Система глобального позиціонування (GPS) є найбільш прогресивним методом збору наземних даних для Географічних інформаційних систем (ГІС), який зараз доступний з точки зору простоти використання та зменшення витрат на встановлення та доступності.
У 1973 році Міністерство оборони США (Міністерство оборони США) наказало розробити нову супутникову навігаційну систему для всіх компонентів армії Сполучених Штатів. Метою системи є надання військовим підрозділам точної інформації про положення, швидкість та час в одній системі відліку, 24 години на добу в будь-якому місці земної кулі та за будь-якої погоди. Таким чином, GPS була виключно військовою навігаційною системою, але згодом Конгрес США схвалив цивільне використання цієї системи.
| Супутник GPS - космічний сегмент |
Принцип роботи системи простий. Кілька наземних станцій визначають систему координат. Відстані до супутників вимірюють за допомогою електромагнітних вен і обчислюють їх ефемериди (положення). Потім можна визначити невідомі координати будь-якої точки з відомих позицій цих супутників та вимірюючи відстань між цією точкою та супутниками. Точність точки, визначеної таким чином, може становити до декількох мм залежно від стану атмосфери (атмосферні викиди, стан озону тощо) та якості приймача.
Система G PS складається з трьох сегментів - простору, управління та користувача. Перший - це космічний сегмент - супутник GPS. Це гарантує, що сигнали щонайменше з чотирьох супутників можуть прийматися цілодобово в будь-якому місці Землі. В даний час 24 супутники обертаються над нашими головами на трьох майже кругових орбітах на висоті близько 20 200 км з орбітальним періодом 12 годин. Супутники оснащені дуже точними атомними годинниками (генератором), радіопередавачем та іншими допоміжними пристроями. Вони передають радіосигнал з точно визначеною частотою. Крім того, у цьому сигналі закодовані супутниковий годинник та кілька інших частин інформації.
| GPS-приймач - сегмент користувача |
Основним завданням сегмента управління є моніторинг супутників, визначення їх орбіт, синхронізація супутникових генераторів, управління супутниковими маневрами та передача інформації про систему супутникам, які потім передають її назад усім користувачам. Спочатку головна станція управління знаходилася в Каліфорнії, сьогодні - у Колорадо-Спрінгс. Всього існує п’ять станцій моніторингу. Кожен оснащений дуже точним годинником з цезієм.
З самого початку роботи GPS передбачалося, що кожен літак, корабель, транспортний засіб і кожна піхотна одиниця будуть оснащені приймачем GPS. Перше велике застосування цієї техніки відбулося під час Війн Перської затоки. Спочатку ніякої цивільної експлуатації цієї системи взагалі не планувалося, що несподівано розвинулось на подив її творців.
| Розподіл супутників GPS на орбітах Землі |
Той, хто хоче використовувати GPS, повинен знати ефемериди (орбіти) супутників. Можуть використовуватися ефемериди, що транслюються, але вони є неточними. З цією метою була створена міжнародна мережа станцій спостереження, скорочена IGS, яка надає дані супутникової орбіти цілодобово. Для цілей GPS була визначена контрольна система координат WGS 1984, з якої дані можуть бути перетворені в систему координат, що використовується у Словаччині. Хоча американські військові випустили систему GPS для цивільного сектору, вона штучно погіршує сигнал GPS із супутників і напружує його до 70-100 м. Цей недолік можна усунути методом вимірювання, відомим як DGPS (DGPS-Differential GPS). По д тата полягає в тому, що ми вимірюємо в двох точках, одна з яких має відомі координати (опорна точка), а інша, яку ми хочемо визначити. Порівнюючи відомі та визначені координати в опорній точці, отримуємо різниці (відхилення), за допомогою яких коригуємо координати другої точки.
На даний момент технологія GPS все ще досить дорога. Пристрій з точністю до 1-5 м коштує близько 2900 $ (100 000 Sk), але якщо врахувати, що послуги супутників GPS безкоштовні, і порівняти, скільки це коштувало б нам класичного геодезичного фокусу (що було б непотрібним детально для тематичного картографування в середніх масштабах від 1:10 000 до 1: 500 000) або ручного картографування (що є неточним), тому це може бути корисною інвестицією.