سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS)

MrGIS.IR

کتاب ” دوره مقدماتی کار با GPS “

Thursday, August 3, 2017 آموزش, سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS), کتاب, وبلاگ
0نظرات توسط

 تاریخچه و علت پیدایشGPS

چرا وزرات دفاع امریکا اقدام به ایجاد سیستم GPS نمود؟!! ..

درروزهای انتهائی مسابقه تسلیحاتی، توانائی هدفگیری تأسیسات موشـکی جمـاهیر سوسیالیسـتی شوروی درخاک شوروی ودرسکوهای موشکها، که بتواندبادقتی بسیارزیادی انجام شـوداین امکـان را به نیروهای امریکائی میدادتا تعادل قدرت رادراین مسابقه تسلیحاتی، بسودخودرقم بزنند. برای هدفگیری تأسیسات موشکی دشمن، لازم بود تا محل اسـتقراردقیق سـایت موشـکی خـودی دقیقاَ قابل تایین باشد. این عمل برای سایتهای موشکی مستقردرخشـکی کاردشـواری نبـود، امـااگر قراربود که چنین حمله موشکی ازدریا و یا ازطریق زیردریائی ازاعماق دریـا انجـام شـود، ایـن امربـا اشکال مواجه میشد. ازاین رو تعیین وحفظ موقعیت دقیق سایت موشکی خودی نسبت به هرنقطـه درروی کره زمین منجربه ایجاد سیسـتم تعیـین موقعیـت جهـانی (Global Positioning System (GPS گردید.

دانلود-300x117

, , ,
ادامه مطلب
MrGIS.IR

اجزاء تشکیل دهنده GIS (سخت افزارهای ورود و تبدیل داده ۲)

Wednesday, June 14, 2017 آموزش, سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS), سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS), وبلاگ
0نظرات توسط

  اسکنرها

در خیلی از موارد، منابع مورد نیاز در پروژه های GIS در فرمت های رقومی نیستند و اغلب منابع پایه ای بـه صـورت نقشه های آنالوگ تهیه شده اند. بنابراین، باید این نقشه ها به فرمت های قابل قبول در فرآیندهای GIS تبدیل گردد. این فرآیند از طریق فنآوری اسکن کردن میسر شده و به دستگاهی که این کار را امکان پذیر میسازد “اسکنر” گفتـه مـیشـود. در واقـع، اسکنر دستگاهی است الکترونیکی که ب هوسیله آن امکان ورود اطلاعات موجود در روی نقشه ها و حتی عکسهای هـوایی بـه داخل کامپیوتر ممکن میگردد.

با توجه به نیاز و هدف جمع آوری اطلاعات انواع اسکنرها عبارتند از:

 o اسکنر دستی قابل حمل در ابعاد A4 که برای اسکن نمودن نقشه های بسیار کوچک بهکار گرفته میشوند.

o اسکنرهای معمولی و یا روی میزی در ابعاد A3 که به منظور اسکن نمودن نقشه های متوسط اندازه قابـل اسـتفاده هستند.

o اسکنرهای مسطح قابل تغذیه که شبیه یک دستگاه فاکس عمل نموده و میتوان نقشه ها و یا اسناد موجـود را بـه وسیله آنها به داده های رقومی تبدیل کرد.

o اسکنرهای ایستا و در ابعاد بزرگ که معمولا توسط سازمان ها و مراکز حرفه ای به کار گرفته میشوند، و با استفاده از آنها میتوان اطلاعات موجود در روی نقشه هایی در ابعاد A0 و اندازه بزرگ را به کـامپیوتر منتقـل نمـود .

11

انواع اسکنرها به منظور اسکنکردن نقشههای آنالوگ به حالت رقومی

 امروزه، در ارتباط با فنآوری GIS ،اسکنرها از پیشرفته ترین سخت افزارهایی هستند که میتوان با استفاده از آنها داده های موجود در نقشه ها (عوارض نقطه ای، خطی و سطحی)، متنها و علائم را با کمترین دخالت اپراتور به صورت روقومی در ساختار رستری تبدیل نمود. به لحاظ سخت افزاری دو دسته از اسکنرهای استوانه ای و تخت مطرح اند. اسکنرهای تخت شبیه دستگاه فتوکپی هستند و معمولا نقشه بر روی یک صفحه مسطح و ثابت قرارگرفته و سنجنده اسکنر خط بـه خـط بگونـهای حرکت میکند که بهتواند تمامی نقشه را در اندازههای بسیار کوچک (اندازه تفکیک) مورد سنجش قـرار دهـد. امـا، در اسـکنر استوانه ای، استوانه و نقشه نصب شده بر روی آن دوران نموده و سنسور مربوطه بازتابش های موجود را ثبت میکند. باید یادآور شد که کیفیت دادههای حاصل از اسکنرها بستگی به ماهیت نقشه های موجود و نوع اسـکنری دارد کـه مورد استفاده قرار میگیرد. مهمترین مشخصه یک اسکنر توان تفکیک آن است، بهاین مفهوم که هر چه اندازه تفکیک ریزتـر باشد، توان تفکیک بالاتر خواهد بود و بالعکس. معمولا توان تفکیک هر اسکنری به نقطه در اینچ بیـان مـیگـردد. انـواعی از اسکنرها دارای توانی تا ۶۰۰۰ نقطه در اینچ میباشند، ولی انواعی که دارای توان تفکیک بین ۲۰۰۰ تا۳۰۰۰ می باشـند دارای کاربرد فراوانی هستند. هر چه اندازه تفکیک کوچکتر انتخاب شود، جزئیات بیشتری از نقشه برداشت خواهد شد. در این صورت، با افزایش توان تفکیک حجم فایل حاصله از عمل اسکن بیشتر خواهد بود.

به طور مثال، یک برگ از نقشه ۵۰۰۰۰:۱ که دارای ابعاد معادل ۵۵/۲ * ۴۷/۷ سانتی متر است، در صورتی که با یک اسکنر سیاه سفید و با تفکیک ۳۰۰ رقومی شود، حجمی معادل ۳۷ مگابایت و در صورتیکه با تفکیک ۶۰۰ اسکن گردد، حجمی معادل ۱۴۷ مگابایت را اشغال خواهد نمود. امروزه، عمل اسکن نمودن با سرعت زیاد و کمترین دخالت کاربران انجام می شود، اما در صورتیکه هدف اسـتخراج دادهه ای برداری از آن باشد، نیاز به حجمی از کار ویرایشی توسط اپراتور است، به ویژه آنکه در روی نقشه اسکن شده مقادیری از اطلاعات گرافیکی شبیه بهم از نقطه نظر کارتوگرافیکی به همراه انواع نوشته ها متراکم شده باشد. هـر چندکـه، برنامـه هـای اتوماتیک نرم افزاری متعددی برای شناسائی، ردیابی و تبدیل پدیدهها از ساختار رستری به برداری تهیه شدهاند، اما،همچنان نیاز به دخالت انسان با انجام حجم کاری سنگین در فرآیند ویراستاری داده ها احساس میگردد. گاهی این مسئله موجب میشود که ورود دادهها به محیط GIS با استفاده از رقومگرها بیشتر مورد توجه قرار گیرد. با توجه بـه پیشـرفته ـای روزافـزون در ایـن فنآوری، میتوان انتظار داشت که به زودی اسکنرها در فرآیند رقومی سازی و تهیه نقشه های بـرداری نقـش مهمتـری را ایفـاء نمایند.

 سیستم تعیین موقعیت جهانی

برای اولین بار، پروژه ۱۲ میلیارد دلاری سیستم ناوبری GPS توسط سازمان دفاع نظامی ارتش کشور امریکا در سال ۱۹۷۰ میلادی شروع شد. از آن زمان تابحال پیشرفت های بسیار چشمگیری در این تکنولوژی صورت گرفته است. با توجه بـر پیشرفت های بعدی در فنآوری ارتباطات فضایی، امروزه این امکان ایجاد گردیده که در هر لحظه از زمان و در هر جـای دنیـا موقعیت های جغرافیایی به طور دقیق تعیین و اطلاعات مورد نیاز را به صورت رقومی فراهم آورد. این تکنولوژی که، به نام GPS معروف گشته است در جهت کسب اطلاعات مکانی از پدیده های مختلـف حتـی اشـیاء متحـرک نظیـر: کشـتی هـا در روی اقیانوس ها، کامیون ها در مسیر جاده ها و جابجایی جانداران (مثلا پرندگان مهاجر)  به کار گرفته میشود. ماهواره های GPS در ارتفاعی معادل ۱۲۰۰۰ مایل و دو بار در هر ۲۴ ساعت کره زمین را دور میزنند. ماهواره های مربوطه به طور دائم، سیگنال های رادیوئی موج بلند به طرف زمین ارسال می نمایند که حاوی اطلاعات مربوط به موقعیت و زمان دقیق در روی کره زمین اسـت. این علائم بدون محدودیت در اختیار تعداد نامحدودی از کاربران میتواند قرار گیرد و هر نقطه در روی زمـین بـا یـک آدرس مشخصی متمایز گردد. توسط ماهواره های مربوط به سیستم تعیین موقعیت جهانی از این طریق، اطلاعات مربوط بـه سیسـتم مختصات (عرض و طول جغرافیایی) و میزان ارتفاع در هر مکانی قابل ثبت است. بعلاوه، GPS امکان میدهد سایر اطلاعات حیاتی ناوبری نظیر: جهت حرکت، امتداد مسیر، میزان فاصله طی شده و زمان مورد نیاز در هر جائی از سرتاسر کره زمین و در هر شرایط جوی ثبت گردد .

12

یک دستگاه GPS دستی گارمین

اساس فنآوری GPS مربوط به محاسبه زمان دقیق  که توسط یک ساعت اتمی با خطائی معادل یک ثانیه در هر ۷۵۰ سال  و محاسبه موقعیت های مکانی اسـت. سیگنال های ارسالی توسط دستگاه های GPS حداقل از سه ماهواره به طور همزمان امکان انجام محاسبات ژئومتریک را میسـر میسازد. یادآور میگردد، گیرنده GPS با دریافت علائم ارسالی از سه ماهواره مختصات جغرافیایی (عرض و طول) را ارائه میدهد و با دریافت سیگنال های ارسالی چهارمین ماهواره اطلاعات مربوط به ارتفاع نقاط را هم محاسبه مینماید.بنابراین، از طریق این فنآوری، هر محقق علوم زمینی که طی عملیات زمینی به خواهد بداند کجا بوده، کجاست و به کجا میرود و هر جغرافیدانی که تمایل داشته باشد در جهت مدیریت عملیات مکانی و زمانی خود در صحرا موفق بوده باشد، به یک وسیله پیشرفت های مانند GPS نیازمند است . با بهره گیری از گیرنده های GPS میتوان: طول و عرض جغرافیایی، ارتفاع نقاط، سرعت اشیاء متحرک، مسیر و جهت حرکت، فاصله تا مقصد، زاویه انحراف از مسیر، فواصـل نقـاط مشـخص و شـمال جغرافیـایی را محاسبه نموده و آنها را به محیط GIS منتقل نمود. با ورود GPS به عرصه جهانی و افزایش کاربرد آن در علوم جغرافیایی و برنامه ریزی شـهری ، یکـی از مـوثرترین روش های اخذ و جمع آوری مشاهدات به جامعه متخصصان مربوطه ارائه گردیده است. با GPS در هر شرایط جوی میتـوان بـه تعیین موقعیت های مکانی پدیده ها مبادرت نمود. کار با آن مقرون به صرفه و سریعتر است. با استفاده از این تکنولوژی میتوان مبادرت به تعیین سطح مبنا نموده، عملیات نقشه برداری اولیه را انجام داد و با تعیین سیستم تصویر معینی مختصات جغرافیایی مورد نیاز را محاسبه نمود. مسلما، با آشنایی اصولی با امکانات عرضه شده از طریق این فنآوری، جغرافیدانان، زمـین شناسـان، کارتوگراف ها و نقشه برداران میتوانند اطلاعات کسب شده را وارد محیط GIS نموده و به تنهایی و یا به همراه سـایر داده هـای رقومی پردازش های مورد نیاز را انجام دهند. بنابراین، هر متخصص GIS ایکه با زمین و پدیده های مربوطه سروکار دارد، می تواند با بهره برداری از این سخت افزار مدرن تحولی اساسی در نحوه اخذ و ورود اطلاعات مکانی ایجاد نماید. با توجه به پیشرفت های حاصله در نحوه ارتباطات فضایی، امروزه، این امکان ایجاد گردیده که در هر لحظه از زمان و در هر جای دنیا موقعیت های جغرافیائی را با دقت بسیار بالا تعیین و اطلاعات توصیفی مرتبط را به صورت رقومی ثبت نمود. کاربران میتوانند به راحتی با دستگاه گیرنده Garmin eTrex Vista  نقاط مشاهداتی را برداشت، سپس با استفاده از نرم افزار واسط GPS Utility  داده های نقطه ای، خطی و چندضلعی را به فرمت Shapefile تبدیل نمایند. نحوه دریافت لایه نقاط کنترل و ایجاد نقشه توزیع مشاهدات زمینی در محیط نرم افزارهای ArcView و ArcGIS امکانپذیر است. دریافت و نمایش مشاهدات زمینی در محیط نرم افزارهای GIS سرآغاز ایجاد بانک های اطلاعاتی منسجم و البته اعمال تحلیل های مکانی هدفمند محسوب میگردد.

به طور حتم، توجه به مسائل مندرج در ذیل شما را در کسب مهارت های مربوطه یاری خواهد کرد:

  •  اجتناب از بکارگیری روش های دستی غیرقابل اعتماد در برداشت نقاط مشاهداتی
  •  ممارست در اجرای تمرینات عملی
  •  بکارگیری سایر ابزارها و امکانات موجود در محیطهای نرم افزاری و سخت افزاری
  •  توجه به جنبه های کاربردی نهائی
, , ,
ادامه مطلب
Mrgis.ir

آشنایی و نحوه کار با نرم افزار Map Source

Sunday, June 4, 2017 آموزش, سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS), وبلاگ
0نظرات توسط

زمانی که شما یک دستگاه گیرنده جی پی اس گارمین می خرید، مانند همه دستگاه های الکترونیکی به همراه دستگاه یک نرم افزار ارتباط دهنده بین دستگاه و کامپیوتر نیز به شما داده می شود. این نرم افزار با نام مپ سورس معروف است و زبان مشترک شما و گیرنده است. نرم افزار مپ سورس نرم افزار پیچیده و با قابلیت های فراوانی نیست. تنها وظیفه نقل و انتقال دیتا، مشاهده دقیق تر داده های ذخیره شده در گیرنده، تولید برخی مسیرها و موارد مشابه به این را انجام میدهد. شرکت گارمین به صورت پیش فرض نقشه های از کل دنیا را بر روی نرم افزار خود قرار داده که قابلیت انتقال به گیرنده را نیز دارد. البته این نقشه ها به جزئیات فراوان نیست و تنها راه های اصلی و مرزهای کشورها در آن مشخص شده است.
برای این کار باید نرم افزار Mapsource را بروی کامپیوتر خود نصب کنید این نرم افزار در هنگام خرید جی پی اس درون جعبه آن قرار دارد و می توانید آخرین ورژن آن را از سایت شرکت گارمین به صورت رایگان دریافت کنید. کارکردن با این نرم افزار برای اکثر کسانی که قبلاٌ با نرم افزارهای کامپیوتری کار کرده اند بسیار آسان است با اینحال در این متن توضیح کوتاهی در مورد قسمتهای مختلف این نرم افزار داده می شود.

نرم افزار Map Source  امکان می دهد شما داده ها را بصورت گرافیکی بر روی دستگاه کامپیوتر خود مشاهده کنید و همچنین آنها را به نقشه سازگار با دستگاه مکان یاب خود منتقل نمایید. بوسیله Map Source  شما می توانید نقاط، مسیر و ردپای ثبت شده بر روی دستگاه GPS خود را، به کامپیوتر منتقل کرده و ذخیره نمایید. نقاط، مسیر و ردپا را ایجاد کنید، ببینید و ویرایش نمایید نقشه، نقاط و مسیر را به دستگاه GPS   منتقل نمایید.

چند نکته

  • نرم افزار Map Source   با تمامی سیستم های  GPS شرکت Garmin سازگاری دارد جز محصولات خانواده GPS 100 (GPS 100AVD, GPS 100MRN) و محصولات هوانوردی  MIL, and SRVY II.
  • حافظه هایی مانند CF -2 و SD قابلیت نقل و انتقال داده ها ی نرم افزار Map Source   را دارا می باشند.مراقب باشید در هنگام انتقال داده های نرم افزار ؛داده های جدید جایگزین داده های قدیمی بر روی حافظه نگردد.

آشنایی با خصوصیات کلی نرم افزار Map Source

صغحه نرم افزار Map Source شامل موارد زیر است:

۱

  1. Menus

۲

منوهای متعددی در بالای صفحه دیده می شوند.این منوهای به شما اجازه انجام دادن کارهای مختلفی را در نرم افزار می دهند. این کارها شامل انتقال داده ها،تغییر در نحوه نمایش نقشه گرافیکی،مکان یابی و غیره است.

  1. Toolbars

۳

  1. Data Tabs

۴

به موازات سمت چپ صفحه نمایش دیده می شود شامل نقاط،مسیرها،ردپا ها و نقشه هاست.هر  Data Tabs شامل چندین ستون اطلاعات است. برای مرتب کردن داده های یک ستون خاص برروی سر ستون آن کلیک نمایید.تغییر در ترتیب ستونها هم با کلیک بر روی سر ستون و جابجایی آن در مکان جدید امکان پذیر است.با انتخاب داده های موجود در Data Tabs  آن‌ها در نقشه گرافیکی نمایش داده می شوند،یا با کلیک راست ماوس بر روی آن آیتم لیستی ، از کارهایی که شما مجاز به انجام آن هستید نمایش داده می شود.

  1. Graphic Map

۵

این قسمت، نقشه پایه و نقشه هایی با جزئیات بیشتری را که بر روی کامپیوتر خود نصب کرده‌اید نمایش می دهد.همچنین نقاط،مسیرها،ردپاهایی را که خودتان ایجاد نموده اید و یا بر روی آن منتقل کرده اید نمایش می دهد.

  1. MiniMap

۶

یک نمای کاملاً باز و احاطه کننده بر بخش قابل رویت نقشه گرافیکی را به ما نمایش می دهد.با کیلک برو روی آن و حرکت دادن می توان بر روی نقشه حرکت کرد

  1.  Splitter Bar

با کشیدن آن به سمت چپ محدوده بیشتر از نقشه در دید شما خواهد بود.

  1. Status Bar

در قسمت پایین پنجره صفحه نمایش نرم افزار قرار دارد و اطلاعاتی متعددی از فعالیت هایی را که شما انجام می دهید نمایش می دهد.جهت نمایش یا عدم نمایش آن می توانید بر روی آن کلیک راست نمایید.

Status Bar اطلاعات زیر را نشان می دهد:

  • تعداد آیتم ها ی انتخاب ده در Data Tabs
  • فرمت موقعیت جاری و بیضوی مبنای انتخاب شده
  •  طول و عرض جغرافیایی مکان اشاره گر ماوس،صرفنظر از اینکه آیتمی انتخاب شده باشد.

اگر شما از نقشه ای استفاده می کنید که دارای موقعیت ارتفاعی نیز هست؛ ارتفاع نیز بعد از طول و عرض جغرافیایی نشان داده می شود.
در صورت استفاده از ابزار نقشه، نام و اندازه تقریبی داده های نقشه گرافیکی نمایش داده می شود.
در صورت استفاده از ابزار مسافت و گرا، مسافت و گرای نقطه ابتدایی تا نقطه انتخابی بر روی نقشه نمایش داده می شود.

, ,
ادامه مطلب
20

روش تعیین موقعیت توسط GPS

Saturday, June 3, 2017 آموزش, سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS), وبلاگ
0نظرات توسط

اگرفاصله ما ازماهواره ۱ درحدود ۱۰ کیلومتر باشد بنابراین مکان ما درفضا برمحیط کرده به مرکزیت ماهواره اوشعاع ۱۰ کیلومتر منطبق می باشد حال فرض می کنیم فاصله ما ازماهواره ۲۰ درحدود ۱۱ کیلومتر باشد دراین حالت نیز مکان ما درفضا برروی محیط کره ای به مرکز ماهواره ۲ وشعاع ۱۱ کیلومتر واقع  است فصل مشترک این دوکره می تواند یک دایره باشد که مکان ما بطورقطع برروی محیط این دایره قراردارد .
حال اگر ماهواره سوم را نیز درنظربگیریم که فاصله اش با ما ۱۲ کیلومترباشد دراین صورت فصل مشترک کره مربوط به ماهواره ۳ با فصل مشترک کره های ماهواره ای ۱و۲ حداکثر دونقطه می باشد که قطعاً یکی ازاین دو مبین مکان واقعی ما خواهد بود.اما بطورقطعی یکی از این دو نقطه نامعقول می باشد .
بطورمثال دارای ارتفاع بیشتری از سطح زمین است . لذا کامپیوترهای داخل گیرنده هایGPS با استفاده ازتکنیک های گوناگون قادر به تشخیص نقطه غلط می باشند.
ازنظر تئوری با استفاده از۳ ماهواره می توانیم مکان خودرا به دست آوریم ولی به دلیل فنی اگرچنانچه ماهواره چهارم را همانند ماهواره های ۱و۲ انتخاب کنیم بطورقطع فصل مشترک این چهار کره یک نقطه خواهد بود واین نقطه مختصات مکانی مارا نشان می دهد استفاده کنندگانی که درارتفاعی مششخص قراردارند (مانندکشتی هایی که درسطح دریا واقع باشند)به سهولت میتوانند با استفاده ازدوماهواره مکان خودرا تعیین نمایند .
دراین حالت کره زمین را می توان جایگزین ماهواره سوم کردوازیک مرحله محاسبه مسافت صرفنظر نمود بدین ترتیب این فرصت جهت انجام سایرمحاسبات قابل بهره برداری بوده وعملاً مکان یابی افزایش می یابد.
بطورخلاصه می توان بیان کرد که مبنای کار GPS استفاده ازماهواره به عنوان مرجعی جهت یافتن موقعیت درهرنقطه زمین می باشد سایر مسایل این سیستم صرفاً جزئیات تکنیکی هستند که به سرعت و دقت وسهولت عمل موقعیت یابی کمک می کند.
روش محاسبه مسافت ازماهواره
درسیستم موقعیت یاب جهانی GPS قدم اساسی دانستن میزان مسافت ازماهواره است بنابراین استفاده ازتکنیک های پیشرفته به منظور محاسبه مسافت امری اجتناب ناپذیر است ایده اصلی این موضوع براساس همان معادله سرعت نوردرمدت زمان تاخیراستواراست سیستم GPS بدین صورت کارمی کند که گیرنده کاربر مدت زمانی را که طول میکشد تا امواج رادیویی ازماهواره به اوبرسد را اندازه گیری می کند.
همانطورکه می دانید امواج رادیویی با سرعت نورحرکت می کند وبدین ترتیب با حاصلضرب اندزه گیری شده درسرعت نور مسافت خود را تاماهواره بدست می‌آورد و این کارحداقل بایستی برای ۳ ماهواره مشخص، صورت گیرد بنابراین باید برای اندزه گیری زمان رسیدن به سیگنال ازساعتهای خیلی کوتاه باشند زیرا امواج با داشتن سرعت نورخیلی سریع حرکت می کنند.
مثلاً اگرماهواره ای دقیقا دربالای سرما باشد حدود ۶۰ میلی ثانیه طول می کشد تا امواج رادیویی آن به ما برسد دقت ساعت گیرنده های GPS حدود نانو ثانیه می باشد. یک اختلاف زمانی بین کپی کدGPS ایجاد شده دربرگیرنده بااصل کد رسیده ازماهواره وجود دارد که با ضرب کردن آن درسرعت نور, شبه فاصله به دست می آید این روش با هردو کد A/C,P امکان پذیرهستند .
کدهای تولیدشده دربرگیرنده ازساعت خودگیرنده منتج می شوند وکدهای ارسالی ماهواره نیز توسط ماهواره ایجاد میشود .
خطای زمانی درهردوساعت گیرنده وماهواره باعث می شود که فاصله اندازه گیری شده با فاصله هندسی بین ماهواره و گیرنده فرق داشته باشد  این ساعتها بسیار دقیق وگران قیمت می‌باشند وماهواره ها جهت قابلیت اطمینان بیشتر دارای ۴ ساعت اتمی هستند ولی در گیرنده ها به دلیل گران قیمت بودن این ساعتها نمی توان ازآنها استفاده نمود لذا ازساعتهای ارزانتری استفاده می شود که درعمل ایجاد اختلاف جزئی دراندازه گیری زمان می نمایند .البته با استفاده از راه حلهایی تصحیح صورت می گیرد:

3132799_914
مزایای سیستم GPS

× دقت بسیارزیاددرموقعیت یابی
× داشتن پوشش جهانی
× دارا بودن زمان بندی دقیق
× نداشتن هیچ گونه هزینه برای استفاده کنندگان
× تعیین سرعت درسه محور مختصات
× قابلیت دسترسی همیشگی
× قابلیت کاربردی در هرشرایط آب وهوایی
× عدم محدودیت دربکارگیری همگانی
× دقت نسبی IPPM برای طولهای کوتاه از۱ تا ۱۰۰ کیلومتر.
× تعیین سرعت درسه محور , زمان , تعیین فاصله سمت وگرای ونقطه مبداء .مقصود
× توانایی دید همزمان با یک گیرنده
ماهواره ابتدا اطلاعات وداده های ناوبی رابه پنج ایستگاه کنترل که درمناطق کلردواسپرینگ(۵) کو آجالین (۶) دیه گوگارسی)(۷) آسنشن(۸) و هاوایی (۹) قراردارند ارسال می کند که درواقع این سیگنال ها ماهواره ها را ردیابی (۱۰) می کنند.
سپس این ایستگاهها اطلاعات خودرا به ایستگاه کنترل ماهواره (ایستگاه اصلی که همان کلرادواسپرینگ می‌باشد) ارسال کنند که وظایف آن پردازش داده ها ارسال به ماهواره و نظارت برکنترل روزانه ماهواره است سپس این داده ها به سه آنت زمینی دیگر ارسال می شود که توسط این آنتها اطلاعات کنترل شده به ماهواره جهت تصحیح جهت ساعت ماهواره وفرامین ودستورات تله منزی ارسال می شود به این کار اصطلاحاً ataupload شدن ماهواره گفته می شود.

,
ادامه مطلب
mrgis.ir

جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند؟

Friday, June 2, 2017 آموزش, سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS), وبلاگ
0نظرات توسط

جی‌پی‌اس یا سیستم موقعیت‌یاب جهانی (Global Positioning Systems)، یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره‌ای است که از شبکه‌ای با حداقل ۲۴ ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار زمین قرار داده شده‌اند. جی‌پی‌اس در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.
خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رایگان است.

جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند؟

ماهواره‌های این سیستم، در مدارهای دقیق هر روز ۲ بار به‌دور زمین می‌‌گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می‌کنند. گیرنده‌های جی‌پی‌اس این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می‌کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال از ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می‌‌کند. از اختلاف این دو زمان، فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می‌‌گردد. این عمل را با داده‌های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می‌کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با تقریب ناچیز معین می‌‌کند.
گیرنده به دریافت اطلاعات هم‌زمان از حداقل ۳ ماهواره برای محاسبه ۲ بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره‌ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می‌نماید.
امواج ماهواره ها متشکل ازامواج حامل باند L مدوله شده با یک کداستاندار کد (C/A2ویک کد دقیق (کد P(3) ویک کددریانوردی ومختصات ماهواره به صورت توابع زمانی می باشد که دربر آن گیرنده های شخصی تفاوتهای زمانی بین وردوی کدهای C/A را اندازه گیری میکنند اگردراثر دخالت کنترل زمینی درانطباق زمانی خطایی بوجود نیاید گیرنده های شخصی ازدقتی حدود ۱۵ متر برخوردار خواهند شد.
مفهوم کلی ناوبری رادیویی بستگی به انتقال همزمان سیگنالهای رادیویی دارد اگر سیگنالهای رادیویی دقیقاً بطورهمزمان بطور فرستاده نشوند گیرنده نمی تواند بطوردقیق موقعیت را محاسبه نماید کنترل زمینی دراثر تاثیرگذاری بعضی ازماهواره ها درارسال سیگنال های C/A کمی قبل یا بعداز سایر ماهواره ها دخالت می کند دخالت عمدی اصلی , هما ن دسترسی موردی (۴) به شمار می رود .
گیرنده های شخصی میزان خطا را تشخیص نمی دهند. بلکه بطورتصادفی بین ۱۵تا ۱۰۰ متر دقت تغییر می یابد .البته دخالت عمدی برروی گیرنده های نظامی اثر نمی گذارد .
منبع خطای دیگر وجود که برروی فرکانس سیگنال گیرنده های شخصی اثرمی گذارد که دخالت یونسفر نامیده می شود .
زمانی که یک سیگنال رادیویی ازبین الکترونها ی آزاد یونسفر عبورمی کند تاخیر اندکی بوجود می آید برحسب مدت زمانی تاخیر که بوسیله الکترون های آزاد بوجود می آید ماهواره‌های GPS کدP را روی دوموج رادیویی با فرکانس های مختلف ارسال می کند که L1,L2 نامیده می شود .یک سیگنال به هنگام عبور ازیونسفر بیشتر ازدیگری به تاخیر می افتد.
گیرنده های گران قیمت هردوفرکانس را ردیابی می کنند و اختلاف وردی بین L1,L2  اندازه می گیرند مدت زمان تاخیری را محاسبه می کنند که الکترونها ی آزاد ی بوجود می آورند وتصحیحات لازم را برای تاخیر یونسفر انجام می دهند. گیرنده های شخصی نمی توانند تاثیر دخالت یونسفر را تصحیح کنند زیرا کدهای C/A فقط برروی فرکانس L1 فرستاده می شوند نوعی گیرنده های تخصصی وجوددارد که به عنوان گیرنده های بدون کدشناخته شده اند ودقت فوق العاده ای دارند که درآن بطورغیرمستقیم ازکد P استفاده می شود گیرنده ها ارزش کدP را مشابه آنچه که گیرنده های نظامی تشخیص می دهند نمی شناسند بنابراین دقت آنها با استفاده ازروش های خاص پردازش سیگنال بدست می آید آنها کد P رابرای چندروز دریافت کرده وپردازش می نمایند وپس از انجام محاسباتی چندمی توانند موقعیت نقاطی را تهیه کند که با دقت mm 10 با استفاده از۳یا۴ ماهواره عملی می باشد .
البته این گیرنده بیشتر برای تعیین  موقعیت درکارهای نقشه برداری بکار می رود زیرا بایدچند روزبطور مداوم درآن نقطه اطلاعات دریافت و پردازش شود.

hhs240

,
ادامه مطلب
mrgis,ir

تاریخچه GPS

Friday, June 2, 2017 آموزش, سیستم موقعیتیاب جهانی(GPS), وبلاگ
0نظرات توسط

GPS دارای تاریخچه بسیار مهیج و سیر تکاملی جالبی می‌باشد و اخیرا استفاده از آن موجب اکتشافات قابل توجهی شده است. اما قبل از این که بیشتر راجع به GPS بدانیم، لازم است مطالب بیشتری در مورد ناوبری(Navigation) بدانیم.

ناوبری(Navigation) چیست؟

از زمان ماقبل تاریخ مردم سعی می کردند یک راه قابل اطمینان پیدا کنند که به آنها بگوید کجا هستند و حتی آنها را به جاییکه می روند راهنمایی کرده و سپس به خانه بازگرداند.
مردمان غارنشین وقتی که برای تهیه غذا به شکار می رفتند، احتمالا 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 در امر ناوبری 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.

سیستم موقعیت‌یاب جهانی یا جی‌پی‌اس (به انگلیسی: GPS: Global Positioning System)‏ منظومه‌ای از ۲۴ ماهواره است که زمین را دور می‌زند و در هر مدار ۴ ماهواره قرار دارد.

راکت‌های کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها نوستار (NAVSTAR) نیز گفته می‌شود. جهت شناسایی موقعیت جغرافیایی آنها را بین ۱۰ تا ۱۰۰ متر امکان‌پذیر می‌سازد. این ماهواره‌ها از محاسبات ریاضی ساده‌ای برای پخش اطلاعات استفاده می‌کنند که به عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی، توسط گیرنده‌های زمین ترجمه شده‌اند. جی‌پی‌اس در تمام شرایط به‌صورت ۲۴ ساعت در شبانه‌روز و در تمام دنیا قابل استفاده‌است، و هیچ‌گونه بهایی بابت این خدمات اخذ نمی‌شود. ماهواره‌های جی‌پی‌اس، هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می‌گردند و سیگنال‌های حاوی اطلاعات را به زمین می‌فرستند.

اولین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد. هدف اصلی و اولیه از طراحی جی‌پی‌اس، اهداف نظامی بوده، اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده‌های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.

بخش کنترل زمینی این بخش شامل ایستگاههای کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روشهای کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI (تعیین فواصل بلند توسط کوازارها)و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره‌ای با امواج لیزر) بدست آمده‌است. این ایستگاه‌ها وظیفه تعقیب چندجمله‌ای (Polynomials) ریاضی بطریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری (افمریزها)و موقعیت ماهواره‌ها را نسبت به یک سیستم مختصات ژئودتیک ژئوسنتریک (مبدا سیستم مختصات تقریباً در مرکززمین قرار دارد.) محاسبه می‌نماید.

تعداد این ایستگاههای زمینی ۵ عدد است که ایستگاه اصلی با نام کلرادو اسپرینگ در آمریکا قرار داردو ۴ ایستگاه فرعی دیگر در نقاط دیگر کره زمین مستقر هستند. آخرین بخش از سیستم جی‌پی‌اس، قسمت USER یا کاربران سیستم است که خود شامل دو بخش است:

– آنتن دریافت کننده اطلاعات ارسالی از ماهواره‌ها

– گیرنده(پردازش‌کننده اطلاعات دریافتی و تعیین کننده موقعیت محل آنتن)

نرم‌افزار و ریزپردازنده داخل گیرنده فاصله بین آنتن زمینی تا ماهواره‌های مرتبط با گیرنده را تعیین می‌کند سپس با استفاده از حداقل ۴ ماهواره موقعیت X وY و Z محل استقرار آنتن یا همان گیرنده تعیین می‌شود.

♦ اساس کار جی پی اس 

اساس کار دستگاه GPS تعیین موقعیت است و این کار با دریافت امواج ماهواره های GPS که در مدارهایی به دور کره زمین در چرخش هستند، انجام میشود. برای تعیین موقعیت ، گیرنده GPS زمانهای دریافت شده را با زمان خود مقایسه می کند . تفاوت این دو مشخص کننده فاصله گیرنده GPS از ماهواره مزبور می باشد . این عملی است که دقیقاً یک گیرنده GPS انجام می دهد . با استفاده از حداقل سه ماهواره یا بیشتر ، GPS می تواند طول و عرض جغرافیایی مکان خود را تعیین نماید . ( که آن را تعیین دو بعدی می نامند . ) و با تبادل با چهار ( و یا بیشتر ) ماهواره یک GPS می تواند موقعیت سه بعدی مکان خود را تعیین نماید که شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع می باشد . با انجام پشت سر هم این محاسبات ، GPS می تواند سرعت و جهت حرکت خود را نیز به دقت مشخص نماید امروزه در بعضی مکان های ایران قادر به دریافت اطلاعات تا ۱۰ ماهواره می باشیم و حداقل به ۴ تا ۵ ماهواره در هر زمان از شبانه روز و در هر مکان دسترسی داریم. هر قدر تعداد ماهواره های قابل مشاهده بیشتر شود معادلات اساسی تعیین موقعیت بیشتر خواهند شد و بنابراین زمان لازم برای تعیین موقعیت یک نقطه کاهش یافته و دقت تعیین موقعیت نیز افزایش خواهد یافت. نکته مهمی که می بایست مورد توجه قرار گیرد اینست که ارتفاعی که GPS به ما می دهدبا ارتفاع موجود در نقشه ها و اطلس ها فرق میکند.ارتفاع GPS نسبت به سطح مبنایی بنام بیضوی مقایسه یا سطح ژئوئید است در حالی که ارتفاع موجود در نقشه ها ارتفاع اورتومتریک می باشدکه از سطح دریاهای آزاد محاسبه می گردد.مقدار اختلاف این دو مقیاس در بیشترین حالت حدود ۱۰۰ متر است. GPS اطلاعات موقعیتی را توسط اعداد و در یک سیستم مختصاتی بیان میکند. امروزه پر کاربردترین سیستمهای مختصاتی Lat-Lon و UTM میباشند. دستگاه جی‌پی‌اس یک رایانه کوچک است که جهت انجام امور خاصی برنامه ریزی شده‌است. بنابراین این رایانه با داشتن مختصات شما می‌تواند کارهای دیگری هم انجام بدهد. مثلا می‌تواند زمان طلوع و غروب خورشید را در موقعیت شما بگوید. همچنین زمان طلوع و غروب ماه. شاید خیلی جالب باشد ولی جی‌پی‌اس می‌تواند زمان باقیمانده برای رسیدن به مقصد مورد نظر را با توجه به سرعت شما محاسبه کند. همچنین میانگین سرعت شما، بیشترین سرعت، میانگین سربالایی و سرازیری مسیر، سرعت عمودی، موقعیت منطقه از نظر شکار و ماهیگیری و شکار در هر نقطه جهان، محاسبه مساحت یک نقطه ناشناخته و بر گرداندن شما از مسیر آمده را نیز می‌تواند انجام دهد.

mrgis

, ,
ادامه مطلب