gps的作用(五寸機gps的作用)

自從有了內置GPS（全球定位系統）的智能手機，普通人在城市，荒野穿行時不再迷路，如果您認為GPS的功能僅限于此，那就大錯特錯了。

GPS工作原理圖

GPS系統由一組衛星組成，這些衛星將信號發送到地球表面。一個基本的GPS接收器，比如您的智能手機中的接收器可以通過測量來自四個或更多衛星的信號的到達時間來確定您所在的位置（精度約1至10米）。借助更先進和更昂貴的專業GPS接收器，科學家們可以精確定位到幾厘米甚至幾毫米的位置。

除了導航，GPS還可以做以下5件事情：

1.感知地震

幾個世紀以來，地球科學家一直依靠地震儀來測量地面晃動的程度，以評估地震的規模和嚴重程度。GPS接收器具有不同的探測目的：跟蹤發生在非常慢的尺度上的地質過程，例如地球板塊構造的過程中相互碾磨的速率。

之前大多數研究人員認為GPS無法足夠準確，足夠快地測量位置，無法用于評估地震。但是事實證明，科學家可以從GPS衛星傳輸到地球的信號中提取更多信息。

這些信號分為兩個部分。一個是每個GPS衛星發射的唯一的數字代碼。第二個是較短波長的“載波”信號，該信號從衛星發送代碼。由于載波信號具有較短的波長（僅20厘米），而數字編碼的較長波長則只有幾十或幾百米，因此載波信號提供了一種高分辨率，可以在地球表面上精確定位點。科學家，測量師，軍隊和其他人員通常需要非常精確的GPS位置，他們需要一個更復雜的GPS接收器。

工程師還在不斷提高GPS接收器更新位置的速度，這意味著它們可以每秒刷新自己20次或更多。當可以如此迅速地進行精確測量時，GPS就能用來檢查地震期間地面的運動方式。

2003年，使用遍布美國西部的GPS接收器，科學家研究了阿拉斯加7.9級地震當中的地震波引起地面移動。2011年，研究人員已經能夠獲取有關席卷日本的9.1級地震的GPS數據，并顯示地震發生時海底移動了驚人的60米。現在，科學家正在更廣泛地研究GPS數據如何幫助他們快速評估地震，他們利用地震震中附近GPS站的信息，可以在10秒內確定地震是破壞性的7級還是完全破壞性的9級地震。

美國西海岸的研究人員甚至已經將GPS整合到地震預警系統當中，該系統可以檢測到地面震動，并通知遙遠城市的人地震是否可能很快到達。

2.監視火山

除地震外，GPS的還可以幫助人們對其他自然災害做出更快的反應。

例如，許多火山觀測站也裝備了GPS接收器，由于巖漿開始移動時，通常也會引起地表移動。通過監視火山周圍的GPS站如何隨時間上升或下降，研究人員可以更好地了解熔融巖石的流動。

去年夏威夷基拉韋厄火山大噴發之前，研究人員使用GPS來了解火山的移動情況。當地官員利用這些信息來幫助決定從哪些地區撤離居民。

即使在火山爆發后，GPS數據也可能有用。由于信號從衛星傳播到地面，因此它們必須穿過火山噴入空中的物質。

2013年，幾個研究小組研究了四年前阿拉斯加的里道特火山噴發的GPS數據，發現這些信號在噴發開始后不久就失真了。通過研究失真，科學家可以估算出噴出了多少灰燼，以及其運行速度有多快。

科學家一直在研究使用智能手機的GPS接收器實現火山監測。這可能使火山學家能夠建立一個相對便宜的GPS網絡，并在煙羽上升時對其進行監控。對于飛機來說，火山羽流是一個大問題，飛機必須繞著火山灰飛行，以避免微粒堵塞噴氣發動機的風險。

3.探雪

GPS某些最出乎意料的用途來自其信號中最混亂的部分：反射到地面的部分。

典型的GPS接收器，如智能手機中的接收器大多會拾取直接來自我們頭頂的GPS衛星信號。但是，它還會拾取在您正在行走的地面上反彈并反射到智能手機上的信號。

多年以來，科學家一直認為這些反射信號不過是噪聲，某種回聲使數據模糊不清，使人們很難弄清發生了什么。但是研究人員認為，可以利用這些GPS接收器中的回波。他們研究了從地面反射的信號的頻率，以及這些信號與直接到達接收器的信號如何結合，從而推斷出回聲反射出來的表面質量。

這種方法使科學家可以了解GPS接收器下方的地面情況，比如土壤中含有多少水分，或者表面上積雪了多少。地面上積雪越多，回波與接收器之間的距離越短。GPS站可以用作積雪傳感器來測量積雪深度。

該技術在北極和南極洲也很有效，那里很少有氣象站全年監測降雪。科學家們研究了2007年至2017年在西南極洲23個GPS站的積雪數據。他們發現GPS站可以直接測量變化的積雪。對于希望評估冬季南極冰蓋積雪的數量以及與每年夏季融化的雪量，這是至關重要的信息。

4.感知沉降

GPS在監視水位變化方面也很有用。

今年7月，研究人員在孟加拉國的恒河與雅魯藏布江交界處安裝了GPS站，目的是測量河流沉積物是否壓實，土地是否正在緩慢下沉，使其在熱帶氣旋和海平面上升期間更容易遭受洪水的侵襲。

GPS接收器甚至可以幫助海洋學家和水手充當潮汐儀，它們可以準確地跟蹤潮汐變化。這對于世界上那些沒有設置長期潮汐儀的地區可能會有所幫助。

5.分析大氣

最后，GPS可以分析大氣上空的信息。水蒸氣，帶電粒子和其他因素會延遲GPS信號在大氣中的傳播。

研究人員使用GPS來研究大氣中的水蒸氣量，這些水蒸氣可以以雨或雪的形式沉淀出來。研究人員利用這些變化來計算在大雨中可能從天上掉下來的水量，從而使氣象預報員可以微調山洪暴發的預測。

當GPS信號穿過被稱為電離層的高層大氣帶電部分時，也會受到影響。科學家使用GPS數據跟蹤海嘯在下方海洋中運動時電離層的變化。海嘯的力量在大氣中產生變化，并一直波動到電離層。這項技術有一天可以補充傳統的海嘯預警方法。

科學家甚至已經能夠使用GPS研究日全食的影響。2017年8月，他們使用美國各地的GPS站來測量隨著月球陰影在整個大陸上移動時，高層大氣中的電子數量如何下降，從而使原本可以產生電子的光變暗。