Sistemul de poziționare globală (GPS) este cea mai progresivă metodă de colectare a datelor de la sol pentru sistemele de informații geografice (GIS), care sunt disponibile în prezent, în ceea ce privește ușurința utilizării și scăderea costurilor de instalare și a accesibilității.
În 1973, Departamentul Apărării al Statelor Unite (Departamentul Apărării al SUA) a ordonat dezvoltarea unui nou sistem de navigație prin satelit pentru toate componentele armatei Statelor Unite. Scopul sistemului este de a oferi unităților militare informații exacte despre poziție, viteză și timp într-un singur sistem de referință, 24 de ore pe zi, în orice locație de pe glob și în orice vreme. Astfel, GPS-ul era un sistem de navigație exclusiv militar, dar Congresul Statelor Unite a aprobat ulterior utilizarea civilă a acestui sistem.
| Satelit GPS - segment spațial |
Principiul sistemului este simplu. Mai multe stații terestre definesc un sistem de coordonate. Distanțele față de sateliți sunt măsurate folosind vene electromagnetice și se calculează efemerida (poziția) acestora. Coordonatele necunoscute ale oricărui punct pot fi apoi determinate din pozițiile cunoscute ale acestor sateliți și prin măsurarea distanțelor dintre acest punct și sateliți. Precizia punctului determinat în acest mod poate fi de până la câțiva mm în funcție de starea atmosferei (descărcări atmosferice, starea de ozon etc.) și de calitatea receptorului.
Sistemul G PS este format din trei segmente - spațiu, control și utilizator. Primul este segmentul spațial - satelitul GPS. Se asigură că semnalele de la cel puțin patru sateliți pot fi recepționate 24 de ore pe zi în orice loc de pe Pământ. În prezent, 24 de sateliți orbitează deasupra capetelor noastre pe trei orbite aproape circulare la o altitudine de aproximativ 20.200 km cu o perioadă orbitală de 12 ore. Sateliții sunt echipați cu un ceas atomic (oscilator) foarte precis, un emițător radio și alte dispozitive auxiliare. Acestea transmit un semnal radio cu o frecvență precis definită. În plus, un ceas prin satelit și alte câteva informații sunt codificate în acest semnal.
| Receptor GPS - segment utilizator |
Sarcina de bază a segmentului de control este monitorizarea sateliților, determinarea orbitelor acestora, sincronizarea oscilatoarelor prin satelit, controlul manevrelor prin satelit și transmiterea informațiilor despre sistem către sateliți, care apoi le trimit înapoi tuturor utilizatorilor. Stația principală de control a fost localizată inițial în California, astăzi se află în Colorado Springs. Există în total cinci stații de monitorizare. Fiecare este echipat cu un ceas de cesiu foarte precis.
Încă de la începutul GPS-ului, s-a anticipat că fiecare aeronavă, navă, vehicul și fiecare unitate de infanterie vor fi echipate cu un receptor GPS. Prima desfășurare majoră a acestei tehnici a avut loc în timpul războaielor din Golf. Inițial, nu a fost planificată deloc utilizarea civilă a acestui sistem, care s-a dezvoltat pe neașteptate spre surprinderea creatorilor săi.
| Distribuția sateliților GPS pe orbitele Pământului |
Oricine dorește să utilizeze GPS trebuie să cunoască efemerida (orbitele) sateliților. Se poate utiliza efemerida difuzată, dar acestea sunt inexacte. În acest scop, a fost creată o rețea internațională de stații de observare, prescurtată IGS, pentru a furniza date de orbită prin satelit 24 de ore pe zi. În scopul GPS-ului, a fost definit sistemul de coordonate de referință WGS 1984, din care datele pot fi transformate într-un sistem de coordonate utilizat în Slovacia. Deși armata SUA a lansat un sistem GPS pentru sectorul civil, acesta degradează artificial semnalul GPS de la sateliți și îl tensionează la 70-100 m. Acest neajuns poate fi eliminat printr-o metodă de măsurare cunoscută sub numele de DGPS (DGPS-GPS diferențial). Po ds tata este că măsurăm în două puncte, dintre care unul are coordonate cunoscute (punctul de referință) și celălalt pe care dorim să îl determinăm. Prin compararea coordonatelor cunoscute și determinate la punctul de referință, obținem diferențele (abateri), prin care corectăm coordonatele celui de-al doilea punct.
Tehnologia GPS este încă destul de scumpă în acest moment. Dispozitivul cu o precizie de 1-5 m costă aproximativ 2900 $ (100 000 Sk), dar dacă considerăm că serviciile sateliților GPS sunt gratuite și comparăm cât ne-ar costa un focar geodezic clasic (ceea ce ar fi inutil detaliate pentru cartarea tematică la scări medii 1:10 000 la 1: 500 000) sau cartografierea manuală (care este inexactă), deci ar putea fi o investiție utilă.