نظام تحديد المواقع العالمي 13

السلام عليكم نستكمل اليوم محاضره جديده من سلسله محاضرات التقنيات الجغرافيه ستكون بعنوان نظام تحديد المواقع العالمي مرت المراحل الزمنيه التي استخدمها الانسان لتحديد الاتجاهات والمواقع على سطح الارض منذ القدم حتى الوقت الحاضر بمراحل عديده جدا فكانوا في البدايه يعتمدون على رصد النجوم والاهتداء بها بالعين المجرده لاحقا تم اختراع ادوات واجهه عين على الرصد والقياس مثل الاسطلاب والتلسكوبات البسيطه لاحقا ومؤخرا تم استحداث انظمه متخصصه في تحديد المواقع على الكره الارضيه واكثرها شيوعا فقد ظهرت حاجه الانسان الى تحديد المواقع على سطح الارض من اجل تحديد مسار جولاته وتحركاته على سطح الكره الارضيه اثناء تنقله من مكان لاخر خلال التجاره والحروب والاستخدامات السفر وغيرها وتحديد مواقع الاستقرار وهذه معروفه وتوجد عليها معلومات كثيره كتبت عنها ناتي الى نظام تحديد المواقع العالمي هو نظام حديث عصري يستخدم في الملاحه وتحديد المواقع على سطح الارض اذ يتم تحديد احداثيات الموقع من خلال استقبال الاشارات لاسلكيه من الاقمار الصناعيه التي تحيط بالكره الارضيه في اي مكان من العالم وفي اي وقت ليلا ونهارا 24 ساعه ولدينا هنا مخطط يوضح الاقمار الصناعيه واشارات الاقمار وكيف نحدد المواقع على سطح الارض بعض الانظمه تحديد المواقع على سطح الارض كل دوله تقريبا لها نظام خاص بتحديد المواقع الدول المتقدمه تقنيه فمثلا منظومه الملاحه الفضائيه الصينيه بايدو تعرف ايضا بنظام كومباس الصين لها نظام تحليل مواقع خاص بها هناك نظام هندي لتحديد المواقع اسمه ارنس لدينا نظام محلي ياباني لتحديد المواقع اسمه كوزي او اس لدينا نظام روسي لتحديد المواقع اسمه بلوناس النظام الاوروبي لتحديد المواقع طبعا لدينا النظام الامريكي جي بي اس وهو اشهرها ونستخدمه كثيرا اوجه الشبه بين نظام جي بي اس الامريكي ونظامين قال له اناس جميع هذه الانظمه تستخدم لتحديد المواقع على سطح الارض لا يوجد فرق بينها انت بامكانك ان تستخدم اي نظام من هذه الانظمه طبعا هذا احيانا يكون محدد بجهاز معين واحيانا يكون الجهاز مفتوح هذا ملخص بسيط للانظمه المستخدمه الجي بي اس خاص بالولايات المتحده عدد الاقمار 27 قمر المستخدم منها 24 قمر فعليا ثلاثه هي احتياطيه في حال عطل احدها فلوناس يعود الى جمهوريه روسيا الاتحاديه تتكون من 24 قمر تدور اقماره في ثلاثه مدارات حول الارض قالي له خاص بالاتحاد الاوروبي 30 قمر لا زال قيد التطوير لحد الان لا زالوا يطورون فيه النتائج الايجابيه المتوقعه من تعدد انظمه تحديد المواقع اولا رفع ذلك زياده في دقه البيانات المرصوده عن سطح الارض يعني هناك انظمه جي بي اس تعطيك دقه الى حد واحد سم وهذه مفيده جدا في تطبيقات عسكريه وامنيه وبناء مشاريع مثلا السدود وغيرها عدم الاعتماد على نظام واحد لتحديد المواقع مما يوفر بدائل في حاله توقفه عن العمل لاي سبب كان طبعا لما يكون عندي انظمه كثيره فاي خلل يصيب اي نظام لن يتوقف عملي وساستمر بالعمل باستخدام انظمه تعود لدول اخرى هذا المخطط يوضح القطاعات التي يشتمل عليها نظام تحديد المواقع عندي قطاع المستخدمين او الشخص الذي يحمل ويلتقط الاشاره من القمر الصناعي عندي قطاع الاقمار الصناعيه التي تدور في الفضاء وعندي قطاع التحكم الارضي وهذا هو له علاقه بارسال واستقبال الاشارات ويتحكم بمحطات المراقبه التي تخص انظمه الجي بي اس اليه التواصل بين القطاعات الثلاث النظام تحديدي المواقع ارسم قطاع الاقمار الصناعيه اشارات لاسلكيه يستقبلها قطاعه المستخدمين لتحديد موقعها وكذلك يستلم الاشارات قطاع التحكم الارضي يرصد جميع الاشارات من الاقمار ويراراقب حركتها ويقوم بتصحيح اشارتها اذا لزم الامر عبر ارسال رساله للاقمار الصناعيه امر فيها امر وخلال هوائيات ارضيه وبذلك تاتي الاشاره الى المستخدم خاليه من الاخطاء ما هو عدد اقمار الجي بي اس كما ذكرت 27 قمر صناعي يستخدمون 24 ثلاثه احتياطيه للطوارئ هذه الاقمار التابعه للنظام الجي بي اس تدور في سته مدارات حول الكره الارضيه على ارتفاع 20,000 و200 كيلو متر بزاويه انحراف 55 درجه عن مستوى دائره الاستواء هذا يعني انه يساعد على وجود اربعه اقمار صناعيه على الاقل تغطي كل منطقه على سطح الارض في ان واحد يضمن وجود اربعه اقمار ويستغرق القمر الصناعي الواحد لاكمال دورته حوالي 11 ساعه 58 دقيقه اي ان القمر يكمل دورتين حول الارض يوميا تقريبا خلال 24 ساعه جدول يلخص مواصفات الانظمه امريكي 27 قمر ارتفاع القمر 20,200 كيلو متر الوقت المستغرق 11 ساعه وثمانيه وخمسين دقيقه فلوناس الروسي 24 قمر ارتفاع القمر 19,400 كيلو متر يستغرق 11 ساعه 15 دقيقه تدور اقماره في ثلاثه مدارات فقط قالوا له المتوقعه 30 قمر على ارتفاع 23,22 كيلو متر يدور حول الارض في 14 ساعه ولا زال قيد التطوير كما ذكرت يضم قطاع التحكم الارضي لنظام تحديد المواقع شبكه من المحطات الارضيه موزعه حول العالم تتابع حركه الاقمار الصناعيه وتستقبل الاشارات التي تبثها اثناء دورانها حول الارض يختص بعضها برصد عناصر الغلاف الجوي جميعها ترسل بياناتها الى محطه التحكم الرئيسيه الموجوده في قاعده كولورادو العسكريه الامريكيه والوظيفه التي تقوم بها محطه التحكم في قاعده كولورادو هي تصحيح مسارات الاقمار الصناعيه اذا حصل فيها خلل في مداراتها حول الارض ونشاهد على الخريطه الموقع هنا الذي توجد فيه محطه التحكم هذا هو موقع التحق تحكم الرئيسيه لنظام الجي بي اس في الولايات المتحده هذه الخريطه تظهر توزيع محطات المراقبه والهوائيات الارضيه بنظام تحديد المواقع والرموز موجوده الرموز تشرح كل واحده وظيفتها وما هي هذه المحطه هذه موجوده لديكم كيف تعمل اجهزه الاستقبال الارضيه انت تمتلك جهاز جي بي اس محمول في يدك او في سيارتك كيف يعمل هذا الجهاز تستقبل تلك الاجهزه اشارات الاقمار الصناعيه وتحللها للحصول على المعلومات المطلوبه عن احداثيات الموقع الاكس والواي خطوط الطول ودوائر العرض وتعطيك ايضا ارتفاع عن مستوى سطح البحر وكما ذكرنا يمكن من احداث من بيانات هذه الاقمار ان ننتج نموذج ارتفاعات رقمي وليس فقط خرائط المعلومات التي يتم الحصول عليها من اجهزه الاستقبال كما ذكرت احداثيات الموقع ارتفاع المستوى سطح البحر الزمن يوجد بعض التطبيقات توفر معلومات اخرى للمستخدم مثلا التوقيت اتجاه المسافه وهذا يعتمد على حسب نوع الجهاز المستخدم والغرض من استخدامه وخاصه تلك الموضوعه كاجهزه جي بي اس ملاحيه في الطائرات والسفن والسيارات مثلا توضيح فكره عمل نظام تحديد المواقع هذا القمر الصناعي يقوم جهاز استقبال بقياس زمن بث الاشاره من القمر الصناعي وزمن وصولها اليه محددا بذلك زمن الرحيل يسمى زمن الرحيل من القمر الى جهاز استقبال فزمن الرحيل يعرف بانه زمن بث الاشاره من القمر وزمن وصولها اليه الى المستخدم هذا القمر وهذا المستخدم التداخلات التي تحصل بين الاشارات المستقبله من نظام الجي بي اس كلما كانت تداخلات الاشارات المستقبله بين الاقمار الصناعيه اكثر سيؤدي ذلك الى تحديد الموقع بدقه لانه لن يترك فراغات التوزيع الهندسي لاقمار الجي بي اس وتاثيرها على دقه المواقع لاحظ هنا عندي كلما كانت توزيع الصناعيه بشكل هندسي منتظم كان الرصد اكثر دقه لاحظ عندي هون توزيع منتظم للاقمار الصناعيه تكون الدقه اعلى هنا التوزيع غير منتظم نسبيا يعني فتكون الاشاره هنا اقل من هذه الاشاره اقل دقه حصلت على قراءه بجهاز تحديد المواقع كيف تقرا بيانات النقطه التي رصدتها افرض عندي هذه الشاشه نلاحظ هنا في الاعلى ترمز الى دائره العرض هذه تمثل دائره العرض ويمكن استنتاج الجهه التي يقع فيها الراصد بالنسبه لدائره الاستواء هذا بالنسبه هو خط الطول شرق غرب هذا نورس يمكن استنتاج الجهه التي يقع فيها الراصد بالنسبه لخط اذا هنا تظهر عندي الاحداثيات شمال او جنوب خط الاستواء وشرق وغرب خط هنا يظهر عندي رقم هنا 189 متر هذا يمثل الارتفاع هذا الشكل يظهر عندي مخطط الاقمار الصناعيه الموجوده في الفضاء فوري وهنا يظهر عندي شكل بياني يظهر قوه الاشاره ورقم القمر المرصوده على شكل اعمده بيانيه يعني كل قمر رقمه هو اسمه وقوه الاشاره التي تصل الى الجهاز فيكشفها الجهاز على الشاشه والجي بي اس هنا هذه هي الشاشه تقريبا هذه الشاشه نموذجيه في معظم الاجهزه رغم تطور اجهزه تحديد المواقع في السنوات الاخيره الا انها اصبحت اكثر دقه لكن لا تزال توجد بعض العوامل التي تؤثر في دقه نتائج الرصد فما هي هذه العوامل التي تسبب تقليل دقه نظام الرصد احيانا تخطي الساعه الداخليه لجهاز الاستقبال كان يكون البطاريه ضعيفه او شيء من هذا القبيل بجهاز غير مشحون يحصل خلل مثلا عن ساعه القمر المؤثرات المعتمده المعتمده على الاشاره منها عسكريه لاسباب عسكريه احيانا وبطلب من بعض الدول لمناطق امنيه محدده يتم تقييد الاستفاده وجعلها فيها خطا يعطي مثلا 15 او 20 متر نسبه خطا او اكثر وهذا ياتي بطلب من دول معينه ايضا في حاله القرب من المساكن والاشجار والبنايات العاليه هذا يؤدي الى تداخل وعمل صدى للاشاره بين الاشاره والجهاز والقمر الصناعي فتسبب ضعف في دقه النتائج اخطاء ناتجه عن ضعف المعلومات التي يرسلها القمر الصناعي عن موقعه في الفضاء هذه نادره لانه قد يكون فيه خلل او ليس مصطف بشكل هندسي احيانا الغلاف الجوي انحناءه وجود بعض المشاكل فيه وجود بعض الايونات او الشحنات الكهربائيه في العواصف قد يسبب خطا في النظام قياس المواقع فاذا يمكن القول ان الغلاف الجوي تتاثر الاشاره بانحناء الغلاف الجوي فكلما قلت زاويه الانحناء اصبح الزاويه حاده تاخرت الاشاره اكثر هنا عندي زاويه حاده تضعف اشاره الاستقبال عندما تكون الزاويه قائمه تكون اشاره الاستقبال افضل فاذا رداءت الطقس وجود الغيوم تكون الاشاره غير واضحه او تصل مشوشه هذا الشكل يوضح ظاهره التعدد مسارات الاشاره حيث تصطدم بها الاشاره القادمه من القمر الصناعي قبل وصوله الى جهاز استقبال فاذا كان عندي هذا جهاز استقبال تاتي الاشاره من القمر اليه وتصل اشاره اخرى الى هذه البنايه تصطدم بها وتعود تنعكس على المستخدم او تصطدم بالشجره وتنعكس فيصبح عندي ثلاث اشارات وليست واحده واحده حقيقيه واثنان مشوشه فتسبب خلل في عمليه القراءه هذا ايضا مثال اخر يوضح كيف تؤثر مثلا الاشجار القريبه منك على تاخر الاشاره وحصول خلل فيها ايضا بنفس الطريقه السابقه كيف يمكن التغلب على بعض الاخطاء والازاحات الناتجه من العوامل السابقه طريقه تسمى الطريقه التفاضليه للتغلب على بعض الاخطاء في الرصد بان تعتمد على اكثر من جهاز استقبال حيث يوضع الجهاز الرئيسي على نقطه معلومه الاحداثيات لدينا مثلا نقطه معلومه الاحداثيات نضع عليها جهاز رئيسي والجهاز الاخر يحمله المستخدم ويكون متحرك يرصد احداثيات النقاط المجهوله فالجهاز الثابت معلوم الاحداثيات والجهاز المتحرك يرصد احداثيات المجهوله عندما تجمع تدمج البيانات من الجهازين بطريقه تفاضليه سينتج لدينا دقه اعلى بكثير من استخدام جهاز واحد متحرك فقط لكي اعطيك فكره كل ما ذكرناه النظام تحديد المواقع خصصت فيلم فيديو قصير واضح ومشروع بلغه عربيه بسيطه يشرح خطوات كل الذي ذكرناه في المحاضره تابع الفيديو انتهى الموضوع شكرا جزيلا