نقشه برداری با جی پی اس دو فرکانسه-مولتی فرکانس GNSS (GPS)

جی پی اس مولتی فرکانسه و تک فرکانسه از جمله انواع جی پی اس ها به شمار می آیند که در نقشه برداری کاربرد دارند و مهندسان نقشه برداری، برای انجام انواع نقشه برداری استفاده می کنند. بسیاری از افراد اطلاعات کاملی درباره گیرنده های دو فرکانسه ندارند، به همین منظور در این مطلب به بررسی صفر تا صد نقشه برداری با جی پی اس دو فرکانسه یا مولتی فرکانس می پردازیم. همراه ما باشید.

آشنایی اولیه با جی پی اس مولتی فرکانس

نام های مختلفی برای جی پی اس دو فرکانسه مورد استفاده قرار می گیرد که مهم ترین آنها عبارت است از: جی پی اس مولتی فرکانسه، گیرنده ماهواره ای مولتی فرکانس، RTK، جی پی اس نقشه برداری و یا جی پی اس شمیم را می توان اشاره کرد که در ادامه توضیحات کاملی درباره این موضوعات ارائه خواهیم کرد؛ لازم به ذکر است که در نقشه برداری با جی پی اس، بخش فضایی ساختار جی پی اس موثر واقع خواهد شد و می توانید از آن استفاده کنید.

جی پی اس یک دستگاهی همانند گوشی همراه است با این تفاوت که به جای دریافت سیگنال های رادیویی از مخابرات آنها را از ماهواره هایی که در مدار زمین قرار گرفتند دریافت کرده و با این سیگنال ها به صورت دقیق موقعیت شی در سطح زمین محاسبه و نمایش داده می شود.

جی پی اس موقعیت را از ماهواره ها دریافت و در قالب مختصات جغرافیایی (طول و عرض) ذخیره می کند مختصات قرار گیری در راستای غرب یا شرق را طول جغرافیایی و قرارگیری در راستای شمال و جنوب را عرض جغرافیایی می نامند. بدین ترتیب هر نقطه در کره زمین دارای یک مختصات اختصاصی است. در صورت نیاز به نقشه برداری زمین می توانید از طریق شماره های مندرج با تیم مپ اسکیل در ارتباط باشید.

مزایای جی پی اس در نقشه برداری

از جمله مزایای جی پی اس در نقشه برداری می توان به 4 شاخصه اصلی زیر اشاره کرد که به صورت فهرست وار عبارتند از:

1. برداشتن محدودیت ها
2. تسریع بخشیدن انجام پروژه
3. بالا بودن دقت
4. دسترسی به تمام نقاط پروژه

در ادامه هر یک از این شاخصه ها را با جزییات بیشتری توضیح خواهیم داد تا درک بهتری نسبت به مزایای جی پی اس در نقشه برداری داشته باشید.

نقشه برداری ساختمان در قدیم الایام همواره محدودیت های مختلفی را شاهد بودیم برای مثال اگر از یک تپه یا جنگل یا کوه نیاز به انجام نقشه برداری بود باید حتما به آن محل وارد می شدید و سپس اقدام به نقشه برداری می کردید اما امروزه این محدودیت ها برداشته شده و برای نقشه برداری با استفاده از جی پی اس می توان به سطوح مورد نیاز نزدیک تر شد و از فاصله دور توسط جی پی اس عملیات نقشه برداری را انجام داد.

در گذشته برای انجام نقشه برداری مخصوصا اگر متراژ پروژه زیاد می بود باید تیم نقشه برداری روزها و هفته ها در محل مستقر شده و کار نقشه برداری صورت می گرفت اما امروزه با استفاده از تکنولوژی های جدید همچون جی پی اس، جی ان ان اس و… می توان در اسرع وقت امورات نقشه برداری را در طول چند ساعت یا یک روز به اتمام رساند.

در قدیم الایام به دلیل نبود جی پی اس همواره درصد خطا بسیار بالا بوده و با آمدن جی پی اس مقدار این خطاها بسیار کم شده و نتایج همواره به صورت دقیق و درست در نرم افزارهای مربوطه خروجی گرفته می شود.

و چهارمین مشخصه که باعث انقلاب بزرگی در نقشه برداری شد، دسترسی به تمامی نقاط مورد انجام در پروژه می باشد. برای مثال اگر در قدیم نقطه مورد نظر در رودخانه یا دریا قرار می گرفت سختی های بسیار زیادی بر سر راه نقشه بردار ایجاد می شد. امروزه با داشتن جی پی اس بدون داشتن هیچگونه محدودیت مکانی و زمانی، می توان در هر نقطه ایی با هر شرایطی امورات نقشه برداری را انجام داد.

همچنین یکی دیگر از روش هایی که می توانید از آن استفاده کنید، تعیین موقعیت SPP و تعیین موقعیت نقطه ای دقیق PPP است؛ چرا که در این روش امکان تعیین موقعیت به اشکال دیگر وجود دارد.

معنای سیگنال در جی پی اس چیست؟

به زبان ساده به هر موجی که دارای یک پیام باشد، سیگنال گفته می شود. گیرنده های جی پی اس به صورت مداوم اطلاعات خود را از ماهواره ها دریافت می کنند و همواره با هم در ارتباط قرار دارند.

معنای فرکانس در جی پی اس چیست؟

فرکانس به سنجش تعداد رخدادهایی که در واحد زمان اتفاق می افتد، گفته می شود. برای سنجش فرکانس، از تقسیم تعداد رخدادها بر زمان استفاده می شود.

به صورت کلی گیرنده ها به تک فرکانس و دو یا چند فرکانس تقسیم بندی می شوند و در اصول کاری از نظر دقت هر دو دستگاه یکسان هستند و هر دو دستگاه از دقت بسیار بالایی نیز برخوردار هستند.

برای انتخاب جی پی اس تک فرکانس یا دو فرکانس می توان به سرعت عملکرد و وصول نتیجه توجه کرد. در جی پی اس مولتی فرکانس طبیعتا سرعت عملکرد به نسبت جی پی اس تک فرکانس بالاتر است.

جی پی اس های مولتی فرکانس که به آن RTK نیز گفته می شود با سرعت بیشتری به نسبت جی پی اس تک فرکانسه اطلاعات مورد نیاز را برای شما در چندین ثانیه جمع آوری و ذخیره می کند. بدین ترتیب در زمان و هزینه صرفه جویی حاصل می شود.

معنای تعیین موقعیت چیست؟

معنای تعیین موقعیت این است که شناسایی و مشخص کردن فاصله و زاویه یک شی به نسبت شی دیگر یا مبدا مختصات گفته می شود. به زبان ساده به مختصات قرارگیری یک نقطه به نسبت مبدا مختصات که دارای مختصات صفر صفرم می باشد، تعیین موقعیت می گویند.

در سیستم مختصات یو تی ام، تعیین موقعیت با 60 قسمت 6 درجه ایی این کار صورت می گیرد که توضیحات کامل در این زمینه در آموزش یو تی ام چیست ارائه کرده ایم. برای مثال در دوربین توتال استیشن برای تعیین موقعیت به جهت معین و مختصات نقطه به نسبت نقطه ای ثانویه دقت کرده و مختصات آنها را برداشت می کنیم یا در دوربین تئودولیت فاصله و زاویه را برداشت کرده و با انجام محاسبات نقطه، تعیین موقعیت مشخص می شود.

چگونگی تعیین موقعیت با استفاده از ماهواره ها

در تعیین موقعیت همانند توضیحات بالا عمل می شود، اما تفاوتی که در این روش وجود دارد: این است که اطلاعات مورد نیاز را از ماهواره ها دریافت می کنیم. با پرتاب ماهواره ها به فضا و قرارگیری در مدار مورد نظر، مکان ماهواره به روی مدار مشخص و ثابت است و با ارسال مختصات مکانی ماهواره به اپراتور زمینی و محاسبه فاصله بین گیرنده زمینی و ماهواره، تعیین موقعیت صورت می گیرد.

همانطور که در بالا توضیح دادیم مختصات ارسالی به صورت کد شده به دستگاه جی پی اس ارسال می شود که علاوه بر مختصات اطلاعات زمانی نیز قرار دارد و دستگاه جی پی اس به محض دریافت کد، زمان آن را نیز ثبت و ذخیره می کند و با کسر اختلاف زمانی و ضرب آن در سرعت نور، فاصله گیرنده و ماهواره از طریق فرمول زیر محاسبه می شود.

d=(T-t)C

که در فرمول فوق d همان فاصله بین گیرنده و ماهواره می باشد T همان زمان ارسال کد از طرف ماهواره و t زمان دریافت کد توسط گیرنده و C همان سرعت نور می باشد. در اینجا اگر یک ماهواره داشته باشیم و یک ثانیه خطا داشته باشیم و یک ثانیه را در سرعت نور ضرب کنیم 300 هزار متر خواهد شد. به همین خاطر برای کمتر کردن میزان خطا، 3 الی 4 ماهواره در نظر خواهیم گرفت که بدین ترتیب 4 معادله 4 مجهولی خواهیم داشت با حل 4 معادله 4 مجهولی، نتیجه کار خطا کمتر از چند میلی متر خواهد شد. لازم به ذکر است جهت تهیه نقشه ثبتی و نقشه برداری ملک برای شهرداری می توانید با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

روش های برداشت مختصات نقاط چیست؟

به صورت کلی برداشت مختصات نقاط با 4 روش زیر قابل انجام است که عبارتند از:

1. روش RTK
2. PPK

• روش O-RTK
• روش استاتیک

در ادامه توضیحات کاملی به همراه مزایا و معایب هر روش را در اختیار شما عزیزان قرار خواهیم داد.

برداشت مختصات نقاط با روش RTK

روش RTK مخفف  Real-time kinematic positioningعبارت است که برای اصلاح ارورهای رایج در سامانه های ماهواره ای یا همان گیرنده GNSS مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش یک گیرنده BASE که در ایستگاه مرجع یا واحد قرار دارد و مختصات تصحیح شده را گیرنده متحرک یا همان گیرنده روور (ROVER) می فرستد.

برداشت مختصات نقاط با روش RTK بدین صورت است که در ابتدا گیرنده را روی ایستگاه معلوم تنظیم می کنیم و بعد از مستقر شدن دستگاه، با فعال سازی افزونه رادیویی گیرنده و اعلام دقیق مختصات نقطه به نرم افزار دستگاه، گیرنده مختصات ها را مورد بررسی قرار می دهد و با قیاس دو مختصات، یکی همان مختصاتی است که توسط ما در نرم افزار فعال شده و مختصات دوم توسط سیگنال های رادیویی است که به وسیله گیرنده مشاهده شده است و با اختلاف دو مختصات، مختصات دقیق نقطه به دست می آید.

از جمله مزایای روش RTK می توان به بالا بودن ایمنی انجام این روش اشاره کرد. همچنین در چند ثانیه اصلاحات فوری پهپاد در محل را نشان داده و برای برداشت مختصات به صورت لحظه ای و با دقت بالا می تواند آن را انجام دهد و نیازی به پردازش GNSS به همراه تصحیح سریع نخواهد داشت. به نسبت سایر GCP ها از سرعت بیشتری برخوردار است و مکانیزم آن بسیار کارامد و سازنده تر می باشد.

از جمله معایب این روش این است که نمی توان در تمام مناطق از آن بهره گرفت و در صورت نیاز نمی توان اطلاعات قدیمی یا جدید را برای مقایسه نگه داشت. در این روش باید اتصال همواره بر قرار باشد تا پردازش داده ها انجام شود.

برداشت با روش RTK در صورتی که در مسیر سیگنال رادیویی مانعی همچون درختان یا کوه وجود نداشته باشد و فاصله بین گیرنده و ایستگاه مرجع بیش از  3 تا 5 کیلومتر نباشد، بسیار دقیق و ایده آل خواهد بود. در غیر این صورت امکان قطع شدن سیگنال خواهد بود و همین امر باعث می شود که تصحیحات دقیق به روور ارسال نشود و در نتیجه ما از مختصات دقیق اطلاع نخواهیم داشت.

برداشت مختصات نقاط با روش PPK

برداشت مختصات نقاط با روش PPK شبیه روش RTK است با این تفاوت که بین روور و ایستگاه مرجع ارتباط رادیویی برقرار نمی شود و ارتباط بین این دو را در نرم افزار وارد می کنیم و تصحیحات تا زمانی که روی نرم افزار پیاده سازی نشود مشخص نخواهد بود؛ که در این پروسه ماژول ppk و rtk لازم خواهد شد.

برای برداشت نقاط در این روش در ابتدا یک گیرنده را در ایستگاه مرجع مستقر می کنیم و برداشت را ثبت و ذخیره کرده و با دستگاه روور هم برداشت را ذخیره می کنیم بعد از اینکه کار به اتمام رسید به نرم افزار مختصات نقطه مرجع را که گیرنده مشاهده کرده را وارد می کنیم و در انتها خود نرم افزار میزان شیفت را محاسبه و روی اطلاعات گیرنده روور پیاده می نماید.

می توان نقطه قوت این روش را عدم استفاده از ارتباط رادیویی دانست که همین امر باعث می شود که محدودیت فاصله 3تا 5 کیلومتری بین ایستگاه و روور از بین رفته و حدود فاصله را به 30 تا 50 کیلومتر ارتقا بخشید.

تنها عیبی که می توان از این روش گرفت این است که نمی توان به مختصات دقیق برداشتی تا زمانی که به نرم افزار وصل شد دسترسی داشت. همین امر باعث زمانبر شدن پروژه می شود و در صورت بروز اشتباه امکان تغییر جغرافیایی یا دقت ضعیف در زمان خروجی را شاهد بود.

برداشت مختصات نقاط با روش O-RTK

برداشت مختصات نقاط با روش O-RTK مشابه دو روش فوق است و در این روش تنها تفاوتی که وجود دارد این است که ایستگاه مرجع یا واحد را ما مشخص نمی کنیم، بلکه توسط سامانه های خصوصی یا دولتی همچون شمیم، هدی و… تعیین می شود و ما از آن استفاده خواهیم کرد.

سامانه شمیم توسط سازمان ثبت اسناد و املاک کشور راه اندازی شده است و با قرار دادن گیرنده در پشت بام یا حیات سازمان امکان ایستگاه واحد را با مختصات دار کردن محل گیرنده، امکان دریافت و محاسبه تصحیحات فراهم شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر آموزش سامانه شمیم را از سایت مپ اسکیل را دنبال کنید.

با وارد کردن نام کاربری و رمز عبور به کنترلر گیرنده به همراه اتصال اینترنت امکان متصل شدن به سرور سازمان ثبت اسناد مهیا می شود و تصحیحات را با نتایج ناشی از مشاهدات ماهواره ای اعمال کرده و مختصات نقاط به دست می آید. البته شایان ذکر است که ارتفاع به دست آمده از سامانه شمیم قابل استناد نیست و خطای ارتفاعی بسیار زیاد خواهد بود.

مزیتی که این روش دارد این است نیاز به استقرار ایستگاه مرجع یا واحد نیست و دقت آن همانند روش RTK است و تنها عیبی که این روش دارد می توان اتصال به اینترنت دانست. البته در این روش امکان استفاده از PPK وجود دارد و بدون اینترنت می توان مختصات را برداشت کرد و در انتها مختصات برداشت شده را در سامانه شمیم وارد کرده تا در نهایت مختصات نقاط برداشت شده را به دست آورد.

برداشت مختصات نقاط با روش O-RTK

برداشت مختصات نقاط با روش O-RTK مشابه دو روش فوق است و در این روش تنها تفاوتی که وجود دارد این است که ایستگاه مرجع یا واحد را ما مشخص نمی کنیم، بلکه توسط سامانه های خصوصی یا دولتی همچون شمیم، هدی و… تعیین می شود و ما از آن استفاده خواهیم کرد.

سامانه شمیم توسط سازمان ثبت اسناد و املاک کشور راه اندازی شده است و با قرار دادن گیرنده در پشت بام یا حیات سازمان امکان ایستگاه واحد را با مختصات دار کردن محل گیرنده، امکان دریافت و محاسبه تصحیحات فراهم شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر آموزش سامانه شمیم را از سایت مپ اسکیل را دنبال کنید.

با وارد کردن نام کاربری و رمز عبور به کنترلر گیرنده به همراه اتصال اینترنت امکان متصل شدن به سرور سازمان ثبت اسناد مهیا می شود و تصحیحات را با نتایج ناشی از مشاهدات ماهواره ای اعمال کرده و مختصات نقاط به دست می آید. البته شایان ذکر است که ارتفاع به دست آمده از سامانه شمیم قابل استناد نیست و خطای ارتفاعی بسیار زیاد خواهد بود.

مزیتی که این روش دارد این است نیاز به استقرار ایستگاه مرجع یا واحد نیست و دقت آن همانند روش RTK است و تنها عیبی که این روش دارد می توان اتصال به اینترنت دانست. البته در این روش امکان استفاده از PPK وجود دارد و بدون اینترنت می توان مختصات را برداشت کرد و در انتها مختصات برداشت شده را در سامانه شمیم وارد کرده تا در نهایت مختصات نقاط برداشت شده را به دست آورد.

برداشت مختصات نقاط با روش استاتیک

برداشت مختصات نقاط با روش استاتیک بدین حالت خواهد بود که پیمایش به شکل سنتی می باشد و برای مختصات دار کردن بتن های بنچمارک از این روش استفاده می شود و قابلیت اینکه مشاهدات را سرشکن کرد را نیز داراست.

در این روش باید روی ایستگاه های تعیین شده به صورت همزمان سوار بود و مشاهده را به صورت همزمان انجام داد و مدت زمان مشاهدات باید بر اساس استاندارد باشد. بر اساس دستورالعمل استاندارد سازمان نقشه برداری کشور برای گیرنده های دو فرکانسه مدت زمان مشاهدات 10 دقیقه به عنوان مبنا و برای هر کیلومتر اضافه یک دقیقه در نظر گرفته می شود.

برای مثال اگر بین دو نقطه بنچمارک 5 کیلومتر فاصله وجود داشته باشد، مشاهده مشترک بین دو بتن بنچمارک حداقل 15 دقیقه باید داشته باشید. با ایجاد بیس لاین ها می توان مثلث را تشکیل داد و هر نقطه باید در یک مثلث قرار داشته باشد و در صورت قرار داشتن هر نقطه در یک مثلث می توان با استفاده از نرم افزارهای تخصصی این حوزه آنها را سرشکن کنیم.

از جمله مزایای روش استاتیک می توان به شناخته بودن و قابل اعتماد بودن آن اشاره کرد. همچنین این روش از دقت بالایی به همراه برنامه ریزی را به وجود می آورد و در نهایت امکان خروجی با کیفیت را برای پروژه به ارمغان می آورد.

از جمله معایبی که این روش دارد، می توان به زمان بر بودن آن نسبت به روش های RTK و PPK اشاره کرد. نیاز به اکیپ های بیشتری با توجه به نوع پروژه خواهد بود و در مناطق با شرایط خاص، انجام آن خطرناک خواهد بود به علاوه اینکه، نیاز به تجهیزات ویژه همچون اسپری قرمز رنگ، مجوز شبکه VRS، پایه، جی پی اس و… خواهد بود.

سخن پایانی

در این مطلب در ابتدا با جی پی اس دو فرکانسه و مزایای آن آشنا شدیم و سپس به تعریف سیگنال و فرکانس در جی پی اس پرداختیم. بعد از اینکه با مفهوم فرکانس و سیگنال آشنا شدید به مفهوم تعیین موقعیت و تفاوت تعیین موقعیت با دوربین های تئودولیت و توتال به نسبت سامانه های ماهواره ای را مورد بررسی قرار دادیم.  در صورت نیاز به انجام نقشه برداری با جی پی اس دو فرکانسه می توانید با کارشناسان مپ اسکیل با شماره 09120448336 یا شماره دفتر 02128423013 در تماس باشید تا در اسرع وقت پروژه نقشه برداری توسط کارشناسان ما انجام شود.

در پایان خوشحال خواهیم شد نظرات و سوالات خود را درباره نقشه برداری با جی پی اس دو فرکانسه در قسمت نظرات همین مقاله با ما به اشتراک بگذارید تا کارشناسان مپ اسکیل در اسرع وقت پاسخگوی سوالات شما عزیزان باشیم، شاد و پیروز باشید.