الرئيسية
البحث الفائز بجائزة أفضل بحث في هندسة المساحة في مصر لعام 2007
تقيس الأجهزة الجيوديسية الأرصاد من نوع قوة الإشارة الحاملة Carrier Phase وهي النوع الدقيق من أرصاد GPS والتي تعتمد بصفة عامة علي قياس قوة الإشارة المرسلة من الأقمار الصناعية علي كلا الترددين L1 and L2 ولذلك تسمي الأجهزة ثنائية التردد.
توجد العديد من مصادر الأخطاء في هذه الأرصاد والتي يجب معالجتها بدقة للوصول إلي إحداثيات دقيقة جدا للمواقع المرصودة. ومن أمثلة مصادر هذه الأخطاء:
أخطاء طبقة التروبوسفير من الغلاف الجوي Tropospheric Errors
أخطاء طبقة الايونيسفير من الغلاف الجوي Ionospheric Errors
أخطاء مواقع ومسار الأقمار الصناعية ذاتها Broadcasted Orbit Errors
أخطاء تعدد المسار Multi-path Errors
توجد حلول معروفة منذ سنوات لأسلوب معالجة بعض مصادر أخطاء الأرصاد ، فتوجد نماذج رياضية لتصحيح أخطاء طبقة التروبوسفير (مثل Hopfield Model ) كما توجد معادلات لحذف أخطاء الايونيسفير (مثل Ionospheric-Free Double Difference Observable) من أرصاد نقطتين GPS يكونان معا ما يطلق عليه خط القاعدة Base Line وخاصة عند التعامل مع أرصاد آنيا لمجموعة من النقاط التي تم رصدها في نفس اللحظة Simultaneous Observations in a Network Mode ، كما أن أخطاء تعدد المسار يمكن تلافيها أثناء اختيار مواقع نقاط GPS بحيث ألا توجد مصادر قريبة ربما تعكس مسار إشارات الأقمار الصناعية مثل الأجسام المعدنية والمباني. إلا أن أخطاء مسار أقمار GPS لا يمكن معالجتها بهذه الطرق التقليدية حيث أن موقع كل قمر صناعي – الذي يبثه داخل إشاراته - لا يكون دقيق جدا مما ينعكس علي وجود خطأ في موقع النقطة المرصودة.
تقوم اللجنة الدولية للنظام العالمي لتحديد المواقع (International GPS Service or IGS) بتشغيل حوالي 350 محطة GPS علي مستوي العالم تعمل جميعها 24 ساعة في اليوم. تقدم هذه اللجنة العديد من الخدمات من خلال شبكة الانترنت )http://igscb.jpl.nasa.gov) ومنها: (1) حساب أخطاء مسارات الأقمار الصناعية وتحديد المسار الدقيق Precise Orbit لكل قمر صناعي وذلك في خلال مدة 15 يوم من تاريخ الرصد ، (2) أرصاد المحطات العاملة كلها بحيث يمكن ربط أي أرصاد محلية نسبة لهذه النقاط المعلوم إحداثياتها بدقة عالية. وتشتهر منتجات هذه اللجنة بين المتخصصين في GPS ويتعاملون مع منتجاتها المجانية عالية الدقة للوصول إلي زيادة دقة إحداثيات النقاط المرصودة (سنتيمترات قليلة) في المشروعات التي تتطلب دقة عالية. إلا أن هذا الأسلوب يتطلب خبرة كبيرة متخصصة في علوم جيوديسيا الأقمار الصناعية Satellite Geodesy وضبط الأرصاد Observations Adjustment.
في السنوات القليلة الماضية تم إطلاق عدة مواقع علمية علي شبكة الانترنت (On-line GPS Processing Services) تهدف إلي إجراء حسابات أرصاد GPS في أي مكان من العالم بطرق دقيقة للغاية وإرسال النتائج للمستخدم دون أية تكلفة. أي أن المستخدم العادي يرسل ملفات الأرصاد التي قام بتجميعها بأجهزة GPS الجيوديسية إلي أيا من هذه المواقع التي تقوم بإجراء عمليات الحساب و الضبط باستخدام منتجات IGS وإرسال الإحداثيات النهائية الدقيقة للمستخدم عبر بريده الالكتروني وذلك في مدة لا تتجاوز الساعة الواحدة وأحيانا لا تتجاوز دقائق قليلة فقط من وقت إرسال الأرصاد.
1- خدمة PPP من هيئة المساحة الكندية: http://www.geod.nrcan.gc.ca
2- خدمة AUSPOS من هيئة المساحة الاسترالية: http://www.ga.gov.au
3- خدمة SCOUT من جامعة كاليفورنيا الأمريكية: http://sopac.ucsd.edu
4- خدمة OPUS من هيئة المساحة الجيوديسية الأمريكية: http://www.ngs.noaa.gov/
5- خدمة Auto-GISPY من معهد JPL بوكالة الفضاء الأمريكية: http://milhouse.jpl.nasa.gov/ag/
جميع هذه الخدمات الحديثة مجانية وتقبل أرصاد GPS من المستخدمين علي مستوي العالم كله ماعدا الخدمة رقم 3 المخصصة فقط للمستخدمين داخل الولايات المتحدة الأمريكية فقط. تنقسم طرق تنفيذ الحسابات لهذه الخدمات بين طريقتين: (1) التحديد الدقيق لموقع كل نقطة في حد ذاتها Precise Point Positioning or PPP وذلك بحساب إحداثيات كل نقطة لوحدها باستخدام المسار الدقيق للأقمار الصناعية Precise GPS Orbits من منتجات لحنة IGS وهذا هو ما تستخدمه الخدمة رقم 1 ، (2) استخدام المسار الدقيق للأقمار الصناعية بالإضافة لربط النقطة المرصودة علي أقرب 3 نقاط لها من نقاط الشبكة العالمية IGS Network وهذه الطريقة هي ما تستخدمه الخدمات أرقام 2-3-4-5.
من تحليل ودراسة هذه المواقع المتاحة لحساب قياسات GPS علي شبكة الانترنت ثبت أن لها العديد من المميزات مثل: (1) أنها خدمة مجانية بدون أي تكلفة ، (2) أنها تلغي الحاجة لشراء برنامج متخصص في الحسابات ، (3) أنها مفيدة جدا لمن ليست لديهم خبرة كبيرة في طرق حسابات أرصاد GPS ونماذجها الرياضية المختلفة ، (4) أن استخدام المحطات العالمية كمحطات ربط للنقاط الجديدة يقلل من عدد أجهزة الرصد المطلوبة لإكمال الأعمال الحقلية وبالتالي فأن تكلفة تجميع البيانات الحقلية ستقل أيضا. وهذه المميزات تساعد في خفض معقول لتكلفة مشروعات المساحة والخرائط باستخدام تقنية GPS. بذلك يوصي البحث باستخدام المواقع العالمية لحسابات GPS في مصر وخاصة في مشروعات التنمية القومية.
تقيس الأجهزة الجيوديسية الأرصاد من نوع قوة الإشارة الحاملة Carrier Phase وهي النوع الدقيق من أرصاد GPS والتي تعتمد بصفة عامة علي قياس قوة الإشارة المرسلة من الأقمار الصناعية علي كلا الترددين L1 and L2 ولذلك تسمي الأجهزة ثنائية التردد.
توجد العديد من مصادر الأخطاء في هذه الأرصاد والتي يجب معالجتها بدقة للوصول إلي إحداثيات دقيقة جدا للمواقع المرصودة. ومن أمثلة مصادر هذه الأخطاء:
أخطاء طبقة التروبوسفير من الغلاف الجوي Tropospheric Errors
أخطاء طبقة الايونيسفير من الغلاف الجوي Ionospheric Errors
أخطاء مواقع ومسار الأقمار الصناعية ذاتها Broadcasted Orbit Errors
أخطاء تعدد المسار Multi-path Errors
توجد حلول معروفة منذ سنوات لأسلوب معالجة بعض مصادر أخطاء الأرصاد ، فتوجد نماذج رياضية لتصحيح أخطاء طبقة التروبوسفير (مثل Hopfield Model ) كما توجد معادلات لحذف أخطاء الايونيسفير (مثل Ionospheric-Free Double Difference Observable) من أرصاد نقطتين GPS يكونان معا ما يطلق عليه خط القاعدة Base Line وخاصة عند التعامل مع أرصاد آنيا لمجموعة من النقاط التي تم رصدها في نفس اللحظة Simultaneous Observations in a Network Mode ، كما أن أخطاء تعدد المسار يمكن تلافيها أثناء اختيار مواقع نقاط GPS بحيث ألا توجد مصادر قريبة ربما تعكس مسار إشارات الأقمار الصناعية مثل الأجسام المعدنية والمباني. إلا أن أخطاء مسار أقمار GPS لا يمكن معالجتها بهذه الطرق التقليدية حيث أن موقع كل قمر صناعي – الذي يبثه داخل إشاراته - لا يكون دقيق جدا مما ينعكس علي وجود خطأ في موقع النقطة المرصودة.
تقوم اللجنة الدولية للنظام العالمي لتحديد المواقع (International GPS Service or IGS) بتشغيل حوالي 350 محطة GPS علي مستوي العالم تعمل جميعها 24 ساعة في اليوم. تقدم هذه اللجنة العديد من الخدمات من خلال شبكة الانترنت )http://igscb.jpl.nasa.gov) ومنها: (1) حساب أخطاء مسارات الأقمار الصناعية وتحديد المسار الدقيق Precise Orbit لكل قمر صناعي وذلك في خلال مدة 15 يوم من تاريخ الرصد ، (2) أرصاد المحطات العاملة كلها بحيث يمكن ربط أي أرصاد محلية نسبة لهذه النقاط المعلوم إحداثياتها بدقة عالية. وتشتهر منتجات هذه اللجنة بين المتخصصين في GPS ويتعاملون مع منتجاتها المجانية عالية الدقة للوصول إلي زيادة دقة إحداثيات النقاط المرصودة (سنتيمترات قليلة) في المشروعات التي تتطلب دقة عالية. إلا أن هذا الأسلوب يتطلب خبرة كبيرة متخصصة في علوم جيوديسيا الأقمار الصناعية Satellite Geodesy وضبط الأرصاد Observations Adjustment.
في السنوات القليلة الماضية تم إطلاق عدة مواقع علمية علي شبكة الانترنت (On-line GPS Processing Services) تهدف إلي إجراء حسابات أرصاد GPS في أي مكان من العالم بطرق دقيقة للغاية وإرسال النتائج للمستخدم دون أية تكلفة. أي أن المستخدم العادي يرسل ملفات الأرصاد التي قام بتجميعها بأجهزة GPS الجيوديسية إلي أيا من هذه المواقع التي تقوم بإجراء عمليات الحساب و الضبط باستخدام منتجات IGS وإرسال الإحداثيات النهائية الدقيقة للمستخدم عبر بريده الالكتروني وذلك في مدة لا تتجاوز الساعة الواحدة وأحيانا لا تتجاوز دقائق قليلة فقط من وقت إرسال الأرصاد.
1- خدمة PPP من هيئة المساحة الكندية: http://www.geod.nrcan.gc.ca
2- خدمة AUSPOS من هيئة المساحة الاسترالية: http://www.ga.gov.au
3- خدمة SCOUT من جامعة كاليفورنيا الأمريكية: http://sopac.ucsd.edu
4- خدمة OPUS من هيئة المساحة الجيوديسية الأمريكية: http://www.ngs.noaa.gov/
5- خدمة Auto-GISPY من معهد JPL بوكالة الفضاء الأمريكية: http://milhouse.jpl.nasa.gov/ag/
جميع هذه الخدمات الحديثة مجانية وتقبل أرصاد GPS من المستخدمين علي مستوي العالم كله ماعدا الخدمة رقم 3 المخصصة فقط للمستخدمين داخل الولايات المتحدة الأمريكية فقط. تنقسم طرق تنفيذ الحسابات لهذه الخدمات بين طريقتين: (1) التحديد الدقيق لموقع كل نقطة في حد ذاتها Precise Point Positioning or PPP وذلك بحساب إحداثيات كل نقطة لوحدها باستخدام المسار الدقيق للأقمار الصناعية Precise GPS Orbits من منتجات لحنة IGS وهذا هو ما تستخدمه الخدمة رقم 1 ، (2) استخدام المسار الدقيق للأقمار الصناعية بالإضافة لربط النقطة المرصودة علي أقرب 3 نقاط لها من نقاط الشبكة العالمية IGS Network وهذه الطريقة هي ما تستخدمه الخدمات أرقام 2-3-4-5.
من تحليل ودراسة هذه المواقع المتاحة لحساب قياسات GPS علي شبكة الانترنت ثبت أن لها العديد من المميزات مثل: (1) أنها خدمة مجانية بدون أي تكلفة ، (2) أنها تلغي الحاجة لشراء برنامج متخصص في الحسابات ، (3) أنها مفيدة جدا لمن ليست لديهم خبرة كبيرة في طرق حسابات أرصاد GPS ونماذجها الرياضية المختلفة ، (4) أن استخدام المحطات العالمية كمحطات ربط للنقاط الجديدة يقلل من عدد أجهزة الرصد المطلوبة لإكمال الأعمال الحقلية وبالتالي فأن تكلفة تجميع البيانات الحقلية ستقل أيضا. وهذه المميزات تساعد في خفض معقول لتكلفة مشروعات المساحة والخرائط باستخدام تقنية GPS. بذلك يوصي البحث باستخدام المواقع العالمية لحسابات GPS في مصر وخاصة في مشروعات التنمية القومية.
