tag vorgestellt werden.

Der Maßstab einer Karte

In der Geometrie, Technik, Kartografie, im Modellbau usw. beschreibt der Maßstab das Verhältnis zwischen der abgebildeten Größe (z.B. Streckenlänge) auf einer Karte, einem Plan oder bei einem Modell und der entsprechenden Größe in der Wirklichkeit.

Eine Karte im Maßstab 1:50.000 stellt die Realität also 50.000-mal kleiner dar.

Beispiele:

Links erkennen Sie sehr schön, dass die Fläche von 1 km² im Maßstab 1:50.000 4 x und im Maßstab 1:100.000 sogar 16 x mehr Gelände in der Realität abbildet. Bei annährend gleich großen Kartenblättern später beim Druck, ist dann natürlich eine radikale Vereinfachung der Topographie durch Weglassen nötig. Der Fachausdruck dafür ist Generalisierung.

Daher ist z. B. die GPS-Geräteversion mit der Bezeichnung "t" (steht für Europakarte 1:100.000) wegen der nicht abbildbaren kleinen Feld- und Waldwege für Wanderer ungeeignet.

Groß- und Kleinmaßstäbig

Diese beiden Bezeichnungen sorgen leicht für Verwirrung, denn sie werden häufig verwechselt. 

Großmaßstäbige Karten haben einen großen Maßstab - aber das bedeutet eine kleine Maßstabszahl. Die Erdoberfläche wird groß und detailreich, zum Beispiel 1.000 Mal kleiner bei 1:1.000, dargestellt.

Folgende Darstellungsformen sind zum Beispiel großmaßstäbig: Pläne (meist Maßstab von 1:100 bis 1:10.000), Karten in Maßstäben über 1:200.000 - also z.B. die Grundkarte 1:5000 (aus Luftbildern).

Manuskript- und Arbeitskarten aus der Bodenkunde, Geologie usw. in 1:5.000 bis 1:10.000.

Kleinmaßstäbige Karten haben dann also andersherum einen kleinen Maßstab und eine große Maßstabszahl. Ein Maßstab von 1:1.000.000 stellt die Realität 1.000.000 Mal kleiner dar, was natürlich wesentlich kleiner ist als das Beispiel 1:1.000 von oben. Weniger Detailreichtum, aber eine bessere Übersicht über mehrere Gemeinden (Kommunen), einige Staaten oder die ganze Erde zeichnen kleinmaßstäbige Karten aus.

 

Fazit:

Ist die Maßstabszahl klein, ist die Karte großmaßstäbig.

Ist die Maßstabszahl groß, ist die Karte kleinmaßstäbig.

 

Kartengenauigkeit in verschiedenen Maßstäben

Je größer der Maßstab (bzw. je kleiner die Maßstabszahl), desto genauer können Koordinaten,  Streckenlängen oder Flächengrößen aus der Karte ermittelt werden. 

Orientieren in der Karte und im Gelände

Aus einer Karte lässt sich eine Vielzahl von Informationen herauslesen:

• Wie finde ich in der Stadt A in der Straße X das Haus mit der Nummer 45?

• In welchem Land und wo liegt die Stadt B?

• Welches ist die kürzeste oder die landschaftlich reizvollste Straßenverbindung zwischen zwei Orten?

• Wie sieht die Landschaft aus, die ich von Jugendherberge C zur Jugendherberge D durchwandere?

Bei Wanderungen, Radtouren und Autoreisen dient die Karte zur Vorbereitung und zur Orientierung unterwegs. Denn sie enthält unter anderem wichtige Informationen zur Bestimmung des Standortes, zu Richtungen und Entfernungen und zu Neigungsverhältnissen des Geländes.

Bestimmen von Richtungen

Das bequemste Hilfsmittel für das Bestimmen von Richtungen ist der Kompass. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Kompassnadel stets in Richtung Magnetisch Nord zeigt. Die Abweichung zwischen Magnetisch Nord und Geographisch Nord wird als Missweisung (Deklination) bezeichnet. Diese entsteht, weil der geographisch festgelegte Nordpol und der Nordpol des Erdmagnetfeldes nicht identisch sind. Zur Korrektur der Missweisung ist auf der Windrose des Kompasses ein drehbarer Kreisteilungsring mit zusätzlichen Markierungen für die Himmelsrichtungen (die Deklinationsmarke) angebracht.

Den Kompass waagerecht in der Hand, dreht sich der Beobachter langsam um sich selbst, bis die Nordspitze der freiliegenden Kompassnadel auf die Deklinationsmarke gerichtet ist. Die Visiermarken zeigen nun die geographische Nordrichtung.

Zum Orientieren im Gelände nach Karte muss die Karte selbst mit dem Kompass eingenordet werden. Bei Gradabteilungskarten ist die Richtung der senkrechten Gitterlinien (Gitter-Nord) nur an den Mittelmeridianen mit der geographischen Nordrichtung identisch. Die Abweichung bei allen übrigen Gitterlinien wird als Meridiankonvergenz bezeichnet. Die Abweichung zwischen Gitter-Nord und Magnetisch Nord heißt Nadelabweichung. Diese Abweichungswerte können bei der Orientierung im Gelände in unseren Breiten vernachlässigt werden. 

 

Bei der Verwendung einer Gradabteilungskarte wird der Kompass mit der Zielkante (am Gehäuse) an den Kartenbildrand gelegt. Nun wird die Karte mit dem aufliegenden Kompass so weit gedreht, bis die Nordspitze der Kompassnadel auf die Deklinationsmarke

zeigt. Die Karte ist nun eingenordet und nach dem Gelände orientiert.

Bestimmen des eigenen Standorts

Um jederzeit den eigenen Standort in der Karte ermitteln zu können, ist es wichtig, den zurückgelegten Weg in der Karte zu verfolgen und immer wieder Karte und Gelände miteinander zu vergleichen. Wird die Karte in Geh- oder Fahrtrichtung gehalten, können identische Punkte in der Karte und in der Natur bestimmt werden. Ist der genaue Standort unklar, müssen zwei oder drei eindeutig zu bestimmende Objekte im Gelände und ebenso in der Karte gesucht werden. Wo sich die von den Geländepunkten über die entsprechenden Kartenpunkte gezogenen Sichtlinien in der Karte schneiden, befindet sich der Standort. Orientierungspunkte sind neben auffälligen topographischen Objekten wie Türmen, Brücken auch Siedlungen, Verkehrswege und die Bodenbedeckung. Wichtig ist es aber auch, sich mit Hilfe der Geländeformen orientieren zu lernen. Im Gebirge sind sie oft der einzige Anhalt, um sich zurechtzufinden.

In den 70er Jahren wurde in den USA für militärische Anwendungen ein satellitengestütztes System zur Navigation ruhender oder beweglicher Objekte entwickelt. Dieses System sollte bei jeder Witterung, zu jeder Zeit (Tag und Nacht) und an jedem Ort der Erde (auf dem Lande, auf dem Wasser und in der Luft) funktionieren. Dieses System ist das Navigation System with Timing and Ranging – Global Positioning System (NAVSTAR-GPS), Kurzform GPS. Die Position auf der Erde wird mit Hilfe von Satellitenbahndaten bestimmt. Für den privaten Nutzer wurden Handgeräte entwickelt, die nicht mit den Genauigkeitsansprüchen der geodätischen GPS-Geräte verglichen werden können. Sie können aber für die Bestimmung des Standortes Kompass und Neigungsmesser ersetzen.

Es gibt in der Natur Möglichkeiten, die Himmelrichtungen auch ohne Kompass zu bestimmen:

  • Die grüne Verfärbung an Bäumen (Moos) und rissige Rinde befinden sich meist an der Nordwestseite
  • Die durch Wind und Wetter bedingte Neigung der Bäume zeigt meist nach Süden
  • Sonnenwendige Pflanzen drehen ihre Blüten tagsüber immer der Sonne zu
  • Die Sonne steht nie im Norden
  • Die in der Landesvermessung zur Vermarkung von „Trigonometrischen Punkten“ verwendeten Granitsteine zeigen die Himmelsrichtung an: die Inschrift „TP“ weist nach Süden, ein eingemeißeltes Dreieck nach Norden
  • In alten Kirchen und Friedhöfen stehen Altäre und Grabsteine meist nach Osten
     
  • In klaren Nächten weist der Polarstern die Nordrichtung. Man findet ihn, in dem der Abstand α β (BILD!) des relativ leicht zu findenden Sternbildes „Großer Bär“  5-fach verlängert wird.
  • Eine Uhr kann mithilfe der Sonne ebenfalls als Kompass dienen: Dazu wird der kleine Zeiger der waagerecht gehaltenen Uhr auf die Sonne gerichtet. Die Winkelhalbierende des Winkels zwischen diesem Stundenzeiger und der Zwölf zeigt nun nach Süden. Allerdings ist das keine ganz zuverlässige Methode, da die Genauigkeit davon abhängt, auf welchem Längengrad man sich befindet (15°östlich von Greenwich passt die Uhrzeit exakt zum Sonnenstand). Außerdem muss die MEZ (Mitteleuropäische Zeit) zugrunde liegen. Mit der „künstlichen“ MESZ (Mitteleuropäische Sommerzeit) funktioniert es nicht.

 

 

 

 

 

Höhenlinien

Höhenlinien, auch Isohypsen oder früher Höhenschichtlinien genannt, sind Linien in der Karte, die Punkte gleicher Höhe miteinander verbinden. Die Bezifferung der Höhenlinien gibt selbst einen direkten Hinweis auf die Geländeverhältnisse: 

Gebirgsschraffen

 

 

 

Höhenlinien werden im Allgemeinen in Braun dargestellt. Bei Gletschern und Firnfeldern sind sie in Blau, bei felsiger Landschaft in Schwarz gehalten. Wassertiefen werden durch blaue Höhenlinien wiedergegeben.

Speziell in den schweizer Karten des Alpenraums werden zusätzlich noch sog. Gebirgs-Schraffen eingesetzt, mit denen die Felsstrukturen sehr anschaulich dargestellt werden können. 

Schattenplastische Darstellung (Schummerung)

Für den ungeübten Laien sind Höhenlinien am Anfang schwer zu interpretieren ...

... erst eine zusätzlich eingedruckte Schummerung macht das Gelände anschaulich.

Strecken und Steigungen in der Karte

Alle Strecken, die auf einer Karte gemessen werden, beziehen sich auf die Kartenebene und sind Horizontalentfernungen. Die tatsächliche Strecke von Wasserläufen und Wegen in der Natur ist häufig länger als in der generalisierten Karte. Auch die Höhenunterschiede in der Natur tragen dazu bei, dass eine Strecke länger ist, als sie in der Karte erscheint.

Die auf die Kartenebene projizierte Strecke S’ zwischen A’und B’ ist kürzer als die Naturstrecke S im hügeligen Gelände.