ما هو المسح؟
لقد تغير المسح بشكل كبير على مر السنين، حيث إن ما كان يستغرق شهورًا من المراقبة والقياس والحسابات الهندسية الآن يستغرق بضع ساعات أو أيام بفضل إدخال تقنية (GPS)، في الواقع كانت صناعة المسح واحدة من أولى الشركات التي استخدمت تقنية (GPS) مع إدراك الفوائد المحتملة لهذه التكنولوجيا، اليوم يعتمد المتخصصون في المسح على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتوفير بيانات دقيقة وموثوقة للعملاء عبر مجموعة واسعة من الصناعات والتطبيقات، على الرغم من الاستخدام الواسع لتقنية (GPS) في المسح إلا أنه ليس موضوعًا يعرفه الكثيرون، ولهذا السبب نحن هنا لشرح أساسيات مسح (GPS).
ما هو مسح GPS؟
لفهم عملية مسح (GPS) تحتاج إلى فهم ما هو (GPS)، باختصار (GPS) أو نظام تحديد المواقع العالمي هو نظام ملاحة قائم على الأقمار الصناعية، تم تطوير (GPS) لأول مرة للاستخدام العسكري بدءًا من السبعينيات وأصبح يعمل بكامل طاقته في عام 1993، منذ ذلك الحين وسعت استخدامه ليشمل التطبيقات الاستهلاكية والتجارية.
يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) شبكة من الأقمار الصناعية التي تتواصل مع أجهزة الاستقبال الموجودة على الأرض، عندما يطلب جهاز استقبال بيانات لحساب موقعه ستتواصل أربعة أقمار صناعية أو أكثر لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع جهاز الاستقبال، وترسل موقع القمر الصناعي ووقت إرسال البيانات والمسافة بين القمر الصناعي وجهاز الاستقبال، ثم تحسب المعلومات التي تم جمعها من هذه الأقمار الصناعية خطوط الطول والعرض والارتفاع لجهاز الاستقبال.
وإذا كان جهاز الاستقبال يتحرك فيمكن استخدام جمع البيانات المستمر لحساب الموضع المتغير للمستقبل بمرور الوقت والذي يمكن استخدامه لحساب السرعة، وبغض النظر عن الظروف الجوية أو الوقت يمكن لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تثليث الإشارة وتوفير الموقع.
في حين أن معظم الناس على دراية بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وقد استخدموه إلى حد ما على هواتفهم الذكية أو أنظمة الملاحة في السيارة، فإن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يعد أداة قوية للتطبيقات التجارية، حيث إنها مفيدة بشكل خاص لصناعة المسح، كان المسح من أوائل التعديلات التجارية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لقدرته على الحصول على خطوط الطول والعرض دون الحاجة إلى قياس المسافات والزوايا بين النقاط. وبالاقتران مع معدات المسح الأخرى مثل (Total Station) توفر تقنية (GPS) معلومات قيمة للمساحين للمساعدة في تطوير الخطط والنماذج لمشاريع العملاء.
كيف يتم مسح GPS؟
يستخدم مسح (GPS) تقنية مشابهة لأي تطبيق (GPS) آخر تقريبًا، ومع ذلك تختلف كيفية استخدام المساحين لنظام (GPS) بشكل كبير، مع الاختلافات الأساسية في مجالين التكنولوجيا والاستخدام.
- التكنولوجيا: يستخدم المساحون تقنية أكثر تطوراً من تطبيقات (GPS) النموذجية لزيادة دقة البيانات التي يجمعونها، تعتبر أجهزة الاستقبال المستخدمة في المسح أكثر تعقيدًا وتكلفة بشكل ملحوظ من تلك التي قد تجدها في نظام ملاحة السيارة النموذجي مع هوائيات عالية الجودة وتقنية حسابية أكثر تطوراً.
- استخدام البيانات: يتم استخدام البيانات التي يجمعها المساحون من تقنية (GPS) بشكل مختلف عن نظام الملاحة النموذجي بدلاً من استخدام بيانات الموقع للتنقل، كما يتم استخدام البيانات للقياس بين نقطتين، يتم جمع هذه القياسات ثم تخزينها ومعالجتها وعرضها في نظام المعلومات الجغرافية أو (GIS) لاستخدامها في نموذج المسح.
ولكن كيف يستخدم المساحون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لجمع البيانات؟ تنخفض التفاصيل إلى تقنيات مسح (GPS) التي يستخدمونها، في حين أن أساسيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) سهلة الفهم، إلا أن هناك العديد من التقنيات التي يستخدمها المساحون لتحقيق أقصى استفادة من قياسات (GPS) التي يجمعونها، هناك ثلاث طرق أساسية لقياس (GPS) يستخدمها المساحون وهي مذكورة أدناه.
خط الأساس GPS الثابت:
هو تقنية تستخدم لتحديد إحداثيات دقيقة لنقاط المسح، تحقق قياسات خط الأساس ذلك عن طريق تسجيل ملاحظات (GPS) بمرور الوقت ثم معالجة تلك البيانات لتقديم النتيجة الأكثر دقة.
تعمل هذه التقنية باستخدام جهازي استقبال (GPS)، يتم وضع هذه المستقبلات في نهاية كل سطر ليتم قياسه، تقوم أجهزة الاستقبال بعد ذلك بجمع بيانات (GPS) في وقت واحد لمدة 20 دقيقة على الأقل، كما تختلف المدة الدقيقة لفترة المراقبة بناءً على طول الخط ومدى دقة القياسات المطلوبة. بمجرد جمع جميع البيانات يتم استخدام نوع خاص من البرامج لحساب الفرق في الموضع بين المستقبلين.
تعد تقنية مسح (GPS) هذه أساسية ولكنها مفيدة للغاية ودقيقة خاصة عند قياس المسافات الطويلة بشكل خاص، نظرًا لأنه يتم جمع بيانات (GPS) على مدار فترة زمنية طويلة، ويتم جمع الملاحظات في نفس الوقت، وعند كل طرف من خط الأساس فإن التشوهات الطبيعية التي تحدث في إشارات (GPS) تلغي بعضها البعض، بشكل عام دقة قياسات خط الأساس الثابت لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هي جزء واحد في المليون مما يعني أنه يمكن قياس مسافة 30 كيلومترًا بحوالي 30 ملم من عدم اليقين.
الملاحظات الحركية في الوقت الحقيقي:
تشبه أرصاد الحركة الحركية في الوقت الحقيقي أو (RTK) طرق خط الأساس من حيث استخدامها لقياس المسافات بين المحطة الأساسية وجهاز الاستقبال الثاني، ومع ذلك فإن الاختلاف هو أنه بدلاً من قياس موقع نقطتين على مدار فترة زمنية طويلة تستخدم ملاحظات( RTK) نقاطًا متعددة في تتابع سريع.
مثل طريقة خط الأساس تستخدم طريقة (RTK) مستقبلين أحدهما محطة قاعدة ثابتة. المستقبل الآخر هو (Rover Station) والذي ينتقل إلى مواقع متعددة خلال فترة القياس، كما يتم جمع موقع محطة (Rover) في غضون ثوانٍ قليلة وتخزينها. وبمجرد اكتمال فترة القياس يتم تخزين هذه البيانات واستخدامها كبيانات مسح.
ملاحظات (RTK) دقيقة تقريبًا مثل تقنية خط الأساس على الرغم من أنها محدودة بمدى يبلغ حوالي 20 كيلومترًا، تحافظ هذه الطريقة على مستوى عالٍ من الدقة من خلال جمع البيانات في المحطة الأساسية ومحطة (Rover) في وقت واحد وتصحيح البيانات في الوقت الفعلي، كما يُعرف الموقع الدقيق للمحطة الأساسية، لذلك يمكن استخدام أي اختلافات لتصحيح موضع روفر محطة في الوقت الحقيقي، وبالتالي يمكن أن تجمع هذه الطريقة بيانات المسح بسرعة لمناطق أصغر.
محطات مرجعية تعمل باستمرار:
تعمل المحطات المرجعية العاملة باستمرار باستخدام نفس مبادئ تقنيات القياس الأخرى الموضحة، إن الاختلاف الأساسي هو أن المحطة الأساسية مثبتة في موقع دائم معروف، يسمح هذا بأخذ القياسات في أي نقطة في المنطقة باستخدام محطة قاعدة دائمة كنقطة انطلاق.
وباستخدام نظام قائم على (CORS) يمكن وضع أجهزة الاستقبال في أي مكان في المنطقة المحلية لجمع البيانات، عند اكتمال جمع البيانات يمكن للمساحين دمج البيانات التي تم جمعها مع البيانات من (CORS) لحساب المواقف وتصحيح أي شذوذ للحصول على موقف دقيق، وفي بعض الحالات في حالة توفر (CORS) متعددة يمكن مقارنة بيانات جهاز الاستقبال ببيانات (CORS) المتعددة لتحقيق نتائج أكثر دقة.
تستخدم (CORS) بشكل شائع في المشاريع الهندسية الكبرى التي تتطلب مسحًا مستمرًا على مدى فترة طويلة من الزمن، وتشمل بعض الأمثلة مشاريع الحكومة المحلية ومواقع التعدين ودراسات الصفائح التكتونية للمنظمات العلمية، أحد الأمثلة المحددة هو شبكة (GPS) الإقليمية الأسترالية أو (ARGN) التي تستخدم نظام معالجة عبر الإنترنت لتوفير مواقع دقيقة في غضون بضعة سنتيمترات في أقل من 24 ساعة.
