کمک برای ای سی GPS

[رضا حاجی زاده]

پاسخ : کمک برای ای سی GPS

بله
اقای سقزچی نگو بگو خون آشام :mrgreen:
منم پرسیدم یکی رو گفت 250 هزارتومن نامرد :angry:

[پروفسور]

پاسخ : کمک برای ای سی GPS

سیستم GPS از سه بخش تشکیل شده که عبارتند از:

الف) ماهواره ها

بخش ماهواره ای سیستم از 21 ماهواره اصلی و 3 ماهواره یدکی واقع در مدار زمین تشکیل میشود. این ماهواره ها در 6 مدار جداگانه که با صفحه استوا زاویه 55 درجه میسازند قرار گرفته اند. مدار ماهواره ها بیضی شکل بوده و با سرعتی نزدیک 4.5 کیلومتر بر ثانیه در حرکت هستند (شکل 5). این ماهواره ها به سبب ارتفاع زیادشان در بخش بزرگی از زمین دیده میشوند. الکتریسیته مورد نیاز از دو صفحه متشکل از باطریهایی با سلولهای خورشیدی به سطح 7.2 متر مربع تامین میگردد




مشخصات عمومی ماهواره ها عبارتند از:

نام ، NAVSTAR
سازنده ، Rackwell International
ارتفاع پرواز ، 20183 کیلومتر
وزن ، 860 کیلوگرم
اندازه ، 7.2 متر مربع با صفحات خورشیدی
زمان پیمودن دور کره زمین ، 12 ساعت نجومی (11 ساعت و 58 دقیقه)
صفحه مداری ، با صفحه استوا زاویه 55 درجه میسازد
عمر تخمینی ، 7 سال




ب) کنترل کننده سیستم

بخش کنترل کننده از 5 ایستگاه تشکیل شده است. وظایف عمده ایستگاهها عبارتند از:

کنترل وضعیت سلامت ماهواره ها
تعیین موقعیت ماهواره ها
کنترل رفتار ساعت اتمی هر ماهواره
تزریق پیامهای ناوبری به کلیه ماهواره ها

ایستگاههای کنترل ، موقعیت لحظه ای ماهواره را تعقیب کرده و با استفاده از آن اطلاعات موقعیتهای آینده ماهواره را پیش بینی میکنند. در این ایستگاهها همچنین اطلاعاتی نیز در مورد شرایط جوی جمع آوری میشود. از این اطلاعات جهت تعیین دقیق تاخیر حاصل از عبور امواج رادیویی از جو استفاده میشود





ایستگاههای پنجگانه در مکانهای هاوائی واقع در اقیانوس آرام ، کلرادو اسپرینگز در آمریکا ، اسنسیون در اقیانوس اطلس ، دیگه گارسیا در اقیانوس هند و کواجالین در اقیانوسیه قرار دارد.

سه ایستگاه اسنسیون ، دیگو گارسیا و کواجالین میتوانند به ماهواره ها پیام مخابره کنند. این پیامها شامل موقعیتهای جدید ماهواره ها ، تصحیح ساعت و اطلاعات دیگر است. همچنین کلیه دستوراتی که به ماهواره ها داده میشود از طریق این سه ایستگاه صورت میگیرد. ایستگاه کلرادو اسپرینگز ایستگاه اصلی اس. اطلاعات حاصل از تعقیب ماهواره ها از کلیه ایستگاههای دیگر جمع آوری و به این ایستگاه مخابره میشوند. محاسبات مربوط به موقعیت هر ماهواره و تصحیح ساعت آن در این محل صورت میگیرد.

تغییر و یا تنظیم موقعیت ماهواره ها از جمله فرامین این ایستگاه است. جایگزین کردن ماهواره های جدید بجای یک ماهواره از کار افتاده نیز از طریق دستورات این ایستگاه انجام میشود.



ج) گیرنده های GPS

یک گیرنده GPS قادر به انجام چهار کار اساسی است.

- موقعیت دقیق محل استقرار را محاسبه کند.
- موقعیت یک نقطه را از روی نقشه به حافظه آن وارد کرده و بعد توسط محاسبه موقعیت محل استقرار به آن نقطه هدایت کند.
- میتواند اطلاعات مربوط به هر نقطه را که گیرنده در آن حضور دارد به حافظه سپرده تا در صورتی که مراجعت از مکانی به آن نقاط مورد نظر باشد قادر به یافتن مسیر بازگشت باشد.
- با محاسبه مستمر موقعیت یک متحرک جهت حرکت متحرک را نسبت به شمال یافته و سرعت متوسط حرکت را محاسبه کرده و زمان رسیدن به مقصد مشخص شده را با توجه به سرعت بدست آمده تخمین میزند.

تواناییهای فوق سبب شده GPS در کاربردهای زیر نقش اساسی ایفا کند.

کاربردهای زمینی:

نقشه برداری و ژئودزی ، کاداستار ، تعیین جابجایی و Deformation و هدایت زمینی

کاربردهای دریایی:

تعیین موقعیت سکوهای نفتی ، نقشه برداری جزیره های زیر آبی ، جستجو و نجات ، تعیین جذر و مد ، تعیین بنادر و لنگرگاهها و هدایت کشتی به بنادر

کاربردهای هوایی:

فتوگرامتری ، تعیین موقعیت ماهواره ای Remote Sensing ، هدایت هواپیماهای بدون سرنشین و هدایت هواپیماها و موشکها

گیرنده های GPS سیستمهایی غیرفعال هستند. یعنی سیستمهایی هستند که فقط اطلاعات را دریافت میکنند و اطلاعاتی ارسال نمیکنند. لذا از نقطه نظر نظامی مطلوب بوده چون دشمن از موقعیت گیرنده گاه نمیشود. همچنین میتواند در هدایت نیروهای پیاده و واحدهای زرهپوش در بیابانهای بی عارضه و تعیین موقعیت دقیق موضع پرتاب موشکهای زمین به زمین کمک فوق العاده ای نماید.

گیرنده های GPS در ابعاد متفاوت با وزنی کمتر از نیم کیلوگرم میتوانند با محاسبه پیوسته موقعیت جسم در حال حرکت سرعت جسم حامل گیرنده را تخمین زده ، حرکت او را بدست آورده و انحراف آن از شمال مغناطیسی را نمایش داده و در نهایت زمان رسیدن به مقصد مورد نظر را با بدست آوردن موقعیت و سرعت تخمینی ارائه نمایند.

غیرفعال بودن GPS سبب صرفه جویی زیاد در باطری شده و بسیاری از گیرنده های فوق را در برابر ضربه ، شوک ، آب و ... مقاوم میکند. برای اینکه گیرنده های GPS و ماهواره بتوانند همزمان کدهای مربوطه را تولید کنند در گیرنده و ماهواره ساعتهای دقیقی بکار رفته است. این سبب میگردد همواره GPS بتواند وقت دقیق محلی را نیز ارائه کرده و حتی ساعت طلوع و غروب خورشید را با استفاده از زمان و موقعیت گیرنده محاسبه و اعلام کند.

گیرنده های GPS از سه قسمت آنتن ، RF و دیجیتال تشکیل شده است.


آنتن

آنتن گیرنده های GPS انواع مختلفی دارد اما آنتنهای GPS همگی دارای پلاریزاسیون دایروی هستند. در اینجا به چند آتن اشاره میشود:

- آنتن تک قطبی یا دو قطبی: این آنتنها برای اینکه عملکرد خوبی داشته باشند احتیاج به یک صفحه زمین دارند و تک فرکانس هستند.

- آنتن هلیکس چهار قطبی: این آنتن تک فرکانس است و نسبت به آنتنهای تک قطبی پیچیده تر بوده اما دارای گین بالاتر بوده و نیاز به صفحه زمین ندارد.

- آنتن میکرواستریپ: ساختمان ساده و کم حجمیدارد و برای کارهای هوایی مناسب است و میتواند در دو فرکانس کار کند ولی دارای گین کمی است.

- آنتن هلیکس مخروطی: میتواند در دو فرکانس کار کند و دارای گین بالایی است اما ابعاد آن بزرگ بوده و برای کارهای هوایی مناسب نیست زیرا اگر برای دریافت یسگنال ماهواره ای در افق به سمت آنها قرار گیرد قادر به پیدا کردن ماهواره های بالای سر نیست.

- آنتنهای میکرواستریپ به سبب کوچکی میتوانند مستقیما به موازات آسمان نگه داشته شود و میتواند هر ماهوراه ای را که در بالای سر قرار داشته باشد پیدا کند. ماهواره ها باید حداقل 10 درجه در بالای سطح افق قرار داشته باشند تا با این آنتن ردیابی شوند. برای دریافت سیگنالهای ماهواره باید ماهواره ها درد دید باشند. هوای بارانی و برفی و طوفانی از رسیدن امواج جلوگیری نمیکنند اما موانعی همچون درختان ، صخره ها ، ساختمان بلند و نیز بودن گیرنده در داخل ساختمان ، اتومبیل و هواپیما و ... از رسیدن امواج جلوگیری میکند. لذا در صورت استفاده در یک متحرک مانند هواپیما به آنتن خارجی نیازمند هستیم. در اینصورت آنتن باید فعال باشد تا سیگنالها را قبل از انتقال از طریق کابل به گیرنده تقویت کند.

[پروفسور]

پاسخ : کمک برای ای سی GPS

نقشه برداری در ایران
ایرانیان باستان نقش برجستهآای در پایه گذاری علم نقشه برداری داشته اند. اکتشافات دریایی که از زمان گذشته انجام گرفته است موید این مطلب است . در ایران باستان میآآتوانستند عرض جغرافیایی را تعیین کنند ولی تعیین طول جغرافیایی با دشواری بسیار همراه بوده است .آنها برای مسافرتهای خود نیاز به نقشه داشتند و نقشه هایی نیز بدون توجه به فواصل رسم می شده است .تعیین موقعیت در روی زمین و فراهم آوردن هر گونه نقشه در جهان باستان نیز نیاز به در دست داشتن ابزارها و بهره وری ا ز قواعدی داشته است .مصریان روشهایی برای اندازه گیری ارتفاع بین دو نقطه و تعیین فاصله افقی آندو داشتهآاند طناب، ترازو گونیا از ابزارهای نخستین نقشه برداری بودهآاند و کم کم تراز و خط کش و پرگار به آن افزوده گشت.




دانشمندان ایرانی به کمک استرلاب عرض جغرافیایی و با استفاده از ساعت آبی طول جغرافیایی را در هر نقطه از مرز اندازه گیری میآآکردند. ابوریحان بیرونی دانشمند بزرگ ایرانی در زمینهآهای گوناگون اندازه گیری نجومی ،و فواصل بین شهرها ،مطالعات بسیار ارزندهآای انجام داده است نقشه برداران قدیم برای تعیین امتداد، فاصله و زاویه وسایلی ساخته بودند که نخستین آنها ریسمان بود و همچنین برای تعیین تراز افقی تراز هایی ساخته بودند و این تراز در طول تاریخ فرمهای گوناگونی به خود گرفته است. کهنآترین آن تراز آبی بوده است که نوع تکامل یافته تر آن همان شیلنگ تراز است که بناهای امروزی از آن استفاده میآآکنند.

دوربین تئودولیت
کرجی دانشمند ایرانی مخترع دستگاههای با ارزشی بوده است. وی را میآآتوان مخترع نخستین دوربین تئودولیت به شمار آورد. وی صفحهآای را مدرج کرده و لولهآای با قابلیت گردش 360 درجه برروی آن سوار کرد و این صفحه توسط زنجیری آویزان میآآشد و توسط شاقولی بر روی آن عمود میآشد که با آن زوایای بین دو نقطه را میآآخواند و با استفاده از تئوریهای مثلثات ارتفاع کوه ها و اختلاف بلندی ها را بدست میآآآورد ..اختراع قطب نما را نیزبه ایرانیان نسبت میآآدهند.


مفهوم GIS
مخفف Geographic Information System به معنی سیستم اطلاعات جغرافیایی می باشد.
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بستری برای ذخیره ، نگهداری ، مدیریت و تجزیه و تحلیل اطلاعات جغرافیایی می باشد و جهت کار همزمان با داده هایی که وابستگی مکانی (جغرافیایی) و توصیفی دارند، طراحی شده است.
برای بهره گیری صحیح از قابلیتهای یک GIS، در درجه اول نیاز به درک صحیح از سیستم GIS و سپس ساختار اطلاعات در آن میباشد.جهت پیاده سازی یک سیستم GIS ، توجه به ماهیت و ساختار اطلاعات جغرافیایی متشکله آن که رکن اساسی هر سیستمGIS را تشکیل داده و توانمندیها و پتانسیلهای آن را تعیین میکند، اجتناب ناپذیر است.
سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) یک سیستم کامپیوتر مبنا می باشد که به عنوان یک مجموعه متشکل از سخت افزار، نرم افزار، اطلاعات جغرافیایی، نیروی انسانی و مدلهای پردازش داده، به منظور تولید، ذخیره سازی، نمایش، بازاریابی، پردازش، بهنگام رسانی و... اطلاعات جغرافیایی مربوط به عوارض و پدیده های مختلف، مورد استفاده قرارمی گیرد.

وظایف اصلی یک سیستم اطلاعات جغرافیایی
یک سیستم اطلاعات جغرافیایی ( GIS)، اصولاً شش فعالیت اصلی زیر را شامل میآشودآ:
• ورود اطلاعات
• دستکاری و ویرایش اطلاعات
• مدیریت اطلاعات
• پرسش و پاسخ و تجربه و تحلیل اطلاعات
• نمایش اطلاعات

ورود اطلاعات
قبل از آنکه اطلاعات جغرافیایی بتوانند وارد محیط GIS شده و مورد استفاده قرار گیرند، می بایست این اطلاعات به فرمت و ساختار رقومی قابل قبول سیستم GIS، تعدیل شوند.
منابع تولید کننده اطلاعات مورد نیاز یک سیستم GIS :
• تصاویر ماهواره ای و تکنیکهای سنجش از دور
• عکسهای هوایی و تکنیکهای فتوگرامتری
• نقشه برداری کلاسیک
• سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS)
• اسناد، مدارک و نقشه های موجود

دستکاری اطلاعات
استفاده از انواع داده و اطلاعات مورد نیاز یک پروژه خاص GIS ، نیازمند تبدیل و دستکاری آن اطلاعات به منظور قابل استفاده نمودن آنهادر سیستم می باشد

مدیریت اطلاعات
برای پروژه های کوچک GIS، امکان ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در قالب فایلها و اطلاعات ساده وجود دارد. ولیکن هنگامیکه حجم اطلاعات زیاد باشد و همچنین تعداد کاربران سیستم از یک تعداد محدود فراتر میآرود، بهترین روش برای مدیریت اطلاعات، استفاده از سیستم مدیریت پایگاه داده (Database Management System) می باشد. DBMS به منظور ذخیره سازی، سازماندهی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی در GIS مورد استفاده قرار می گیرد.

پرسش و پاسخ و تجزیه و تحلیل اطلاعات


تکنولوژیهای مرتبط با GIS
سیستمهای تولید نقشه رقومی (CAD)
سیستمهای CAD عموماً به منظور تولید و سازماندهی اطلاعات مکانی در قالب نقشه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این سیستمها نوعاً از نظر مدیریت پایگاههای اطلاعات جغرافیایی گسترده و حجیم همچنین انجام پردازشها و تجزیه وتحلیل بر روی اطلاعات، ضعیف بوده و درخصوص مدیریت اطلاعاتی توصیفی دارای محدودیتهای می باشند.


سنجش از راه دور (Remote Sensing)
سنجش از دور به عنوان علوم ، هنر وتکنولوژی کسب اطلاعات درخصوص پدیده های مختلف سطح زمین از طریق سن**** هایی که هیچگونه ارتباط مستقیمی با خود پدیده ندارند، شناخته می شود. سن**** های ماهواره ای نسبت به ثبت و جمع آوری اطلاعات در قالب تصاویر ماهواره ای اقدام نموده و با استفاده از نرم افزارها و سیستمهای پردازش تصاویر ، امکان استخراج اطلاعات و تولید نقشه های مختلف فراهم می گرددد:
به علت فقدان ابزار مدیریت و پردازش رقومی جهت تجزیه وتحلیل اطلاعات جغرافیایی، سیستمهای فوق قابل مقایسه با GIS، نمی باشند.

سیستمهای مدیریت پایگاه داده (DBMS)
سیستمهای مدیریت پایگاه داده، به صورت خاص جهت ذخیره سازی و مدیریت انواع مختلف اطلاعات از جمله اطلاعات جغرافیایی، مورد استفاده قرار می گیرند.
امروزه DBMS به منظور ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات، بهینه سازی و توسعه یافته اند و GIS نیز از این ابزار، برای اهداف ذخیره سازی و مدیریت اطلاعات جغرافیایی استفاده می کند. DBMS اصولاً فاقد ابزار تجزیه و تحلیل و نمایش گرافیکی اطلاعات، که در سیستمهای GIS مرسوم وجود دارد، می باشد.





دلاآیل استفاده از GIS
امروزه وجود اطلاآعات به روز‚ به منظور شناخت عوامل طبیعی و انسانی با هدف بهرهآگیری از آن در برنامه ریزی توسعه پایدار‚ امری بدیهی است. به همین دلیل استفاده از اطلاآعات دربعد سیستمGIS میآتواند در موارد زیر موثر باشد:
1 - پاسخگوئی به نیاز کاربران در کلیه زمینه ها.
2 - ساماندهی و افزایش بهره وری از منابع موجود.
3 -بهینه سازی سرمایه گذاری ها و برنامه ریزی ها.
4- ابزاری مفید در جهت تصمیم گیری مدیران.
5 - سرعت و دقت کار.
6 - تعیین قابلیتآها ی توسعه در مناطق و مکانهای مختلف.

محدودیتهای استفاده از روشهای سنتی

استفاده از داده های جغرافیایی به طور سنتی‚ با استفاده از نقشه های کاغذی معایبی دارد که از جمله این محدودیت ها عبارتآاند از:
1- مقیاس اندازه گیری
2- حذف اطلاآعات
3- هزینه زیاد
4- زمان بر بودن
5- سرعت پائین
6- کمبود عوارض اطلاآعاتی و ابزارهای کاری .
ولی آیا امروزه با توجه به حجم عظیم اطلاآعاتی‚ باز هم به کارگیری روش قدیمی پاسخگو است. (هر چه دادهآها گستردهآتر و بیشتر شوند‚ آنالیز آنها مشکلآتر و پیچیدهآتر خواهد شد).
بنابراین مشخصه GIS ‚ سرعت عمل و به روز رسانی اطلاآعات‚ مطابق با فرمت های استاندارد‚ دسترسی سریع و آسان به اطلاآعات در حجم وسیع ‚ تجزیه و تحلیل اطلاآعات و کاهش هزینه هاست.


تعریف علم توپولوژی:

اگر بخواهیم توپولوژی را به فارسی ترجمه کنیم به نظر من لغتی بهتر از "مکان شناسی" را نمی توانیم برای آن در نظر بگیریم


تعریف توپولوژی در GIS

هنگامی که شما داده های جغرافیایی را به منظور استفاده در سیستمهای GIS به صورت مدل درمی آورید متوجه می شوید که بعضی از داده های مدل شده می بایست دارای روابط مکانی با دیگر داده های موجود در مدل باشند.

به عنوان مثال در مدل شما ایستگاههای اتوبوس می بایست همواره در سطوح خیابان قرار گرفته باشند و یا اینکه در هر خیابان ایجاد شده می بایست حداقل چند سطل زباله وجود داشته باشد.این روابط تعریف شده در قالب قوانین توپولوژی ارائه می شوند.
در واقع توپولوژی مدلی است که اشتراک هندسی داده های موجود در یک مدل با هم را شرح می دهد و همچنین مکانیزمی را برای استقرار و نگهداری روابط مکانی بین داده های موجود در مدل ایجاد می نماید.
در نرم افزارهای GIS همچون ARC GIS توپولوژی شامل مجموعه ای از قوانین و روابط بین داده ها می باشد که با عنوان RULE شناخته می شوند که اجرای آنها باعث طراحی هر چه دقیقتر مدل ژئومتریک موجود بین داده های مدل شما را تضمین می نماید.

استفاده از GIS به عنوان یکی از کاربردیآترین دانشآها
این دانش در زمینهآهای مختلفی از جمله برنامهآریزی شهری و منطقهآی، زمین شناسی و معادن، کشاورزی، منابع طبیعی و غیره کاربرد داشته و قادر است امر مدیریت و برنامه ریزی را بهبود بخشد.
همچنین به کارگیری GIS علاوه بر سود آوری میآتواند باعث تسریع در روند انجام کارهای برنامهآریزآها در تشخیص موارد بحرانی و غیره گردد. از طرفی کاربران GIS در تمام سطوح وجود دارند، به طوری که مدیران، طراحان، برنامهآریزان، کارشناسان و حتی شهروندان عادی قادر از مزایای این سیستم سود برند.





کاربرد های GIS

1 -کاربردهای سیستم اطلاعات جغرافیائی(GIS ) در راه آهن

2 GIS نقش و کاربرد موبایل

3 - در صنعت خودرو


4 - بخدمت گیریGIS در مباحث زمین شناسی
5 - تعیین موقعیت ونمایش بلادرنگ وضعیت یک متحرک در شبکه در حالیکه دچار عیب شده ویا بعلت سانحه متوقف گردیده است ومدیریت ترافیک وسانحه به کمک یک سیستم تلفیق یافته از GIS وGPS
6 - بررسی موضوع حریم و مدیریت زمین وآنالیز پهنه بندی و شناسایی مناطقی که حریم رعایت نگردیده و مباحث حقوقی و کاداستر
7 - موقعیت یابی و شناسایی نقاط کور شبکه مخابراتی راه آهن (رادیویی)
8 - تهیه گراف حرکت قطار و تنظیم برنامه حرکت قطار
9 - مدیریت بر عملکرد فعالیت نیروی انسانی
10 - مدیریت بر تخصیص منابع انسانی(بخصوص در شرایط بحرانی)
11 - اشتغال زایی جهت ایجاد اطلاعات رقومی و توصیفی و به روز نمودن آنها
12 - استفاده بهینه از فضای فیزیکی و کاهش فضاهای بایگانی و ذخیره نقشه ها
13 - بررسی تغییرات محیطی و سیاسی در راه آهن ایران در مقیاس جهانی
14 - ایجاد نمودن ضوابط استاندارد در اطلاعات
15 - یکسان سازی فرمت اطلاعات که لازمه وجود یک سیستم اطلاعاتی می باشد
16 - ثبت امکانات و تجهیزات در پایانه های بارگیری کشور
17 - مدیریت ماشین آلات تعمیر و نگهداری خط
18 - بررسی پراکندگی نیروی انسانی( متخصصین و افراد باتجربه ) درشبکه و موقعیت استقرار آنها
19 - موقعیت دفاتر فروش بلیط و سالن ها و مراکز مرتبط با راه آهن
20 - کمک در امر بازاریابی، فروش و مکان یابی مشتریان
21 - معماری ساختمانها
22 - مدیریت و کنترل استانداردهای ایمنی
23 - موقعیت جسم سانحه دیده
24 - اخذ و ارائه گزارش سوانح
25 - ارائه و بررسی راهکارهای ممکن در جمع آوری سوانح ، کنترل ترافیک ومدیریت خدمات اضطراری پس از وقوع سانحه
26 - ارائه و نمایش اطلاعات توصیفی و مکانی هر نقطه دلخواه بصورت آماری، هیستوگرام، جدول، نقشه و تصاویر و..




سیستم موقعیت یابی جهانی چیست؟
GPSیعنی سیستم موقعیت یاب جهانی این سیستم تشکیل شده است از یک شبکه 24 ماهواره ای در مدار زمین که توسط وزارت دفاع دولت آمریکا پشتیبانی میشود.
هـدف اصـلی و اولـیـه از طـراحـی GPS ، اهـداف نـظامـی بـوده امـا از ســال 1980 به بـعــد بـرای اسـتـفاده های غــیر نـــــظامی نیز در دسترس قرار گرفت. GPS در تمام شرایط بصورت 24 ساعت در شبانه روز و در تمام دنیا قابل استفاده می باشد . و هیچ گونه بهائی بابت این خدمات اخذ نمی شود.