ΕΝΟΤΗΤΑ 10 10.0 ΠΑΓΚΟΣΜΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΘΕΣΗΣ (GPS - Global Positioning System) ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το σύστημα GPS επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό των γεωγραφικών συντεταγμένων μιας οποιασδήποτε θέσης, δηλαδή του γεωγραφικού μήκους, γεωγραφικού πλάτους καθώς και του ύψους από τη γη, που έχει ένα οποιονδήποτε σημείο. Η γνώση αυτή σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πολύτιμη πληροφορία. Πάνω σ αυτή την πληροφόρηση μπορούμε να κτίσουμε και να πάρουμε νέες πληροφορίες. Το σύστημα GPS αναπτύχθηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής για στρατιωτικούς σκοπούς και αφέθηκε να χρησιμοποιείται και για άλλους σκοπούς. Έτσι το σύστημα GPS μπορεί να χρησιμοποιηθεί : Στη χωρομετρία, για την οριοθέτηση τεμαχίων γης. Στα αυτοκίνητα, για να καθοδηγεί τον οδηγό μέσα από άγνωστους δρόμους. Στα πλοία και αεροπλάνα, για σκοπούς πλοήγησης. Στο στρατό, για τον εντοπισμό στόχων. Κτλ. 10.1 ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Ο υπολογισμός των συντεταγμένων μιας οποιασδήποτε θέσης στηρίζεται σε θεωρήματα της γεωμετρίας και σε άλλους μαθηματικούς υπολογισμούς. Έτσι για παράδειγμα :
Για να δώσει κάποιος την ακριβή θέση της Τεχνικής Σχολής Αρχαγγέλου, απαιτείται να αναφέρει την απόσταση του σχολείου από τρία οποιαδήποτε γνωστά σημεία, όπως: Το σχολείο απέχει από το δημαρχείο της Λευκωσίας 6 km Το σχολείο απέχει από το δημαρχείο του Στροβόλου 1 km Το σχολείο απέχει από το δημαρχείο της Λακατάμειας 3 km Το σχολείο βρίσκεται στην τομή των τριών γεωμετρικών τόπων, που είναι οι περιφέρειες των τριών κύκλων, που έχουν κέντρα τα τρία γνωστά σημεία και ακτίνα την απόστασή τους από το άγνωστο σημείο. Όλα τα σημεία που απέχουν από το δημαρχείο της Λευκωσίας 6 km, βρίσκονται στην περιφέρεια κύκλου που έχει ακτίνα 6 km και κέντρο το δημαρχείο της Λευκωσίας. Ένα απ αυτά τα σημεία είναι και το σχολείο (σχήμα 10/1α). Σχήμα 10/1 : Προσδιορισμός της θέσης σημείου Επειδή το σχολείο απέχει και από το δημαρχείο του Στροβόλου 1 km, γι αυτό σχεδιάζουμε ακόμη ένα κύκλο με κέντρο το δημαρχείο του Στροβόλου και ακτίνα
1 km. Οι δύο κύκλοι τέμνονται σε δύο σημεία και ένα απ αυτά είναι το σχολείο (σχήμα 10/1β). Επίσης το σχολείο απέχει και από το δημαρχείο της Λακατάμειας 3 km, γι αυτό βρίσκεται και στην περιφέρεια κύκλου που έχει κέντρο το δημαρχείο της Λακατάμειας και ακτίνα 3 km. Οι περιφέρειες των τριών κύκλων τέμνονται σ ένα μόνο σημείο και σ αυτό το σημείο βρίσκεται το σχολείο της Τεχνικής Σχολής Αρχαγγέλου (σχήμα 10/1γ). Με βάση τις γνωστές συντεταγμένες των τριών κέντρων των κύκλων υπολογίζονται οι συντεταγμένες του σχολείου της Τεχνικής Σχολής Αρχαγγέλου. 10.2 ΤΟ GPS ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ Για τον προσδιορισμό της θέσης ενός σημείου που βρίσκεται πάνω στη γη ή σε κάποιο ύψος από τη γη το σύστημα GPS χρησιμοποιεί ένα σύνολο από 24 δορυφόρους. Οι δορυφόροι του συστήματος GPS περιστρέφονται πάνω σε ελλειπτικές τροχιές, σε ύψος 20145 km πάνω από τον Ισημερινό και εκτελούν μια πλήρη περιστροφή σε 12 ώρες περίπου. Οι 24 δορυφόροι περιστρέφονται πάνω σε 6 ελλειπτικές τροχιές, δηλαδή 4 δορυφόροι σε κάθε ελλειπτική τροχιά, (σχήμα 10/2). Οι δορυφόροι του GPS δεν βρίσκονται σε γεωστατική τροχιά, όπως οι δορυφόροι της τηλεόρασης.
Σχήμα 10/2 : Σύστημα δορυφόρων Η συσκευή GPS (σχήμα 10/3) είναι ένας δέκτης των σημάτων από τους δορυφόρους του συστήματος και συνάμα ένας μικρός υπολογιστής, που λειτουργεί με κάποιο πρόγραμμα. Η συσκευή GPS δέχεται σήματα από τους δορυφόρους του συστήματος, υπολογίζει την απόσταση από 4 δορυφόρους και έτσι υπολογίζει τις συντεταγμένες της θέσης του. Οι συντεταγμένες της θέσης του, βρίσκονται στην τομή τεσσάρων σφαιρών με κέντρα τους δορυφόρους και με ακτίνα την απόσταση του δορυφόρου από τη συσκευή GPS. Η ακρίβεια του συστήματος είναι πολύ μεγάλη. Το λάθος των συντεταγμένων της θέσης, μετά από σχετικές διορθώσεις είναι πολύ μικρό, 20-30 cm.
Η συσκευή μπορεί να διαθέτει και γεωγραφικούς χάρτες, στους οποίους να παρουσιάζεται η θέση της. Μπορεί να έχει και άλλες πληροφορίες, όπως δρόμους ή ειδικούς χάρτες και έτσι να μπορεί να δίνει οδηγίες για πλοήγηση. Επίσης η συσκευή GPS μπορεί να κάνει υπολογισμούς χρόνου, ταχύτητας κτλ. Σχήμα 10/3 : Συσκευή GPS ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 1. Να αναφέρετε σε τι χρησιμεύει η συσκευή GPS. 2. Να εξηγήσετε απλά την αρχή λειτουργίας της συσκευής.