کاربردهای ژئودزی ماهواره ای در ناوبری و پایش زمین

پیشینه و اهداف: اساس و پایه علم مکان یابی و نقشه­ برداری زمینی، دانش ژئودزی می­باشد. ریشه یونانی کلمه ژئودزی به معنای تقسیم کردن زمین است که نشان می­دهد ژئودزی از نظر تاریخی با تهیه نقشه، تجزیه و تحلیل وضعیت زمین و داده­های مکانی، ارتباط نزدیکی دارد. امروزه، دانش ژئودزی درباره مجموعه قواعدی که در ارتباط با اندازه گیری و نمایش زمین در یک فضای سه بعدی که با زمان تغییر می­کند، بحث می­کند. این دانش، نقش کلیدی در کاربردهای مختلف علمی، مهندسی و مسائل مرتبط با مسائل ناوبری دارد. در این مقاله، مروری بر کاربردهای نوین ژئودزی در حوزه ناوبری و پایش زمین خواهیم داشت و این که چگونه این پیشرفت ها بر زیرساخت جهانی دانش اطلاعات مکانی و تحقیقات علمی مرتبط تاثیرگذاری دارند.روش ها : در سال های اخیر، سامانه موقعیت یابی ماهواره ای جهانی (GNSS) با افزایش دقت و دسترسی عمومی به مکان یابی موجب تحولی اساسی در ناوبری دقیق، از جمله ناوبری خودروهای خودران، گردید. تعیین میدان گرانش زمین، یک جنبه اساسی دیگر از ژئودزی است که همگام با توسعه برنامه­های فضایی، پیشرفت های قابل ملاحظه ای در این عرصه وجود داشته است. ماموریت های ماهواره ای پیشرفته مانند GRACE-FO توانمندی­ بی سابقه ای را در افزایش دقت مدل های میدان گرانش زمین فراهم کرده اند. این مدل ها برای درک فرآیندهای پویای زمین، از جمله افزایش سطح دریا، تعادل جرمی لایه های یخی و دینامیک داخلی زمین، استفاده می­شوند. در این میان، به کارگیری یک چارچوب استاندارد برای اتصال مشاهدات ژئودزی در سراسر جهان یک امر ضروری است که بدین منظور از چارچوب های مرجع زمینی (TRFs) استفاده می­شود. توسعه چارچوب مرجع زمینی بین المللی (ITRF)  که آخرین نسخه آنITRF۲۰۲۳  است نشانه­ای از تلاش های مشترک جهانی برای افزایش دقت و قابلیت اعتماد در تحقق چارچوب­های مبنا برای یکدست کردن مشاهدات ژئودزی است.یافته ها: سامانهGNSS  توانایی موقعیت یابی با دقت مکانی خیلی بالا را فراهم کرده است. یافته­ها نشان داد که GNSS می تواند با دقت سانتیمتر تعیین موقعیت کند. همچنین، ناوبری با استفاده از فناوریGNSS ، رشد روزافزونی داشته و گیرنده­های GNSS  در صنایع هوانوردی، دریانوردی و حمل و نقل نقش حیاتی بازی می­کنند. این سامانه ناوبری برای خلبانان اطلاعات دقیقی در مورد موقعیت، سرعت و جهت هواپیماها فراهم می کند که به کنترل پرواز دقیق تر و پاسخ سریع تر در مواقع اضطراری کمک می­کند. صنعت دریانوردی نیز از طریق به کارگیری GNSS  تغییرات گسترده­ای کرده است. امروزه، کشتی های مختلف برای مسیریابی و جلوگیری از خطرات احتمالی برای برخورد به سایر شناورها به گیرندگان GNSS نیاز دارند. همچنین، فناوری GNSS در بخش حمل و نقل برای مدیریت ترافیک شهری و بین شهری، بهینه سازی شبکه های حمل و نقل، کاهش زمان سفر و بهبود کارایی سامانه حمل و نقل نقش اساسی دارد. علاوه بر این، نقشGNSS  در مدیریت سوانح طبیعی بسیار ارزشمند است. همچنین، اندازه گیری های میدان گرانش زمین با استفاده از ماموریت های ماهواره ای مانند GRACE-FO به درک بهتر تغییرات آب و هوایی زمین کمک کرده است. این ماموریت ها تغییرات توزیع جرم در سطح زمین را رصد می کنند و امکان پایش پدیده هایی مانند ذوب یخچال­های قطبی و جابجایی منابع آب زیرزمینی را فراهم می کنند. این اطلاعات برای ارزیابی تاثیرات تغییرات اقلیمی بسیار کاربردی هستند. داده های دقیق گرانش سنجی ماهواره­ای توانایی پایش تغییرات ارتفاعی سطح دریا را دارند. با پایش تغییرات در جرم اقیانوس، دانشمندان می توانند پیش بینی های دقیق تری در مورد تغییرات ارتفاعی سطح دریاها ارائه دهند. این اطلاعات برای مدیریت سکونت­گاه­های ساحلی و سیاست گذاری برای مدیریت سواحل ضروری است. در نهایت، این اندازه گیری ها به دانشمندان کمک می کنند تا ساختار داخلی زمین از جمله حرکات تکتونیکی صفحات را بهتر درک کنند. کمی کردن حرکت تکتونیکی صفحه برای درک ساختار داخلی و رفتار صفحات تکتونیکی مهم است که شامل روابط این فرآیندها با زلزله و فعالیت های آتشفشانی است.نتیجه گیری: سامانه های  GNSSبعنوان یکی از پایه­های اصلی ژئودزی ماهواره­ای توانایی ما را در ناوبری و موقعیت یابی دقیق بر روی سطح زمین با دقت قابل قبولی افزایش داده­اند. دستیابی به دقت سانتیمتری در ناوبری در صنایع مختلف از جمله حمل و نقل، کشاورزی و مدیریت سوانح طبیعی کاربرد دارد. تعیین میدان گرانش برای پایش تغییرات محیطی حیاتی هستند و اطلاعات مورد نیاز برای درک تغییرات اقلیمی را فراهم می­کنند. وجود چارچوب های مرجع زمینی یکی از مبانی اندازه گیری های ژئودزیک هستند. این چارچوب­ها امکان همکاری­های بین المللی در زمینه­هایی که نیاز به اندازه گیری در یک چارچوب واحد جهانی دارد را فراهم می کنند. از آن جا که ژئودزی نیز مانند سایر علوم اطلاعات مکانی به توسعه فناوری وابسته است، لذا در آینده تغییر روش­های تعیین موقعیت دقیق و ناوبری دور از انتظار نخواهد بود.