Der GPS-Vergleich, Teil 2

Nachdem mein GPS-Vergleich einige Diskussionen auslöste, die darin endeten, dass wir uns einig waren, dass GPS-Aufzeichnung fehlerbehaftet ist, aber uneinig darüber, wie groß die Unterschiede sind, folgt jetzt der zweite Teil:

Dass Fehler auftreten, liegt an unterschiedlichen zeitabhängigen Störgrößen wie Satellitenkonstellation, Atmosphäre und Wetter. In der Horizontalen ist nicht mehr als eine Genauigkeit von 10-15 m (mit 95%iger Wahrscheinlichkeit) zu erwarten. Rechnerisch ergibt sich für eine Streckenlänge von 10 km ein Ergebnis zwischen 9,8 und 10,2 km, also +-200 m. Verbessert werden kann das Ergebnis durch die Algorithmen der jeweiligen Laufuhr bzw. der hinterlegten Software am Rechner.
Doch wie gut sind die Algorithmen, wie groß die Unterschiede bei unterschiedlichen Herstellern. Wie sehr unterscheiden sich die Ergebnisse unterschiedlicher Laufuhren? Gibt es monetär bedingte Unterschiede? Wie stark wirken sich die zeitabhängigen Störgrößen aus?
Getestet habe ich deshalb zwei Uhren. Auf der einen Seite die nagelneue fenix 3, die mir Garmin freundlicherweise für drei Monate zur Verfügung stellte. Auf der anderen Seite, und am anderen Ende der Preisskala, die Nike+ SportWatch powered by TomTom.

Grundlage für den Vergleich bilden Standardlaufrunden, die mit zwei kalibrierten Fahrradtacho auf 100 m genau vermessen wurden. Natürlich ist auch diese Art (wie jede Messung) fehlerbehaftet, aber ausreichend für den Vergleich. Im Praxistest werden beide Uhren getragen und direkt miteinander verglichen.

Die Standardlaufrunden
GPSVergleich_Bahn1. Tartanbahn
Ideale Bedingungen: flach, von oben frei, exakt 400 m, zumindest wenn innen gelaufen, was für den Test vorausgesetzt wird. Oft beobachtet: GPS dennoch nicht genau, weil der Kurvenradius nicht exakt abgebildet wird.
Streckenlänge: pro Runde exakt 400 m
GPSVergleich_Polygon2. Patershausen-Polygon
Einmal ums Patershäuser Feld
Eine gesunde Mischung aus Straßen und asphaltierten Waldwegen, dazu ein Pfad. Teilweise nach oben frei, teilweise am Waldrand, teils auch zwischen Bäumen.
Streckenlänge: 7,2 km
GPSVergleich_Polygon-ext3. Erweitertes Patershausen-Polygon
Einmal ums Patershäuser Feld mit der Erweiterung um die Mühle von Remigishausen.
Wie in der kürzeren Version: Eine gesunde Mischung aus Straßen und asphaltierten Waldwegen, dazu zwei Pfade. Teilweise nach oben frei, teilweise am Waldrand, teils auch zwischen Bäumen.
Streckenlänge: 9,2 km
GPSVergleich_Lieblingswegerunde4. Lieblingswegerunde
Die vielleicht schönste Runde um Patershausen, mit zwei sehr langen Pfaden mitten durch den Wald. Auf dem Rückweg dann wieder asphaltierte Wege durch den Wald oder am Feldrand.
Streckenlänge: 14,4 km
GPSVergleich_Wasserwerk5. Wasserwerkrunde
Eine schöne Runde auf breiten, befestigten Waldwegen. Oft durch den Wald.
Streckenlänge: 16,8 km

Bildquellen: strava.com, Google Earth

Die Ergebnisse

Die detaillierten Ergebnisse gibt es hier: GPS-Vergleich (pdf)

Diskussion
Insgesamt wurden 41 Läufe zeitgleich aufgezeichnet. Die Uhren unterscheiden sich nicht deutlich voneinander, die TomTom ist der Garmin trotz deutlich günstigerem Einkaufspreis dennoch überlegen.

Bei beiden Uhren trat jeweils ein deutlicher Messfehler auf. Die fenix 3 lokalisierte bei einem Lauf die Startposition falsch und registrierte deshalb auf dem ersten Kilometer 300 m zu viel, die Nike+ Sportswatch verlor bei einem anderen Lauf das Signal und zeichnete in der Folge keinen einzigen Meter mehr auf.

In der durchschnittlichen Abweichung liegen die Uhren um 180 m (TomTom) bzw. 220 m (Garmin) neben der Originalstrecke. Beide Uhren messen mit 2,64 bzw 2,67 % ungenauer als die errechnet möglichen 2 %! Würde man jedoch die gemessene Streckenlänge 1:1 für seine Aufzeichnungen nutzen, wäre man mit der fenix 3 gut bedient: mit 99,82 % wird in Summe nur wenig Wegstrecke verschenkt. Mit der Sportswatch (101,27 %) hätte man sogar etwas mehr im Trainingstagebuch stehen, als wirklich gelaufen. Voraussetzung: die gleiche Kilometerverteilung von Straße und Bahn wie im Test.

Es treten teilweise grobe Fehler in den Messungen auf. Beide Uhren messen teils sehr genau, mit einer Abweichung von nur 0,11 %, haben allerdings auch Abweichungen von über 10%!

Weiterhin auffällig ist der frappierende Unterschied zwischen Bahn und Straße. Beide Uhren haben große Probleme, die 400 m Runde genau zu erfassen. Während die prozentuale Abweichung in Wald und Feld bei weniger als den geforderten 2 % liegen (fenix: 1,79 %, TomTom: 1,14 %), wird dieser Wert auf der Bahn deutlich überschritten (fenix: 3,90 %, TomTom: 4,76 %). Wird nur in Wald und Feld gelaufen, ist die Sportswatch vorzuziehen, die eine durchschnittliche Abweichung von der Streckenlänge von 163 m aufweist und 99,00 % der Kilometerleistung erfasst. Die fenix bleibt hier mit einer durchschnittlichen Abweichung von 247 m und einem Erfüllungsgrad von 98,42 % zurück, misst dafür aber auf der Tartanbahn genauer: Dort weicht die Messung um 182 m ab und liefert einen Erfüllungsgrad von 101,80 %, die TomTom gibt deutlich mehr Meter aus, kommt bei einer durchschnittlichen Abweichung von 204 m auf einen Erfüllungsgrad von 104,47 %.

Fazit:
Wenn man ehrlich ist, braucht es auf der Bahn nun wirklich keine GPS-Aufzeichnung, die Streckenlänge sollte mit einer kurzen Kopfrechnung exakt festzustellen sein. In Wald und Feld messen beide Uhren mit einem Durchschnitt von weniger als 2% relativ genau. Dennoch verwundert es, dass die günstigere Uhr, die nur in der Lage ist, GPS-Satelliten zu nutzen (die fenix 3 kann zusätzlich die GLONASS-Satelliten zur Lokalisierung verwenden) ein genaueres Messergebnis liefert. Zu überlegen wäre deshalb von Herstellerseite, wie sinnvoll es ist, für welche Laufumgebung die hinterlegten Algorithmen optimiert sind. Dann kann der Kunde abwägen, wo am meisten gelaufen wird bzw wo genaue Messergebnisse am wichtigsten sind, und seine Kaufentscheidung anpassen.

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