اجداد ما برای اینکه در سفرهایشان،مسیر را گم نکنند مجبور بودند به انواع روش های اندازه گیری متوسل شوند. آنها برای این کار به ساخت بناهای مکان نما، ترسیم بسیار پرمشقت نقشه های جز به جز روی آوردند و آموختند که چگونه در آسمان شب از ستاره ها برای مسیریابی کمک بگیرنداما امروزه مکان یابی بسیار آسان تر شده است.

شما می توانید با کمتر از۱۰۰ دلار، یک دستگاه بسیار کوچک تهیه نمایید که در هر لحظه ای به شما نشان دهد در کدام نقطه از زمین قرار دارید بادر اختیار داشتن یک گیرنده GPS و یک آسمان صاف، شما هیچ گاه گم نخواهید شد.وقتی مردم درباره GPS صحبت می کنند، معمولا یک گیرنده GPS مد نظرشان است، این شبکه ماهواره ای ابتدا به عنوان یک سامانه ناوبری نظامی و توسط نیروهای نظامی آمریکایی راه اندازی شده، اما به زودی راه خود را به بازار کاربردهای تجاری نیز باز کرد.

سیستم مکان یاب جهانی (Global Positioning System) یک سیستم هدایت (ناوبری) ماهواره ای است و تنها سیستمی می باشد که امروزه قادر است، موقعیت دقیق شما را روی زمین در هر زمان، در هر مکان و در هر هوایی مشخص کند.خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام ساعت شبانه روز در دسترس است. پدید آورندگان این سیستم، هیچ حق اشتراکی برای کاربران در نظر نگرفته اند و استفاده از آن رایگان است.

دقت بالای این سیستم و جهانی بودن آن دلیل بر استفاده از این سیستم در علوم مختلف می باشد. روس ها نیز سیستم مشابه GPS با نام GLONASS دارند که البته ازنظر کارآیی و توان عملیات در حال حاضر به پای سیستم GPS نمی رسد. البته گیرنده های مشترک GPS GLONASS در حال حاضر در بازار ایران یافت می شوند. درضمن اتحادیه اروپا نیز در حال ساخت یک سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای با نام گالیله می باشد. به وسیله گیرنده های سیستم GPS می توان هم به روش مطلق و هم به روش نسبی تعیین موقعیت کرد و برای تعیین موقعیت در هر یک از دو روش فوق می توان از روش های ایستا (Static)، متحرک (Kinematics) و نیمه متحرک (Semi Kinematics) استفاده کرد.

در روش مطلق، موقعیت نسبی نقطه نسبت به یک نقطه مختصات دار معلوم (DELTA(X) ,DELTA(Y),DELTA(Z)) به دست می آید. روش تعیین موقعیت نسبی به علت حذف خطاها سیستماتیک موجود در اندازه گیری های GPS از اهمیت خاص برخوردار است و برای انجام آن نیاز به دو گیرنده GPS می باشد.

از روش تعیین موقعیت نسبی با GPS اکثرا در کارهای نقشه برداری و گسترش شبکه های ژئودزی استفاده می شود. دقت تعیین مختصات مطلق با سیستم GPS در حال حاضر در بهترین حالت ۳ ± متر می باشد و دقت تعیین مختصات نسبی با این سیستم در حد میلیمتر می باشد.

برخی از کاربردهای GPS در حمل و نقل ریلی عبارتند از:

ایجاد شبکه های دقیق نقشه برداری نقاط مبنا جهت تسریع در امور نقشه برداری زمینی.

کنترل تغییرات سازه های بزرگ از جمله پل، سد، تونل و… به وسیله GPS های با دقت بالا.

بالیزاژ مسیر (نقشه برداری مقدماتی)

تهیه پروفیل طولی و عرضی مسیر به وسیله GPS های دقیق.

میخ کوبی مسیر.

شناسایی مسیر (با GPS های دستی )

تعیین موقعیت و سرعت وسایل متحرک به صورت Real Time و تهیه گراف حرکت

دستگاه های GPS به طور تقریبا دقیق می تواند موقعیت و سرعت حرکت را در هر لحظه مشخص کنند.

● گیرنده های جی پی اس چگونه کار می کند؟

هریک از این ۲۷ ماهواره دارای وزنی معادل ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰ پاوند می باشد و از نور خورشید نیرو می گیرد. این ماهواره در فاصله حدود ۱۲۰۰۰ مایلی (۱۹۳۰۰ کیلومتری) زمین در حال چرخش هستند و در هر روز دو دور کامل به دور زمین می چرخند مدارهای چرخش این ماهواره ها به گونه ای تنظیم شده است که در هر زمان و در هر نقطه از زمین، دست کم چهار ماهواره در دید باشند. این ماهواره ها از محاسبات ریاضی ساده ای برای پخش اطلاعات استفاده می کنند که به عنوان طول و عرض و ارتفاع جغرافیایی، توسط گیرنده های زمین ترجمه شده اند. ماهواره های جی پی اس، هر روز دو بار در یک مدار دقیق دور زمین می گردند و سیگنال های حاوی اطلاعات را به زمین می فرستند. اولین ماهواره جی پی اس در سال ۱۹۷۸ با موفقیت به فضا پرتاب شد. هدف اصلی و اولیه از طراحی جی پی اس، اهداف نظامی بوده، اما از سال ۱۹۸۰ به بعد برای استفاده های غیرنظامی نیز در دسترس قرار گرفت. در سال ۱۹۹۴ تمامی ۲۴ ماهواره در مدار زمین قرار گرفت.بخش کنترل زمینی این بخش شامل ایستگاه های کنترل زمینی است که دارای مختصات معلوم هستند و موقعیت آنها از طریق روش های کلاسیک تعیین موقعیت نظیر روش VLBI (تعیین فواصل بلند)و روش SLR (فاصله سنجی ماهواره ای با امواج لیزر) به دست آمده است. این ایستگاه ها وظیفه تعقیب چندجمله ای (Polynomials) ریاضی به طریق کمترین مربعات، پارامترهای مداری و موقعیت ماهواره ها را نسبت به یک سیستم مختصات جغرافیایی محاسبه می نماید.

● از مهم ترین کاربرد های جی پی اس چیست؟

جی پی اس ها دارای کاربردهای متنوعی در زمین، دریا و هوا می باشند، اساسا جی پی اس هر جایی قابل استفاده است مگر در نقاطی که امکان وصول امواج ماهواره درآنها نباشد. در نهایت باید گفت هرکسی که می خواهد بداند که درکجا قراردارد، راهش به چه سمتی است، و یا با چه سرعتی درحرکت است می تواند از یک جی پی اس استفاده کند.کاربردهای هوایی جی پی اس در رهیابی برای هوانوردی تجاری می باشد. در دریا نیز ماهیگیران، قایق های تجاری، و دریا نوردان حرفه ای از جی پی اس برای رهیابی استفاده می کنند.

استفاده های زمینی جی پی اس بسیار گسترده تر می باشد:

مراکز علمی از جی پی اس برای استفاده از قابلیت و دقت زمان سنجی اش واطلاعات مکانی اش استفاده می کنند.

نقشه برداران از جی پی اس برای توسعه منطقه کاری خود بهره می گیرند.استفاده های تفریحی و ورزشی از جی پی اس نیز به تعداد تمام ورزش های تفریحی متنوع است. به عـنوان مثال برای شکارچیان، برف نوردان، کوهنوردان و سیاحان و…در خودروها نیز وجود جی پی اس به عنوان ردیاب و مسیر یاب مورد توجه واحد های گوناگون حمل ونقل قرار دارد.