سایت مهندسی نقشه برداری گرگان

GPS

در سال 1967 نیروی دریایی ایالات متحده یک ساعت دقیق اتمی را به همراه ماهواره تیماشن به مدار زمین فرستاد.
برای سیستم موقعیت یاب جدید این کشور شد. "جی.پی.اس" در کنترل نیروی هوایی آمریکا قراردارد و اولین ماهواره این سیستم در سال 1978 در مدار قرارداده شد. تا سال 1985 تعداد10 ماهواره آزمایشی دیگر روانه فضا شدند و در سال 1989 اولین ماهواره بلاک-2 در مدار قرارگرفت. جی.پی.اس در سال 1993 به صورت کاملا عملیاتی درآمد و یک سال بعد این سیستم دارای 24 ماهواره در مدار زمین بود.
پس از این که شوروی سابق در سال 1983 یک فروند جمبوجت کره جنوبی را ،که به دلیل اشتباه ناوبری وارد حریم هوایی آمریکا شده بود، سرنگون کرد، رئیس جمهور وقت آمریکا ،رونالد ریگان، طی دستوری استفاده از جی.پی.اس را برای کاربران غیرنظامی آزاد کرد تا از بروز حوادثی این چنین در آینده جلوگیری شود. تا سال 2000 سیگنالهای جی.پی.اس که برای مقاصد غیرنظامی بکارمی رفتند از دقت کمتری نسبت به سیگنالهای نظامی برخوردار بودند. از سال 2000 به بعد دقت این سیگنالها افزایش یافت و دقت گیرنده های جی.پی.اس غیرنظامی از 100 متر به حدود 20 متر کاهش یافت. البته دولت آمریکا کنترل دقیقی بر جی.پی.اس های غیرنظامی اعمال می کند و گیرنده هایی که بتوانند در ارتفاعی بیش از 18 کیلومتر و با سرعتی بیش از 1000 گره دریایی کار کنند را در رده گیرنده های نظامی طبقه بندی کرده و خرید آن را منوط به اخذ مجوز از مراجع نظامی کرده است. علت این تصمیم دولت آمریکا آن است کشورهایی مانند کره شمالی نتوانند از این گیرنده ها برای افزایش دقت موشکهای بالستیک خود استفاده کنند. درحال حاضر سیستم موقعیت یاب جی.پی.اس تنها سیستم عملیاتی موقعیت یاب ماهواره ای جهان است که به صورت آزاد در دسترس عموم قراردارد.
 

کاربردهای GPS

پیش بینی زلزله ،نقشه برداری ، کاداستر ، کنترل امور مربوط به حمل و نقل و ترافیک ، کنترل حرکات تکتونیکی زمین ، کنترل جابجایی سدها و برج های بلند، پیش بینی وضع هوا ، ناوبری (زمینی،هوایی،دریایی) ، هیدروگرافی(آبنگاری) ، تعیین موقعیت سکوهای دریایی نفتی،تعیین موقعیت جزیره های مرجانی، مین یابی ، SCAN کردن دریا ، بروز رسانی سیستم های تعیین موقعیت اینرشیال ، استفاده جهت کنترل ماهواره های سنجش از دور و...

گلوناس

گلوناس ،به مانند جی پس اس آمریکایی ها، برای مقاصد نظامی و هدفگیری موشکهای بالستیک ساخته شد. روسها قبل از راه اندازی گلوناس سیستم مکان یاب ماهواره ای به نام سیکادا را ساخته بودند که برای کامپیوترهای آن محاسبه دقیق موقعیت 1 تا 2 ساعت وقت می گرفت. درعوض، گیرنده های گلوناس به محض قرارگرفتن در معرض سیگنالهای ماهواره می توانند موقعیت را محاسبه و اعلام کنند. در بهترین حالت، گلوناس در سطح دقتی برابر با 57-70 متر و در ارتفاع دقتی برابر با 70 متر دارد و می تواند سرعت 15 سانتیمتر بر ثانیه را تشخیص دهد.

گلوناس در حالت عملیاتی دارای 24 ماهواره است که 21 عدد از آنها برای ارسال اطلاعات و 3 عدد به صورت ذخیره در نظرگرفته شده اند. این ماهواره ها در 3 صفحه مداری به گرد زمین گردش می کنند و هر صفحه 8 ماهواره را شامل می شود. در نتیجه این آرایش، هر گیرنده گلوناس در هر زمانی می تواند حداقل 5 ماهواره را در دید خود داشته باشد. در سال 2007 ولادیمیر پوتین طی فرمانی دستور داد تا استفاده از گلوناس برای تمامی کاربران غیرنظامی داخلی یا خارجی بدون پرداخت حق اشتراک آزاد اعلام شود. در سال 1991 گلوناس می توانست تمامی سطح جهان را پوشش دهد. کمبودهای مالی پس از فروپاشی شوروی سبب شد تا جایگزینی برای تعدادی از ماهواره ها ،که عمرشان تمام شده بود، به فضا ارسال نشود و همین امر سبب شده است تا امروزه گلوناس دارای نقاط کور زیادی باشد. روسیه در سال 2001 بازسازی گلوناس را از سرگرفت و با پیوستن هندوستان به این پروژه در سال 2004 انتظار می رود که تا انتهای سال 2010 گلوناس دوباره بتواند تمامی جهان را پوشش دهد. در ماه فوریه 2009 گلوناس دارای 19 ماهواره عملیاتی در مدار زمین بود. این سیستم ناوبری برای پوشش تمامی خاک روسیه دست کم به 18 ماهواره نیاز دارد.

گالیله
در سال 1999 سیستمهای موقعیت یاب جداگانه ای که توسط آلمان، ایتالیا، بریتانیا و فرانسه در حال توسعه بودند در یکدیگر ادغام شدند. اولین مرحله پروژه سیستم موقعیت یاب اروپایی گالیله رسما در روز 26 می 2003 و با توافق اتحادیه اروپا و آژانس فضایی اروپا آغازشد. گالیله راه حل جایگزین اروپایی ها برای استقلال آنها از جی.پی.اس آمریکایی و گلوناس روسی است و آنها،برخلاف آمریکایی ها، هدف اصلی خود را استفاده غیرنظامی از گالیله اعلام کرده اند. آمریکا این حق را برای خود محفوظ نگه داشته است تا در هنگام نیاز دقت جی.پی.اس را برای کاربران عمومی پایین آورد یا از دسترسی آنها به صورت کامل جلوگیری کند. البته آمریکا دسترسی متحدان نظامی خود به جی.پی.اس را محدود نخواهد ساخت. اروپایی ها اعلام کرده اند که گالیله تنها در هنگام درگیریهای بسیار جدی محدود خواهد شد و همواره برای کاربران نظامی و غیرنظامی در دسترس خواهد بود.
در نوابر 2007 وزرای ارتباطات 27 کشور اروپایی توافق کردند تا بودجه مورد نیاز برای عملیاتی شدن گالیله تا سال 2013 را تأمین کنند. گالیله ،پس از راه اندازی، دارای دو مرکز کنترل خواهد شد. اولین مرکز کنترل در نزدیکی مونیخ آلمان و دومی در نزدیکی رم ، پایتخت ایتالیا، واقع خواهد شد. 7 شرکت خصوصی که درگیر توسعه گالیله بودند در ابتدای سال 2007 این پروژه را رها کردند و بنا بر توصیه مشاور حمل و نقل اتحادیه اروپا این اتحادیه ،خود، پروژه گالیله را در دست گرفت.
قرار است که گالیله به دقتی بیش از جی.پی.اس و گلوناس دست بیابد و در ارتفاعات بالا نیز دقتی خوب ارائه کند. هدف سیاسی از راه اندازی اروپا بی نیاز کردن کشورهای عضو اتحادیه از جی.پی.اس و گلوناس در هنگام روی دادن درگیریهای نظامی یا بحرانهای سیاسی است. اگرچه گالیله یک سیستم کاملا مستقل است اما قرار است گیرنده های آن به گونه ای طراحی شوند که کاربر بتواند در صورت نیاز از سیستم جی.پی.اس نیز استفاده کند. به علاوه، ماهواره های گالیله توانایی این را دارند که سیگنالهای "سیستم جهانی امداد دریانوردی" را دریافت و ارسال کنند.
گالیله از 30 ماهواره استفاده می کند که در مدار مئو به دور زمین می چرخند. این ماهواره ها در 3 صفحه پخش شده اند که هر کدام با یکدیگر 56 درجه زاویه دارد. طول عمر هر ماهواره سیستم گالیله 12 سال تعیین شده است.
سیستم موقعیت یاب ماهواره ای گالیله به مشتریان خود 4 سرویس مختلف ارائه می دهد. اولین سرویس "سرویس باز" می باشد که برای تمام افراد آزاد و رایگان می باشد. این سرویس به کاربر اجازه می دهد تا با دقت 4 متر در سطح افقی و 8 متر در ارتفاع موقعیت خود را پیداکند.
سرویس دوم "سرویس تجاری" است که با گرفتن اشتراک دقتی برابر با 1 متر را به مشترکین ارائه می کند. این سرویس بر خلاف سیستم قبلی از 3 سیگنال جداگانه به جای دو سیگنال بهره گیری می کند.

سرویسهای بعدی سرویس "عمومی تثبیت شده" و "ایمنی زندگی" هستند که دقت آنها برابر با سرویس باز است اما هدف اصلی آنها مقابله با روشهای ایجاد پارازیت و اختلال الکترونیکی می باشد. سرویس اول برای کاربران انتظامی و امنیتی (پلیس،نیروهای اطلاعاتی و...) و سرویس دوم برای صنعت حمل و نقل (هواپیمایی، کشتیرانی و...) درنظرگرفته شده اند.
اولین ماهواره گالیله که در مدار قرارگرفت جیو-آ نام داشت که در روز 28 دسامبر 2005 توسط آژانس فضایی اروپا در مدار قرارگرفت. این ماهواره در حقیقت یک ماهواره آزمایش بود. پس از آن 7 ماهواره آزمایش دیگر توسط آژانس فضایی اروپا به فضا پرتاب شده اند.

مقایسه سیستم روسی و سیستم آمریکایی
در جی‌پی‌اس تمامی کدها برای هر ماهواره منحصر به فرد و یگانه می باشند، در صورتی که در سیستم گلوناس کد یگانه‌ای برای تمامی ماهواره‌های سیستم به‌کار برده می‌شوند. برای استفاده‌کنندگان شخصی و غیرنظامی دقت قابل دستیابی از طریق گلوناس نسبت به دقت‌های ارایه شده توسط سیستم جی‌پی‌اس بیشتر است زیرا خطای عمدی اس‌ای در مورد ماهواره‌های گلوناس ارسال نمی‌شود. (در واقع اس‌ای خطایی عمدی است که توسط وزرات دفاع آمریکا از طریق ایجاد خطا در ساعت ماهواره (نوع 8) و ایجاد خطا در اطلاعات مداری (نوع 3) در سیستم جی‌پی‌اس قرار گرفته است و فعالیت این پدیده از 25 مارس 1990 آغاز شد و ماهواره‌های بلوک دوم را تحت تأثیر قرار داد البته استفاده‌کنندگان مجاز از گیرنده‌های مخصوصی که قادر به حذف این اثر هستند، استفاده می‌کنند. به اين ترتيب براي استفاده‌کنندگان غیرمجاز سیستم، دقت تا 100 متر (در سطح) و 156 متر (ارتفاعی) کاهش مي‌يابد. دولت آمریکا تصمیم گرفت که از اول می 2000 این اثر را از روی سیستم بردارد و از این تاریخ به بعد مشاهدات و اندازه گیری‌های جی‌پی‌اس با دقت بالاتری برای استفاده کنندگان غیرمجاز سیستم امکان‌پذیر شد.)
به دلیل اینکه باند فرکانسی سیستم گلوناس وسیع تر از سیستم جی‌پی‌اس است تداخل امواج ناشی از تشعشعات مغناطیسی جو زمین بسیار زیاد‌تر است لذا برای کاهش وسعت باند فرکانسی، طرح فرکانس انتقالی خاصی برای ماهواره‌های گلوناس پیش‌بینی و اجرا می‌شود. هم چنین زمان جی‌پی‌اس با زمان یو‌تی‌سی یا زمان اتمی و جهانی واشنگتن مرتبط است و زمان گلوناس با زمان اتمی ایستگاه مسکو یا یو‌تی‌سی‌اس‌یو ارتباط دارد که این اختلاف می‌تواند به چندین میکرو‌ثانیه نیز برسد. دو سیستم برای مقاصد نظامی طراحی شده‌اند. معایب سیستم جی‌پی‌اس در مقابل سیستم مشابه روسی عبارتند از:
- اجرای خطای عمدی اس‌ای بر روی ماهواره‌ها
- اطلاعات مداری منتشر شده ماهواره‌ها در جی‌پی‌اس هر ساعت به روز می‌شود ولی در سیستم روسی هر 30 دقیقه به روز می‌شود.
اکثر یا تمام هواپیماهای روسی که در کشور ما نیز پرواز می‌کنند نظیر توپولف 154، آنتونوف و ایلیوشین نیز از این سیستم پیشرفته روسی استفاده می‌کنند.