Глобалната система за позициониране (GPS) е най-прогресивният метод за събиране на наземни данни за географските информационни системи (ГИС), който понастоящем се предлага по отношение на лекотата на използване и намаляващите разходи за настройка и достъпността.
През 1973 г. Министерството на отбраната на САЩ (Министерството на отбраната на САЩ) разпорежда разработването на нова система за сателитна навигация за всички компоненти на армията на Съединените щати. Целта на системата е да предостави на военните части точна информация за положението, скоростта и времето в една референтна система, 24 часа в денонощието на всяко място по земното кълбо и при всяко време. По този начин GPS беше изключително военна навигационна система, но по-късно Конгресът на САЩ одобри гражданското използване на тази система.
| GPS сателитно - космически сегмент |
Принципът на системата е прост. Няколко наземни станции определят координатна система. Разстоянията до сателитите се измерват с помощта на електромагнитни вени и се изчисляват техните ефемериди (позиция). Тогава неизвестните координати на която и да е точка могат да бъдат определени от известните позиции на тези спътници и чрез измерване на разстоянията между тази точка и спътниците. Точността на точката, определена по този начин, може да бъде до няколко мм в зависимост от състоянието на атмосферата (атмосферни зауствания, състояние на озон и др.) И качеството на приемника.
Системата G PS се състои от три сегмента - пространство, контрол и потребител. Първият е космическият сегмент - GPS сателитът. Той гарантира, че сигналите от най-малко четири спътника могат да се получават 24 часа в денонощието на всяко място на Земята. Понастоящем 24 сателита обикалят над главите ни на три почти кръгови орбити на височина около 20 200 км с орбитален период от 12 часа. Сателитите са оборудвани с много точен атомен часовник (осцилатор), радиопредавател и други спомагателни устройства. Те предават радиосигнал с точно определена честота. Освен това в този сигнал са кодирани сателитен часовник и няколко други части информация.
| GPS приемник - потребителски сегмент |
Основната задача на контролния сегмент е да наблюдава сателитите, да определя техните орбити, да синхронизира сателитните осцилатори, да контролира сателитните маневри и да предава информация за системата на сателити, които след това да я предават обратно на всички потребители. Първоначално централната контролна станция се намираше в Калифорния, днес е в Колорадо Спрингс. Има общо пет станции за наблюдение. Всяка е снабдена с много точен цезиев часовник.
От началото на GPS се очакваше всеки самолет, кораб, превозно средство и всяка пехотна единица да бъдат оборудвани с GPS приемник. Първото голямо внедряване на тази техника се случи по време на войните в Персийския залив. Първоначално изобщо не беше планирано гражданско използване на тази система, която неочаквано се разви за изненада на създателите ѝ.
| Разпределение на GPS сателити в земните орбити |
Всеки, който иска да използва GPS, трябва да знае ефемеридите (орбитите) на спътниците. Може да се използват излъчвани ефемериди, но те са неточни. За тази цел е създадена международна мрежа от наблюдателни станции, съкратено IGS, която предоставя данни за сателитна орбита 24 часа в денонощието. За целите на GPS беше дефинирана референтната координатна система WGS 1984, от която данните могат да бъдат трансформирани в координатна система, използвана в Словакия. Въпреки че американската армия пусна GPS система за цивилния сектор, тя изкуствено влошава GPS сигнала от сателитите и го напряга до 70-100 m. Този недостатък може да бъде отстранен чрез метод на измерване, известен като DGPS (DGPS-Differential GPS). Po ds tata е, че измерваме в две точки, едната от които има известни координати (референтна точка), а другата, която искаме да определим. Чрез сравняване на известните и определени координати в референтната точка получаваме разликите (отклоненията), чрез които коригираме координатите на втората точка.
GPS технологията все още е доста скъпа в момента. Устройството с точност 1-5 м струва около 2900 $ (100 000 Sk), но ако преценим, че услугите на GPS сателитите са безплатни и сравняваме колко би ни струвало класическо геодезическо фокусиране (което би било ненужно подробно за тематично картографиране в среден мащаб от 1:10 000 до 1: 500 000) или ръчно картографиране (което е неточно), така че може да бъде полезна инвестиция.