سیستم اطلاعات جغرافیایی

G.I.S

ايجاد سامانه اطلاعاتي GIS بصورت تحت شبكه جهت اهداف كنترل ، نظارت ، مديريت و برنامه ريزي

با پیشرفت شگرف علوم گوناگون و اتصال این علوم به جوامع بشری با پیچیدگی و حجم بالایی از اطلاعات مواجه هستیم که G.I.S یکی از راه حل های آسان سازی این پیچیدگی ها می باشد . یکپارچه سازی این داده ها و در دسترس قرار دادن آن ها برای اقشار مختلف جامعه نیازمند تکنولوژی جدیدی است با نام WebG.I.S است .

این تکنولوژی به ما اجازه دسترسی به منابع عظیمی از داده های مکانی و توصیفی را در کمترین زمان با کمترین هزینه و در هر مکانی ( منزل – سازمانهای دولتی – شهر دیگر 0 0 0) و در هر زمانی از شبانه روز و همچنین ایام تعطیل برآورده می سازد .

امروزه G.I.S آنچنان در مدیریت و کنترل مناطق و شهر ها و ... نفوذ کرده است که نبود آن می تواند شکاف غیر قابل جبرانی در بدنه آن ها وارد نماید .

تمام مراکز دولتی – سازمان ها و موسسات تجاری مرتبط با عمران شهری – محققین و دانش پژوهان و ... همه و همه از داده های G.I.S برای رشد و توسعه اهداف خود بهره می گیرند .

این علم و تکنولوژی مفید روز به روز جای خود را در قسمت های مختلف جامعه باز نموده و توجه کارشناسان و متخصصین را به خود جلب نموده است و این در حالی است که تصمیم گیری های حساس و دقیق نیازمند استفاده از این تکنولوژی می باشد .

اهداف

1- كنترل سطوح دسترسي به اطلاعات.

2- تهيه نقشه هاي الكترونيكي از نقشه هاي كاغذي، بانكهاي اطلاعاتي و منابع اطلاعاتي مربوطه و امكان به روز رساني سريع اطلاعات

3- تهيه مناسبترين و كاراترين روش ارائه و دسترس قرار دادن انواع اطلاعات جهت استفاده كاربر

4- انجام تحليلها و ارائه راهكارهاي مناسب توسط سيستم از انواع اطلاعات جغرافيايي و توصيفي

5- ايجاد سيستم gis جهت درج داده هاي مكاني مربوط به آثار تاريخي ايران

جستجوي و پرس وجوي ابنيه ها تاريخي - نمايش عكس، فيلم و...

6- اطلاع رسانی جهت کاهش شکایات مردمی (برنامه زمانبندی پروژهای عمرانی شهرداری)

7- آگاهی شهروندان نسبت به وضعیت ملک خود در وضعیت موجود و اینده ( نمایش طرح تفصیلی ) با هدف جلوگیری از سوء استفاده افراد سود جو و سوداگران زمین

8- اطلاع رسانی شهروندان به شهرداری (خبررسانی از ساخت سازها غیر مجاز و شبانه ، اطلاع رسانی از وضعیت موجود ملک که از چشم کارشناسان شهرداری به دور مانده و ...)

9- خدمات رسانی به مسافرین بویژه در ایام نوروز و تابستان (ادرس یابی دقیق و سریع بدون سر درگم شدن در شهر برای مسافرین نا اشنا به شهر – آدرس دهی هتلها ، رستورانها ، مراکز درمانی ، خانه معلمها ، پارکها ، مناطق تفریحی و استراحتگاهی ، بانکها و . . . )

مخاطبین

1- شهروندان

2- ارگانها و سازمانهای دولتی

3- پژوهشگران ، دانشجویان و مراکز آموزش عالی

4- مسافران و گردشگران

نمایش نقشه بر روی اینترنت با

قابليتها :

1- نمايش لايه هاي مختلف اطلاعاتي به کاربران با قابليت کلاس بندي لايه ها و نمايش يک يا چند لايه به طور همزمان، اين لايه ها شامل لايه هاي مربوط به انواع راه هاي شهري، مراکز اداري، فرهنگي، اقتصادي و خدماتي و ... مي باشد .

2- داراي بودن يک Legend ديناميک با توجه به مقياس نمايش .

3- امکان فيلتر و انتخاب لايه ها جهت نمايش ، توسط کاربر

4- کليه ابزارهاي کار با نقشه، شامل تمام مواردي که مورد نياز کاربر مي باشد مانند: بزرگنمايي با استفاده از ماوس(Track Zoom In)، بزرگنمايي(Zoom In)، کوچکنمايي(Zoom Out)، نماي کامل(Full Extent)، نماي قبلي(Previous Extent)، آخرين نما(Last Extent)، نمايش مقياس(Scale bar)، موقعيت بر روي نقشه(Map locator)، ابزار هاي حرکت بر روي نقشه (Pan).

5- ابزار هاي ترسيمي شامل: رسم نقطه ، رسم بيضي، رسم دايره، رسم مستصيل، رسم چند ضلعي و ....

6- ارائه اطلاعات مکاني نقطه مورد انتخاب کاربر بر روي نقشه (Identify).

7- نمايش مختصات جغرافيايي هر لحظه ماوس بر روي نقشه.

8- امکان جستجوي نام مکان مورد نظر بر روي نقشه.

9- بر چسب گذاری لایه ((Label Features

10- انتخاب بر اساس داده های توصیفی ( Select By Attribures )

11- انتخاب بر اساس موقعیت مکانی عارضه (Select By Location)

12- گزارش گیری به صورت نمودار ، جدول و ...

13- امکان اعمال توابع شرطی ( And – OR – Like – NOT )( = <> =< =>)

14- لینک (Add Hyperlink)

15- امکان چاپ و یا گرفتن خروجی با فرمت Tiff ....

16. اندازه گیری طول و فاصله

17. تعيين حريم(Buffer)

واحد پژوهش و برنامه ريزي

+نوشته شده در پنجشنبه 11 مهر1387ساعت10:53 قبل از ظهرتوسط رضااقبالی | |

كاربرد اصولي از GIS توسط مهندسان مشاور

با توجه به فعاليت مهندسان مشاور در مناطق مورد مطالعه در خصوص شبكة توزيع آب شهري و استفاده از شرح خدمات نهائي تهيه شده توسط دفتر نظارت بر كاهش آب بحساب نيامده شركت مهندسي آب و فاضلاب كشور و تلفيق شرح خدمات مزبور با استفاده از محيط و ابزار GIS و نظارت بر عملكرد مشاورين از ناحية دستگاههاي اجرائي ( شركتهاي آب و فاضلاب استاني ) توسط مديران دفاتر و رابطين GIS شركتهاي آبفا امري ضروريست كه در اين مقاله سعي گرديده بطور اختصار جايگاه مهندسان مشاور در استفاده از GIS ، ويژگيها و مزيت GIS ، استفاده اقتصادي از آن و راه حلهاي استفاده مهندسان مشاور از GIS بيان گرديده است و منابع تهيه آن نيز مجموعه مقالات پنجمين همايش سالانه GIS سازمان نقشه برداري ، مجموعه مقالات كنفرانس بين المللي نقشه براري، كتاب كاربرد GIS در امور اطلاعاتي و اجرائي مي باشند .

الف-( جايگاه مهندسان مشاور در استفاده از GIS )

مهندسان مشاور از نظر استفاده از GIS مي توان به گروههاي زير تقسيم بندي نمود:

1- بسياري اصلا" استفاده نكرده اند .

2- تعدادي از اعضاء مدتي استفاده بعمل آورده اند ، ولي فعاليت اين گروه در حال حاضر يا متوقف و يا بسيار ضعيف شده است .

3- تعداد اندكي از مشاوراني كه در حال حاضر نيز از GIS استفاده مي بردند .

تعداد مشاوران گروه اول زياد است ، چون بدليل شرايط اقتصادي مناسب پروژه ها ، گران بودن خدمات مشاور با استفاده از GIS اصولا" تمايلي به استفاده از اين سيستم ايجاد نشده است . بنابراين مزاياي بكاركيري اين سيستم به عنوان يك ابزار نوين تكنولوژيك محروم مانده اند .

گروه دوم بدليل مشكلات مديريتي يا نتوانسته اند از قابليتهاي GIS ، خود به نحو مطلوب استفاده نمايند و يا قادر به حفظ نيروهاي كارشناس GIS خود نبوده اند و يا كمبود كارشناسان و نيروي جايگزين عملا" اجراي پروژه هاي بعدي آنها با تعطيلي و ديركرد مواجه شده است .

تجربه اي شهرداري در استفاده از GIS در طرح جامع يك شهرستان ارائه نموده ، يك كار سه ماهه در يكماه انجام رسيده علاوه بر اين اطلاعات مورد نياز در فرمت GIS و با قابليت تحليل مكاني ذخيره شده اند . در شركتهاي آب و فاضلاب مي توانند اطلاعات را توسط نرم افزارهاي Oracell و Microstation ذخيره و در طول سال جاري نيز نرم افزار مناسب جهت آناليز از اطلاعات مزبور طرف مجري طرح ساماندهي اطلاعات جغرافيايي با همكاري كميته نظارت بر راهبرد GIS معرفي مي شود .

ب-( ويژگيها و برتريهاي GIS )

در سيستمهاي موجود شركتهاي آب و فاضلاب معمولا" نقشه ها در فرمت اتوكد ( Autocad ) يا ميكرواستيشن ( Microstation ) تهيه و نگهداري مي شوند . كليه اطلاعات توضيعي و مكاني در بخشهاي در برنامه صفحه گسترده مانند اكسل ( EXCELL ) يا لوتوس و يا پايگاه داده ها مثل اكسس ACCESS يا فاكس پرو ( Fox Pro ) مورد تجزيه و تحليلي قرار ميگيرند .ضعف سيستمهاي موجود نبودن رابطه بين عوارض مكاني با داده هاي توصيفي مرتبط است . به عبارت ديگر نمي توان شرط دلخواهي را در اطلاعات آماري تعيين كرد ( مثلا" شهركي با 60 مشترك ) و بلافاصله توزيع آب شهرك شبكه را در نقشه مشاهده نمود . در مجموع ويژگيهاي GIS بسياري از محدوديتها را حذف و قابليت جديدي ارائه مي كند . اين ويژكي را مي توان به 5 بخش تقسيم نمود:

ب-1:رابطة اطلاعات توصيفي با مكاني

اولين امكاني كه اين برنامه ها در اختيار مي گذارند ، ارتباط بين داده هاي توصيفي با عوارض مكاني است . بدين ترتيب راه براي انتخاب عوارض خاص با شرايط پيچيده فراهم مي آيد . ( مثال زير )

از سوي ديگر اين سيستم قادر خواهد بود عوارضي را در نقشه انتخاب نمايد و اطلاعات آماري تك تك آنها را در اختيار بگيرد .

شكل 1- كليدي ترين بخش GIS رابطة بين عوارض نقشه و داده هاي متناظر در بانك اطلاعات

مثال: شهركي با 100 مشترك و نزديك شهر را براحتي تحت كنترل ميگيريم .

ب-2: ابزارهاي پردازش و اصلاح گروهي عوارض نقشه

بدليل ماهيت پيچيدة عوارض در GIS ، اصلاح هندسي آنها مستلزم صرف زمان زيادي است . مثلا" خطوط اضافي كه در زمان و قوي سازي ايجاد شده اند . بايستي حذف شوند و يا خطوطي كه بايد به يكديگر متصل شوند ولي هنوز به هم نرسيده اند بايستي تا تا تقاطع با خط امتداد يابند .

در تمامي برنامه هاي GIS ابزارهاي قدرتمندي براي انجام اينگونه اصلاحات وجود دارد كه متناسب با اندازة دلخواه ( Tolerance ) مي توان عمليات را يكباره بر روي كل عوارض مورد نظر اعمال نمود و در صورتيكه مايل نباشيم از ديگر امكانات اين سيستم استفاده كنيم ، همين قابليت موجب خواهد شد تا زمان زيادي در اصلاح نقشه ها صرفه جويي شود و نهايتا" نقشه هاي دقيق و تميزي توليد گردد .

مجموع امكاناتي كه معمولا" در پردازش گروهي عوارض در اختيار قرار ميگيرد به شرح زير است:

الف- امتداد دادن خطوط تا نزديكترين خط

ب- حذف خطوط كوتاه بيرون زده

پ- برش خطوط در نقاط تقاطع

ت-حذف خطوط تكراري و روي هم

ث- حذف خطوط تكراري و روي هم

ج- حذف نقاط تقاطع بي مورد

ب-3:ابزارهاي اتصال عوارض نقشه به داده هاي توصيفي

پس از اصلاح شكل عوارض ، بايد رابطه هر عارضه با دادة متناظر خود در بانك اطلاعات برقرار گردد. مثلا" يك لوله در يك نقشة تأسيساتي باركود متناظر خود اتصال داشته باشد كه مي تواند حاوي اطلاعاتي از قبيل طول لوله ، نوع لوله ، قطر لوله ، تاريخ نصب ، تاريخ اولين بازديد ، نام كارخانة سازنده و … باشد .

در اكثر برنامه هاي GIS ابزارهائي براي وارد كردن اين نوع اطلاعات پيش بيني شده است كه مي توان مجموعة بزرگي از عوارض همگن را انتخاب و سپس مقدار لازم را به هر يك اطلاق نمود . ابزارهائي نيز براي تعيين مقدار داده به ازاي هر عارضه پيش بيني شده است كه با استفاده از اين ابزار مي توان با سرعت و دقت اطلاعات تمامي عوارض را تعيين نمود .

بدين ترتيب با انتخاب عوارض از نقشه مي توان به اطلاعات توصيفي ( مانند طول يا جنس لوله ، مالك ، ميزان بدهي و … ) دست يافت و يا از طريق بانك اطلاعات واحدهاي ذيربط ، اضافه تراكم را مشخص كرد و توزيع آنها را در نقشه مشاهده نمود .

ب-4: تجزيه و تحليل داده ها

با انجام مراحل پيشين ، بستر لازم براي استفاده از قابليتهاي اصلي GIS يعني تجزيه و تحليل فراهم مي شود . بدين ترتيب مي توان نقشه هاي موضوعي ( شبكه ) را به راحتي توليد كرد . مثلا" نقشه هاي شبكه را با كلاسهاي متنوع خود ، در يك مرحله ايجاد گردد و يا نقشه هاي شبكه موجب عوارض مكاني توليد گردد . بدين ترتيب برنامه ريزان و سياستگذاران خدمات شهري قادر خواهند بود براساس اطلاعات موجود وضعيت را ارزيابي و بخش توسعه اصولي و يكنواخت عمل كنند و توزيع به نحو عادلانه صورت پذيرد .

ب-5: مدل سازي

با انجام مراحل 4گانه قبلي ، اكنون مي توان براساس روندهايي كه در منطقه پيدا شده است ، تحولات بعدي را پيش بيني نمايند .

ج- ( استفاده اقتصادي از GIS )

بحث GIS در شركتهاي آبفا وساير شركتهاي خدمات شهري با بحث سرمايه گذاري عالي و كلان همراه بوده است . ماهيت ذاتي اين سيستم مستلزم سرمايه گذاري است ، با ليكن با تخصص هزينه برنامه ريزي شده و تدريجي نيز مي توان از مزاياي اين سيستم بهره برد . مهمترين نكته در اين هزينه خريد نرم افزارهاي GIS و يا تهيه نقشه ها و يا ارتباط اطلاعات توصيفي با عوارض مكاني نيست ، بلكه تعيين استراتژي ( هدف ) صحيح و حساب شده ، كليدي ترين بحث استفاده از اين سيستمها به شمار مي رود كه متأسفانه در شرايط فعلي اهميت آن يا فراموش شده است و يا در مراتب آخر اهميت قرار دارد . اصولا" سرمايه گذاري اوليه براي تهيه نقشه و جمع آوري اطلاعات بدون توجه به جزئيات هدف و راه به آن ، هزينه هاي اضافي و غير ضروري را به مجري تحميل مي كند . در حالي كه معمولا" اتخاذ اهداف درست از طريق اجراء طرح آزمايشي ، هزينه هاي توليد يا تبديل نقشه ها و پردازش اطلاعات را به مقدار قابل توجهي كاهش ميدهد و انجام عمليات را با دقت بيشتري همراه مي سازد . اصولا" بسياري از مجريان به دليل واهمه از بروز مشكلات بعدي ، همواره سعي در جمع آوري اطلاعات و نقشه ها با حداكثر دقت را دارند . ليكن بايد توجه داشت كه دقت بيش از حد مقياس خروجي نه تنها مزيت نيست بلكه در شرايطي مشكل آفرين نيز مي باشد .

بديهي است كه منابع مالي مهندسان مشاور محدود است و به همين دليل اگر از سوي كارفرما در مورد استفاده از اين سيستم تأكيد و اصراري وجود نداشته باشد ، مشاوران تمايلي به استفاده از آن بروز نمي كنند . اما با تجربه نشان مي دهد كه استفادة حساب شده از GIS با برنامه حتي بدون حمايتهاي مالي كارفرما نيز ميتواند سودآور باشد به عنوان مثال ، بخش توليد نقشه ها و اتصال داده ها كه جزء بخشهاي ضروري سرمايه گذاري و هزينه بر GIS محسوب مي شود و به ظاهر سودآور نمي باشد اما با كاهش هزينه هاي پرسنلي در خصوص مطالعه ، طرح روش مناسب و … زمان منافع ، منافع مضاعفي را نصيب مهندسان مشاور مي نمايد . اما سود اصلي در زمان تجزيه و تحليل وضع موجود و بويژه در ارائه طرحهاي پيشنهادي ( نشت يابي ، اصلاح و بازسازي و … ) نهفته است . چرا كه با شناخت جزئيات روابط بين عوارض موجود ، مي توان طرح پيشنهادي را متناسب با امكانات و واقعيتهاي موجود يا اعداد وارقام حقيقي ارائه نمود . به منظور دستيابي به چنين مزايائي لازم است كه يك GIS سازمان يافته طراحي شود و اين به معناي خريد يك نرم افزار گران قيمت نيست . بلكه طراحي صحيح و همه جانبة سيستم نقش اصلي را ايفا مي كند . چرا كه اين خود طرح است كه مشخص مي كند كدام نرم افزار پاسخگوي نيازهاست و دقت كاربر سيستم در انجان عنليات چگونه مي تواند باشد و چه عوارضي قابل حذف هستند و كدام موارد حتما" بايد حفظ شوند . براي توليد چنين سيستمي راه كارهاي زير وجود دارد:

1- جذب كارشناسان سنجش GIS

2- استفاده از مشاور GIS همراه با آموزش نرم افزار به كارشناسان و كاربران شركت مهندسي مشاور

3- انجام عمليات آماده سازي ، تجزيه و تحليل و مدل سازي توسط شركتهاي مشاور و مجري GIS به عنوان مشترك همكار

بدليل تخصصي و پيچيده بودن GIS و ضرورت آشنائي كامل با آن ، دو گزينة 2 و 3 از كارائي بيشتري برخوردار است . چرا كه بسياري از مهندسان مشاور امكان نگهداري كارشناسان متبحر را در تمامي طول سال ندارند و به طول مقطعي به عمليات GIS نياز پيدا مي كنند . آموزش كارشناسان و كاربران موجب مي شود كه آنها با توانايي سيستم آشنا شده و عمليات پر حجم و وقت گير را انجام دهند و تنها براي انجام عمليات اصلي تجزيه و تحليل و مدل سازي ، مشاوران GIS در كنار مهندسان مشاور قرار گيرند . بدين ترتيب با حداقل هزينه از حداكثر قابليت سيستم بهره مند شوند . در بسياري موارد كه مهندسان مشاور تجربه لازم را كسب كرده به منظور افزايش سرعت اصلاح و تبديل داده ها و دستيابي به كيفيت برتر لازم است .

http://isatis.parsiblog.com

+نوشته شده در چهارشنبه 8 اسفند1386ساعت7:42 بعد از ظهرتوسط رضااقبالی | |

معرفي رادارهاي هواشناسي و محصولات آن

چكيده:

رادار يك سيستم الكترومغناطيسي است كه براي تشخيص و تعيين موقعيت هدف بكار مي رود . با رادار مي توان درون محيطي را كه براي چشم ،غير قابل نفوذ است ديد مانند تاريكي ،باران،مه.برف،غبار و غيره.اما مهمترين مزيت رادار توانايي آن در تعيين فاصله يا حدود هدف مي باشد.كاربرد رادارها در اهداف زميني ، هوايي،دريايي،فضايي و هواشناسي مي توان پيش بيني هاي لازم را ارائه كرد.ايجاد سيستمي با توانايي بالا در رديابي پديده ها هدف عمده رادارهاي هواشناسي كشور است.

مقدمه:

رادار يك سيستم الكترومغناطيسي است براي تشخيص و تعيين موقعيت هدفها بكار مي رود.اين دستگاه بر اساس ارسال يك شكل موج خاص به طرف هدف است.براي مثال با يك موج سينوسي با مدولاسيون پالسي تجزيه و تحليل بازتاب آن عمل مي كند.

با رادار مي توان درون محيطي را كه براي چشم غير قابل نفوذ است ديد مثل تاريكي ، باران ،مه برف ،غبار و غيره،اما مهمترين مزيت رادار،توانائي آن در تعيين فاصله يا حدود هدف مي باشد.

لازم به ذكر است كه بدانيم كلمه رادار اختصاري از كلمات Radar Detection And Ranging است،چرا كه رادار در ابتدا بعنوان وسيله اي براي هشدار نزديك شدن هواپيماي دشمن بكار مي رفت و ضد هوايي را در جهت مورد نظر مي گرداند.اما يكي از مهمترين وظايف رادار تعيين فاصله هدف تا فرستنده است كه هيچ تكنيك ديگري بخوبي وبه سرعت رادار قادر به اندازه گيري اين فاصله نيست.

يك رادار ساده شامل آنتن ،فرستنده ،گيرنده و عنصر آشكار ساز انرژي يا گيرنده مي باشد. آنتن فرستنده پرتوهاي الكترومغناطيسي توليد شده توسط نوسانگر را دريافت و گيرنده مي دهد. معمولي ترين شكل موج در رادارها يك قطار از پالسهاي باريك مستطيلي است كه موج حامل سينوسي را مدوله مي كند.

رادارها در روي زمين ودر هوا، دريا و فضا بكار گرفته مي شوند.رادارهاي زميني بيشتر براي آشكار سازي ،تعيين موقعيت و رديابي هواپيمايا اهداف هوايي مورد استفاده قرار مي گيرند.رادارهاي دريايي بعنوان يك وسيله كمكي به كشتيراني و وسيله اي مطمئن براي تعيين موقعيت شناورها،خطوط ساحل و ديگر كشتيها و همچنين ديدن هواپيما بكار مي روند.رادارهاي هوايي براي آشكار سازي هواپيا،كشتي و وسائط نقليه زميني و يا نقشه برداري زمين،اجتناب از طوفان جلوگيري از برخورد با زمين و يا ناوبري مي توانند مورد استفاده قرار گيرند.در فضا ،رادار به هدايت اجسام پرنده كمك مي كند و براي ارتباط راه دور با زمين و دريا بكار مي رود.

امروزه رادارهاي مجهزي جهت شناسايي مراكز طوفان و اندازه گيري شدت بارندگي و انواع رگبارها در اختيار هواشناسان قرار دارد.بازتاب اشعه رادار در صفحه تصوير منعكس شده و توسط دستگاههاي اندازه گيري، مشخصات سيگنال رسيده دقيقا مورد بررسي قرار مي گيرد و فاصله هدف تا مبدا ( ايستگاه زميني رادار) توسط واحد مربوط بنام rang unit اندازه گيري مي شود.

امروزه تقريبا تمام دنيا از رادارهاي هواشناسي براي مقاصد مختلف استفاده مي كنند. استفاده از اين دستگاه هواشناسي از زمان جنگ شروع شده است بدين معنا كه متخصين رادار مشاهده مي كردند هر زمان بين هدف و دستگاه رادار ابر باران زا مشاهده شود،مشاهده شود،مشاهده هدف مشكل و گاهي غير مكن است ولي اگر ابر بدون باران باشد اشكال چنداني بوجود نمي آيد.در اينجا به توضيحات بيشتر در اين زمينه مي پردازيم.تقريبا هميشه براي وضعيت هواشناسي از طول موج هاي بلند استفاده مي شود.وليكن در اين رادارها طول موجها را ميتوان به 10 سانتي متر يا كمتر مختصر كرد.

واضح است كه گاهي اوقات گرفتن بازتاب ها از اهداف هواشناسي بوده و ممكن است موجب كاهش در حداكثر برد رادار شود.گاهي اوقات مسير انتقال را تحت تاثير قرار مي دهد. اخيرا رادارها در هواشناسي و غيره با هدف از بين بردن نتايج اشتباه با مدارها تركيب شده اند. با اتمام يافتن جنگ در سال 1945،در بخش هواشناسي رادارهاي مناسب زيادي ارائه شد.كه بيشتر از طول موج هاي 3 الي 10 سانتي متر استفاده مي كردند، آنها داده ها را دريابي كرده و مشاهدات جديد را به صورت بالفعل درآورده و ميانگين آنها را بدست مي آورند.در برخي از كشورها محققيق برنامه هايي را اجرا كرده و حوادث ناشي از بازتاب را در هواشناسي مورد بررسي قرار دادند،اين بازتاب (برگردان) داده ها را مي توان در اطلاعات هواشناسي مورد استفاده قرارداد و بررسي كرد كه چگونه سيستم هاي مختلف رادار مي تواند در بخش هاي ديگر موثر بوده و مورد استفاده قرارگيرد.برخي از كشورها در سال هاي 1950 و 1960 شروع به استفاده هاي بهتري از رادارها كردند.بين رادارهاي هوايي و دريايي اختلاف ناچيزي وجود دارد.هر دو براي رديابي و پيگيري توفان هاي تندري و سيليكون ها مورد استفاده قرار مي گيرند.اغلب محل فرودگاه در نقاطي كه بيشترين حساسيت را در برابر توفان ها دارد،قرار مي گيرد.در اين موارد (هنگام بروزطوفان) به ساكنين و هواپيماها هشدار مي دهند.اين اطلاعات موجب افزايش ديده باني در بخش هاي مختلف پيش بيني مي گردد،در برخي از اين روش ها ميزان بارندگي را به طور دقيق تعيين مي كنند. بنابراين رادارها امكان توسعه اطلاعات و داده هاي هواشناسي را مسير مي سازند.

در ضمن مي توان ميزان بارندگي را دقيق اندازه گيري كرد و در بخش هاي تحقيقاتي هواشناسي و هيدرولوژي (آ‎بشناسي) مورد استفاده قرار داد.بنابراين با استفاده از كامپوترها ي اوليه مي توان مقدار زيادي از داده ها را با كمك افراد ارائه و با داده هاي ديجيتالي بطور يكسان مورد پردازش قرار داد و مكن است تنها تعدادي از حوادث معروف را انتخاب نمايند.علاوه بر اين ،مي توان با حداقل تجربه داده ها را تهيه و به شخص استفاده كنند انتقال داد.

در اواخر سال هاي 1960 همزمان با ظهور كامپيوترهاي سريع و كوچك ،استفاده از رادار نيز توسعه يافت.ممكن است در شرايط عادي داده هاي رادار تنها متعلق به اطلاعاتي در مورد بارندگي باشد.باشد.بنابراين در اغلب موارد نياز به دقت در داده ها و اصلاح اين ميانگين ها مي باشد .اين كار هميشه بطور مداوم صورت مي گيرد .وليكن برخي از كشورها ثابت كردند كه داده هاي ارائه شده از رادار تاحدودي براي هشدار دادن سيل و براي مديريت كلي آب مناسب مي باشد.تركيب داده ها با استفاده از چند رادار،علاوه بر شكل مركب داده هاي تركيبي رادار،داده هايي كه با استفاده از ماهواره ها بدست مي آيند و داده هايي كه بيشتر از ابزار و ادوات ويژه هواشناسي بدست مي آيند تماما مورد بررسي و پيگيري قرار مي گيرند.

از چندين ساعت قبل ميزان بارندگي پيش بيني مي شود و داده ها و اطلاعات رادار ها از طريق صفحه تلويزيون و كامپيوترها براي پردازش بيشتر مدل هاي هواشناسي و هيدرولوژي(آبشناسي) مورد استفاده قرار مي گيرد و با توجه به ديجيتال بودن سيستم ها مي توان از داده ها براي بدست آوردن ميزان بارش نواحي مختلف بهره برد.بنابراين مي توان اين ارقام و اطلاعات را به آ‎ساني تا مسافت هاي زيادي براي نمايش دادن به كاربر ارسال كرد و ميزان زيادي از كارهاي باقي مانده داد.

معيارهاي رايج در نصب و راه انداري رادار در سال 1981 فرض بر اين بود كه رادارهاي هوايي كه در بخش هاي سراسر جهان مورد استفاده قرار مي گرفت بين 600 تا 650 رادار بوده است در اينجا در مورد تعدادي از باند- C ( cm 5 ) و باند X (cm 3 ) كه احتمالا هر كدام كمي بيش از 200 بوده،باند S (cm 10 تا حدودي كمتر از 200 است و مابقي طول موج رادارها در حدود 60 است كه تعدادي از باند-X / باند-S و برخي از باند-K (cm 0.86 )/باند X را شامل مي شود.طول موجي كه براي رادارها معمولا استفاده مي شود توسط USSR يا برخي از كشورهاي همجوار مورد استفاده قرار مي گيرد.در حدود 200 سيستم رادار ايجاد شده است كه برخي از آنها ارقام را مورد پردازش قرار مي دهند و بطور معمول PPI / RHI را نمايش مي دهند و بطور خودكار كمتر از 60 پردارش را در سيستم انجام داده و داده ها را ارائه مي نمايند،البته اين اعداد به سرعت افزايش مي يابند.

دانشمندان هواشناسي توانستند با مشاهده اين پديده ها و ارتفاع و شدت ابرهاي طوفان زا و داراي بارندگي را بر روي نقشه مشخص كنند و حتي رشد نمو و تغييرات آنها را مطالعه نمايند. گفتيم در رادارهاي هواشناسي صفحات مختلفي بكار مي رود كه رايج ترين اين صفحات PPI مي باشد.علت استفاده از PPI در هواشناسي اين است كه تنها چنين راداري مي تواند طوفانها و بارندگيها را مشخص و جهت آنرا تعيين سازد.

با آگاهي از امكانات رادارهاي هواشناسي ، پروژه رادار هواشناسي در كشور تصميم به راه اندازي اين سيستم پيشرفته در كشور دارد.

كاربردهاي رادارهاي هواشناسي ايجاد سيستمي با توانايي كشف، رديابي و تخمين عملكرد سيستم هاي فعال جوي براي برآورده نمودن نيازهاي زير هدف عمده پروژه رادارهاي هواشناسي است.

1- امنيت ترافيك هوايي

با توجه به اينكه رادار هواشناسي مي تواند پديده هاي جوي را در سطوح فوقاني با دقتي بالا كشف و رديابي كند،اين امكان را فراهم مي آورد تا خلبان پيش از ورود هواپيما به منطقه اي كه شرايط نامناسب جوي دارد از موضوع آگاهي پيدا كند و تصميمات لازم را اتخاذ نمايد.

2- كمك به مديريت منابع آب

رادار هواشناسي امكان پيش بيني هاي كوتاه مدت و دقيق از ميزان بارندگي را فراهم مي آورد. اين پيش بيني ها مي تواند مبناي خوبي را براي مديريت منابع آب از قبيل تنظيم دريچه هاي خروجي آب از سدها براي جلوگيري از سر ريز شدن،پاكسازي راه آبها و… فراهم آورد.

همچنين اين اطلاعات مي تواند براي صدور هشدار نسبت به وقوع سيلاب يا طوفان بكار رود.علاوه بر اين اطلاعات جمع آوري شده مي تواند براي پيش بيني هاي بلند مدت در مورد ميزان بارندگي و به تبع آن منابع آب بكار رود كه در موارد متعددي چون توليد برق و كشاورزي كاربرد دارد.

3- كشاورزي

همانطور كه گفته شد رادار هواشناسي امكان پيش بيني هاي كوتاه مدت بارندگي را فراهم مي آورد.اين پيش بيني ها علاوه بر ميزان بارندگي،شدت و نوع آن را نيز شامل مي شود.به اين ترتيب پديده هاي زيانبار براي محصولات كشاورزي از قبيل تگرگ ،باران شديد و طوفان قابل پيش بيني خواهد بود.

4- تعديل آب و هوا

شناسايي و رديابي توده هاي فعال و غير فعال جوي و برآورد نوع فعاليت آنها مي تواند منجر به اتخاذ تصميم درست و به موقع براي باروري ابرها،تبديل تگرگ به باران و ساير روشهاي تعديل آب و هوا گردد.

5 - تحقيقات

يكي از زمينه هاي باز تحقيقات ،ايجاد الگوريتم و روشهاي براي پيش بيني و تخمين سيستمها مي باشد.اينكار با داشتن داده هاي آماري دقيق و با فاصله زماني هر چه كوتاهتر ممكن مي شود.داشتن آماري با دقت زماني و فشردگي مكاني بالا از بارندگي،براي پيشبرد اين اهداف مناسب مي باشد.

6 - مديريت راهها

فراهم آوردن امكان پيش بيني بارش برف و ساير نزولات آسماني و طوفانها مي تواند عاملي مؤثر در جلوگيري از حوادث رانندگي ناشي از لغزندگي معابر و سوانح ناشي از سقوط بهمن باشد.

7 - پيش بيني عمومي وضع هوا

رادار هواشناسي كاربرد عمده اي در پيش بيني هاي كوتاه مدت و بلند مدت وضع هوا و تحليل شرايط جوي دارند و دضعيت جوي حاضد را با تصويرهايي گويا و زيبا ارائه مي دهند كه قابل ارائه از طريق رسانه هاي جمعي نظير تلويزيون و اينترنت مي باشد.

محصولات رادار

محصولات هواشناسي شامل محصولات اوليه و ثانويه هستند كه از داده هاي خام اوليه V ، Z، W بدست مي آيند.از محصولات رادار مي توان به چند مورد اشاره نمود كه عبارتند از:محصول هواشناسي ( PPI RHI CAPPI VAD … ) محصول آبشناسي ( RDS AZS ) محصول پيشبيني و هشدار ( HHW WRN … ) محصول پديده ها ( SWI MESO …)

در نهايت اميد بر اينست كه با راه اندازي رادارهاي هواشناسي و ادامه آن در فازهاي بعد بتوان در جهت بهبود پيش يابي هاي وضع هوا گامي بزرگ برداشت.

منابع:گزارش پيشرفت پروژه رادار،سازمان هواشناسي كشور 1382

شهرزاد قند هاري

نقل از کلود اسکای

+نوشته شده در پنجشنبه 17 آبان1386ساعت5:30 قبل از ظهرتوسط رضااقبالی | |

ماهواره ي مصنوعي چيست؟

ماهواره ي مصنوعي چيست؟

ماهواره ی مصنوعی شی ایست که توسط انسان ساخته شده و به طور مداوم در حال حرکت در مداری حول زمین یا اجرام دیگری در فضا می باشد. بیشتر ماهواره های ساخته شده تاکنون حول کره زمین در حرکتند

ماهواره ي مصنوعي شي ايست كه توسط انسان ساخته شده و به طور مداوم در حال حركت در مداري حول زمين يا اجرام ديگري در فضا مي باشد. بيشتر ماهواره هاي ساخته شده تاكنون حول كره زمين در حركتند و در مواردي چون مطالعه كائنات، ايستگاه هاي هوا شناسي، انتقال تماس هاي تلفني از فراز اقيانوس ها، رديابي و تعيين مسير كشتي ها و هواپيماها و همينطور امور نظامي به كار مي روند.

ماهواره هايي نيز وجود دارند كه دور ماه، خورشيد، اجزام نزديك به زمين و سياراتي نظير زهره، مريخ و مشتري در حال گردش مي باشند. اين ماهواره ها اغلب اطلاعات مربوط به جرم آسماني كه حول آن در گردشند را جمع آوري مي كنند.

به جز ماهواره هاي مصنوعي مذكور اشياي در حال گردش ديگري نيز در فضا وجود دارند از جمله فضا پيما ها، كپسول هاي فضايي و ايستگاه هاي فضايي كه به آنها نيز ماهواره مي گوييم. البته اجرام ديگري نيز در فضا وجود دارند به نام زباله هاي فضايي شامل بالابرنده هاي مستهلك راكت ها، تانك هاي خالي سوخت و … كه به زمين سقوط نكرده اند و در فضا در حركتند. در اين مقاله به اين اجرام نمي پردازيم.

اتحاديه جماهير شوروي پرتاب كننده اولين ماهواره مصنوعي، اسپاتنيك 1، در سال 1957 بود. از آن زمان ايالات متحده و حدود 40 كشور ديگر سازنده و پرتاب كننده ماهواره به فضا بوده اند.

امروزه قريب به 3000 ماهواره فعال و 6000 زباله فضايي در حال گردش به دور زمينند.

انواع مدارها
مدارهاي ماهواره ها اشكال گوناگوني دارند. برخي دايره شكل و برخي به شكل بيضي مي باشند. مدارها از لحاظ ارتفاع (فاصله از جرمي كه ماهواره حول آن در گردش است) نيز با يكديگر تفاوت دارند. براي مثال بعضي از ماهواره در مداري دايره شكل حول زمين خارج از اتمسفر در ارتفاع 250 كيلومتر(155 مايل) در حركتند و برخي در مداري حركت مي كنند كه بيش از 32200 كيلومتر (20000 مايل) از زمين فاصله دارد. ارتفاع بيشتر مدار برابر است با دوره گردش ( مدت زمانيكه ماهواره يك دور كامل در مدار خود حركت مي كند) طولاني تر.
يك ماهواره زماني در مدار خود باقي مي ماند كه بين شتاب ماهواره ( سرعتي كه ماهواره مي تواند در طي يك مسير مستقيم داشته باشد ) و نيروي گرانش ناشي از جرم آسماني كه ماهواره تحت تاثير آن مي باشد و دور آن در گردش است تعادل وجود داشته باشد. چنانچه شتاب ماهواره اي بيشتر از گرانش زمين باشد ماهواره در يك مسير مستقيم از زمين دور مي شود و چنانچه اين شتاب كمتر باشد ماهواره به سمت زمين برخواهد گشت.
براي درك بهتر تعادل بين گرانش و شتاب، جسم كوچكي را در نظر بگيريد كه به انتهاي يك رشته طناب متصل و در حال چرخش است. اگر طناب پاره شود جسم متصل به آن در يك مسير صاف به زمين مي افتد. طناب در واقع كار گرانش را انجام مي دهد تا شي بتواند به چرخش خود ادامه دهد. ضمنا وزن شي و طناب ميتوانند نشانگر رابطه بين ارتفاع ماهواره و دوره گردش آن باشد. طناب بلند مانند ارتفاع بلند است. هر چه طناب بلندتر باشد زمان بيشتري نياز است تا شي متصل به آن يك دور كامل بچرخد. طناب كوتاه مانند ارتفاع كوتاه است و در زمان كمتري شي مذكور يك دور كامل در مدار خود گردش خواهد كرد.

انواع گوناگوني از مدارها وجود دارند اما اغلب ماهواره هايي كه حول زمين در گردشند در يكي از اين چهار گونه مدار حركت ميكنند. (1) ارتفاع بلند، ﮋئوسينكرنوس. (2) ارتفاع متوسط. (3) سان سينكرنوس، قطبي. (4) ارتفاع كوتاه . شكل اغلب اين گونه مدارها دايره ايست.
مدارهاي ارتفاع بلند، ﮋئوسينكرنوس بر فراز استوا و در ارتفاع 35900 كيلومتر(22300 مايل) قرار دارند. ماهواره هاي اينگونه مدارها حول محور عمودي زمين با سرعت و جهت برابر حركت زمين حركت مي كنند. بنابراين هنگام رصد آنها از روي زمين همواره در نقطه اي ثابت به نظر مي رسند. براي پرتاب و ارسال اين ماهواره ها انرﮋي بسيار فراواني لازم است.
ارتفاع يك مدار متوسط حدود 20000 كيلومتر (12400 مايل) و دوره گردش ماهواره هاي آن 12 ساعت است . مدار خارج از اتمسفر زمين و كاملا پايدار است. امواج راديويي كه از ماهواره هاي موجود در اين مدارها ارسال مي گردد در مناطق بسيارزيادي از زمين قابل دريافت است. پايداري و وسعت مناطق تحت پوشش اين گونه مدارها آنها را براي ماهواره هاي ردياب مناسب مي نمايد.
مدارهاي سان سينكرنوس، قطبي، ارتفاع نسبتا كوتاهي دارند. آنها تقريبا از فراز هر دو قطب زمين عبور مي كنند.مكان اين مدارها متناسب با حركت زمين به دور خورشيد در حركت است به گونه ايكه ماهواره ي اين مدار خمواره در يك ساعت محلي ثابت از استوا عبور مي كند. از آنجاييكه اين ماهواره ها از همه عرض هاي جغرافي زمين مي گذرند قادرند كه اطلاعات را از تمامي سطح زمين دريافت نمايند. در اينجا مي توان ماهواره TERRA را به عنوان مثال نام برد. وظيفه اين ماهواره مطالعه اثرات چرخه ها ي طبيعي و فعاليت هاي انسان بر روي آب و هواي كره زمين است. ارتفاع مدار اين ماهواره 705 كيلومتر (438 مايل) و دوره گردش آن 99 دقيقه است. زمانيكه اين ماهواره از استوا عبور مي كند ساعت محلي هميشه 10:30 صبح و يا 10:30 شب است.
يك مدار ارتفاع كوتاه درست بر فراز جو زمين قرار دارد جاييكه تقريبا هوايي براي ايجاد تماس و اصطكاك وجود ندارد. براي ارسال ماهواره به اين نوع مدارها انرﮋي كمتري نسبت به سه نوع مدار مذكور ديگر لازم است. ماهواره ها ي مطالعاتي كه مسئول دريافت اطلاعات از اعماق فضا مي باشند غالبا در اين مدارها در حركتند. براي مثال تلسكوپ هابل كه در ارتفاع 610 كيلومتر(380 مايل) با دوره گردش 97 دقيقه در حركت است.
انواع ماهواره ها

ماهواره هاي مصنوعي بر اساس ماموريت هايشان طبقه بندي مي شوند. شش نوع اصلي ماهواره وجود دارند. (1) تحقيقات علمي، (2) هواشناسي، (3) ارتباطي، (4) ردياب، (5) مشاهده زمين، (6) تاسيسات نظامي.
ماهواره هاي تحقيقات علمي اطلاعات را به منظور بررسي هاي كارشناسي جمع آوري مي كنند. اين ماهواره ها اغلب به منظور انجام يكي از سه ماموريت زير طراحي و ساخته مي شوند. (1) جمع آوري اطلاعات مربوط به ساختار، تركيب و تاثيرات فضاي اطراف كره زمين. (2) ثبت تغييرات در سطح و جو كره زمين. اين ماهواره ها اغلب در مدارهاي قطبي در حركتند. (3) مشاهده سيارات، ستاره ها و اجرام آسماني در فواصل بسيار دور. بيشتر اين ماهواره ها در ارتفاع كوتاه در حركتند. ماهواره هاي مخصوص تحقيقات علمي حول سيارات ديگر، ماه و خورشيد نيز حضور دارند.

ماهواره هاي هواشناسي به دانشمندان براي مطالعه بر روي نقشه هاي هواشناسي و پيش بيني وضعيت آب و هوا كمك مي كنند. اين ماهواره ها قادر به مشاهده وضعيت اتمسفر مناطق گسترده اي از زمين مي باشند.

بعضي از ماهواره هاي هواشناسي در مدارهاي سان سينكرنوس، قطبي، در حركتند كه توانايي مشاهده بسيار دقيق تغييرات در كل سطح كره زمين را دارند. آنها مي توانند مشخصات ابرها، دما، فشار هوا، بارندگي و تركيبات شيميايي اتمسفر را اندازه گيري نمايند. از آنجا كه اين ماهواره ها همواره هر نقطه از زمين را در يك ساعت مشخص محلي مشاهده مي كنند دانشمندان با اطلاعات به دست آمده قادر به مقايسه دقيق تر آب و هواي مناطق مختلفند. ضمنا شبكه جهاني ماهواره هاي هواشناسي كه در اين مدارها در حركتند مي توانند نقش يك سيستم جستجو و نجا ت را بر عهده گيرند. آنها تجهيزات مربوط به شناسايي سيگنال هاي اعلام خطر در همه هواپيما ها و كشتي هاي خصوصي و غير خصوصي را دارا هستند.
بقيه ماهواره هاي هواشناسي در ارتفاع هاي بلند تر در مدارهاي ژئوسينكرنوس قرار دارند. از اين مدارها، آنها مي توانند تقريبا نصف كره زمين و تغييرات آب و هوايي آن را در هر زمان مشاهده كنند. تصاوير اين ماهواره ها مسير حركت ابرها و تغييرات آنها را نشان مي دهد. آنها همينطور تصاوير مادون قرمز نيز تهيه مي كنند كه گرماي زمين و ابرها را نشان مي دهد.

ماهواره هاي ارتباطي در واقع ايستگاه هاي تقويت كننده سيگنال ها هستند، از نقطه اي امواج را دريافت و به نقطه اي ديگر ارسال مي كنند. يك ماهواره ارتباطي مي تواند در آن واحد هزاران تماس تلفني و جندين برنامه شبكه تلوزيوني را تحت پوشش قرار دهد. اين ماهواره ها اغلب در ارتفاع هاي بلند، مدار ﮋئوسينكرنوس و بر فراز يك ايستگاه در زمين قرار داده مي شوند.

يك ايستگاه در زمين مجهز به آنتني بسيار بزرگ براي دريافت و ارسال سيگنال ها مي باشد. گاهي چندين ماهواره كه دريك شبكه و درمدارهاي كوتاهترقرار گرفته اند، امواج را دريافت و با انتقال دادن سيگنال ها به يكديگر آنها را به كاربران روي زمين در اقصي نقاط آن مي رسانند. سازمانهاي تجاري مانند تلوزيون ها و شركت هاي مخابراتي در كشورهاي مختلف از كاربران دائمي اين نوع ماهواره ها هستند.

به كمك ماهواره هاي ردياب، كليه هواپيماها، كشتي ها و خودروها بر روي زمين قادربه مكان يابي با دقت بسيار زياد خواهند بود. علاوه بر خودروها و وسايل نقليه اشخاص عادي نيز ميتوانند از شبكه ماهواره هاي ردياب بهره مند شوند.در واقع سيگنال هاي اين شبكه ها در هر نقطه اي از زمين قابل دريافتند.

دستگاه هاي دريافت كننده، سيگنال ها را حداقل از سه ماهواره فرستنده دريافت و پس از محاسبه كليه سيگنال ها، مكان دقيق را نشان مي دهند.

ماهواره هاي مخصوص مشاهده زمين به منظور تهيه نقشه و بررسي كليه منابع سياره زمين و تغييرات ماهيتي چرخه هاي حياتي در آن، طراحي و ساخته مي شوند. آنها در مدارهاي سان سينكرنوس قطبي در حركتند. اين ماهواره ها دائما در شرايط تحت تابش نور خورشيد مشغول عكس برداري از زمين با نور مرئي و پرتوهاي نا مرئي هستند.

رايانه ها در زمين اطلاعات به دست آمده را بررسي و مطالعه مي كنند. دانشمندان به كمك اين ماهواره معادن و مراكز منابع در زمين را مكان يابي وظرفيت آنها را مشخص مي كنند.همينطور مي توانند به مطالعه بر روي منابع آبهاي آزاد و يا مراكز ايجاد آلودگي و تاثيرات آنها و يا آسيب هاي جنگل ها و مراتع بپردازند.
ماهواره هاي تاسيسات نظامي مشتمل از ماهواره هاي هواشناسي، ارتباطي، ردياب و مشاهده زمين مي باشند كه براي مقاصد نظامي به كار مي روند.برخي از اين ماهواره ها كه به ماهواره هاي جاسوسي نيز شهرت دارند قادر به تشخيص دقيق پرتاب موشكها، حركت كشتي ها در مسير هاي دريايي و جابجايي تجهيزات نظامي در روي زمين مي باشند.

زندگي و مرگ ماهواره ها
ساخت يك ماهواره
هر ماهواره حامل تجهيزاتيست كه براي انجام ماموريت خود به آن ها نياز دارد. براي مثال ماهواره اي كه مامور مطالعه كائنات است مجهز به تلسكوپ و ماهواره مامور پيش بيني وضع هوا مجهز به دوربين مخصوص براي ثبت حركات ابرها است.
علاوه بر تجهيزات تخصصي، همه ماهواره ها داراي سيستمهاي اصلي براي كنترل تجهيزات خود و عملكرد ماهواره مي باشند. از جمله سيستم تامين انرﮋي، مخازن، سيستم تقسيم برق و … . در هر يك از اين بخشها ممكن است از سلول هاي خورشيدي براي جذب انرﮋي مورد نياز استفاده شود. بخش داده ها و اطلاعات نيز مجهز به رايانه هايي به منظور جمع آوري و پردازش اطلاعات به دست آمده از طريق تجهيزات و اجراي فرامين ارسال شده از زمين مي باشد.
هريك از تجهيزات جانبي و بخشهاي اصلي يك ماهواره به طور جداگانه طراحي، ساخته و آزمايش مي شوند. متخصصان بخشهاي مختلف را كنارهم گذاشته و متصل مي كنند تا زمانيكه ماهواره كامل شود و سپس ماهواره در شرايطي نظير شرايطي كه هنگام ارسال از سطح زمين و هنگام استقرار در مدار خود خواهد داشت آزمايش مي شود. اگر ماهواره همه آزمايش ها را به خوبي گذراند آماده پرتاب مي شود.
پرتاب ماهواره
برخي ماهواره ها توسط شاتل ها در فضا حمل مي شوند ولي اغلب ماهواره ها توسط راكت هايي به فضا فرستاده مي شوند كه پس از اتمام سوختشان به درون اقيانوسها مي افنتد.بيشتر ماهواره ها در ابتدا با حداقل تنظيمات در مسير مدار خود قرار داده مي شوند. تنظيمات كامل را راكت هايي انجام مي دهند كه داخل ماهواره كار گذاشته مي شوند. زمانيكه ماهواره در يك مسير پايدار در مدار خودقرار گرفت مي تواند مدت هاي درازي در همان مدار بدون نياز به تنظيمات مجدد باقي بماند.
انجام ماموريت
كنترل بيشتر ماهواره ها در مركزي بر روي زمين است. رايانه ها و افراد متخصص در مركز كنترل وضعيت ماهواره را تحت نظر دارند. آنها دستورالعمل ها را به ماهواره ارسال مي كنند و اطلاعات جمع آوري شده توسط ماهواره را دريافت مي نمايند. مركز كنترل از طريق امواج راديويي با ماهواره در ارتباط است. ايستگاه ها يي بر روي زمين اين امواج را از ماهواره دريافت و يا به آن ارسال مي كنند.
ماهواره ها معمولا به طور دائم از مركز كنترل دستورالعمل دريافت نمي كنند. آنها در واقع مثل روباتهاي چرخان هستند.روباتي كه سلول هاي خورشيدي خود را براي دريافت انرﮋي كافي تنظيم و كنترل مي كند و آنتن هاي خود را براي دريافت دستورات خاص از زمين آماده نگه مي دارد. تجهيزات ماهواره به صورت مستقل و اتوماتيك وظايف خود را انجام مي دهند و اطلاعات را جمع آوري مي كنند.
ماهواره ها ي موجود در ارتفاع عاي بلند مدار ﮋئوسينكرنوس در ارتباط هميشگي و دائم با زمين مي باشند. ايستگاه ها ي زمين مي تواند دوازده بار در روز با ماهواره هاي موجود در ارتفاع كوتاه ارتباط برقرار نمايند. در طول هر تماس ماهواره اطلاعات خود را ارسال و دستورالعمل ها را زا ايستگاه دريافت مي كند. تبادل اطلاعات تا زمانيكه ماهواره از فراز ايستگاه عبور مي كند مي تواند ادامه داشته باشد كه معمولا زماني حدود 10 دقيقه است.
چنانچه قسمتي از ماهواره دچار نقص فني شود اما ماهواره قادر به ادامه ماموريت هاي خود باشد، معمولا همچنان به كار خود ادامه مي دهد. در چنين شرايطي مركز كنترل روي زمين بخش آسيب ديده را تعمير و يا مجددا برنامه نويسي مي كند. در موارد نادري نيزعمليات تعميرماهواره را شاتل ها در فضا انجام مي دهند. و اما چنانچه آسيب هاي وارد آمده به ماهواره به اندازه اي باشد كه ماهواره ديگر قادر به انجام ماموريت هاي خود نباشد مركز كنترل فرمان توقف ماهواره را صادر مي كند.
سقوط از مدار
يك ماهواره در مدار خود باقي مي ماند تا زمانيكه شتاب آن كم شود و در چنين حالتي نيروي گرانش ماهواره را به سمت پايين و به سمت اتمسفر مي كشاند. سرعت ماهواره هنگام برخورد با مولكول هاي خارجي ترين لايه اتمسفر كم مي شود. هنگامي كه نيروي گرانش ماهواره را به سمت لايه هاي داخلي اتمسفر مي كشاند هوايي كه در جلوي ماهواره قرار مي گيرد سريعا به قدري فشرده و داغ مي شود كه در اين هنگام بخشي و يا تمامي ماهواره مي سوزد.
تاريخچه
در سال 1955 شوروي تحقيقات خود را براي پرتاب ماهواره مصنوعي به فضا آغاز كرد. در تاريخ چهارم اكتبر 1957 اين اتحاديه ماهواره اسپاتنيك 1 را به عنوان اولين ماهواره مصنوعي به فضا ارسال نمود. اين ماهواره در هر 96 دقيقه يك دور كامل به دور زمين مي چرخيد و اطلاعات به دست آورده خود را به شكل سيگنال هاي راديويي قابل دريافت به زمين ارسال مي كرد. در تاريخ 3 نوامبر 1957 اتحاديه جماهير شوروي دومين ماهواره مصنوعي يعني اسپاتنيك 2 را به فضا فرستاد. اين ماهواره حامل اولين حيواني بود كه به فضا سفر كرد. سگي به نام لايكا. پس از آن ايالات متحده ماهواره كاوشگر1 را در تاريخ 31 ﮋانويه 1958 و ونگارد 1 را در تاريخ 17 مارس همان سال به فضا فرستاد.
نخستين ماهواره ارتباطي اكو1 در ماه اگست سال 1960 از ايالات متحده به فضا فرستاده شد. اين ماهواره امواج راديويي به زمين مي فرستاد. در آپريل 1960 نيز اولين ماهواره هواشناسي تيروس 1 كه تصاوير ابرها را به زمين ارسال مي كرد فرستاده شد.
نيروي دريايي آمريكا سازنده اولين ماهواره ردياب، ترانزيت 1ب درآپريل سال 1960 بود. به اين ترتيب تا سال 1965 در هر سال بيش از 100 ماهواره به مدارهايي در فضا فرستاده شدند.
از سال 1970 دانشمندان به كمك رايانه و نانو تكنولوﮋي موفق به اختراع سازه ها تجهيزات پيشرفته تري براي ماهواره شده اند. به علاوه كشور هاي ديگر همينطور سازمانهاي تجاري مبادرت به خريداري و ارسال ماهواره نموده اند. در سالهاي اخير

بيشتر از 40 كشور ماهواره در اختيار دارند و نزديك به 3000 ماهواره در مدارها به انجام ماموريت هاي خود مي پردازند

منبع : http://kashef. ropage.com/

+نوشته شده در سه شنبه 27 شهریور1386ساعت7:21 قبل از ظهرتوسط رضااقبالی | |

GPS یا سیستم مکان يابي جهاني

سیستم مکان يابي جهاني

GPS چيست؟

GPS یا سیستم مکان يابي جهاني ،یک سیستم ناوگانی ماهواره است كه از شبكه اي با 24 ماهواره ساخته شد و بوسیله ی سازمان دفاع آمريكا در مدار قرار گرفت. در ابتدا GPS براي مصارف نظامي به كار گرفته می شد اما در 1980 ، دولت آمريكا اين سيستم را براي استفاده هاي شخصي در نظر گرفت.GPS درهر شرايط آب و هوايي و در هر جاي دنيا ،در 24 ساعت شبانه روز قابل دسترسي است و هيچ حق اشتراك يا هزينه اي براي استفاده از GPS وجود ندارد.

GPS چگونه كار مي كند؟

ماهواره های GPS در يك مدار معين، زمين را دو بار در روز دور مي زنند و سیگنال های اطلاعاتی را به زمين ارسال مي كنند. دريافت كننده GPS اين اطلاعات را گرفته و براي محاسبه مكان دقيق كاربر از روش هاي هندسي استفاده مي كند. در اصل دريافت كننده ي GPS زمان ارسال سيگنال از ماهواره را با زمان دريافت سيگنال مقايسه مي كند. اختلاف زمان بازگو كننده ي ميزان فاصله ي ماهواره از دريافت كننده ي GPS است. با اندازه گيري فاصله، از تعدادی چند از ماهواره ها ،دريافت كننده مي تواند مكان كاربر را مشخص كرده و آن را روي نقشه ي الكترونيكي واحد نمايان كند.

يك دريافت كننده ي GPS با سیگنال هايی كه از حداكثر سه ماهواره دريافت مي كند، مي تواند مسير حركت و مختصات دو بعدي (طول و عرض) مكان را محاسبه كند. با در نظر گرفتن چهار يا بيشتر ماهواره ، دريافت كننده مي تواند مختصات سه بعدي (طول،عرض،ارتفاع) مكان كاربر را مشخص كند. زماني كه مكان كاربر مشخص شد ، GPS مي تواند ساير اطلاعات نظیر:سرعت،مسیر،فاصله ي پیموده شده،فاصله تا مقصد،زمان طلوع و غروب خورشید و ... را محاسبه کند.

دقت GPS تا چه حد است؟

امروزه دريافت كننده هاي GPS داراي دقت بي نهايت بالايي هستند و اين امر را مديون طرح كانال چند گانه موازي هستيم. دريافت كننده هاي كانال 12 موازي گارمين به محض روشن شدن سرعت بالايي در برقراري رابطه با ماهواره دارد و اين ارتباط به طور مستمر بر قرار است و حتي درختان انبوه و آسمان خراش هاي بلند مانع برقراري ارتباط نمي شوند.كارخانه هاي اتمسفريك و ديگر چشمه هاي ايجاد خطا، روي دقت دريافت كننده ي GPS تاثير مي گذلرند. دريافت كننده هاي GPS گارمين داراي ميانگين دقت 15 متر مي با شند.دريافت كننده هاي GPS گارمين با قابليت سيستم افزايش عرض ناحيه دقت را با ميانگين كمتر از 3 متر بهبود مي بخشد. هيچ لوازم يدكي و يا حق الزحمه اي براي استفاده از سيستم افزايش عرض ناحيه احتياج نيست.كاربران مي توانند دقت را با كمك GPS تفاضلي بهتر كنند. به اين صورت كه سيگنال هاي GPS را تقويت مي كند و به ميانگين 3تا 5 متر مي رساند.گارد ساحلي آمريكا اغلب از سرويس تقويت كننده GPS تفاضلي استفاده مي كند. اين سيستم شامل شبكه اي از برج ها مي باشد كه سيگنال هاي GPS را دريافت كرده و سيگنالي تقويت شده به وسيله ي فرستنده هاي راديويي ارسال مي كنند. به منظور دريافت سيگنال هاي تقويت شده كاربران علاوه بر GPS به يك آنتن و دريافت كننده علايم گوناگون نياز دارند.

سيستم ماهواره اي GPS :

24 ماهواره كه بخش فضايي GPS را شامل مي شوند در مداري با فاصله ي 12 هزار مايل از زمين قرار دارند. آنها پيوسته در حال حركت بوده و در كمتر از 24 ساعت دو دور كامل مي زنند. اين ماهواره ها با سرعت تقريبي 7 هزار مايل در ساعت حركت مي كنند.

ماهواره هاي GPS به كمك انرژي خورشيد كار مي كنند. در زمان خورشيد گرفتگي و زماني كه این انرژی وجود ندارد، آنها با بهره گیری از باطري هاي پشتيبان به كار خود ادامه مي دهند.علاوه بر این، راكت هاي تقويت كننده ي كوچك به كمك ماهواره آمده و آن را در مسير اصلي خود قرار مي دهند.

در اينجا به حقايق جالبي در مورد ماهواره هاي GPS اشاره مي كنيم:(البته ناو استار نامي است كه سازمان دفاع آمريكا براي GPS انتخاب كرد.)

اولين ماهواره ي GPS در سال 1978 به سوي مدار خود روانه شد.
تمام 24 ماهواره در سال 1994 به راه افتادند.
كارايي هر ماهواره حدود 10 سال است و جايگزين ها دائما در حال ساخته شدن و قرار گرفتن در مدار خود مي باشد.
وزن يك ماهواره GPS در حدود دو هزار پند ( 907 کیلوگرم) است و زماني كه صفحات خورشيدي آن باز مي شود در حدود 17 فوت (8.18 متر) عرض دارد.
قدرت فرستنده ها تنها50 وات يا كمتر است.

سيگنال چيست؟

ماهواره هاي GPS دو سيگنال راديويي كوتاه و قوي L1 و L2 را ارسال مي كنند. GPS هاي شخصي L1 را با فركانس 1575.42 مگا هرتز روي باند UHF دريافت مي كنند. اين سيگنال ها از ميان ابر و گاز و پلاستيك عبور مي كند اما از ميان جامدات ، ساختمان ها و كوه ها نمي تواند عبور كند.يك سيگنال GPS شامل سه بيت اطلاعات متفاوت است: يك كد تصادفي كاذب، اطلاعات زود گذر(يك روزه) و اطلاعات ساليانه.

كد تصادفي كاذب به سادگي يك كد ID است كه ماهواره اي را كه در حال ارسال اطلاعات مي باشد را مشخص مي كند. شما مي توانيد اين عدد(كد) را هنگامي روي صفحه ماهواره واحد GPS گارمين خود ببينيد كه آن مشخص مي كند كدام يك از ماهواره ها در حال دريافت كردن آن است.
اطلاعات زود گذر(يك روزه): مكاني را كه هر ماهواره GPS در هر ساعتي بايد داشته باشد را به دريافت كننده ي GPS نشان مي دهد.اين اطلاعات ارسال شده توسط هر ماهواره ، اطلاعات مداري مربوط به آن ماهواره و ساير ماهواره هاي واقع در سيستم را نشان مي دهد.
اطلاعات ساليانه كه به وسيله هر ماهواره به طور پيوسته ارسال مي شود شامل اطلاعات مهمي در رابطه با وضع ماهواره (سالم يا خراب بودن)، زمان و اطلاعات رايج است. اين بخش از سيگنال براي مشخص كردن مكان بسيار ضروري است.

چشمه هايي كه بر سيگنال هاي GPS‌ تاثير گذاشته و باعث فاسد شدن (از بين رفتن) آنها شده و در نتيجه روي دقت و صحت اطلاعات تاثير گذار است به قرار زير مي باشد:

تاخيرات تروپوسفر (پايين ترين بخش اتمسفر) و يونسفر (يون کره): سيگنال هاي ماهواره اي به هنگام عبور از اتمسفر كند مي شوند. سيستم GPS از مدلي ساختگي استفاده مي كند تا ميانگين تاخير را محاسبه و هر چند به طور جزيي اين نوع خطا را اصلاح كند.
سيگنال هاي چند گانه:زماني رخ مي دهد كه سيگنال هاي GPS قبل از رسيدن به دريافت كننده توسط ساختمان هاي بلند يا سطوح سنگي بزرگ، منعكس مي شوند كه اين خود باعث افزايش زمان سفر و در نتيجه ايجاد خطا مي گردد.
خطاهاي زماني دريافت كننده: ساعت يك دريافت كننده همانند ساعت هاي اتمي ماهواره هاي GPS دقيق نيست بنابراين خطاي زيادي از لحاظ وقت و زمان ممكن است پيش آيد.
خطاهاي مداري : اطلاعات يك روزه ممكن است كه مكان نادرستي از ماهواره را گزارش دهد كه باعث ايجاد خطا مي شود.
تعدادي از ماهواره هاي قابل رويت ،ساختمان ها، ترن،موانع الكترونيكي و حتي بعضي اوقات درختان انبوه مي توانند سدي در برابر سيگنال ها شوند كه منجر به ايجاد خطا شده و يا مكان يابي غير ممكن مي گردد.
هندسه ماهواره ها: اشاره به موقعيت نسبي ماهواره ها در هر زماني دارد. يك مثال كه در مورد هندسه ماهواره ها وجود دارد زماني است كه ماهواره ها در زاويه هاي عريض در ارتباط با هم قرار دارند. زماني كه ماهواره ها روي يك خط و يا گروهي كوچك قرار دارند هندسه ضعيفي را ايجاد مي كنند.
فساد عمدي سيگنال ماهواره: قابليت استفاده از ماهواره هاي برگزيده (كه به مخفف SA گفته مي شود) كه يك فساد عمدي در سيگنال ها است ، زماني به وسيله ي سازمان دفاع آمريكا وضع شد. SA براي اين در نظر گرفته شده است تا دشمن نظامي نتواند سيگنال هاي فوق العاده دقيق GPS استفاده كند.دولت آمريكا SA را در ماه مه 2000 قطع كرد تا دقت دريافت كننده هاي GPS هاي شخصي را افزايش دهد.