بحث نظام تحديد الموضع الكروي gps

[الملثم]

GPS

المقدمة



بحث نظام تحديد الموضع الكروي GPS:



تأتي أهمية هذا الجزء من برنامج GLOBE بسبب إلزامية إجراءه مع جميع البحوث الأخرى الموجودة في البرنامج حيث يطلب عند اخذ العينات إجراء القياسات التالية ( زمن التسجيل – خط العرض خط الطول – الارتفاع ) لكل مواقع الدراسات التالية :

1-الجو.

2-الهيدرولوجي.

3-غطاء الأرض.

4-علم الأحياء.

5-خصائص التربة.

6-رطوبة التربة.

موقع مدرستك التي تعبر مركز دراسة GLOBE التابع لك.



نظرة عامة :

يستقبل جهاز الاستقبال اليدوي لنظام تحديد الموضع الكروي GPS البيانات مباشرة من الأقمار الصناعية الموجودة بالفضاء، حيث يستطيع الطلاب بواسطة جهاز الاستقبال هذا تحديد موقعهم حسبما هو مقاس بخطوط الطول وخطوط العرض تقريباً في أي مكان من العالم وبدقة تصل إلى نطاق 100 متر حولك، وإذا ما تم أخذ متوسط قراءة عدة قياسات فإن الطلاب سيستطيعون أن يحددوا موقعهم في نطاق ( 30 ) متر، وهذا هو نفس حجم النقطة الضوئية Pixel لأقمار تصوير الأرض Land sat.



وهكذا سيستخدم الطلاب بيانات الأقمار الصناعية عل الرغم أنها مصممة في الأصل للأغراض العسكرية إلا أن أجهزة نظام تحديد الموضع الكروي GPS يتم استخدامها حاليا في الأغراض المدنية.



وكجزء من برنامج GLOBE فإننا نريد من طلابك القيام بتحديد خطوط الطول والعرض لموقع مدرستهم ولمواقع الدراسة الأخرى. حيث ستحدد هذه البيانات مواقع القياسات التي تجري في نطاق المحيط الحيوي الذي يقطنونه كما أنها ستستخدم بواسطة العلماء والطلاب في جميع أنحاء العالم.

ملاحظة:

إذا لم يكن لديك جهاز تحديد الموقع الكروي عليك الاتصال مع منسق الدولة التي تتبع لها (دولة قطر) لمعرفة إمكانية استعارة مثل هذا الجهاز أو كيفية توفيره لمدرستك.



الأقمار الصناعية التي تحدد الموضع الكروي GPS :



يحتوي نظام تحديد الموضع الكروي GPS على سلسلة من الأقمار الصناعية التي لها محطات تحكم أرضية ومستخدمين لأجهزة الاستقبال الخاصة بتحديد الموضع الكروي GPS، وأي أقمار صناعية غير مأهولة يتم إطلاقها عبر صواريخ مستهلكة تقوم بوضع هذه الأقمار في مدارها المحدد.

هناك حوالي 24 قمراً صناعياً يختص بنظام تحديد الموضع الكروي GPS تدور في مدارات يبلغ ارتفاعها حوالي 20200 كيلومتر فوق سطح الأرض. وتستغرق الأقمار 12 ساعة لإكمال دورة واحدة حول الأرض وبحسبة سريعة سنجد أن هناك دائما على الأقل 4 أقمار متجهة إلى المراقب الكائن على الأرض وفي أي نقطة على وجه الأرض.

وتحتوي الأقمار الصناعية الخاصة بنظام تحديد الموضع الكروي GPS والتي تعمل بالطاقة الشمسية على أجهزة كمبيوتر للمراقبة والتحكم وتتصل بالأرض من خلال أجهزة اللاسلكي، كما يحتوي كل قمر على أربعة ساعات ذرية، تعتبر في غاية الدقة حيث يبلغ الفرق الزمني فيما بينهم بمقدار ثانية واحدة كل 150000 سنة، تقوم هذه الساعات بتوليد الإشارات الزمنية المرسلة من كل قمر صناعي، حيث تقوم البرامج المنفذة عن طريق كمبيوتر جهاز الإرسال لنظام تحديد الموضع الكروي GPS بمعالجة إشارات التزامن القادمة من أربعة أقمار (على الأقل) لتحديد خطوط الطول والعرض والارتفاع بالنسبة لجهاز الاستقبال. ( يمكن أن يكون جهاز الاستقبال على الأرض، أو في البحر, أو في الهواء أو حتى في الفضاء).





الإعداد للميدان :



ربما تعتبر أجهزة استقبال نظام تحديد الموضع الكروي GPS من أصعب المعدات التي يستخدمها الطلاب في برنامج GLOBE. لذلك تم تخصيص هذا الجزء من المنهج لشرح الأنشطة المستخدمة والتي توضح طريقة استخدام هذا الجهاز والتي يمكن للمدرسين المشرفين على البرنامج في مدارسهم أن يفهموا طريقة استخدام هذا الجهاز وطريقة أخذ البيانات المطلوبة منه.



والجدير بالذكر هنا أن استخدام بحث نظام تحديد الموضع الكروي GPS مرتبط مع جميع أبحاث وعلوم برنامج GLOBE الأخرى ، التي تتطلب دائما قبل إجراء هذه الأبحاث تحديد الموقع الكروي لموقع إجراء التجربة أو أخذ العينة.



أهداف تعلم الطالب :

إن الأسئلة المتعلقة بالمفاهيم والتي تحيط ببحث نظام تحديد الموضع الكروي GPS تعد من الأمور الأساسية التي يجب على الطالب أن يدركها وهذه الأسئلة هي:

1-أين أنا ؟.

2-كيف أعرف أين أنا ؟.



وللإجابة على هذه الأسئلة من قبل الطالب يجب أن يتبع أسلوبا منظوما يتناول:

1-الأوصاف الجغرافية المطلقة والنسبية لأحد المواقع من حيث الوصف النسبي (أنا أكون في المدرسة)، وعبر اتجاهات أقل نسبية مثل (شمال، جنوب، شرق، غرب)، وأما بالنسبة للإطار المرجعي المطلق فتتناول (خطوط الطول والعرض).

2-الأرض والأقمار التابعة لها – سواء طبيعية أو صناعية وكذلك قواعد الملاحة باستخدام نظام تحديد الموضع الكروي GPS .

3-جودة المعلومات واستخدام الأدوات – كيف ولماذا نستخدم الأدوات وكيف نثق في البيانات؟.

4-الرياضيات (القياس والهندسة وعلم المثلثات).



البروتوكولات :



1-يجب أن يتعلم الطالب أساسيات نظام تحديد الموضع الكروي GPS.

2-الحصول على جهاز استقبال نظام تحديد الموضع الكروي GPS من GLOBE أو من مصدر آخر.

3-إعداد جهاز استقبال تحديد الموضع الكروي.

4-التدريب على عمل قياسات نظام تحديد الموضع الكروي GPS بالقرب من المدرسة عمل قياسات نظام تحديد الموضع الكروي GPS في المواقع المحددة

5-تقديم البيانات التي لديك من خلال نظام تحديد الموضع الكروي GPS إلى GLOBE.





كيف تقوم بإجراء بحث نظام تحديد الموضع لكروي GPS:

مواقع البحث :

يجب أن يقوم الطلاب بتحديد خطوط الطول والعرض والارتفاع لمدرستهم، والتي تعتبر كمركز لموقع دراسة GLOBE التابع لهم ، ولمحيطهم الجوي، ولموقع دراسة علم الأحياء ، وللهيدرولوجيا ولدراسة رطوبة التربة، ولكل من موقع غطاء الأرض ووصف خصائص التربة، بينما يوفر لك برنامج GLOBE أجهزة الاستقبال اليدوية لنظام تحديد الموقع الكروي GPS. انظر الشكل رقم (1-1).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif[/IMG]

ملاحظات:

1.مواقع دراسة الغلاف الجوي ودراسة رطوبة التربة يتوفر لها دائماً رؤية جيدة للسماء وكذلك استقبال جيد للأقمار الصناعية.

2.مواقع دراسة الهيدرولوجي وعلم الأحياء قد تواجه استقبالاً سيئا لنظام تحديد الموضع الكروي GPS وخاصة إذا كان غطاء النباتات كثيف.

3.يجب أن يتم تحديد موقع المدرسة من أمام المدخل الرئيسي للمدرسة.

4.يتم القيام بتحديد خطوط الطول والعرض والارتفاع باستخدام تكنولوجيا نظام تحديد الموضع الكروي GPS لأي موقع من المواقع المذكورة مرة واحدة فقط، ولا يتطلب أخذ بيانات الموقع في كل مرة تأخذ بيانات الدراسة.







الأماكن المعدة للقياسات التي تجري عن طريق نظام تحديد الموضع الكروي:

مكان قياس نظام الموضع الكرويGPS

الموقع

م

المدخل الرئيسي.

المدرسة

1

مكان حفظ الأدوات ومقياس المطر.

موقع دراسة الغلاف الجوي

2

مكان أخذ عينة المياه القريبة من السطح.

موقع دراسة الهيدرولوجيا

3

مركز موقع القياسات المتكررة للبيولوجيا الإحصائية بحدود (30 × 30) متر.

موقع دراسة علم الأحياء

4

مركز كل موقع من المواقع التي يتم فيها تقييم غطاء الأرض فيها بحدود (90 ×90) متر.

عينة غطاء الأرض كعينة

5

مكان الصورة الجيولوجية للتربة.

موقع عينة وصف خصائص التربة كعينة

6

منتصف القطاع .

موقع دراسة رطوبة التربة

7

الجدول رقم (1) الأماكن المعدة للقياسات.

بروتوكول القياس الأساسي لنظام تحديد

الموضع الكروي

الهدف: سيتم تحديد خطوط العرض والطول لموقع المدرسة باستخدام جهاز تحديد الموقع الكروي GPS .

الزمن: يستغرق كل قياس حوالي 25 دقيقة في المتوسط من بعد الوصول إلى موقع القياس .



ملاحظة:

حدد أين ترغب في إجراء قياساتك واعلم أن العوائق مثل ستار الأشجار قد يعيق

ويقلل من جودة إشارات القمر الصناعي.



أثناء الاختبار:

يقوم طالبان على الأقل بأخذ ورقة العمل وجهاز استقبال نظام تحديد الموضع الكروي إلى موقع القياس، حيث يقوم أحد الطلاب بتشغيل الجهاز بينما يقوم الآخر بأخذ البيانات.



طريقة استخدام الجهاز وكيفية أخذ البيانات منه:



أولاً : تشغيل الجهاز :

لتشغيل الجهاز تأكد أولاً من أن الجهاز يحتوي على بطاريات صالحة ثم نفذ التالي:

1.اضغط على مفتاح التشغيل ذا اللون الأحمر الموجود على لوحة المفاتيح في الجهاز لمدة 5 ثوان بشكل مستمر. انظر الشكل رقم (1-2).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif[/IMG]

2.سوف تظهر الشاشة التعريفية للجهاز لمدة ثوانٍ معدودة كما هو موضح في الشكل رقم (1-3).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.gif[/IMG]

3.سوف تظهر بعد ذلك بشكل تلقائي الشاشة الرئيسية للجهاز كما هو موضح في الشكل رقم (1-4).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif[/IMG]

ثانياً: أخذ البيانات:

1. انتظر حتى يشير الجهاز من خلال الشاشة الرئيسية إلى أن أربعة أقمار على الأقل تم التعرف عليها وأنه جاهز لإجراء عملية قياس جديدة. انظر الشكل رقم (1-5)، سوف تظهر أعمدة طولية سوداء تمثل كل قمر صناعي تم التعرف عليه.

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.gif[/IMG]

2.اضغط على مفتاح Page الموجود في لوحة مفاتيح الجهاز لكي تستطيع أخذ البيانات المطلوبة. انظر الشكل رقم (1-6).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif[/IMG]

3.ستظهر شاشة القراءات والتي تحتوي على البيانات المطلوبة مثل الارتفاع ، وخطوط الطول وخطوط العرض والوقت ...الخ. انظر الشكل رقم (1-7).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.gif[/IMG]

4.قم بعمل 15 عملية تسجيل لجميع البيانات السابقة وبفواصل زمنية مدتها دقيقة واحدة بين التسجيل والآخر دون تحريك جهاز الاستقبال لأكثر من متر واحد.

5.سجل جميع البيانات السابقة في ورقة تسجيل البيانات المرفقة.



ثالثاً: إغلاق الجهاز :



بعد الانتهاء من تسجيل جميع البيانات قم بإغلاق الجهاز من خلال الضغط وبشكل متواصل على مفتاح التشغيل الذي هو نفسه مفتاح الإغلاق وذلك لمدة ثوان معدودة حتى تلاحظ اختفاء ظهور أي مكونات على الشاشة. انظرالشكل رقم (1-8).

[IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif[/IMG]