أحدثت تكنولوجيا الرصد علي الأقمار الصناعية ثورة هائلة في مجال علوم المساحة والخرائط منذ بدء تطبيقها في السبعينات من القرن العشرين , الأ أن النظام العالمي لتحديد الموقع (GPS ) كان له بالغ الأثر في زيادة الدقة وخفض تكلفة تنفيذ الأعمال المساحية . وقد كان لمعهد بحوث المساحة السبق في أقتناء أول أجهزة هذا النظام في مصر في عام 1986 . ويتكون هذا النظام من 24 قمرا صناعيا ( 21 قمر عامل بالأضافة الي 3 أقمار احتياطية ) .
يدورا حول الأرض علي أرتفاع حوالي 20,000 كيلو متر . وبذلك فأنه يمكن رصد 4 أقمار صناعية من من أي مكان علي سطح الأرض في أي وقت من اليوم .
يتمتع نظام GPS بالعديد من المميزات التي أهلته ليحتل المرتبة الأولي في نظام الرصد علي الأقمار الصناعية علي المستوي العالمي . ومن هذه المميزات :
الدقة العالية : تبلغ دقة الأحداثيات الناتجة من استخدام هذا النظام (علي الأقل ) عشرة أضعاف الدقة التي يمكن الحصول عليها باستخدام طرق الرصد الأرضية التقليدية .
- الأتاحة : يمكن استقبال أشارات الأقمار الصناعية طوال الأربع والعشرون ساعة يوميا.
-العالمية : أرصاد النظام متاحة في أي مكان علي سطح الكرة الأرضية .
عدم التأثر بالظروف المناخية : العوامل المناخية ( الأمطار والثلوج والحرارة والرياح ) لا تؤثر علي الأشارات المرسلة من الأقمار الصناعية .
- تلاشي الأخطاء البشرية : أجهزة GPS لها طبيعو شبه ألية ولا تحتاج لتدخل الراصد ولا تعتمد علي التوجية البصري مما يقلل بنسبة كبيرة من حدوث الأخطاء البشرية .
سهولة الأستخدام : تتميز أجهزة GPS بسهولة الأستخدام مقارنة بأجهزة المساحة الأرضية
التي تتطلب خبرة كبيرة من الراصد .
العائد الأقتصادي : أثبتت الدراسات في مصر والعالم أن استخدام نظام GPS يوفر حوالي 50 % من الوقت والتكلفة مقارنة بالطرق المساحية التقليدية .
وتوجد العديد من أساليب الرصد عند استخدام نظام GPS وأهمها :
1: الرصد الثابت (static positioning ) وفيه يتم احتلال نقطتين علي الأقل لمده لا تقل عن 45 دقيقة للوصول ألي دقة عالية مناسبة للتطبيقات الجيوديسية .
الرصد المتحرك (kinematic positioning ) حيث يثبت جهاز الأستقبال علي جسم متحرك مثل الطائرات والسفن مما لا يتطلب دقة عالية في تحديد المواقع.
- مجموعة من طرق الرصد التي تحاول الجمع بين مميزات كلا الأسلوبين الثابت والمتحرك لزيادة الدقة وخفض الزمن اللازم للرصد , ومنها أساليب :
stop and go < semi kinemat ,pseudo - kinematic , on the fly
ويعتبر أسلوب (OTF) on the - fly من أحدث الأساليب التي تتيح دقة عالية مع وفر في الزمن اللازم للرصد الحقلي . ويشمل الملحق 1 التفاصيل الرياضية المستخدمة في هذا الأسلوب الحديث للرصد علي الأقمار الصناعية .
3- الرصد الحقلي وتجميع البيانات
بعد أجراء الردراسات الأولية للأعمال المطلوب وتنفيذها تم أختيار مجموعة من أحدث وأدق الأجهزة لأجراء أعمال الرصد الحقلي والحسابات المكتبية وطبع الخرائط . ويجدر الذكر أن أجهزة GPS الجيوديسية المستخدمة تتمتع بأعلي مستوي من التقنية الحديثة والمواصفات الدقيقة اللازمة لتنفيذ الأعمال المساحية عالية الدقة حيث أن مواصفاتها كالتالي :
- Capable of receiving both C/A and P codes
- Use 24 independent channels for receiving satellite signals
- Track up to 12 GPS satellites simultaneously
- Record received signals on a built-in memory enough for up to 12
continuous hours
- Use a high-precision geodetic antenna with minimum
multiparty effect
- Capable of performing both static and kinematic observation techniques
- Perform On-The-Fly (OTF) initialization technique
- The normal accuracy of the obtained baseline length, in a static mode, is
5 mm ± 1 ppm (part per million). In other words, this means that for a
baseline of 10 km, the expected mean square error is 15 mm.
تكونت الأعمال الحقلية من عدة مهام لتنفيذ أهداف المشروع وشملت مايلي :
- الاستكشاف:
تم استخدام أجهزة GPS المحمولة لعمل استكشاف عام لمنطقة الدراسة والتغير في طبوغرافيتها تمهيدا لتصميم أمثل أسلوب لتجميع البانات الحقلية التي تؤدي الغرض المطلوب ودقة الخريطة الطبوغرافية المرجوة . هذا بالأضافة الي أستكشاف أقرب نقط الشبكة الجيوديسية القومية لأستخدامها في أعمال الربط المساحي للحصول علي أحداثيات دقيقة .
أنشاء شبكة ثوابت أرضية :
تم أنشاء شبكة مكونة من ستة نقاط جيوديسية لتكون الهيكل الجيوديسي الأساسي لمنطقة المشروع . وتوجد أربعة محطات من هذه الشبكة علي الضفة الشمالية للترعة - عند علامات كيلومترية ثابتة من التدريج المستخدم في أعمال المشروع - حتي يمكن أستخدام
هذه العلامات في أي تطبيقات هندسية في أطار المشروع . وقد تم رصد الأحداثيات الجغرافية لنقاط هذه الشبكة باستخدام اسلوب الرصد الثابت مع ربطها علي نقطة y23 أحدي نقاط الشبكة الجيوديسية القومية لأرصاد GPS في جمهورية مصر العربية والتي أقامتها الهيئة المصرية العامة للمساحة بغرض أيجاد مرجع جيوديسي واحد للجمهورية .
أعمال الميزانيات الأرضية :
من المعلوم أن الارتفاع الناتج من أرصاد GPS يكون مقاسا الي سطح العالمي الممثل للكرة الأرضية والمعروف باسم )world geodetic system 1984 (wgs84
مما يدل علي أن هذه الأرتفاعات تكون تكون من النوع الجيوديسي ellipsoidal height (H)
ألا أن المشروعات الهندسية تعتمد علي أستخدام المناسيب وهي الأرتفاعات المقاسة الي متوسط منسوب سطح البحر mean sea level وبذلك تندرج تحت نوع الارتفاعات الارثومومترية orthometric hights H ويمثل شكل رسما توضيحيا للعلاقة بين كلا نوعي الارتفاعات . وتوجد العديد من الطرق الجيوديسية للتحويل بين كلا نوعي الارتفاعات ألا أن أدقها هي طريقة استنباط علاقة رياضية بين كلا نوعي الارتفاعين عند مجموعة نقاط في منطقة محددة وهذا ما يسمي بأسلوب أستنباط الجيويد المحلي . ولذلك فقد تم رصد 6 خطوط ميزانية أرضية للحصول علي مناسيب نقاط الشبكة الجيوديسية لاستخدامها في تحويل الأرتفاعات الجيوديسية لكل أرصاد GPS الي مناسيب .
-أعمال الرفع الطبوغرافي :
تم أستخدام أجهزة GPS الجيوديسية لتنفيذ الرفع الطبوغرافي لمنطقة الدراسة باستخدام أسلوب OTF للحصول علي دقة مناسبة مع خفض التكلفة الأقتصادية . وفي هذا الأسلوب كان يتم احتلال بعض نقط الشبكة الجيوديسية التي تم أنشاؤها في وضع الرصد الثابت بينما يتم وضع جهاز أخر علي سيارة مجهزة تتحرك في خطوط مستقيمة متوازية لتجميع الأرصاد بصفة ألية مستمرة . وبهذا الأسلوب تم رفع حوالي 15 نقطة تغطي منطقة الدراسة . وبعد ذلك أمكن حساب الأحداثيات ثلاثية الأبعاد لهذة النقاط لاستخدامها في أنشاء الخريطة الكنتورية .
