Hogyan mér távolságot a GPS?

"Hogyan határozza meg a GPS-készülék a távolságokat? Ha az Északi-sarkon állok, és a GPS-em ismeri a Déli-sark koordinátáit, a Föld átmérőjét adja meg távolságként, vagy a Föld felszínén határozza meg a két pont távolságát?"
_{2006.10.11 09:47, Forrás: National Geographic}

A GPS-t (Global Positioning System - Globális Helymeghatározó Rendszer) - amint neve is mutatja - elsődlegesen helymeghatározásra használjuk. Vagyis, hogy megtudjuk, pontosan hol helyezkedünk el a Föld felszínén. Minden egyéb, GPS-szel történő mérés ezen alapszik.

A helymeghatározó rendszer mintegy húsz műholdra épül, melyek közül a földfelszín bármely pontjáról figyelve legalább négyet mindig a horizont felett "láthatunk" GPS-vevőkészülékünkkel.

A helymeghatározás egy nagyon egyszerű geometriai elven alapul: adott térben három ismert pont (jelen esetben műhold) helyzetéből kiszámítható egy negyedik, ismeretlen pont (vagyis a mi álláspontunk) helyzete, ha tudjuk az ismeretlen pontnak az ismert pontoktól való távolságát. Így amikor a GPS-készülékkel mérést végzünk, gyakorlatilag az égen "látható" műholdaktól való távolságunkat mérjük. A műholdak rádióhullámok formájában egy jelsort bocsátanak ki, amit a GPS készülék érzékel. A küldés időpontja és jel megérkezése között eltelt időből kiszámítható a két pont közötti távolság (a hullámok terjedési sebességét figyelembe véve).

Valójában a pontos helymeghatározás érdekében a készülékünknek még egy negyedik műhold jeleit is fognia kell, vagyis minél több műholdat észlelünk, annál pontosabb a mérésünk.

Mivel a méréshez közvetlen optikai kapcsolatra van szükség a vevőkészülék és a műholdak között, a mérést sok tényező akadályozhatja a terepen (pl. szűk völgy vagy szurdok, sűrű erdőben a fák törzse, szűk utcában az épületek stb.). A mérés eredményét a műszer minősége is befolyásolhatja. A mért adatok így mindig magukban hordozhatnak néhány méteres hibalehetőséget, legrosszabb esetben akár 30 méteres eltérést is.

Ha távolságot szeretnénk mérni GPS-szel, előbb mérlegelnünk kell, milyen pontosságot szeretnénk elérni, mivel napjainkban a távolság mérésére sokkal precízebb műszerek állnak rendelkezésünkre (pl. tahiméter). Ha mégis a GPS mellett döntünk, a következő mérések lehetségesek:

1. Ráállunk egy ismeretlen pontra a készülékünkkel és meghatározzuk annak koordinátáit. Ezután átsétálunk a megmérendő távolság másik végpontjára, és annak a koordinátáit is rögzítjük. A két pont között a készülék légvonalban számolja ki a távolságot az immár ismert térbeli koordináták alapján. Ha a két pont közül az egyiknek - vagy akár mindkettőnek - ismerjük a koordinátáit, sokkal egyszerűbb a dolgunk, hiszen azt csak be kell táplálni a készülékbe és megkapjuk a távolságot, így nem kell mérnünk.

2. Előfordulhat, hogy azt szeretnénk megtudni, hogy a terepen milyen hosszú utat tettünk meg (tehát nem rövid, egyenes szakaszról van szó). Ekkor a GPS-készülékünket olyan módra állítjuk, hogy az útvonalon végighaladva folyamatosan méréseket végezzen, azaz rövid időközönként (pl. 1 másodperc) megméri a pozíciónkat (térbeli koordinátánkat). A pontok között kiszámolja a távolságokat, majd ezeket a kis távolságokat összeadva megkapjuk a teljes útvonalon megtett távolságot. A GPS a köztes mérésekkel természetesen nem terheli a felhasználót, mindig az adott pillanatban kért végeredményt mutatja nekünk.

Kérdésére válaszolva az Északi- és a Déli-sark közti távolságot a GPS a gömbfelület (ún. ellipszoid) mentén adja meg, de ilyen távolságban nem érdemes GPS-szel számolni. A méréshez használt ellipszoid alak ugyanis igen messze áll a tényleges Föld-alaktól (geoidtól), ezért komoly pontatlanság adódhat ilyen jellegű mérésből.

cikk nyomtatása

Szólj hozzá!

Kapcsolódó írások:

Fujitsu Siemens Computers: GPS-funkcióval ellátott Pocket LOOX N sorozat GPS a karkötőben