جهاز .G.P.S

 

هو من الأجهزة التي ظهرت حديثا ويعتبر من أهم تطورات علم المساحة ,بدخول هذا الجهاز حصل تطور في المساحة من الدقة والوقت المستخدم في أعمال المساحة , وهناك أنواع كثير من هذا الجهاز منها علي سبيل المثال :

LEICA , TRIMBLE , TOPCON , SOKKIA

وغيرها من الماركات

 فكرة عمل اجهزة #G_P_S 

تعتمد الجي بي أس في عملها علي ثلاثة مبادىء رئيسية هي:

- مبدأ التقاطع العكسي Resection:

في حالة معرفة احداثيات ثلاثة نقاط او اكثر فمن الممكن حساب احداثيات أي نقطة مجهولة وذلك بالوقوف عليها وقياس المسافات الي تلك النقاط فالنقاط المعلومة هنا هي الاقمار الصناعية والنقطة المجهولة هي مطلوب ايجاد أحداثياتها ...

- مبدأ قياس المسافة بين القمر وجهاز الإستقبال:

لقياس المسافة بين القمر وجهاز الاستقبال يجب قياس الزمن الذي تستغرقه الموجه الكهرومغناطسية من القمر الصناعية الي المستقبل في الارض وبمعرفة سرعة الموجة الكهرومغناطسية والزمن يمكننا حساب المسافة

المسافة = السرعة * الزمن.

-مبدأ التصحيح النسبي للإرصاد لزيادة الإحداثيات الناتجة:

يستعمل في المساحة طريقة خاصة لمعالجة الارصاد للحصول علي دقة عالية جدا تسمى هذه الطريقة التصحيح النسبي للارصاد .. وتعتمد هذه الطريقة علي عمل جهازين في نفس الوقت ويوضع الاول في نقطة ثابتة معلومة الاحداثيات ويوضع الثاني في نقطة أخرى مجهولة الاحداثيات . بحيث يستقبل الجهازين الإشارة القمر في نفس الوقت . ويتم حساب احداثيات النقطة المجهولة منسوبة للاحداثيات النقطة المعلومة يسمى هذا النظام بالنظام النسبي او النظام التفاضلي ...

--------------------------------------------------------------------------

--الاجزاء الرئيسية لجهاز GPS :

برغم من وجود انواع كثيرة من الاجهزة الا ان الاجزاء الرئيسية لجهاز واحدة وان اختلفت اسم الشركة المصنعة له واهم هذه الاجزاء هي :

الهوائي ( Antenna)

المستقبل ( Receiver)

لوحة المفاتيح (Keyboard)

البرنامج الحسابي (Program)

--------------------------------------------------------------------------

--طرق الرصد بجهاز GPs:

الرصد الثابث (Static):

في هذه الطريقة يتم وضع هوائي الاستقبال فوق النقاط المراد رصدها دون تحريك الجهاز لفترة زمنية معينة – عدة ساعات – وتخلتف بإختلاف المسافة بين وحدة الرصد المرجعية والنقاط المراد رصدها.

الطريقة الثبات والحركة :

وفيها يحتل الراصد النقطة المجهولة وتشغيل الجهاز في فترة زمنية تتراوح بين 8- 20 دقيقة ويخلتف باختلاف المسافة من الجهاز المرجعي.

الرصد المتحرك باللاسلكيRTK :

في هذا الرصد الجهازين المستقبل والمرجع يكونان مذودان بجهاز استقبال لتصحيح ومعالجة البيانات وقتياً.

______________________________________________

 -- الاحتياطات الواجب مرعاتها عند استخدام جهاز (GPS) في اعمال المساحة :

1- لابد من وجود جهازين علي الاقل , يوضع الجهاز الاول (Reference) علي نقطة معلومة الاحداثيات ويوضع الجهاز (Rover) في المطلوب ايجاد احداثياتها.

2- يجب التاكد من عدم وجود عوائق تعوق اشارة القمر الي النقطة , وفي حالة وجود عوائق يجب الانتظار فترة زمنية اطول.

3- يجب ان يشترك الجهازين في الرصد علي 4 أقمار على الاقل , وان لا يحصل انقطاع لاشارة الاقمار اثناء الانقطاع.

4- لابد من ضبط الجهازين علي نفس الفاصل الزمني.

5- يجب التاكد من التوزيع الهندسي للاقمار بنسبة للنقاط الرصد.

6- يجب ان تكون النقطة (المرجع ) معلومة بدقة عالية وتكون محسوبة بالنظام العالمي (WGS84) وكل النقاط المحسوبة تكون منسوبة لهذا النظام.

#أولا: الرصد الثابتStatic

هي أقدم طرق الرصد - المساحية بصفة عامة - المعروفة في استخدام GPS ، وهي أن يحتل جهاز (أو أكثر) نقطة (أو أكثر) من الثوابت الارضية معلومة الاحداثيات علي أن يحتل الجهاز الاخر النقطة المجهولة (المطلوب تحديد احداثياتها) لمدة لا تقل عن 30 دقيقة من الرصد المتبادل Simulatenous Obervations. وبذلك يتم تكوين خط قاعدة Base line ويتم رصد الخط (فرق X ، فرق Y ، فرق Z) بين كلا النقطتين ، وطالما أن النقطة الاولي معلومة الاحداثيات فيمكن حساب احداثيات النقطة الثانية من خط القاعدة هذا. وتكون فترة الرصد أو مايطلق عليها session لا تقل عن نصف ساعة (رصد مشترك بين النقطتين في نفس الوقت) للوصول الي دقة جيدة في حساب خط القاعدة ومن ثم حساب احداثيات النقطة المجهولة. وفي الاعمال عالية الدقة (الشبكات) يفضل أن تزيد session الي ساعة وأحيانا ساعتين ، لان القاعدة الاساسية هي: كلما زاد وقت الرصد زادت كمية الارصاد فتزيد الدقة في الحسابات

#ثانيا: رصد الشبكات Netwok

تقريبا هي نفس طريقة الرصد الثابت لكن مع استخدام عدد (وليس 2 فقط) من الاجهزة يحتلوا مجموعة من النقاط في نفس الوقت. وغالبا يكون هناك نقطتين (من نقاط الشبكة المرصودة) معلومين الاحداثيات بينما باقي الاجهزة يحتلوا نقاط مجهولة. وهنا يزيد وقت الرصد Session بما لا يقل عن ساعة (لكنه يعتمد علي أطوال خطوط هذه الشبكة) حتي يمكن الوصول لدقة مناسبة.

#ثالثا: الرصد المتحرك Kinematic

في هذه الطريقة يكون الجهاز مستمر في الحركة طوال الرصد. مثال: جهاز GPS مثبت في طائرة أو باخرة ... الخ. لذلك لا تستخدم هذه الطريقة في الهندسة المساحية لان دقتها = دقة الاجهزة الملاحية أو المحمولة يدويا ، أي في المتوسط 4-8 متر.

#رابعا: الرصد شبه المتحرك أو الرصد المتحرك الزائف

Semi-Kinematic أو Pesudo-Kinematic

هي فئة تضم داخلها مجموعة من طرق رصد GPS وليس طريقة واحدة ، لكن فكرتها الاساسية أن هناك جهاز GPS يكون ثابت static علي نقطة معلومة الاحداثيات بينما هناك جهاز اخر (أو مجموعة من الاجهزة) تتحرك لرصد نقطة - أو نقاط - مجهولة. المبدأ الذي تعتمد عليه هذه الطرق هو: طالما أن الجهاز الثابت يحتل نقطة معلومة الاحداثيات فيقوم بحساب الاحداثيات كما هي من أرصاد أقمار GPS ويقارنها بقيم الاحداثيات المعلومة لهذه النقطة ، ومن هنا يمكن حساب قيمة الخطأ في أرصاد كل قمر من أقمار GPS في كل لحظة من وقت الرصد (بطرح الاحداثيين) ، وبالتأكيد فأن قيمة هذا الخطأ سيكون هو نفسه في أرصاد نفس القمر الصناعي في نفس لحظة الرصد عند الجهاز الاخر المتحرك Rover GPS Receiver ، وبالتالي فاذا أمكننا اضافة قيمة هذا الخطأ (المحسوب عند النقطة الثابتة) الي أرصاد GPS عند النقطة المجهولة فيمكننا زيادة دقة احداثيات النقطة المجهولة والوصول بالدقة الي مستوي السنتيمترات.

أما كيف تتم هذه العملية الحسابية فهناك عدد من الطرق لكن أهمها طريقتين:

--- طريقة الرصد المتحرك بالحساب المكتبي Post-Processing Kinematic وأحيانا تسمي اختصارا PPK

تتم الاعمال الحقلية كلها - سواء للجهاز الثابت أو المتحرك ثم يتم تحميل جميع الارصاد علي الكمبيوتر بعد العودة للمكتب في نهاية اليوم ويقوم برنامج الحسابات software بعمليات التصحيح وحساب احداثيات النقط المجهولة اعتمادا علي احداثيات النقطة - أو النقاط - المعلومة.

--- طريقة الرصد المتحرك اللحظي Real Time Kinematic أو اختصارا RTK

تختلف عن الطريقة السابقة في وجود جهازين راديو لاسلكي مركبين علي كلا من الجهاز الثابت Static والجهاز المتحرك Rover ، بحيث يقوم الجهاز الثابت بحساب الخطأ في أرصاد GPS في كل لحظة من فترة الرصد وارسال هذه التصحيحات - عن طريق جهاز الراديو اللاسلكي - الي الجهاز المتحرك والذي بدوره يقوم بتصحيح أرصادة وحساب احداثيات النقطة المجهولة - بدقة عالية - في نفس اللحظة. وبالتالي فلا تحتاج هذه الطريقة لعملية الحساب المكتبي وانما تتم كلها في الموقع مباشر ...