Information zu Navigation

Allgemeine Einführung

Als eine unter die Seemannschaft fallende Aufgabe ist die Navigation zu nennen. Da sie für das sichere Führen einer Yacht jedoch so zentral und vielschichtig ist, haben wir uns entschieden, das Thema gesondert und einzeln zu beschreiben.

 

Unter der Navigation werden die Bestimmung der aktuellen, eigenen Schiffs-position und die Bestimmung des nötigen Kurses zum Ziel zusammengefasst. Als wesentliche Einflüsse auf die Navigation sind das vorherrschende, aktuelle Wetter und selbstredend die Ozeanographie des befahrenen Gewässers hervor-zuheben. Selbstverständlich gehören geltende Gesetze und Verordnungen, wie beispielsweise die Kollisionsverhütungsregeln, mit zur Navigation dazu, da sowohl auf den Binnengewässer, als auch auf dem Weltmeeren zumal hohes Verkehrsaufkommen zu beobachten ist.

 

Wurde früher in Küsten-nähe terrestrisch und ansonsten und auf hoher See astronomisch navigiert, hat seit längerem auch in der Schifffahrt die Technik Einzug erhalten. So wird heute in der Regel mit den technischen Verfahren wie das Radar (steht für Radio Detection and Ranging), respektive die GPS-Ordnung (steht für Global Positioning System) in Verbindung mit entsprechender Navigationssoftware gearbeitet. Zusätzlich sind heute die schwer zu befahrenden Seegebiete mit einem ganzen Sortiment an Seezeichen gesichert, wie beispielsweise Tonnen, Baken für vorwiegend einzelne Hindernisse und Kardinalsysteme für Restriktionen, welche ein ganzes Gebiet umfassen. Die Navigation in Küsten-nähe wird zusätzlich vor allem in der Nacht durch zum Beispiel Leucht-, Richt- und Leitfeuer unterstützt.

 

Wie Du feststellen kannst, ist das Thema der Navigation ein sehr breites Gebiet. Obwohl die Technik heute zuverlässig ist und die Navigation stark vereinfacht, möchten wir Dir dringend ans Herz legen, dass Du auch noch das alte Handwerk erlernen solltest, da beispielsweise ein Stromausfall auf Deiner Yacht die Situation schlagartig ändern kann und Du Dich auf Deine ausgebildeten Fähigkeiten verlassen können musst. So gilt eigentlich heute noch generell, dass die technischen Geräte der Navigation als Unterstützung dienen sollen, Du und Deine Fähigkeiten aber eigentlich das Schiff führen, respektive navigieren sollen.

 

Das Koordinatensystem als Grundlage

Die Basis für eine sinnvolle Navigation ist ein Koordinatensystem, welches uns die Möglichkeit gibt, einen Ort in einem geometrischen Raum eindeutig zu beschreiben und zu charakterisieren. Der Yachtsport verwendet für die Erde ein orthogonales, geographisches Koordinaten-system, welches in Längen- (Lon) und Breitengrade (Lat) unterteilt ist. Der Ursprung dieses Systems sind der Äquator und der Nullmeridian, die Breitengrade verlaufen parallel zum Äquator und die Längengrade parallel zum Nullmeridian. Die Erde wird somit von einem Netz von 180 Breitengraden und 360 Längengraden umspannt. Das ergibt die geografische Lage der beiden Pole bei 90° Nord, respektive Süd. Analog teilt sich der Osten und Westen in jeweils 180° Längengrade ein.

 

Dieses 2-dimensionale Koordinatensystem zeichnet sich also dadurch aus, dass ein Ort auf der Erde nur durch 2 sogenannte Koordinaten beschreibbar ist (die 3. Dimension ergibt sich aus der Oberfläche der Erde, respektive dem Erdradius). Ein Koordinatenpaar definiert also einen bestimmten Ort auf unserer Erde. Es sei darauf hingewiesen, dass derselbe Ort in unterschiedlichen Koordinatensystemen, auch unterschiedliche Koordinaten aufweisen kann. Koordinaten werden gemischt mit dem hexagonalen und dem dezimalen Zahlensystem beschrieben. Eine Bogenminute entspricht einer nautischen Meile und beschreibt eine Distanz von circa 1.852 Kilometer. Somit besteht ein Grad aus 60 Minuten, die Minuten jedoch werden dezimal weiter unterteilt. Es ist somit wichtig, dass bei einem Vergleich von Positionen auf unterschiedlichen Karten, das gleiche System und die gleiche Referenz verwendet wird. Die heute gängigste und verbreitetste Referenz ist das World Geodetic System 1984 (WGS84).

 

Die Kartenprojektionen

Für die Handhabung der Karten im Generellen, und von Seekarten im Speziellen auf Schiffen wurden 2-dimensionale Projektionen er-schaffen. Für die Seefahrt fanden hauptsächlich 2 Projektionsarten ihren Weg in den täglichen Gebrauch. Zum einen ist hier die gnomo-nische Seekartenprojektion zu  erwähnen. Diese Grosskreiskarten, wie sie ebenfalls genannt werden, sind Zentralprojektionen, bei welcher die sogenannten Grosskreise, und somit auch alle Orthodrome (kürzester Weg von A nach B lässt sich als Gerade darstellen), der Erde als Gerade abgebildet werden. Die gnomonische Karte selber kennt verschiedene Darstellungen der Projektionen, wie beispielsweise die normale Lage oder die Transversale Lage. Alle Darstellungen, und somit der Projektionstyp selber, hat das Merkmal, dass die Karten gerade- und flächentreu sind. Die Projektionsart wird heute in der Schifffahrt nur noch selten und wenn, dann für grossflächige Überseekarten verwen-det. Sie hat auch den Nachteil, an den Kartenrändern starke Verzerrungen auftreten können. Für topographische Darstellungen findet die Projektion keine Verwendung.

 

Die zweite in der Seefahrt verwendete Projektion der Kartographie nennt sich Mercator. Mercator-Karten sind Zylinderprojektionen, wobei die Projektion in Richtung der Projektionsachse so verzerrt wird, dass man winkeltreu Karten erhält. Die Verzerrung sind aber im kleinen (auch normalen Navigationsmassstab) so gering, dass man von dem Fehler absehen kann. Die Karten sind aber weder Flächen-, noch richtungstreu. Das heisst, dass Grönland fast do gross dargestellt sein kann, wie der Kontinent Afrika. Auch hier gibt es unterschiedliche Projektionsarten, wie beispielsweise die normale und die transversale Mercator-Projektion. Ein wichtiges Merkmal der Karte ist eben die angesprochene winkeltreu, welche ergänzt wird mit der Achsen-treue. Aufgrund dieser Tatsache lassen sich gleich bleibende gefahrene oder geplante Kurse als Geraden darstellen, sogenannte Loxodromen. Die Verzerrungen sind auf größeren Ausschnitten der Erdoberfläche so deutlich, dass diese Projektionsart keine Verwendung findet bei grossflächigen Übersichtskarten. Für normale Revierkarten hingegen, und noch besser für detaillierte Hafenkarten ist diese Kartenprojektion von grosser Bedeutung. So wird diese Projektion auf von im Internet angebotenen Karten angewandt, wie beispielsweise von OpenStreetMap und GoogleMaps. Aufgrund der Verzerrung sei hier hingewiesen, dass eine Seemeile auf der Seekarte genau einer Bogenminute nur auf der gleichen Breite am linken oder rechten Kartenrand entspricht.

 

Die unterschiedlichen Navigationenarten

Wie in der Einführung kurz erwähnt, besteht das Navigieren hauptsächlich aus dem Zusammenspiel von Bestimmen der aktuellen Position und dem Bestimmen des optimalen Weges zu einem gewünschten Ort oder Ziel, wobei unterschiedlichste Einflüsse mit zu berücksichtigen sind, wie beispielsweise der Wind, die Strömung, das Wetter und der Verkehr.

 

Zum Bewerkstelligen aller Aufgaben, welche unter dem Begriff Navigieren zusammengefasst werden, sind verschiedene Methoden bekannt, welche bei unter unterschiedlichen Voraussetzung Anwendung finden. Da heute einige Technik Eingang gefunden hat, beinhaltet die Naviga-tion auch noch die Wissenschaft über die Ortung und die Möglichkeit, die Route ständig zu optimieren.

 

Die Basis jeder Navigation ist die Sichtnavigation, welche auf der visuellen Kontrolle beruht und durch Vergleiche mit Karten einen Standort-bestimmung erlaubt. Mit dazu gehören natürlich die nautischen Handwerke, wie das Koppeln und bestimmen gegisster Orte und Kurse, welche ab und an durch Peilungen, wie beispielsweise einer Kreuzpeilung oder einer Doppelpeilung, überprüft werden und einen soge-nannten wahren oder beobachteten Ort als Resultat haben. Werden die Abdrift durch Wind und Strömung mitberücksichtigt, können bei der Koppelnavigation erstaunlich genaue Resultate erzielt werden. Mit zunehmender Entfernung vom Land wird von der terrestrischen Naviga-tion gesprochen. Hier findet die Standortbestimmung mittels Landmarken, wie Kirchtürme und Leuchttürme, statt und bezieht nach Mög-lichkeit die Lotung mit ein (aktuelle Wassertiefe). Mittels aktueller Seekarten lassen sich somit sehr genaue Positionsbestimmungen machen. Ergänzt wird bei gefährlichen Fahrwassern oder auch bei Hafeneinfahrten die Signalisation durch Seezeichen und Funkbaken, welche ihrer-seits auch in den Seekarten zu finden sind. Anschliessend folgt die astronomische Navigation, mit welcher sich Positionen aufgrund von Richtungs- und Höhenmessungen von Gestirnen, wie die Sonne, Planeten oder Fixsterne, bestimmen lassen.

 

Neben diesen herkömmlichen Navigationstypen entstanden mittels Technik neue Verfahren, welche die Navigation sowohl erleichterten, wie auch deren Präzision deutlich steigerte. So existiert die Funknavigation, das LORAN-C System (LOng RAnge Navigation), ein auf Laufzeit-messung beruhendes Verfahren unter der Verwendung von Langwellen. Noch heute wird dieses System als Back-Up für das GPS-System (Global Positioning System) verwendet. Die wohl  verbreitetste Navigationsart ist heute die Satellitennavigation und damit das heute verwen-dete GPS. Es deckt über 99 % aller Aufgaben bei der Langstrecken-Ortung und –Navigation ab. Die Anzahl an hierfür benötigten Satelliten stieg im Laufe der Entwicklung und Kommerzialisierung auf circa 30 Stück, wobei für jede Messung weltweit 5 bis 8 Satelliten zur Verfügung stehen. Das Verfahren ist ähnlich dem LORAN-C und beruht auf einer Laufzeitmessung, wobei für jede Ortsbestimmung mindestens 4 Satelliten notwendig sind. Die Genauigkeit der Ortsbestimmung liegt bei wenigen Metern, verwendet man das Diffential-GPS, dann werden die Abweichungen auf wenige Zentimeter zurückgehen. Seit kürzerer Zeit wird das GPS, ein Produkt des amerikanischen Verteidigungsmini-sterium, durch das europäische Galileo-System unterstützt, was die Benutzbarkeit deutlich vereinfacht und verbessert. Erst kürzlich wurde entdeckt, dass Sonneneruptionen einen erheblichen Einfluss auf das GPS haben können.

 

Selbstverständlich wird auch in der Schifffahrt heute noch das RADAR (Radio Detection And Ranging) verwendet. Hierbei gelangen elektro-magnetischen Wellen zu Einsatz, wobei die ausgesandten Primärwellen als Sekundärwellen oder Echos zurückkommen, was aufgrund einer Analyse die Ortung aufgrund der Bestimmung von Distanz und Winkel ermöglicht.

 

Selbstverständlich sind mit dieser Zusammenfassung nicht alle Navigationsarten besprochen. So existieren nebendran die sogenannte inte-grierte Navigation oder Hybridnavigation, die Trägheitsnavigation, die Polarnavigation und weiter als Beispiel die Magnetische Navigation. Abschliessend sei hier noch die fast verloren gegangene Polynesische Navigation erwähnt, welche den dortigen Urvölkern mittels Beobach-tung von Sternpfaden, Zenitsternen, Wellen, Wind, Tieren und Wolken das Auffinden weit entfernter Atolle ermöglichte.

 

Die Praxis auf See – Das Handwerk

Das als Kursbeschickung oder Kursumwandlung in der Seefahrt angewandte Umrechnungsverfahren findet heute noch Anwendung und muss von jedem Skipper klar ohne Probleme beherrscht werden. Es ist Dein Handwerk, welches Dir erlaubt, an Dein persönliches Wunsch-ziel zu gelangen, oder eben daran vorbei zu fahren. So erlaubt das Verfahren, einen vom Magnetkompass abgelesenen Kurs zu korrigieren, wobei der Eigenmagnetismus des Schiffes (Deviation), der geografische Unterschied vom geografischen und magnetischen Nordpol (Dekli-nation) und die Abdrift durch Wind und Strömung berücksichtigt werden. Als Resultat wird der rechtweisende Kurs, der Kartenkurs erhalten, welcher für die Routenverfolgung oder –planung auf der Karte verwendet wird. Dasselbe Verfahren wird natürlich unter der Verwendung umgekehrter Vorzeichen verwendet, Kartenkurse in Magnetkompasskurse umzurechnen. Es sein hier erwähnt, dass die Verfahren zwar über-all anwendbar sind, aber die einzelnen Rechenparameter, wie beispielsweise die Deviation, individuelle Schiffscharaktere sind.

 

Die Praxis auf See – Die Technik

GPS als System gehört heute zur Grundausstattung eines jeden Schiffes. Es findet Einsatz beim Funk, damit im Notfall die Position gesendet werden kann, und natürlich auf den Kartenplottern. Diese Geräte verbinden die Ortung des Schiffes mit einer elektronischen Seekarte, wel-che sehr häufig beispielsweise auch Informationen zu Leuchtfeuern, Verkehrstrennungsgebieten und Betonungen angibt. Selbstverständlich existieren Geräteerweiterungen, bei welchen über die elektronische Seekarte zum Beispiel RADAR-Bilder oder sogar Wetterkarten darüber projiziert werden können.

 

Heute existieren mit zum Beispiel Navionics, einem Partner von uns, hervorragende elektronische Tools und Karten, welche auf iPads und ähnlichen Tablets oder sogar Mobiltelefonen verwendet werden können.


Die Zusammenfassung beruht auf unterschiedlicher Literatur und Schulungen. Wir haben sie für Dich als Information zusammengestellt, um Dir die Möglichkeit zu geben, einen Überblick über die Phenomene zu verschaffen. Selbstverständlich ist die Zusammenfassung nicht ab-schliessend, noch ist sie erschöpfend. Falls Du auf eine nicht korrekte Information beim Lesen stösst, wären wir Dir sehr dankbar, wenn Du uns darauf aufmerksam machen würdest, damit wir die Chance haben uns zu verbessern.