الجيل الثالث لاجهزة GPS

الجيل الثالث من أجهزة الجي بي إس

ملخص عربي لمقالة ظهرت حديثا في عدد يونيه 2009م من مجلة Survey and Construction Newsletter وهي أحدي مطبوعات مجلة GPS World العالمية ذائعة الانتشار والمتخصصة في الجي بي إس.

لقراءة المقالة كاملة بالانجليزية – وهي للكاتب ايريك جاكستاتر - أنظر الرابط:
]http://sc.gpsworld.com/gpssc/S%26C+Newsletter%3A+Editorial/GPS-Receivers-for-GIS-Data-Collection/ArticleStandard/Article/detail/605574?contextCategoryId=25249

________________________________________________

الجيل الثالث لأجهزة الجي بي إس [العنوان من اختياري] يضم أجهزة الجي بي إس المخصصة لتجميع البيانات في نظم المعلومات الجغرافية والتي بدأت في الظهور تحت اسم أجهزة GPS/GIS. يمكن إطلاق اسم الجيل الثالث علي هذه الأجهزة الجديدة لان الشائع أن أجهزة الجي بي إس إما أجهزة ملاحية Navigation محمولة يدويا أو أجهزة جيوديسية Geodetic هندسية. أهم ما يميز هذه النوعية الجديدة من الأجهزة أنها تقدم أفضل ما يمكن من الأداء و الدقة في المناطق المطلوب فيها تجميع بيانات تطبيقات نظم المعلومات الجغرافية [مصطلح البيانات هنا في هذا المقال يدل علي البيانات غير المكانية أو البيانات الوصفية Attribute Data أي أية بيانات مطلوب تجميعها بخلاف الإحداثيات]. أي أن مطوري هذه الأجهزة يضعون في اعتبارهم أن تؤدي العمل في مناطق ربما ليست مناطق مفتوحة [سهل قيها استقبال إشارات الأقمار الصناعية] وأيضا بقدر "معقول" من الدقة (أي ليس بالضرورة "أعلي" دقة ممكنة).

ربما يكون مفيدا أن ننظر للجدول التالي لعمل مقارنة سريعة بين الأجيال الثلاثة من أجهزة الجي بي إس لنحاول التعرف علي المواصفات العامة وراء أولويات تصنيع الأجهزة لكل نوع منهم. والأرقام في الجدول تتراوح بين الرقم 1 ويعني أعلي أولوية في تصنيع الجهاز ، والرقم 5 ويعني أقل أولوية في تصنيع الجهاز:

البند أجهزة ملاحية أجهزة GPS/GIS أجهزة هندسية
الدقة 4 2 1
تعقب الأقمار 1 3 5
إمكانيات تجميع بيانات 5 1 2

من المعروف أنه توجد آلاف من شركات تطوير أجهزة الجي بي إس الملاحية بينما يوجد حوالي عشر شركات فقط لتصنيع الأجهزة الهندسية (أشهرهم ترمبل و ليكا و توبكون و سوكيا و ماجلان و جافات) بينما يوجد أقل من عشر شركات بدأت تنتج أجهزة GPS/GIS (منهم ترمبل و ماجلان و سوكيا وجافات).

يعد سوق الطلب علي أجهزة الجيل الثالث سوقا معقدا لعدة أسباب منها علي سبيل المثال:

· يطلب مستخدمي الجي بي إس أجهزة تعمل بكفاءة في جميع أنواع المناطق مثل: مناطق كثيفة الأشجار ، مناطق جبلية ، مناطق مباني ، ولا يوجد منتج واحد من الأجهزة يلبي كل متطلبات المستخدمين.

· لدي المستخدمين عدة طلبات في موضوع تجميع البيانات ، فمثلا البعض يريد تجميع بيانات وصفية للخدمات والبعض يريد تجميع بيانات ديناميكية عن خطوط مقسمة لأجزاء بينما آخرون يريدون تجميع بيانات عن السرعات المسموح بها لكل جزء في طريق عام.

· لا توجد طريقة قياسية لدي منتجي أجهزة الجي بي إس لكيفية توزيع هذه النوعية الحديثة من أجهزة الجي بي إس حيث أن معظم موزعي أجهزة الجي بي إس – العاديين - ليسوا علي دراية بمواصفات و مميزات وتقنيات الجيل الثالث.

وبالإضافة لذلك فتوجد عدة عوامل تؤثر علي كيفية تحديد احتياجات المستخدمين من أجهزة الجيل الثالث وأولويات اختيار هؤلاء المستخدمين ، مثلا:

1- الميزانية:
هل ميزانية شراء الأجهزة هي الأولوية رقم 1 لدي المستخدم عندما يريد جهاز من أجهزة الجيل الثالث ، أم أن مميزات الجهاز و خاصة في تجميع البيانات هي الأولوية الأولي وراء اتخاذ قراره؟

2- الدقة:
إذا سالت أي مستخدم جي بي إس عن مستوي الدقة الذي يريده من جهاز الجي بي إس ، فربما تكون إجابته الفورية : "أعلي دقة ممكنة". لكن عندما نشرح له أنه كلما زادت الدقة زاد سعر الجهاز فيبدأ في التراجع ومحاولة عمل توازن بين دقة الجهاز و سعره.

3- متطلبات تجميع البيانات:
غالبا فأن مستخدمي الأجهزة الملاحية و الأجهزة الهندسية أيضا يفكرون في نوع "النقاط" عندما يستخدمون أجهزة الجي بي إس [أي تحديد إحداثيات نقطة أو مجموعة نقاط] وربما في المكتب وبعد إجراء الحسابات يبدءون في توصيل نقطتين لعمل خط بينهما. علي الجانب الآخر فأن مستخدمي الجيل الثالث من الأجهزة لديهم وجهة نظر مختلفة في البيانات المطلوب تجميعها. فكمثال: أن حنفية الحريق ما هي إلا "نقطة" علي الخريطة ، لكن وفي نفس الوقت فلها بيانات أخري ملحقة بها مثل حالتها و تاريخ آخر فحص لها. مثال آخر: قطعة الأرض ما هي إلا "مضلع" علي الخريطة ، لكن مطلوب أيضا معلومات عنها مثل: اسم المالك ، مساحة الأرض ، قيمة الضرائب عليها ... الخ. وبالتالي فأن مستخدمي الجيل الثالث يريدون طريقة أو برنامج كمبيوتر موجود داخل الجهاز بحيث يتم رسم قطعة الأرض (أو المضلع) علي شاشة الجهاز بمجرد الانتهاء من رصد كل ركن من أركان الأرض وأن يكون الجهاز قادرا علي إعطاء معلومات – يتم حسابها في نفس اللحظة – عن طول كل ضلع وأيضا مساحة الأرض.

4- شروط تجميع البيانات:
يعد هذا أهم العوامل في اختيار الجهاز ، فأي جهاز جي بي إس ستقبل إشارات الأقمار الصناعية بكفاءة عالية في المناطق المفتوحة (مثل المناطق الصحراوية أو الزراعية) لكن ماذا عن باقي المناطق أو الأجواء "غير المثالية" ؟ ستتغير الكفاءة من جهاز لجهاز آخر. فبعض الأجهزة يمكنها تعقب الأقمار الصناعية في جميع الأجواء حتي لو كانت الإشارات مشوشة (مما سيقلل من دقة الإحداثيات المرصودة). أفضل الأجهزة هو من يستطيع عمل توازن بين تعقب الإشارات و الدقة المتوقعة وذلك من خلال عناصر ضبط الجهاز طبقا لنوعية منطقة العمل.

أسعار أجهزة الجيل الثالث:

يعد متوسط سعر جهاز الجي بي إس الملاحي في حدود مائتي دولار أمريكي لكن سعر جهاز GPS/GIS (الجيل الثالث) الذي له نفس مستوي الدقة لكن مع إمكانيات تجميع البيانات يصل في المتوسط ألفي دولار أمريكي. بالطبع توجد عدة عوامل وراء اختلاف السعر بهذه الطريقة ومن أهمهم التصميم الهندسي الجيد والدعم الفني لأجهزة الجيل الثالث ، بالإضافة إلي أن هذه النوعية الجديدة من أجهزة الجي بي إس لم تنتشر في الأسواق بعد ومن المتوقع أن يقل سعرها مع زيادة مبيعاتها في المستقبل القريب.

مصادر تصحيح الأرصاد:

من المعلوم أن دقة الإحداثيات المرصودة بجهاز جي بي إس واحد (بدون أية تصحيحات) في حدود عدة أمتار الآن [فيما قبل عام 2000م كانت هذه الدقة في حدود مائة متر !] ، مما جعل الأجهزة المحمولة مناسبة للعديد من التطبيقات الملاحية. لكن أجهزة الجيل الثالث تحتاج عامة دقة أحسن من هذا المستوي مما يجعلها تحتاج لأي نوع معين من أنواع و خدمات التصحيحات.

في فترة التسعينات من القرن العشرين الميلادي كانت طرق تحسين الدقة تعتمد علي إتمام عمليات الحسابات المكتبية باستخدام برامج متخصصة post-processing. وفي نهاية التسعينات بدأت تظهر بعض الخدمات التجارية لتصحيح الأرصاد مثل خدمة OmniStar التي استطاعت النزول بالدقة إلي مستوي المتر الواحد أو أقل [خدمة تصحيحات OmniStar هي خدمة تقدمها شركة عالمية بنفس الاسم أقامت مجموعة من المحطات المساحية الثابتة التي من خلالها يمكن حساب الخطأ في أرصاد الجي بي إس لكل قمر صناعي في كل لحظة ، وتقوم هذه المحطات بإرسال قيم الخطأ إلي قمر صناعي خاص بهذه الشركة والذي بدوره يعيد بث التصحيحات إلي الأرض ، فإذا كان لدي جهاز استقبال Antenna خاصة بهذه الشركة متصلة مع جهاز استقبال الجي بي إس فيمكنني استقبال إشارات الجي بي إس العادية و في نفس اللحظة يتم استقبال التصحيحات مما يجعل جهاز الجي بي إس بمقدوره تصحيح الإحداثيات المرصودة في نفس اللحظة بدقة تصل إلي 1 متر أو أقل].

ومع بداية القرن الحادي و العشرين بدأت بعض الحكومات إنشاء خدمات تصحيح تغطي مناطق واسعة في كل دولة تتيح هذه التصحيحات مجانا لمستخدمي الجي بي إس في هذه الدول. من أمثلة هذه الخدمات: شبكة WASS في أمريكا و خدمة EGNOS في غرب أوروبا وخدمة MSAS في اليابان و كوريا.

أخيرا توجد أيضا شبكات الرصد التفاضلي اللحظي RTK [عن طريق إقامة محطات ثوابت مساحية معلومة عليها أجهزة جي بي إس مما ينتج عنه حساب قيمة الخطأ في قياسات الجي بي إس في كل لحظة ، وعن طريق وسيلة اتصال معينة – مثل أجهزة راديو لاسلكية أو بلوتوث أو عن طريق الانترنت – تقوم هذه المحطات المرجعية ببث التصحيحات إلي أي جهاز جي بي إس في نفس المنطقة]. ومع أنها شبكات تعتمد فكرتها علي توفير تصحيحات للتطبيقات الهندسية التي تحتاج مستوي السنتيمتر من الدقة إلا أن مستخدمي أجهزة الجيل الثالث بدأوا أيضا الاعتماد علي مثل هذا النوع من خدمات تصحيح الأرصاد. لكن يجب ملاحظة أن بعض هذه الشبكات تبث التصحيحات مجانا و بعضها الآخر بمقابل مادي. [أمثلة لهذا النوع من الشبكات في دول عربية: شبكة VRS في مدينة جدة بالسعودية وأيضا توجد شبكة مماثلة في مدينة دبي بالإمارات وثالثة في مدينة بغداد بالعراق طبقا لمعلوماتي البسيطة حتي الآن].

إن الاتجاه العام لأجهزة الجيل الثالث أو GPS/GIS هو الحصول علي تصحيحات الأرصاد بأي أسلوب متاح حتي يمكن تفادي ارتفاع التكلفة في طريقة الحساب المكتبي والحاجة لبرامج متخصصة و أفراد مدربون جيدا.

أنواع أجهزة الجيل الثالث:

يوجد نوعان رئيسيان – حتي الآن – من أجهزة الجيل الثالث للجي بي إس: الجهاز الكامل ، والجهاز المستقل. الجهاز الكامل يحتوي عدة أجهزة – كلها في نفس الجهاز – ويضم جهاز الجي بي إس وجهاز تجميع البيانات وجهاز كمبيوتر. من أمثلة هذه النوعية من الأجهزة: موديل XT و XH من شركة ترمبل و موديل CX/6 من شركة ماجيلان و موديل GMS-2 من شركة توبكون.علي الجاني الآخر فأن الجهاز المستقل لا يشمل إلا جهاز الجي بي إس وبالتالي فهو يحتاج للتوصيل مع جهاز كمبيوتر كفي PDA أو جهاز كمبيوتر محمول Laptop ليؤديا – معا – الأعمال المطلوبة. من أمثلة هذه النوعية من الأجهزة: موديل Pro-XT و Pro-XH من شركة ترمبل و موديل GIR1600 من شركة سوكيا و موديل GIS-More من شركة جافات.

بالطبع هناك مميزات و أيضا عيوب لكل نوع من النوعين:

- يتميز الجهاز الكامل أمه يضم كل الأجهزة في إطار واحد مما يجعله سهل التعامل لان جميع مكوناته مصنعة من قبل نفس الشركة. لكن من عيوبه أنه يحتاج للتحديث باستمرار مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الكفي التي تتحدث بسرعة سواء في البرامج software أو المعالج الرياضي processor.

- يتميز الجهاز المستقل بمرونة التوصيل بين مكوناته ، فيمكن توصيله مع جهاز كمبيوتر كفي وأيضا يمكن توصيله مع جهاز كمبيوتر محمول ، وقد يكون كل كمبيوتر محملا عليه برنامج نظم معلومات جغرافية مختلفة مما سهل العمل مع برامج متعددة.

الخلاصة:

سيزداد انتشار أجهزة الجيل الثالث – أجهزة الجي بي إس المخصصة لتطبيقات نظم المعلومات الجغرافية GPS/GIS – في المستقبل القريب. تختلف مواصفات و مميزات أجهزة الجيل الثالث بدرجة كبيرة في الأسواق ، ولا يوجد جهاز يصلح لكافة الأغراض و التطبيقات. وأفضل نصيحة – قبل شراء جهاز من الجيل الثالث – أن تتم تجربته للتعرف علي مميزات الجهاز و البرامج المحملة عليه.

[ملحوظة: التعليقات بين القوسين للمترجم وليس لكاتب المقال الأصلي].

__________________________
نقلا عن منتدى الهندسة المساحية في:
http://surveying.ahlamontada.com/montada-f12/topic-t558.htm#1329

جزاك الله كل خير دكتور جمعه
جعله الله تعالي في ميزان حسناتك \اللهم امين