مقدمه ای بر GPS و GIS

مقدمه ای بر GPS

پیشگفتار

در گذشته، زمانی که تکنولوژی پیشرفته امروزی وجود نداشت، مردم و بخصوص اشخاصی مانند سیاحان، جهانگردان و ..... گاهی اوقات در یک گستره جغرافیایی و بخصوص شهرها و کشورهای بیگانه، از مکان دقیق خود با خبر نبودند وحتی گاهی نیز در بیابانها و دریاها مسیر خود را گم می کردند، از سوی دیگر در دنیای قدیم، استفاده از ستارگان، قطب نما و سایر عوامل طبیعی تا اندازه ای راهگشای بشر بوده، ضمن اینکه همه این موارد، بطور کلی انسان عصر گذشته را مورد هدایت و راهنمایی قرار می داد، در حالیکه امروزه پیچیدگی های جغرافیایی، اعم از بافت شهر، خیابان، و..... اصولاً زمینه استفاده از اینگونه روشها را تا حد زیادی منتفی و بی معنا کرده است.

به هر صورت در شرایط فعلی، با گسترش فناوری های گوناگون، این مشکل توسط یک سیستم ماهواره ای مدرن و پیشرفته، با نام و عبارت Global Positioning Systems که به معنای سیستم موقعیت یاب جغرافیایی می باشد، رفع شده است. در حقیقت دنیای امروز، دنیایی است که هیچ فردی در آن گم نخواهد شد و همه چیز بر روی تمام نقاط زمین قابل شناسایی است و این قدرت دستیابی به سیستم های شناسایی را ماهواره ها و در اساس کامپیوترها، در اختیار بشر قرار داده اند.

 امروزه دستگاه هایی به نام گیرنده های GPS با قیمتی حدود 100 دلار یا کمتر و در اندازه های یک گوشی تلفن همراه، در دسترس می باشند که با استفاده از آنها همیشه می توانید موقعیت دقیق خود را بر روی هر نقطه از کره زمین بدست آورید. اکثر شما نام GPS را به کرات شنیده اید، در واقع امروزه بیشتر دستگاههای الکترونیکی قابل حمل، مانند تلفن های همراه پیشرفته، کامپیوترهای Laptop و PDA ها را به سیستم GPS مجهز می کنند تا شخص دارنده سیستم های مذکور، همیشه موقعیت خود را بر روی نقشه الکترونیکی رؤیت کند.

در این پژوهش ابتدا به تعریف، کاربردها، مزایا و معایب این سیستم می پردازیم و سپس بطور تخصصی، طرزکار و نحوه استفاده از آن و .......... را مورد بررسی قرار می دهیم.

 

 

 

 

 

 

 تاریخچه GPS

  GPS دارای تاریخچه بسیار مهیج و سیر تکاملی جالبی می‌باشد و اخیراً استفاده از آن موجب اکتشافات قابل توجهی شده است.

 از زمان ماقبل تاریخ مردم سعی می کردند یک راه قابل اطمینان پیدا کنندکه به آنها بگوید کجا هستند و حتی آنها را به جایی که می روند راهنمایی کرده و سپس  به خانه بازگرداند.

مردمان غارنشین وقتی که برای تهیه غذا به شکار می رفتند، احتمالاً از سنگ‌ها و شاخه های کوچک برای علامت‌گذاری مسیر خود استفاده می کردند.

ملوانان نیز ابتدا سواحل را به دقت دنبال می کردند تا از گم شدنشان جلوگیری کنند. وقتی دریا نوردان اولیه در دریاهای باز( اقیانوس ها ) کشتیرانی کردند، دریافتند که می‌توانند مسیر خود را با دنبال کردن ستاره‌ها ترسیم کنند. فنیقیهای باستان از ستاره شمالی برای سفر به مصر و جزیره کرت استفاده می‌کردند.

بر طبق گفته هومر، الهه آتنا به اودیسه گفته است که هنگام سفر کردن در جزیره کالیپسو " دب اکبر را سمت راست خود قرار بده". متأسفانه برای اودیسه و دیگر دریانوردان ستاره ها فقط در شب و تنها در شب‌های صاف قابل رؤیت هستند.

 

 پیشرفت مهم بعدی کشف قطب نمای مغناطیسی و دستگاه زاویه یاب(sextant)  بود. عقربه قطب نما همیشه نقطه شمالی را نمایش می دهد، بنابراین همیشه دانستن جهت مسیری که در آن حرکت می‌کنیم را ممکن می سازد.

تا اینکه GPS یا سیستم مکان یاب جهانی توسط آمریکا در مدار قرار گرفت. و اولین ماهواره آن در سال 1978 با موفقیت پرتاب شد.

آشنایی با GPS

GPS یا سیستم مکان یاب جهانی، یک سیستم ناوگانی ماهواره است که توسط آمریکا در مدار قرار گرفت.

• این سیستم تشکیل شده است از یک شبکه 24 ماهواره ای در مدار زمین که توسط وزارت دفاع دولت آمریکا پشتیبانی می شود.

• پدیدآورندگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.

• هدف اصلی و اولیه از طراحی GPS، اهداف نظامی بوده اما از سال 1980 به بعد برای استفاده های غیر نظامی و شخصی نیز در دسترس همگان قرار گرفت.

GPS  در تمام شرایط آب و هوایی، بصورت 24 ساعت در شبانه روز و در هر جای دنیا قابل استفاده می باشد.

 سیستم ماهواره ای GPS

• 24ماهواره در بخش های مختلف فضای زمین در مداری خاص با فاصله حدود 12000 مایل (36600 کیلومتر) از سطح دریا در بالای سر ما قرار گرفته است.

•      به این ماهواره ها NAVSTAR نیز گفته می شود.

•   آنها پیوسته با یک سرعت ثابت در حال حرکت بوده و در هر 24 ساعت دو بار دور زمین را می گردند.

• این ماهواره ها با سرعت تقریبی 7000 مایل (11000کیلومتر) در ساعت حرکت می کنند.

• ماهواره های GPS توسط انرژی خورشید تغذیه می شوند. آنها مجهز به باطری های قابل شارژ اتوماتیک می باشند برای زمانهایی که انرژی خورشید وجود ندارد مثلاً برای زمان های بارندگی، خورشید گرفتگی و زمانی که در سایة زمین حرکت می کنند.

• علاوه بر این، راکت های تقویت کنندة کوچک (rocket booster) روی هر ماهواره، به کمک ماهواره آمده و آنها را در مسیر اصلی خود قرار می دهند.

 ارکان GPS

یک سیستم GPS دارای سه بخش است:

1- بخش فضا

2-بخش کنترل

3-بخش کاربران

  شکل زیر بخش های مختلف یک سیستم GPS را به طور خلاصه نمایش می‌دهد.

 از ماهواره های  GPS بیشتر بدانید:

•      اولین ماهواره GPS در سال 1978 با موفقیت پرتاب شد.

•       سال 1994 تمامی 24 ماهواره در زمین قرار گرفت.

•  هر ماهواره برای 10 سال مأموریت ساخته می شود و پس از این زمان حتماً بایستی ماهواره دیگر جایگزین گردد.

•  وزن یک ماهواره GPS حدود 2000 پوند (معادل 907 کیلوگرم) است و زمانی که صفحات خورشیدی آن باز می شود در حدود 17 فوت (18/5 متر) عرض دارد.

•    قدرت انتقال ماهواره ها (انرژی مصرفی هر ماهواره)، 50 وات یا کمترمی باشد.

•      به ‌طور میانگین، 8 ماهواره از 24 ماهواره، در اطراف هر نقطه از کره خاکی که باشید در بالای سر شما گشت می‌‌زنند.

• هرچند هزینه نگهداری این ماهواره‌ها سالانه 400 میلیون دلار است، اما استفاده از سیستم موقعیت‌یاب جهانی برای مصارف غیرنظامی رایگان است.

قابلیت های GPS

بسته به نوع مصرف و بودجه می توانید از انواع گیرنده های GPS بهره

ببرید. در کشورهای توسعه یافته از این سیستم جهت کمک به راهبری خودرو، کشتی و انواع وسایل نقلیه استفاده میشود.

  هر چه نقشه های منطقه ای که در حافظه گیرنده بارگذاری می شود دقیق تر باشد، سرویسهایی که از GPS می توان دریافت داشت نیز ارتقاء می یابد. برای مثال، می توان از GPS  مسیر نزدیکترین پمپ بنزین، تعمیرگاه و یا ایستگاه قطار را سؤال نمود و مسیر پیشنهادی را دنبال کرد. دقت مکان یابی این سیستم در حد چند متر می باشد، که بسته به کیفیت گیرنده تغییر می کند.

از سیستم موقعیت یابی جهانی می توان در کارهایی چون نقشه برداری و مساحی، پروژه های عمرانی، کوهنوردی، برف نوردی، صحرانوردی، شکار، کایت سواری، سفر در مناطق ناشناخته، اتومبیلرانی، کشتیرانی و قایقرانی، عملیات نجات هنگام وقوع سیل و زمین لرزه و هر فعالیت دیگر که نیازمند محل یابی باشد، بهره برد.

  از مهمترین قابلیتهای این دستگاه ثبت دقیق مسیر پیموده شده، نمایش ارتفاع، ثبت سرعت لحظه ای و سرعت متوسط، محاسبه مساحت، قطب نمای الکتریکی و ......... می باشد

دسته بندی دستگاه های GPS :

بطور کلی یک GPS را می توان از یکی از 3 گروه ذیل دانست :

1.GPS MOUSE

2.Hand-Held GPS

3. High-End GPS products

 1.GPSMOUSE

GPS MOUSE هیچ صفحه یا دکمه ای ندارد اما توسط یک pc Laptop با نرم افزار مربوطه قابل استفاده سرویس GPSS می باشد.

  دستگاه های این گروه مانند:

•      Garmin GPS 35

•      Delorme یا Macnalley Rand (با قیمت های پایین تر)

    قیمت این GPS ها حدود 75 تا 150 دلار آمریکا متغیر می باشد. ولی فراموش نکنید که این نوع GPS ها حتماً به Laptop pc نیاز دارند .

 2.Hand-HeldGPS

Hand-Held GPS  : این نوع دستگاه ها می توانند بصورت سیار مورد استفاده قرار گیرند آنها خودشان یک صفحه کوچک جهت نمایش اطلاعات و چند دکمه دارند و در شکل ها و ترکیب های مختلفی عرضه می شوند و هیچگونه نیازی بهLaptop  ندارند. که بطور مثال می توان مدل های با قیمت پایین Garmin  شبیه ، Etrex GPS12 ، GPS12*1 یا مدل های 315 ، 310 از Magellan را نام برد .

  تعدادی از اینها یک رابطNMEA  و یک کابل رابط دارند قیمت با کابل ممکن است حدود 210 دلار به بالا باشد و ممکن است بعضی از کشورها ارزانتر هم موجود باشد.

 یک GPS دستی ارزان قیمت با یک کابل رابط برای انتخاب و آغاز کار با GPS مناسب می باشد، حتی برای سرگرمی یا کار یا آشنایی با طرز کار و خدمات GPS.

 3.High-End GPSproducts

 High-End GPS products   : این دستگاه ها شامل یک صفحه نمایشگر بزرگتر و تعدادی نقشه می باشند و در بعضی از آنها شما بایستی مبلغ بیشتری جهت نقشه ها بپردازید.

قیمت این دستگاه ها ممکن است بسته به نوع محصول بالاتر از1500 دلار آمریکا باشد که نمونه هایی از آنها مانند Blaupunkt PhihPs و Alpine می باشد.

 کاربردهایGPS چیست؟
بطورکلی از مهمترین کاربردهای GPS می توان به موارد زیر اشاره کرد:

 الف – درزمینه های نظامی

1- کاربرد هوایی : از هدایت موشک ها تا تمام هواپیماهای جنگنده و بمب افکن, هلی کوپتر، موشک کروز , چتر بازی و پروازهای نظامی و ....

2- کاربرد های دریایی: زیردریایی, کشتی و تمام انواع قایق ها و دریانوردی نظامی

3- کاربردهای زمینی : مکان توپخانه ها, ناوبری خودروها , هدایت پیاده نظام , سیستم موشک زمین به زمین , شناخت نوع وجنس خاک .

ب: کاربرد های نقشه برداری :

 از GPS به طریق مختلف در نقشه برداری می توان استفاده کرد. مهمترین کاربردهای GPS درنقشه برداری عبارتنداز :

/ 1 نظر / 137 بازدید