الرصد الديناميكي اللحظي RTD لأرصاد الجي بي أس

أسلوب الرصد الديناميكي اللحظي RTD لأرصاد الجي بي أس

من المعروف أن أساليب رصد الجي بي أس تنقسم إلي 3 أساليب:

(1) الرصد المتحرك kinematic أو ما يسمي الرصد بجهاز واحد stand-alone GPS وبه لا يوجد إلا جهاز واحد يقوم برصد إشارات الأقمار الصناعية وحساب إحداثيات موقع الجهاز بدقة غير عالية قد تصل إلي 4-10 متر.

(2) الرصد الثابت static حيث يكون هناك عدة أجهزة (علي الأقل جهازين) تحتل عدد من النقاط – أحداهما علي الأقل نقطة معلومة الإحداثيات أو ما نسميها النقطة الأساسية base station – ويتم الرصد من جميع الأجهزة لمدة زمنية طويلة تعتمد علي المسافات بين الأجهزة ، ثم يتم تحميل كافة الأرصاد من كل الأجهزة إلي كمبيوتر ليقوم بعمل ضبط للأرصاد adjustment ومن ثم حساب إحداثيات نقاط هذه الشبكة اعتمادا علي إحداثيات النقطة الأساسية. وهذا الأسلوب هو الأدق و المستخدم في إنشاء الشبكات الجيوديسية أو نقاط الثوابت المساحية بدقة قد تصل إلي سنتيمتر أو أقل.

(3) الرصد اللحظي المتحرك Real Time Kinematic أو اهتصارا RTK ويعتمد علي وجود جهاز يحتل نقطة أساسية base وجهاز (أو عدد من الأجهزة) تتحرك لرصد النقاط الجديدة ، ويقوم الجهاز عند النقطة الأساسية بحساب تصحيحات إشارات الأقمار الصناعية من خلال مقارنة الإحداثيات المحسوبة بالإحداثيات المعروفة مسبقا لهذه النقطة ، ومن خلال وجود اتصال لاسلكي بين الجهاز الثابت و الجهاز المتحرك يتم نقل هذه التصحيحات إلي الجهاز المتحرك و من ثم يمكنه زيادة دقة الإحداثيات المحسوبة للنقطة (أو النقاط) الجديدة. وغالبا يتم حساب التصحيحات كل 15 أو 30 ثانية وبثها باللاسلكي لتستقبلها الأجهزة المتحركة. وتصل دقة هذا الأسلوب إلي عدة سنتمترات ، ويعتمد تطبيق الأسلوب علي مدي بث التصحيحات اللاسلكية وغالبا يكون في مدي 10-50 كم طبقا لمواصفات جهاز اللاسلكي ذاته.

قامت احدي شركات برامج الجي بي أس (شركة Geodetics) مع احدي شركات تصنيع أجهزة الجي بي أس (شركة Thales لتي تصنع أجهزة Magellan) بتطوير طريقة جديدة للرصد و الحساب وأطلقوا عليها "الرصد الديناميكي اللحظي Real Time Dynamic أو اختصارا RTD". كانت البداية تقريبا في عام 2001م كفكرة رياضية للحساب ثم تطورت بعد أن تبنتها شركة تصنيع الأجهزة ، ثم بدأت هذه الطريقة والأجهزة و البرنامج (أسمه أيضا RTD) في الانتشار الواسع في السنوات القليلة الماضية وتم استخدامه في عدد من التطبيقات سواء المساحية أو الملاحية.

يعتمد أسلوب RTD علي طريقة حسابية جديدة أسمها الحساب لحظة بلحظة epoch-by-epoch وتعتمد علي حساب إحداثيات الجهاز المتحرك (النقطة المجهولة) من خلال استقبال إشارات 4-5 أقمار صناعية في هذه اللحظة. أي أن هذا الأسلوب يختلف عن أسلوب RTK في عدة نقاط:

أ- أنه لا يحتاج أرصاد لمدة زمنية (مهما كانت قصيرة 15-30 ثانية) لأن عملية الحساب ستتم لحظة بلحظة وستعطي نفس الدقة.

ب- في أسلوب RTK كان لا بد أن تستمر إشارات الأقمار الصناعية في الوصول للجهاز باستمرار ، وفي حالة انقطاع هذا الاتصال – بسبب أي عائق مثل مبني أو شجرة ...الخ- كان لابد من إجراء عملية إعادة الاتصال re-initialization والتي تتطلب ثبات الجهاز عند أخر نقطة مرصودة لمدة 30-45 ثانية ثم بعدها يبدأ الجهاز في الحركة مرة أخري ، أما في أسلوب RTD فلا توجد حاجة لهذه العملية والسبب هو – مرة أخري – أن الحسابات تتم لحظة بلحظة.

ج- أسلوب RTK كان يعتمد علي استخدام أجهزة الجي بي أس ثنائية التردد dual-frequency بينما يمكن استخدام أسلوب RTD مع أجهزة الجي بي أس أحادية التردد single-frequency (وهي أجهزة أرخص سعرا من الأجهزة ثنائية التردد) لكن في حدود 5 كم فقط ،. هذا المدى من الممكن أن يكون مناسبا للمشروعات الصغيرة وبالتالي فأن استخدام الأجهزة أحادية التردد (الرخيصة) سيقلل من تكلفة المشروع.

د- كان أقصي مدي لتطبيق أسلوب RTK هو أقل من 50 كم للحصول علي دقة سنتيمترات، أما أسلوب RTD فيعطي نفس الدقة لنفس المدى لكن أيضا يمكن تطبيقه في مدي أكبر حتى 250-300كم لكن الدقة ستكون أقل من 1 متر.

تعددت استخدامات طريقة RTD في تطبيقات مختلفة تشمل:

1- الرفع المساحي لمشروعات صغيرة: من خلال جهاز ثابت (نقطة معلومة) وآخر متحرك (سواء جهاز واحد أو عدد من الأجهزة) يرتبط لاسلكيا مع الجهاز الثابت لاستقبال التصحيحات لحظة بلحظة.

2- شبكات الجي بي أس: في حالة إنشاء شبكة من نقاط الجي بي أس تغطي منطقة كبيرة – مدينة مثلا – يمكن استخدام برنامج RTD لعمل ضبط الشبكة network adjustment لحظة يلحظه ثم إرسال التصحيحات إلي أي عدد من الأجهزة المتحركة التي تعمل في نطاق تغطية هذه الشبكة. يمكن في هذه الحالة الاستغناء عن أجهزة اللاسلكي كوسيلة للتواصل بين الأجهزة و استبدالها بالانترنت حيث تقوم الأجهزة الثابتة بإرسال التصحيحات لموقع علي الانترنت وتقوم الأجهزة المتحركة بالدخول لهذا الموقع ومعرفة قيمة التصحيحات في هذه اللحظة وذلك من خلال توصيل كل جهاز متحرك مع موبايل أو جوال يمكنه الدخول إلي الانترنت (هذه الطريقة متبعة فعلا في ولاية كاليفورنيا الأمريكية).

3- مشروعات مراقبة هبوط المباني الضخمة deformation survey مثل السدود.

4- الملاحة سواء البرية أو البحرية أو الجوية (عدة مشروعات في أمريكا تطبق RTD).

أفادت بعض التقارير الفنية أن أهم مميزات أسلوب RTD عند مقارنته مع أسلوب RTK تتمثل في تقليل زمن الرصد الحقلي (أو العمل الميداني) ومن ثم تقليل تكلفة المشروع ككل علما بأن الدقة المتوقعة من كلا الأسلوبين RTK and RTD تعد متساوية وفي حدود أقل من 5 سنتيمترات.

لمزيد من المعرفة الفنية عن أسلوب RTD يمكن الاطلاع علي الروابط التالية كأمثلة:
http://www.geodetics.com/products/technologies.php
http://www.geodetics.com/company_profile/news/ThalesGeodeticPressRelease091003.pdf