關於全球定位系統,這些功能可能是都你沒想到的

2021-01-16 波波匠

大家所了解的全球定位系統,可能最密切的就是手機導航定位,找附近外賣,或出外旅行到具體的地方。但也只是定位系統的一部分而已。其實它還有其它的意想不到的功能。今天我國北鬥全球定位系統建成,因為後發優勢,gps有的我們都有,它沒有的我們也有。先說gps有的一些具體應用,定位這功能就不說了。

1.感受地震波

gps可以感受到地震波,測量其量級。

2003年,在此類研究中,拉爾森(Larson)和她的同事們使用了遍布美國西部的GPS接收器,研究了阿拉斯加7.9級地震引起的地震波引起的地面位移 。到2011年,研究人員已經能夠獲取有關席捲日本的9.1級地震的GPS數據,並顯示海底地震發生時移動了驚人的60米 。

美國西海岸的研究人員甚至已經將GPS整合到了他們剛起步的地震預警系統中,該系統可以檢測到地面震動,並通知遙遠城市的人們震動是否可能很快襲擊他們。智利一直在建設其GPS網絡 ,以便更快地獲得更準確的信息,這可以幫助計算海岸附近的地震是否可能引發海嘯。

2.監視火山

除地震外,還有火山活動的監控。

夏威夷基拉韋厄火山大爆發之前,研究人員使用GPS 來了解火山哪些部分的移動速度最快 。官員們利用這些信息來幫助決定從哪些地區撤離居民。

即使在火山爆發後,GPS數據也可能有用。由於信號從衛星傳播到地面,因此它們必須穿過火山噴向空中的任何物質。 2013年,幾個研究小組研究了四年前阿拉斯加Redoubt火山噴發的GPS數據,發現信號在噴發開始後不久就失真了。

通過研究變形,科學家可以估算出噴出了多少灰燼以及其運行速度有多快。

3.探雪

gps還有探雪的功能。

GPS某些最出乎意料的用途來自其信號中最混亂的部分-反彈到地面的部分。

典型的GPS接收器(如智慧型手機中的接收器)大多會拾取直接來自頭頂GPS衛星的信號。但是,它還會拾取在您正在行走的地面上反彈並反射到智慧型手機上的信號。

大約15年前,美國科學家拉森(Larson)和其他人開始猜測他們是否可以利用科學GPS接收器中的回波。她開始研究從地面反射的信號的頻率,以及這些信號與直接到達接收器的信號如何結合。據此,她可以推斷出回聲反射出來的表面質量。 「我們只是對這些回聲進行了反向工程,」 Larson說。

這種方法使科學家可以了解GPS接收器下方的地面,例如土壤中包含多少水分或表面上積雪了多少。 (地面上積雪越多,回波與接收器之間的距離越短。)GPS站可以用作積雪傳感器來測量積雪深度,例如在每年積雪是主要水資源的山區。

該技術在北極和南極洲也很有效,那裡很少有氣象站全年監測降雪。現在就職於戈爾登科羅拉多礦業學院的馬特·西格弗裡德(Matt Siegfried)和他的同事研究了2007年至2017年在西南極洲23個GPS站的積雪 。他們發現它們可以直接測量變化的積雪。對於希望評估每個冬季南極冰蓋積雪的數量,以及與每年夏季融化的積雪相比,這是至關重要的信息。

4.感覺下沉

gps不單可以測量地面,它還可以監視水位變化。

UNAVCO地球物理研究組織的工程師John Galetzka曾在恆河和雅魯藏布江交界處的孟加拉國安裝了GPS站。目的是測量河流沉積物是否壓實,土地是否正在緩慢下沉,使其在熱帶氣旋和海平面上升期間更容易遭受洪水的侵襲。

在一個名為Sonatala的農業社區中,Galetzka和他的同事們在紅樹林的邊緣,在一個小學的混凝土屋頂上放置了一個GPS站。他們在附近的第二個站臺上,用錘子敲打稻田。如果地面確實在下沉,則第二個GPS站將看起來好像是從地面慢慢冒出來的。通過測量氣象站下方的GPS回波,科學家可以測量雨季期間稻田中的積水量等因素。

GPS接收器甚至可以充當潮汐儀,甚至可以幫助海洋學家和水手。 Larson在處理來自阿拉斯加Kachemak灣的GPS數據時偶然發現了這一點。該站的建立是為了研究構造變形,但是拉爾森很好奇,因為海灣在美國也有一些最大的潮汐變化。她查看了從水面彈起併到達接收器的GPS信號,幾乎可以像附近海港的真實潮汐儀一樣準確地跟蹤潮汐變化。

這對於世界上沒有設置長期潮汐儀的地區可能會有所幫助,但恰好在附近有GPS站。

5.分析天氣

GPS還可以分析天氣。通過水蒸氣,帶電粒子和其他因素會延遲GPS信號在大氣中的傳播的原理,對信號進行分析來預測天氣變化。

在2013年7月美國的一場暴風雨中,氣象學家使用GPS數據來跟蹤季風在岸上的流動,這對於在山洪暴發前17分鐘發出警告是至關重要的信息。

當GPS信號穿過被稱為電離層的高層大氣帶電部分時,也會受到影響。科學家利用GPS數據跟蹤海嘯在下方海洋中運動時電離層的變化 。 (海嘯的力量在大氣中產生變化,並一直波動到電離層。)這項技術有一天可以補充傳統的海嘯預警方法,該方法使用遍布海洋的浮標來測量行波的高度。 。

而且科學家甚至能夠使用GPS研究日全食的影響。 2017年8月,他們使用美國各地的GPS站來測量隨著月球陰影在整個大陸上移動而使上層大氣中的電子數量下降的情況 ,從而使原本會產生電子的光變暗。

以上是gps的一些具體應用,這些我們北鬥也可以做到,但是以下是gps做不到,北鬥可以做到的。

1.雙向定位

由於gps是最早開發出來的,難免有技術和考慮上的不周。比如gps只支持單向定位。

比如你在探險途中,迷路了。這時你可以用gps確定自己的位置,然後走出來。但是如果你自己糧食水源消耗完了,這時你只能向上天祈禱自己身體能走完這段路程。但是如果你有北鬥就不一樣了,北鬥不單能知道自己在什麼位置,還能讓隊友知道你在什麼位置。這樣,隊友就可以直接對你進行救援,而用只靠自己了。

2.發信息

北鬥還有另外一個功能是gps沒有的,就是發信息。大概可以攜帶一千個漢字的信息量,這就很可觀了。

你如果迷路遇到緊急情況了,你可以知道隊友的位置,然後向他們發信息,描述自己的具情情況,他們就可能通過雙向定位和你的描述進行救援。我國的漁民曾經被外國海巡人員騷擾過,就是用這套系統對我國海警部門進行求救,我國執法人員就是根據雙向定位和發來的信息,迅速地趕到現場,制止了非法侵害的發生。

3.提供建築的高度

最後由於gps是沒法提供地面建築的高度的,因此小夥伴們可能有被手機導航軟體導著導著就導到立交橋上去了。

但是北鬥就可以解決這個問題,他可以根據地形的高低來確定更為準確的路線。

好了,以上是我對這兩個系統的一些區別進行的匯總,各來道友,歡迎來指教,本人抱著一顆準備隨時被批評從而得到指正的心。

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