معرفی برخی از دستگاه های ابزار دقیق در زمین شناسی مهندسی

GPS ( دستگاههای تعیین موقعیت جهانی "جی پی اس" ) 

GPS دستگاه یا سیستم تعیین موقعیت ماهواره ای است که اطلاعات مربوط به موقعیت مکانی و زمانی را در هر لحظه به زمین ارسال می کند. این اطلاعات از طریق گیرنده های دستی دریافت، پردازش و در نهایت بر صفحه نمایشگر قابل مشاهده است. علاوه بر موارد فوق دستگاه قابلیت ارائه اطلاعات متعدد دیگری از قبیل ارتفاع، فشار، دما، سرعت و ... را دارا می باشد. در تمام شرایط بصورت 24 ساعت در شبانه روز و در تمام دنیا قابل استفاده می باشد . و هیچ گونه بهائی بابت این خدمات اخذ نمی شود.

سیستم موقعیت یابی سراسری ( جی پی اس )  یک سیستم بسیار گسترده و پیاده سازی گران قیمت که بر مبنای اصولی بسیار ساده کار می کند . این سیستم مجمو عه ای از 27  ماهواره است که به دور زمین در حال چرخشند . 24 ماهواره در حال کار هستند و 3 ماهواره اضافی هم هنگام بروز مشکل برای هر کدام از ماهواره های اصلی فعال می شوند . فاصله ماهواره ها تا زمین حدود 12000 مایل است.سرعت این ماهواره ها معادل 7000 مایل در ساعت  می باشد . اولین ماهواره GPS در سال 1978 با موفقیت به فضا پرتاب شد. درسال 1994 تمامی 24 ماهواره در مدار زمین قرار گرفت. هر ماهواره برای 10 سال مأموریت ساخته میشود و پس از طی این زمان حتماً بایستی ماهواره دیگر جایگزین گردد. وزن یک ماهواره GPS حدود 2000 پوند (معادل 907 کیلو گرم ) با 17 فوت عرض (18/5متر). قدرت انتقال آنها هم 50 وات یا کمتر می باشد . ماهواره های GPS توسط انرژی خورشید تغذیه میشوند . yocket booster های کوچک روی هر ماهواره آنها را دریک مسیر پروازی صحیح نگهداری می کنند.آنها مجهز به باطریهای قابل شارژ اتوماتیک برای زمانهای بارندگی یا خورشید گرفتگی می باشند.این سیستم ابتدا توسط ارتش امریکا و برای اداف نظامی طراحی و اجرا شد . ولی طولی نکشید که استفاده آن برای عموم میسر شد . هر کدام از این ماهواره ها هر روز دوبار به دور زمین می چرخند مدار های ای ماهواره ها به صورتی است که در هر لحظه و از هر نقطه زمین حداقل چهار ماهواره در آسمان قابل رویت هستند . کار یک گیرنده  GPS  که هزینه ای کمتر از  100 دلار در بر دارد پیدا کردن چهار یا تعداد بیشتری از این ماهواره ها ، فهمیدن فاصله خود از هر کدام از آنها و محاسبه محل خود با استفاده از این اطلاعات است . برخی از گیرنده های GPS   با استفاده از امکانات و اطلاعات جانبی  می توانند مفیدتر واقع شوند برای مثال با افزودن نقشه راه های یک منطقه زمین شناسی به حافظه GPS این دستگاه می تواند به راحتی در یافتن موقعیت و یافتن مسیر ها و سازند ها و ... در روی زمین به یاری زمین شناسان بیایند . استفاده از این دستگاه فقط با خرید آن که  هزینه ای کمتر از 100 دلار می تواند در برداشته باشد . امکان پذیر است و برای گرفتن اطلاعات و موقعیت یابی توسط ان هیچ هزینه ای پرداخت نمی شود . بسته به امکانات جانبی GPS  ها گرانتر می شوند .

GPS  چگونه موقعیت مکانی خود را تشخیص می دهد ؟

این محاسبه بر اساس قاعده ای ساده در ریاضیات که به آن  trlateration  گفته می شود ، انجام می گردد .گیرنده GPS  بر اساس همین اصل سه بعدب و با محاسبه فاصله خود از چهار ماهواره مقعیت خود را تشخیص می دهد . به این ترتیب که اگر به مرکز هر ماهواره و به شعاعی که GPS  از آن فاصله دارد . یک کره فرضی در نظر بگیریم GPS روی سطح هر کدام از این کره ها قرار می گیرد. بنابراین محل GPS  محل تلاقی چهار کره فرضی است که دقیقا یک نقطه را مشخص می کنند . محل تلاقی دو کره یک دایره ، محل تلاقی کره سوم با دو کره قبلی دو نقطه و محل تلاقی کره چهارم با سه تای قبلی یک نقطه را مشخص خواهد کرد . از کره زمین زمین هم می توان به عنوان یکی از این کره ها استفاده کرد چرا که از دو نقطه ای که  از محل تلاقی سه کره بدست می آید . معمولا فقط یکی روی سطح زمین خواهد بود به این ترتیب برای پیدا کردن موقعیت حتی سه ماهواره هم کافی است ولی برای بدست آوردن دقت بیشتر از تعداد بیشتری ( حداقل چهار ماهواره ) استفاده می شود . GPS  برای اندازه گیری فاصله خود از ماهواره  ها از سیگنال های رادیویی استفاده می کند . این سیگنال ها که در حقیقت امواج الکترومغناطیس هستند با سرعت نور  حرکت می کنند . اگر گیرنده بتواند مدت زمانی را که این سیگنال ها در ره بوده اند را محاسبه کند می تواند فاصله اش از هر ماهواره را تشخیص دهد . ماهواره ها از زمان مشخصی ( مثلا نیمه شب ) شروع به ارسال یک دنباله از کدها می کنند . گیرنده GPS   هم از همان زمان ایجاد این دنباله از کدها را شروع می کند . هنگامی که سیگنال ارسالی از طرف اهواره که حاوی آخرین کد در زمان ارسال است به GPS  می رسد . GPS  بر اساس دنباله کدهای خود می تواند متوجه تاخیر زمانی کد دریافتی شده و به این ترتیب زمان سپری شده را محاسبه شده را محاسبه می کند . حاصل ضرب این زمان در سرعت انتشار امواج فاصله GPS  از ماهواره است ، پس از بدست آمدن فاصله از چند ماهواره موقعیت در روی زمین توسط GPS   تشخیص داده می شود .

دستگاههای GPS در سه گروه زیر تقسیم بندی می شوند :

1 ) GPS MOUSE : هیچ صفحه یا دکمه ای ندارد اما توسط یکpc Laptop با نرم افزار مربوطه قابل استفاده سرویس GPSS می باشد.دستگاههای این گروه مانند:Garmin GPS 35 Delorme یا Rand  Macnalley ( باقیمت های پایینتر)قیمت این GPS ها حدود 75 تا 150 دلار آمریکا متغیر می باشد.  ولی فراموش نکنید که این نوع GPS ها حتماً به Laptop pc نیاز دارند.

2 )  Hand-Held GPS: این نوع دستگاهها می توانند بصورت سیار مورد استفاده قرار گیرند آنها خودشان یک‌صفحه کوچک جهت نمایش اطلاعات و چند دکمه دارند و در شکل ها و ترکیب های مختلفی عرضه می‌شوند و هیچگونه نیازی بهLaptop ندارند. که بطور مثال میتوان مدل‌های با قیمت پائین Garmin شبیه Etrex, GPS12*l , GPS12 یا مدل های 315, 310 ازMagellan را نام برد.  تعدادی از اینها یک رابط NMEA و یک کابل رابط دارند قیمت با کابل ممکن است حدود 210 دلار به بالا باشد و ممکن است بعضی از کشورها ارزانتر هم موجود باشد. یک GPS دستی ارزان قیمت با یک کابل رابط برای انتخاب و آغاز کار با GPS مناسب میباشد, حتی برای سرگرمی یا کار یا آشنایی شما با طرز کار و خدمات GPS.

 3 ) High-End GPS products: این دستگاهها شامل یک صفحه نمایشگر بزرگتر و تعدادی نقشه میباشند و در بعضی از آنها شما بایستی مبلغ بیشتری جهت نقشه ها بپردازید. قیمت این دستگاهها ممکن است بسته به نوع محصول بالاتر از 1500 دلار آمریکا باشد که نمونه هایی از آن مانند  Blaupunkt PhihPsوAlpine میباشد

دو نمونه از دستگاه های gps   :

Etrex Vista (عمومی ترین GPS دنیا) : دارای کمپاس (قطب نمای) دیجیتال و مجهز به ارتفاع سنج و فشارسنج مجزا می باشد . 12 کاناله با قبلیت کارکرد در حالت DGPS با فرمت RTCM است . همچنین دارای نقشه کل ایران و جهان می باشد . دارای 24 مگابایت حافظه جهت انتقال نقشه دلخواه به آن از طریق سی دی Map Source و قابلیت کارکرد با آنتن مغناطیسی اکسترنال از نوع بازتابشی و دارای سیستم نمایش طلوع و غروب محلی خورشید و ماه  و دارای نشان دهنده پارامترهای Jumpmaster (جدید)  و  دقتی بین 3 تا 5 متر دارد و همراه با آن کیف حمل و نرم افزار و دفترچه راهنمای فارسی و کابل اتصال به کامپیوتر نیز ارائه می گردد . قیمت (000/500/3 ریال )

Geko 101  (سبکترین جی پی اس دنیا) : 12 کاناله و دارای 4 صفحه ناوبری با قابلیت ثبت 250 نقطه می باشد .منبع تغذیه: 2 عدد باطری سایز AAA و همراه با کیف حمل تجهیزات جانبی آن شارژر برقی، نگهدارنده خودروئی، آنتن خارجی می باشد . قیمت (000/650/1 ریال )