اقرأ في هذا المقال
- نظام تحديد المواقع العالمي التفاضلي
- تتبع مرحلة الناقل
- نظام تحديد المواقع العالمي كأداة لعلوم الأرض والمحيط
- الشبكات ومصادر البيانات
نظام تحديد المواقع العالمي التفاضلي:
تعتمد طريقة (GPS) التفاضلية (DGPS) على معرفة الموقع الجغرافي الدقيق للغاية الذي تم مسحه جيوديسياً لمحطة مرجعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والتي تراقب إشارات (GPS) في الوقت الفعلي وتقارن معلومات النطاق الخاصة بها بالنطاقات المتوقع ملاحظتها عند نقطتها الثابتة.
تُستخدم الاختلافات بين النطاقات المرصودة والنطاقات المتوقعة لحساب تصحيحات معلمات (GPS) ومصادر الخطأ و / أو المواضع الناتجة، يمكن بث التصحيحات التفاضلية لمستخدمي (GPS) الذين يمكنهم تطبيق التصحيحات على إشارات GPS المستلمة أو المواقع المحسوبة، يمكن أيضًا تخزين التصحيحات لتحليلها ونشرها لاحقًا، تُستخدم التقنيات التفاضلية في العديد من التطبيقات المدنية للقضاء على تأثيرات SA.
تتبع مرحلة الناقل:
بدلاً من استخدام معلومات التشابك الكاذب للشفرة (C / A) للحصول على حل للموضع تقيس العديد من أجهزة استقبال GPS أيضًا إشارات حامل النطاق L، تعمل هذه التقنية المعروفة باسم تتبع طور الموجة الحاملة، وذلك عن طريق تحديد أي جزء من الموجات الحاملة L1 مقاس 19 سم و 24 سم من الموجات الحاملة L2، والتي تصطدم بالهوائي في لحظة معينة من الوقت وبالتالي تكشف عن مرحلة الإشارات المستقبلة.
مع معالجة الإشارات اللاحقة التي تتضمن تربيع أو ربط موجات الموجات الحاملة، حيث يمكن أن ينتج تتبع طور الموجة الحاملة قياسات دقيقة للغاية وأحيانًا تصل إلى 1 إلى 5 ملليمترات، وبالتالي تعد هذه التقنية ذات قيمة للتطبيقات عالية الأداء، تكمن صعوبة استخدام تتبع طور الموجة الحاملة في تحديد العدد الدقيق لدورات الموجات الحاملة على طول المسار من الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، إلى هوائي المستقبل يُعرف أيضًا باسم قرار الغموض.
لتحديد المواقع الثابتة يمكن تحقيق ذلك من خلال تقنيات مختلفة تشمل معرفة الموقع التقريبي للهوائي وتتبع الإشارات في نفس الوقت من جميع الأقمار الصناعية في ضوء الهوائي، تعتبر العملية أكثر صعوبة بالنسبة إلى الوضع الديناميكي في الوقت الفعلي، ولكن لا يزال من الممكن استخدامها، نظرًا لأن أجهزة استقبال GPS التي تستخدم هذه التقنية تمنح المستخدمين المدنيين الوصول إلى كل من ترددات L1 و L2 دون الوصول إلى الرموز المرسلة على L1 و L2 فغالبًا ما يشار إليها على أنها أجهزة استقبال “بدون تشفير”.
نظام تحديد المواقع العالمي كأداة لعلوم الأرض والمحيط:
تقوم مجموعة متنوعة من المنظمات الفيدرالية والولائية والمقاطعات والقطاع العام ونظيراتها في البلدان الأخرى بإنشاء أو التخطيط لاستخدام شبكات محطات مرجعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وذلك باستخدام تقنيات تتبع طور الناقل التفاضلي إما للملاحة في الوقت الفعلي أو المعالجة اللاحقة التمركز.
لقد كان استخدام شبكات (GPS) للبحث في علوم الأرض والمحيطات أمرًا راسخًا لعدد من السنوات، على سبيل المثال أنشأت الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) ومنظمات أخرى من دول مختلفة خدمة (GPS) الدولية للديناميكا الجيودينية وهي شبكة تضم أكثر من 140 محطة مرجعية تعمل باستمرار ومراكز بيانات ومراكز تحليل تدعم بشكل جماعي الجيوفيزياء والجيوديسية البحث مثل قياس العمليات التكتونية النشطة وحركات الصفائح الجليدية.
كما تُستخدم شبكات ومستقبلات (GPS) الأرضية على متن سواتل تدور حول الأرض المنخفضة (LEO) لاستشعار الغلاف الجوي عن طريق قياس التأخير، والذي يتم مواجهته أثناء مرور إشارات (GPS) عبر طبقة التروبوسفير والأيونوسفير، قد تكون قياسات بخار الماء التي يتم إجراؤها باستخدام الاستشعار عن بعد القائم على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مهمة للتنبؤ بالطقس والبحوث المتعلقة بتغير المناخ العالمي.
الشبكات ومصادر البيانات:
تنتشر شبكات المحطات المرجعية التي تستخدم قدرات تحديد المواقع والملاحة والتوقيت لنظام (GPS) الأساسي في جميع أنحاء العالم، قدمت جلسة ورشة العمل هذه فرصة لتقييم البنية التحتية لشبكة (GPS) سريعة التطور من خلال تحديد القدرات المخطط لها والحالية في الولايات المتحدة وخارجها، تم تقديم أوراق تصف عددًا من شبكات المحطات المرجعية والتطبيقات التي صممت من أجلها والبيانات التي تولدها.
تبث بعض هذه الشبكات مثل خدمة (DGPS) لخفر السواحل الأمريكي تصحيحات تفاضلية في الوقت الفعلي للمستخدمين لتحسين دقة الملاحة، تقوم جهات أخرى مثل شبكة (GPS) المتكاملة لجنوب كاليفورنيا (SCIGN) بجمع وأرشفة البيانات المشتقة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والتي تتم معالجتها لاحقًا واستخدامها في البحث.
قدم (Loni Czekalski) لمحة عامة عن أنظمة تعزيز (GPS) التابعة لإدارة الطيران الفيدرالية (FAA) بما في ذلك نظام تكبير المنطقة الواسعة (WAAS) ونظام زيادة المنطقة المحلية (LAAS)، ركزت معظم عروضها التقديمية على (WAAS) والتي تتكون من محطات مرجعية (GPS) أرضية تسمى محطات رئيسية واسعة النطاق أو محطات أرضية للاتصالات من الأرض إلى الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض، وذلك لبث التصحيحات التفاضلية وبيانات السلامة للمستخدمين داخل المجال الجوي المحلي للولايات المتحدة.
كما تم ذكر قدرات جمع البيانات واعتبارات النصب الجيوديسي وكلاهما مهم لتطبيقات علوم الأرض المحتملة، وصف جين هول خدمة الملاحة (DGPS) لخفر السواحل الأمريكية (USCG)، حيث تم وصف العديد من الشبكات الموجودة داخل الولايات المتحدة والمستخدمة بشكل أساسي لتطبيقات البيانات المعالجة لاحقًا خلال هذه الجلسة من ورشة العمل، وتشمل هذه (SCIGN) وشبكة منطقة الخليج للتشوه الإقليمي (BARD) ومجموعة (GPS) الجيوديسية الدقيقة (PGGA)، تقع كل هذه الشبكات في ولاية كاليفورنيا وتستخدم بشكل أساسي في الأبحاث السيزمية ومراقبة تشوه القشرة الأرضية.
كما تم وصف شبكة من المحطات المرجعية التي تم إنشاؤها في وسط الولايات المتحدة بواسطة مختبرات أنظمة التنبؤ التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، تم إنشاء هذه الشبكة لغرض جمع البيانات عن بخار الماء المتسارع، وفقًا للمؤلفين قد تساهم هذه البيانات في تحسين التنبؤ بالطقس ومراقبة المناخ وتحديد المواقع الجيوديسية، ومع ذلك فإن الحجم المحدود للشبكة يجعل من الصعب التحقق من صحة هذا الادعاء، يدعو المؤلفون إلى تحديد موقع أجهزة استشعار الأرصاد الجوية السطحية مع المحطات المرجعية الحالية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) كوسيلة فعالة من حيث التكلفة لإجراء التحقق الضروري.
تقوم دول أخرى أيضًا بإنشاء وتشغيل شبكات (GPS) لدعم مجموعة متنوعة من تطبيقات علوم الأرض، وصف مؤلفو “شبكات (GPS) الدائمة الكبيرة في اليابان” مجموعة من شبكتين تدعى (GRAPES) و (COSMOS) سيتم توسيعها في النهاية إلى ما يقرب من 1000 محطة بواسطة معهد المسح الجغرافي الياباني، سيكون متوسط التباعد بين المحطات المرجعية للشبكة المدمجة حوالي 20 كيلومترًا في جميع أنحاء اليابان، يجري حاليًا النظر في الاستخدام المستقبلي لهذه الشبكة لكل من البحوث الجيوفيزيائية والأرصاد الجوية.
ناقشت العديد من الأوراق شبكة (GPS) العالمية التي تديرها خدمة (GPS) الدولية للديناميكا الجيوديناميكية (IGS)، توفر هذه المنظمة التي تم تشكيلها تحت رعاية الرابطة الدولية للجيوديسيا بيانات (GPS) عالية الدقة ومنتجات بيانات دقيقة لمجتمع البحث الجيوفيزيائي العالمي في الوقت المناسب.
