مقدمه ای بر دقت جی پی اس:

پیش از شرح هر مطلبی لازم به توضیح است که امروزه عبارت جی پی اس یک عبارت قدیمی است که توسط کاربران گیرنده های نقشه برداری و تولید کنندگان و فروشندگان آن مورد استفاده قرار می گیرد. از اساس عبارت جی پی اس متوجه گیرنده های قدیمی نقشه برداریست که توسط مشاهدات ماهواره های جی پی اس (GPS) توان تعیین موقعیت کاربران روی زمین را داشته اند. آنچه که لازم است پیش از هرچیز توضیح داده شود این است که نام های بسیاری برای این گیرنده ها امروزه به گوش نقشه برداران می رسد. از جمله آن ها می توان به جی پی اس ایستگاهی، جی پی اس دو فرکانسه، جی پی اس چند فرکانسه یا مولتی فرکانس (Multi Frequency)، جی پی اس RTK یا جی پی اس آر تی کی یا GPS RTK، همچنین جی پی اس کاداستر یا جی پی اس شمیم اشاره کرد. اما آنچه باید مورد توجه قرار گیرد این است که گیرنده های جی پی اس برای امور نقشه برداری دیگر منسوخ شده و امروزه همه از گیرنده های جی ان اس اس (GNSS) نقشه برداری استفاده می کنند.

عوامل اثر گذار بر دقت جی پی اس:

از جمله عوامل اثر گذار بر دقت جی پی اس می توان به اثرات یا خطای اتمسفریک، اثرات یا خطاهای چند مسیری یا مالتی پس (Multipath)، تغییرات مرکز فاز آنتن، خطاهای مربوط به دقت اندازه گیری ساعت ماهواره و گیرنده، خطای اندازه گیری مدار ماهواره و بسیاری موارد دیگر اشاره کرد که در ادامه به شرح آن ها پرداخته خواهد شد.

اثرات یا خطای اتمسفریک بر دقت جی پی اس:

اتمسفر دارای دو لایه عمده تروپسفر (Troposphere) و یونوسفر (Ionosphere) می باشد. تا حدود 30 تا 40 کیلومتر اتمسفر زمین را تروپسفر و تا 1000 کیلومتری را یونوسفر تشکیل داده است، که نسبت به سیگنال های جی پی اس (GPS) یک محیط پراکنده (dispersive) است. این امر موجب می گردد تا سیگنال ارسالی از جانب ماهواره هایی همچون (GPS) متعلق به ایالات متحده آمریکا، ماهواره های گلوناس (GLONASS) متعلق به کشور روسیه، ماهواره های کامپس (Compass) یا بیدو (BeiDou) متعلق به کشور چین و ماهواره های گالیله (Galileo) متعلق به اتحادیه اروپا حین عبور از محیط های مذکور دچار تقدم یا تاخر زمانی گردند. به این پدیده تقدم یا تاخر فاز می گویند. میزان این تقدم یا تاخر وابسته به تعداد الکترون های لایه یونوسفر (TEC) و میزان بخارات موجود در لایه تروپوسفر است که با زمان تغییر می کند. بیش از 50 تا 60 در صد از خطاها در اندازه گیری های سیستم جی پی اس (GPS) ناشی از اتمسفر (ترو پسفر و یونوسفر ) است.

اثرات یا خطای چند مسیری  بر دقت جی پی اس:

خطای چند مسیری بر دقت جی پی اس به دلیل دریافت غیر مستقیم امواج توسط گیرنده ایجاد می شود. در مناطقی مانند کنار رودخانه ها ,مجاورت اتومبیل ها ,کنار دیوارهای قائم، شیروانی ها  و … امواج جی پی اس (GPS) یا به صورت کلی جی ان اس اس (GNSS) منعکس شده و ممکن است توسط گیرنده دریافت شوند. دریافت این امواج سبب حصول شبه فاصله های (فاصله های کم دقت گیرنده تا ماهواره) اشتباه می شود. برای جلوگیری از اثر چند مسیری (Multipath) از صفحه زمینی ( GROUND PLATE) و یا از چک رینک (Chokering) استفاده می شود. همچنین با ترکیب امواج حامل  L1وL2  و اندازه گیری کد تاثیر multi path قابل شناسایی و حذف است. دلیل این امر وابستگی این خطا به فرکانس است.

اثرات یا خطای تغییرات مرکز فاز آنتن بر دقت جی پی اس:

مرکز فاز الکترونیکی دستگاه گیرنده نقطه ایست که اندازه گیری امواج رادیویی نسبت به آن سنجیده می شود. این مرکز فاز با مرکز فاز فیزیکی دستگاه تفاوت دارد. مقدار فاصله یا آفست (Offset) وابسته به ارتفاع ,آزیموت و شدت سیگنال های ماهواره ای دارد و برای امواج L1 و L2 متفاوت است. دو تاثیر متفاوت در این مورد وجود دارد : آفست و تغییرات. این تغییرات برای هر آنتن از جانب کمپانی تولید کننده آنتن به صورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده و در قالب فایل آنتکس (Antex) در اختیار کاربران قرار داده می شود. میزان دقت یک آنتن وابسته به میزان تغییرات مرکز فاز آن است و بستگی به آفست مرکز فاز ندارد.

اثرات یا خطای ساعت ماهواره بر دقت جی پی اس:

ماهواره های جی پی اس (GPS) یا به صورت کلی جی ان اس اس (GNSS) دارای نوسان ساز های بسیار دقیقی از نوع سدیم و ربدیم هستند, لذا دارای ساعت بسیار دقیقی در ابعاد اندازه گیری میکروثانیه و نانو ثانیه می باشند و همچنین این ساعت ها همواره با ساعت اصلی سیستم جی پی اس (GPS) کنترل می شوند و پارامترهای تصحیح آن به صورت ضرایب یک چند جمله ای درجه دو به کاربر ارسال می شود. با این وجود با استفاده از برخی ترکیبات مشاهدات این خطا قابل حذف است.

اثرات یا خطای ساعت گیرنده بر دقت جی پی اس:

دلیل ارزان تر کردن گیرنده های جی پی اس (GPS) یا به صورت کلی جی ان اس اس (GNSS)  معمولا از نوسان ساز های کوارتز نسبتا ارزان قیمت استفاده می شود و بنابراین پایداری ساعت آنها بسیار پایین تراز ساعت سیستم GPS یا ساعت ماهواره ها است. لیکن با استفاده از زمان ارسالی ماهواره ها این ساعت قابل کنترل است. همچنین با استفاده از روش های تفاضلی تاثیر خطای ساعت گیرنده قابل حذف شدن است. اصطلاح راه اندازه اولیه (Initialize) در گیرنده های جی پی اس (GPS) برای یکسان سازی مبنای شروع فعالیت اندازه گیری های گیرنده براساس ساعت ماهواره و گیرنده است. در صورت قطع ارتباط بین گیرنده و ماهواره، گیرنده نیاز به راه اندازی مجدد (ReInitialize) دارد.

اثرات یا خطای مدار ماهواره بر دقت جی پی اس:

ماهواره های جی پی اس (GPS) یا به صورت کلی جی ان اس اس (GNSS) به دلیل وجود برخی تاثیرات فیزیکی مانند جاذبه زمین و سایر سیارات و جاذبه خورشید ,تاثییر تشعشعات خورشیدی و اصطکاک اتمسفری, دقیقا در مدار پیش بینی شده حرکت نمی کنند و بنابراین مدار واقعی اختلافی با مدار حاصل از داده های افمریس دارد که این مسئله خطایی را در شبه فاصله ها و اندازه گیری های نهایی ایجاد می کند.