Navigation an den Polen?

[WhiteShark225]

Hallo Fritz,
genau, das ist nämlich die spannende Frage!!!
Wie genau ist der geographische POL (N od S) zu bestimmen!?
Wie genau ist das heute möglich, wie genau war es 1910!

Wenn mir heute jemand sagen kann (wissenschaftlich fundiert), bis z.B. auf einen Kilometer genau, dann wäre meine Frage beantwortet!

Aber auch, wenn mir jemand sagt, am Spol steht nen Fahnenmast und am Npol eine Tonne, wäre das okay.
Gruß

Zitat von Fritz682

Hi Chris,

jetzt wird s spannend. Was verstehst Du denn unter genauer Naviagtion ? Welche Genauigkeit soll den erreicht werden ? Auf welcher Erdfigur ?

Um es vorweg zu sagen : fehlerfrei gibt es nicht ! Alle Beobachtungs- und Messverfahren sind mit zufälligen und systematischen Fehlern behaftet.

Aus den bekannten a priori Genauigkeiten eines Messmittels sowie den mathematischen Zusammenhängen lassen sich Aussagen über die zu erreichende Positionsgenauigkeit treffen. Umgekehrt kann man bei Vorgabe einer zu erreichenden
Positionsgenauigkeit rückrechnen welche a priori Genauigkeit ein Messmittel aufweisen muss um die Vorgabe zu erreichen. Das ganze nennt sich Fehlerfortpflanzung. Hier stecken wir jetzt gaaanz tief im Sumpf der Fehlertheorie und Statistik.

[Fritz682]

Hi Chris,

das heißt Dein Problem ist eher eins der Landvermessung und weniger der Navigation.
Navigation heißt ja das ich eine bewegliche Plattform (Schiff, Flugzeug, Mensch) ständig neu verorten muss. Du suchst eigentlich die absolute, statische Position. Damit hat man dann ja auch mehr Zeit um z.B. häufige Wiederholungsmessungen durchzuführen (steigert in einem gewissen Maß die Genauigkeit und schütz vor sog. Ausreißermessungen) und kann ggf. aufwändigere Geräte verwenden.

Ich bin zwar Landvermesser von Beruf, aber in der Ingenieurvermessung zuhause. Daher komme ich langsam an meine Grenzen. Als Idee bleibt mir nur noch zu fragen,
was zeichnet die Pole in physikalischer hinsicht aus? Welche Größen davon sind messbar? Vielleicht noch das www.bgr.bund.de als Tip. Oder gehe mal bei den Geodäten auf die Suche, z.B. hier http://www.vdv-online.de/vdvlinks/.

[WhiteShark225]

Hallo Fritz,

eigentlich ist es recht egal, wie man das Thema angeht.
Nur zur Verdeutlichung kann ich die Frage folgendermaßen umstellen:
Wie genau kennt man die exakte Position der beiden geographischen Pole überhaupt (gibt es hierbei noch einen Unterschied von N zu S?)? Die Antwort darauf ergibt ja zumindest dann schon mal einen Hinweis darauf, wie genau ich theoretisch dort hin navigieren könnte. Im zweiten Anlauf, dann die Frage, wie genau ist unsere heutige navigation, um diese Punkte wiederzufinden!?
Gruß

[WhiteShark225]

Fritz, aber Du hast recht. Mich interessiert eher die geograhische Situation im Kontext zur Landvermessung.
Wir vergleichen zum Beispiel für diese Arbeit eine Küstenlinie an der Nordsee aus Karten von ca. 1930 mit den heutigen. Erstaunlicherweise gibt es kaum Abweichungen.
Dazu könntest Du doch sicher etwas sagen? Waren wir 1930 genauso schlau wie heute?

[Grundel]

Moin,
Mit "Fulst Nautischen Tafeln", Ephemeriden, einem Sextanten und einem Chronometer lässt sich jede Position auch ohne ohne Kreiselkompass oder GPS
ermitteln. Im Fulst sind die benötigten trigonometrischen Funktionen erläutert.
Vermutlich gehöre ich zu der aussterbenden Gattung, die noch ABC-Tafeln verwendet hat, um über den grossen Teich zu segeln. Empfehlen kann ich auch das Buch Sporthochseeschifferschein ISBN3-7688-0809-2
Gruss, Grundel

[Audiot_8p]

Zitat von Flybridge

Eigentlich nutzen Nord- und Südpolen die gleichen Navigationstechniken. Da ist kein Unterschied. Schon gar nicht mehr, seit dem sie zur EU gehören.

ich schmeiss mich wech

[WhiteShark225]

Hallo Grundel,
ok, das ist klar! ABER ein paar Einwände:
Für den Sextanten muss Sicht haben! Zumindest am Nordpol äußerst selten.
Die Fulst Erläuterungen sind mir nicht ganz unbekannt, aber auch hier geht man zumindest von der Annahme aus, dass die Erde ein Kugel ist, was sie zumindest an den Polen (!) nicht ist. Auch hierbei wird immer von Punkt zu Punkt interpoliert. D.h. es ergeben sich mehr oder weniger genaue Annäherungswerte, was ja okay sein kann, wenn man sagt Meßgenauigkeit +/- soundsoviel %!
Gruß

Zitat von Grundel

Moin,
Mit "Fulst Nautischen Tafeln", Ephemeriden, einem Sextanten und einem Chronometer lässt sich jede Position auch ohne ohne Kreiselkompass oder GPS
ermitteln. Im Fulst sind die benötigten trigonometrischen Funktionen erläutert.
Vermutlich gehöre ich zu der aussterbenden Gattung, die noch ABC-Tafeln verwendet hat, um über den grossen Teich zu segeln. Empfehlen kann ich auch das Buch Sporthochseeschifferschein ISBN3-7688-0809-2
Gruss, Grundel

[AC_Olli]

Zitat von Grundel

Moin,
Mit "Fulst Nautischen Tafeln", Ephemeriden, einem Sextanten und einem Chronometer lässt sich jede Position auch ohne ohne Kreiselkompass oder GPS
ermitteln. Im Fulst sind die benötigten trigonometrischen Funktionen erläutert.
Vermutlich gehöre ich zu der aussterbenden Gattung, die noch ABC-Tafeln verwendet hat, um über den grossen Teich zu segeln. Empfehlen kann ich auch das Buch Sporthochseeschifferschein ISBN3-7688-0809-2
Gruss, Grundel

Als ich mich mit dem Thema beim SHS beschäftigt habe, wahren die Messungenaugkeiten beim ablesen des Sextanten und die genaue Zeit das Problem.
Ich glaube das bei der Fragestellung eine Position mit einer Genauigkeit unter 1 Meile gefragt ist, da es hier ja um die Theorie des genauen Punktes geht.
Bei der Astronavigation, kommt es nicht auf die letzte Meile an, da du beim Landfall ja wieder auf die Terestrische Navigation wechseln kannst.


Viele Grüße

Olli

[Fritz682]

Ja, unsere Berufskollegen waren 1930 genauso schlau wie wir, wahrscheinlich war das Grundlagenwissen sogar breiter verbreitet als heute. Natürlich gibt es technologische Unterschiede wie wir welche Größen messen und verarbeiten können, die physikalischen und mathematischen Grundlagen sind die selben.

1930 war es z.B. sehr aufwändig Strecken/Entfernungen genau zu messen. Als Meßwerkzeuge gab es eigentlich nur Stahlmessbänder, welche mit einer genau definierten Zugspannung eingesetzt werden müssen (heute auch noch) und deren Ausdehnungskoeffizent hinsichtlich der Temperatur berücksichtigt werden musste (heute auch noch). Über lange Strecken musste man die Strecken staffeln, also mehrere Messbandlagen aneinanderreihen, das erfordert einiges praktisches Geschick. Ebenso die Verwendung von Schnurloten oder Rechtwinkelprismen.

Neben dem Messband gab und gibt es optische Verfahren zur Streckenmessung.
Da wären z.B. die Reichenbach'schen Distanzfäden in den Fernrohren von Nivelliergeräten oder die Distanzkuren in den RDS Tachymetern der Firma Wild (= heute Leica). Die Genauigkeit liegt rund bei 1dm, teils auch entfernungsabhängig).

Dann gibt es noch die sog. Basislatte (ja die heißt wirklich so). Die Basislatte ist exakt 2m lang (dafür gibt es extra Prüfeinrichtungen, sog. Komperatoren) und wird am Endpunkt einer zu messenden Strecke quer dazu aufgestellt.

Auf dem Anfangspunkt steht ein Theodolit (Gerät zur Richtungsmessung. Merke: ein Winkel ist die Differenz zweier Richtungen). Damit werden nun die beiden Zielmarken der Basislatte angezielt und aus den Ablesungen der Winkel ermittelt. Die Strecke entspricht dann cot Winkel/2. Dieses Verfahren ist bis ca. 80m Entfernung verwendbar, wird aber nur in der Netzmessung verwendet, nicht bei der Erstellung von topographischen Karten.

Dazu gab es z.B. die sog. Kippregel.

Fazit : Die Genauigkeit eines Punktes für eine topographische Karte beträgt irgendwo zwischen 1dm und 3dm.

Jetzt muss man sich vergegenwärtigen wie die Karten hergestellt wurden, nämlich manuell, mit Kartiernadel, Garvierwerkzréug und Maßstab. Ein Mensch kann an einem Maßstab mit einem Werkzeug mit Lupe ca. 1/10 bis 2/10mm genau arbeiten. Diesen Wert nun mit dem Kartenmaßstab multiplizieren und Du hast eine Vorstellung von der Genauigkeit des Kartenbildes.

Bei Katasterkarten im Maßstab 1:1000 liegst Du zwischen 1-2dm und bei 5000er Karten (die bei euch evtl. Verwendung finden) bist Du schon bei 0,5-1,0m.

Heutzutage ist das Handling im Feld, also im Außendienst, erheblich leichter geworden. Die Meßgenauigkeit der elektronischen Tachymeter liegt 5mm und besser, auch über sehr große Entfernungen, Ablesefehler bei der Richtungsmessung sind ausgeschlossen weil die Geräte heutzutage die Teilkreise digital abtasten, Schreibfehler gibt es kaum noch weil alles elektronisch registriert wird.

Und nicht zuletzt hat man mit GPS im geodätischen Einsatz ungeahnte Möglichkeiten. Durch Verwendung von DGPS oder SAPOS kommt man auf Genauigkeiten von rund 1-2cm für die Punktlage (bei guten Verhältnissen). Damit ist die Vermessung einer Küstenlinie natürlich unendlich viel einfacher als 1930.

Und absolut gesehen wahrscheinlich auch genauer. Nur nützt der genauere Wert nicht viel, weil das menschliche Auge diese Genauigkeit in der Karte nicht mehr auflösen kann. Auch wenn die Kartographen diese Genauigkeit vielleicht in ihren Produkten heute besser umsetzen können als noch 1930.

Puh, das war jetzt viel Text. Wenn Du noch Fragen hast dann einfach fragen.
Aber zum Thema Pol hilft das jetzt auch nicht weiter.

[WhiteShark225]

SUPER, danke für die Ausführlichkeit!!!!

Zitat von Fritz682

Ja, unsere Berufskollegen waren 1930 genauso schlau wie wir, wahrscheinlich war das Grundlagenwissen sogar breiter verbreitet als heute. Natürlich gibt es technologische Unterschiede wie wir welche Größen messen und verarbeiten können, die physikalischen und mathematischen Grundlagen sind die selben.

1930 war es z.B. sehr aufwändig Strecken/Entfernungen genau zu messen. Als Meßwerkzeuge gab es eigentlich nur Stahlmessbänder, welche mit einer genau definierten Zugspannung eingesetzt werden müssen (heute auch noch) und deren Ausdehnungskoeffizent hinsichtlich der Temperatur berücksichtigt werden musste (heute auch noch). Über lange Strecken musste man die Strecken staffeln, also mehrere Messbandlagen aneinanderreihen, das erfordert einiges praktisches Geschick. Ebenso die Verwendung von Schnurloten oder Rechtwinkelprismen.

Neben dem Messband gab und gibt es optische Verfahren zur Streckenmessung.
Da wären z.B. die Reichenbach'schen Distanzfäden in den Fernrohren von Nivelliergeräten oder die Distanzkuren in den RDS Tachymetern der Firma Wild (= heute Leica). Die Genauigkeit liegt rund bei 1dm, teils auch entfernungsabhängig).

Dann gibt es noch die sog. Basislatte (ja die heißt wirklich so). Die Basislatte ist exakt 2m lang (dafür gibt es extra Prüfeinrichtungen, sog. Komperatoren) und wird am Endpunkt einer zu messenden Strecke quer dazu aufgestellt.

Auf dem Anfangspunkt steht ein Theodolit (Gerät zur Richtungsmessung. Merke: ein Winkel ist die Differenz zweier Richtungen). Damit werden nun die beiden Zielmarken der Basislatte angezielt und aus den Ablesungen der Winkel ermittelt. Die Strecke entspricht dann cot Winkel/2. Dieses Verfahren ist bis ca. 80m Entfernung verwendbar, wird aber nur in der Netzmessung verwendet, nicht bei der Erstellung von topographischen Karten.

Dazu gab es z.B. die sog. Kippregel.

Fazit : Die Genauigkeit eines Punktes für eine topographische Karte beträgt irgendwo zwischen 1dm und 3dm.

Jetzt muss man sich vergegenwärtigen wie die Karten hergestellt wurden, nämlich manuell, mit Kartiernadel, Garvierwerkzréug und Maßstab. Ein Mensch kann an einem Maßstab mit einem Werkzeug mit Lupe ca. 1/10 bis 2/10mm genau arbeiten. Diesen Wert nun mit dem Kartenmaßstab multiplizieren und Du hast eine Vorstellung von der Genauigkeit des Kartenbildes.

Bei Katasterkarten im Maßstab 1:1000 liegst Du zwischen 1-2dm und bei 5000er Karten (die bei euch evtl. Verwendung finden) bist Du schon bei 0,5-1,0m.

Heutzutage ist das Handling im Feld, also im Außendienst, erheblich leichter geworden. Die Meßgenauigkeit der elektronischen Tachymeter liegt 5mm und besser, auch über sehr große Entfernungen, Ablesefehler bei der Richtungsmessung sind ausgeschlossen weil die Geräte heutzutage die Teilkreise digital abtasten, Schreibfehler gibt es kaum noch weil alles elektronisch registriert wird.

Und nicht zuletzt hat man mit GPS im geodätischen Einsatz ungeahnte Möglichkeiten. Durch Verwendung von DGPS oder SAPOS kommt man auf Genauigkeiten von rund 1-2cm für die Punktlage (bei guten Verhältnissen). Damit ist die Vermessung einer Küstenlinie natürlich unendlich viel einfacher als 1930.

Und absolut gesehen wahrscheinlich auch genauer. Nur nützt der genauere Wert nicht viel, weil das menschliche Auge diese Genauigkeit in der Karte nicht mehr auflösen kann. Auch wenn die Kartographen diese Genauigkeit vielleicht in ihren Produkten heute besser umsetzen können als noch 1930.

Puh, das war jetzt viel Text. Wenn Du noch Fragen hast dann einfach fragen.
Aber zum Thema Pol hilft das jetzt auch nicht weiter.

[WhiteShark225]

Micki hat mich auf einen guten Link gebracht!
Hier gibt es eine Aussage(qed), die schon sehr erstaunlich ist:

Genaueres zu den einzelnen Methoden zur Bestimmung der Rotationsachse, nämlich
- GNSS (Global Positioning System)
- ILRS (Satellite Laser Ranging)
- VLBI (Very Long Baseline Interferometry)
- DORIS (Doppler Orbitography by Radiopositioning Integrated on Satellite)
findet man auf der IERS-Website www.iers.org/iers/tc/
Zur Zeit befindet sich der Nordpol bei
X = -0.0246" (Richtung Nullmeridian)
Y = +0.2404" (Richtung 90° W)
also etwa 7 m Richtung Nordamerika, relativ zum IERS Referenz-Pol

D.h., nach dieser Meßmethodik verändert sich der geographische Pol. Dass der magnetische sich verändert war klar, aber ...!
Ist doch heftig, oder!? ... oder ein falscher Denkansatz der Geologen/Physiker/....
Gruß

[RalphB]

Eigentlich sollte doch der Nordpol einer der beiden Punkte auf der Erde sein,
an dem alle Referenzellipsoide wieder zusammenfinden ()
und an dem man sich Uhrzeit und Datum (... Zeitzone) aussuchen kann .

Gruß Ralph

[KaiB]

Das mit dem exzentrischen geographischen Pol könnte mit der Präzession zusammenhängen.
Während unser Netz aus Längen und Breiten sowie Äquator/Nullmer. rechnerisch und kartographisch fix ist, wandert die Drehachse der Erde dennoch immer ein wenig -> gestörter Kreisel durch Sonne Mond und andere Brocken.
Das wir den Nullmeridian durch Greewich gelegt haben kratzt das pendeln der Drehachse der Erde sicher wenig

PS: Häng doch ein Foucaultsches Pendel in Polnähe auf. Herrscht Ruhe bist Du am Pol, eierts, ist er ausgewandert....

[W.Bligh]

Nur ein paar allgemeine Anmerkungen:
Ein Kreiselkompass (Flugzeuge haben nebenbei keinen!) führt Dich bei Einstellung True North exakt nach Norden, und wenn Du dann nach einer Weile den Südpol überflogen hast, bist Du auch wieder auf Kurs.
In 10 bis 15 km über Boden hat man immer beste Sicht auf jedmögliches Gestirn, eine horizontale Bezugsebene würde notfalls ein Teller Suppe liefern, Jetpiloten hantieren aber nicht mit Sextanten und nautischen Tafeln, und am allerwenigsten schalten sie den Autopiloten aus und steuern dann manuell nach Höhenmesser. Bei der Menge an Flugzeugen, die die Polarrouten fliegen ...
Warum soll GPS an den Polen nicht mit ausreichender Genauigkeit funktionieren? Genauigkeit auf den cm interessiert dort wahrscheinlich eh keinen, wenn man in der Sekunde knapp 300 Meter zurücklegt. - Und ist wahrscheinlich auch nicht Hintergedanke Deiner Arbeit.

[WhiteShark225]

Es sieht eher danach aus, dass die selber gesetzten Punkte/Linien - Greenwich und Äquator Referenz sind. Weil den Punkt 'da oben und da unten' scheint man nicht so recht zu finden!
Äquator +3000 km und - 3000 km scheint auch alles gut zu funktionieren. Aber an den Polen stehen die GPS Sateliten eher am Horizont und ... sagen wir ... das ist nicht so gut!
Gruß

Zitat von RalphB

Eigentlich sollte doch der Nordpol einer der beiden Punkte auf der Erde sein,
an dem alle Referenzellipsoide wieder zusammenfinden ()
und an dem man sich Uhrzeit und Datum (... Zeitzone) aussuchen kann .

Gruß Ralph

[WhiteShark225]

Schau Dir einmal auf den 'Fliegerkarten' an, was als Polarrouten bezeichnet wird. da sind die aber viele hunderte Meilen vom theoretischen Pol entfernt! Auch gehe ich nicht davon aus, dass die mit nem Jet darüber ballern. Die fliegen dort mit schwerer modernster NAVI Gerätschaft in ziemlich langsam fliegenden Modellen.
Koppelnaviagtion ist ja möglich. Das GPS funktioniert. Das ist immer eine Weg/Zeitmessung. Aber eben sehr ungenau. Es geht nicht um cm, nicht um Meter!! Je näher Du zum Pol kommst desto größer die Abweichung. Mit nem Kompass alleine tut sich da garnichts!
Gruß

Zitat von W.Bligh

Nur ein paar allgemeine Anmerkungen:
Ein Kreiselkompass (Flugzeuge haben nebenbei keinen!) führt Dich bei Einstellung True North exakt nach Norden, und wenn Du dann nach einer Weile den Südpol überflogen hast, bist Du auch wieder auf Kurs.
In 10 bis 15 km über Boden hat man immer beste Sicht auf jedmögliches Gestirn, eine horizontale Bezugsebene würde notfalls ein Teller Suppe liefern, Jetpiloten hantieren aber nicht mit Sextanten und nautischen Tafeln, und am allerwenigsten schalten sie den Autopiloten aus und steuern dann manuell nach Höhenmesser. Bei der Menge an Flugzeugen, die die Polarrouten fliegen ...
Warum soll GPS an den Polen nicht mit ausreichender Genauigkeit funktionieren? Genauigkeit auf den cm interessiert dort wahrscheinlich eh keinen, wenn man in der Sekunde knapp 300 Meter zurücklegt. - Und ist wahrscheinlich auch nicht Hintergedanke Deiner Arbeit.

[W.Bligh]

Fliegerkarten wahrscheinlich mit Luftstraßen? Nach Tokyo mit der Tante Ju? Träum weiter!

[WhiteShark225]

Zitat von W.Bligh

Fliegerkarten wahrscheinlich mit Luftstraßen? Nach Tokyo mit der Tante Ju? Träum weiter!

das hast Du falsch verstanden!
Linienflüge sind einige 100 meilen entfernt.
Messflüge zu den Polen meist mit langsam fliegenden Props!

[W.Bligh]

Jetzt haben wir uns schon von vielen hunderten auf einige 100 genähert, richtig ist einige Meilen. Hängt halt von der Orthodromen ab. Ein vorsätzlich metergenauer Überflug wird allerdings vermieden.

[sea u in denmark]

Für heute ist doch GPS mehr als ausreichend - wobei natürlich nicht die aktuelle Rotationsachse bestimmt wird, sondern der im Kartensystem angenommene Nordpol, der aber für alle praktischen Zwecke hinreichend nahe daran sein dürfte.
Vor 100 Jahren wäre es z.B. mit damals üblichem Expeditionszubehör naheliegend gewesen, mit einem exakt senkrecht ausgeloteten Fernrohr im Tagesverlauf die Kreise der Sterne auf Fotoplatte anzusehen.
Details darüber habe ich auch nicht gelesen, wohl aber den Hinweis, daß die Polbestimmung schwierig, zeitaufwändig und unsicher war.

sea u in denmark

[WhiteShark225]

Hallo Sea of Denmark,

GPS als Standortfindung funktioniert mit einer relativ hohen Ungenauigkeit (Folge drr Position der Sateliten=flach am Horizont --- und bestehndes Kartensystem = Erde ist gerade an den Polen halt keine Kugel). Aber die Navigation zum Pol alleine mit GPS (ohne Kompass) funktioniert nur als Koppelnavigation oder Interpolation. Fernrohr??? da iss nix zu sehen!

Gruß
Chris

[sea u in denmark]

Natürlich ist GPS dort ungenauer. So what?
Es gibt auch nichts auf der Erde, was die Erdachse definiert. Sie ist lediglich die von uns gedachte (und sich ständig ändernde) Achse, um die sich die Erde jetzt gerade dreht. Bezugssystem für diese Drehung sind die Fixsterne. Was denn sonst? Wer den Sternenhimmel fotografiert und die Kreismittelpunkte gerade über sich hat, der ist am Pol. Die Genauigkeit dabei hängt davon ab, wie präzise das "über sich" festgestellt wird.
Die Höhe mehrerer bestimmter, vorher berechneter Sterne mit dem Sextanten (oder ähnlichen Winkelmessern) zu überprüfen, geht sicher auch. Aber außer den Fixsternen sehe ich kein geeignetes Bezugssystem.

se u in denmark

[W.Bligh]

Hi Chris,

nimm Dein Garmin für Wanderer oder ein I-Phone, und es wird Dir den Pol auf 20 Meter genau anzeigen, willst Du dann die letzten 10m koppeln???

Die Satelliten befinden sich in 20.000 km Höhe in einer um 55° gegenüber dem Äquator geneigten Umlaufbahn, das ist nicht flach am Horizont!
Ferner gibt es etliche Satelliten in polarer Umlaufbahn für Rescuezwecke, inwieweit man deren Signale verwenden und verwerten kann, entzieht sich allerdings meiner Kenntnis. Aber nur da oben rumgurken und warten, ob ein Eskimo mit seinem Kajak kentert, werden die Dinger auch nicht.

[WhiteShark225]

to Bligh und Denmark:
Aha!
......
So, Aufsatz ist geschrieben. Ich danke Euch allen, besonders aber Micki und Fritz, deren Hinweise bzw. Darlegungen wirklich super waren.
Gruß
Chris

[Fritz682]

schön das ich vielleicht helfen konnte, erst mal abwarten was rauskommt....

kannst ja mal ne PN schicken wenn Du's weißt