يعد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تقنية ثورية لعبت دورًا محوريًا في مجالات الجغرافيا وهندسة المعلومات. لقد أعاد هذا النظام المعقد تعريف كيفية التنقل ورسم الخرائط وتحليل سطح كوكبنا. في هذا الاستكشاف الشامل، سنتعمق في التعريف والتطور التاريخي ومؤسسي نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، مع تسليط الضوء على الرحلة الرائعة التي شكلت هذه الأداة التي لا غنى عنها.

تعريف تاريخ  نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

نظام تحديد المواقع العالمي، المعروف باسم GPS، هو كوكبة من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض والتي توفر معلومات دقيقة عن الموقع الجغرافي المكاني والتوقيت للمستخدمين في جميع أنحاء العالم. وهو يعمل من خلال شبكة مكونة من 24 قمرًا صناعيًا على الأقل تدور حول الأرض، ويرسل كل منها إشارات يمكن استقبالها بواسطة أجهزة استقبال GPS الموجودة على الأرض. تقوم أجهزة الاستقبال هذه بحساب موقعها عن طريق تثليث الإشارات الواردة من أقمار صناعية متعددة، مما يسمح لها بتحديد خطوط الطول والعرض والارتفاع والوقت الدقيق. لقد تطور نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على مر السنين ليقدم المزيد من الميزات المتقدمة، بما في ذلك معلومات السرعة والتوجيه، والتي وجدت تطبيقات في مجموعة واسعة من المجالات، من الملاحة ورسم الخرائط إلى الزراعة وخدمات الطوارئ.

التطور التاريخي تاريخ  نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

يمكن إرجاع تطور نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى منتصف القرن العشرين، حيث تعود جذوره إلى العديد من المبادرات العسكرية والعلمية. فيما يلي نظرة عامة تاريخية على المعالم الرئيسية في التطور التاريخي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS):

   1. عصر سبوتنيك  Sputnik  وأنظمة الملاحة المبكرة (من الخمسينيات إلى الستينيات): 

بدأ مفهوم استخدام الأقمار الصناعية للملاحة وتحديد المواقع مع إطلاق القمر الصناعي السوفيتي سبوتنيك في عام 1957. أدركت الولايات المتحدة الأهمية الاستراتيجية للملاحة المعتمدة على الأقمار الصناعية وبدأت العديد من المشاريع، بما في ذلك نظام النقل، الذي بدأ تشغيله في أوائل الستينيات. قدمت Transit إمكانات الملاحة الأساسية ولكن كانت بها قيود في الدقة والتغطية.

   2. مفهوم Navstar GPS (السبعينيات)

 في عام 1973، الولايات المتحدة. اقترحت وزارة الدفاع تطوير نظام شامل للملاحة عبر الأقمار الصناعية والذي سيصبح في نهاية المطاف نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). أُطلق على المشروع اسم Navstar، وكان يهدف إلى التغلب على قيود الأنظمة السابقة من خلال نشر كوكبة من الأقمار الصناعية في مدارات أعلى، مما يوفر تغطية عالمية أفضل ودقة أعلى.

   3. إطلاق أول قمر صناعي (1978):

 تم إطلاق أول قمر صناعي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وهو Navstar 1، في عام 1978، مما يمثل بداية كوكبة نظام تحديد المواقع (GPS). على مدى العقد التالي، تم إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية، مما أدى إلى تحسين دقة النظام وموثوقيته تدريجيًا.

   4. القدرة التشغيلية الكاملة (FOC): 

بحلول أواخر الثمانينيات، حققت كوكبة GPS القدرة التشغيلية الكاملة (FOC)، مما يضمن توفر ما لا يقل عن 24 قمرًا صناعيًا تشغيليًا في أي وقت. أدى هذا الإنجاز إلى تعزيز التغطية العالمية للنظام ودقته بشكل كبير.

   5. القدرة الانتقائية (SA): 

في أيامه الأولى، كان نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يتمتع بميزة تسمى التوافر الانتقائي، والتي أدت عمدًا إلى خفض دقة إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المدنية لمنع استخدامها من قبل الخصوم المحتملين. تمت إزالة هذا القيد في عام 2000، مما جعل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أكثر دقة للمستخدمين المدنيين.

  6. التطبيقات المدنية والتجارية (من التسعينيات إلى الوقت الحاضر): 

نظرًا لأن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أصبح أكثر سهولة ودقة، فقد امتدت تطبيقاته إلى ما هو أبعد من المجال العسكري لتشمل مختلف القطاعات المدنية والتجارية. وجدت تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) طريقها إلى أجهزة الملاحة والهواتف الذكية والزراعة والمسح والنقل والعديد من المجالات الأخرى، مما أحدث ثورة في الصناعات والحياة اليومية.

• المؤسسون Founders 

في حين تم تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من قبل فريق من العلماء والمهندسين على مدى عدة عقود، فمن الضروري الاعتراف بالقادة والمؤسسات صاحبة الرؤية التي لعبت أدوارًا محورية في إنشائه ونشره. بعض الشخصيات والمنظمات الرئيسية تشمل:

دكتور. إيفان جيتينج   Dr. Ivan Getting :

 يُشار إليه غالبًا باسم "أبو نظام تحديد المواقع العالمي" (GPS)، وهو د. كان إيفان جيتنج عالمًا فيزيائيًا ومهندسًا كهربائيًا أمريكيًا بارزًا. لقد لعب دورًا مركزيًا في الدعوة إلى تطوير نظام الملاحة العالمي وكان له دور فعال في المراحل الأولى لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

برادفورد باركنسون  Dr. Bradford Parkinson : 

د. برادفورد باركنسون، الولايات المتحدة. يعود الفضل إلى عقيد القوات الجوية في قيادة تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) منذ بدايته وحتى قدرته التشغيلية الكاملة. وكانت قيادته ورؤيته حاسمة في تحويل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى حقيقة.

 وزارة الدفاع The U.S. Department of Defense  : 

الولايات المتحدة كانت وزارة الدفاع (DoD) هي القوة الدافعة الأساسية وراء تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). قامت بتمويل الأبحاث، وتنسيق الجهود، والحفاظ على السيطرة على النظام، مما يضمن نشره الناجح.

العديد من المتعاونين الحكوميين والصناعيين : 

شمل تطوير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التعاون بين الوكالات الحكومية، مثل الولايات المتحدة. القوات البحرية والجوية، وشركاء الصناعة الخاصة. وكانت هذه الشراكات حاسمة في تطوير تكنولوجيا الأقمار الصناعية، وأنظمة التحكم الأرضية، ومعدات المستخدم.

• الشركات الرائدة في هذا المجال

في مجال الجيوماتكس وهندسة المعلومات، قدمت العديد من الشركات الرائدة مساهمات كبيرة في تطوير وتطبيق تكنولوجيا تحديد المواقع والبيانات الجغرافية المكانية والخدمات ذات الصلة. وفيما يلي بعض الشركات البارزة التي أثبتت نفسها كقادة في هذا المجال:

شركة تريمبل  Trimble Inc :

نظرة عامة: هي شركة رائدة عالميًا في مجال تكنولوجيا تحديد المواقع، حيث تقدم حلول GPS وGNSS (النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية) لمجموعة واسعة من الصناعات. أنها توفر المنتجات والخدمات للمسح والبناء والزراعة ورسم الخرائط، وأكثر من ذلك.

المشاركات البارزة: توفر Trimble أجهزة استقبال GNSS، وجامعي البيانات، وحلول البرمجيات، والأنظمة المتكاملة لتحديد المواقع بدقة وجمع البيانات في تطبيقات مختلفة.

إزري (معهد بحوث النظم البيئية) Esri (Environmental Systems Research Institute): 

نظرة عامة: تعد Esri شركة مشهورة بتوفير برامج وخدمات وحلول نظام المعلومات الجغرافية (GIS). إنهم متخصصون في مساعدة المؤسسات على الاستفادة من البيانات المكانية والتحليل من أجل اتخاذ قرارات أفضل.

المشاركات البارزة:  تُستخدم منصة ArcGIS من Esri على نطاق واسع لرسم الخرائط والتحليل المكاني وإدارة البيانات الجغرافية المكانية عبر صناعات مثل التخطيط الحضري والإدارة البيئية والسلامة العامة.

لايكا جيوسيستمز (شركة سداسية) Leica Geosystems (a Hexagon company) :

نظرة عامة: تعد Leica Geosystems، وهي جزء من Hexagon AB، شركة رائدة في مجال توفير حلول القياس والجيوماتكس. أنها توفر معدات المسح والجغرافية المكانية عالية الدقة.

العروض البارزة: توفر Leica محطات متكاملة، وماسحات ضوئية بالليزر، وأجهزة استقبال GNSS، وحلول برمجية للمسح والبناء والتطبيقات الجغرافية المكانية الأخرى.

شركة جارمين Garmin Ltd:

نظرة عامة: يعد Garmin اسمًا معروفًا في سوق نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للمستهلكين. إنهم ينتجون مجموعة واسعة من أجهزة الملاحة GPS والأجهزة القابلة للارتداء، بما في ذلك وحدات GPS للسيارات وأجهزة تتبع اللياقة البدنية والساعات الذكية.

المشاركات البارزة:  تتضمن مجموعة منتجات Garmin أنظمة الملاحة GPS للسيارات والطيران والأنشطة البحرية والخارجية، بالإضافة إلى أجهزة اللياقة البدنية والرياضة القابلة للارتداء.

شركة توبكون Topcon Corporation:

نظرة عامة: تعد شركة Topcon مزودًا عالميًا للقياسات الدقيقة وحلول الجيوماتكس. أنها توفر مجموعة شاملة من المنتجات لصناعات المسح والبناء والزراعة والرعاية الصحية.

المشاركات البارزة: تشمل عروض Topcon المحطات الشاملة، ومستويات الليزر، وأنظمة التوجيه الزراعي، وتقنية GNSS المتقدمة لتحديد المواقع بدقة.

Racelogic:

نظرة عامة: Racelogic متخصص في تسجيل بيانات GPS وحلول الاختبار. تُستخدم منتجاتها في اختبارات السيارات ورياضة السيارات والتطبيقات الهندسية المختلفة.

المشاركات البارزة: تُستخدم أنظمة VBOX من Racelogic على نطاق واسع لاختبار أداء السيارة، بما في ذلك قياس التسارع والكبح وأوقات الدورة باستخدام بيانات GPS عالية الدقة.

 TomTom:

نظرة عامة: تعد شركة TomTom شركة رائدة في مجال توفير منتجات وخدمات الخرائط والملاحة. أنها توفر برامج الملاحة GPS للاستخدام الشخصي والتجاري، فضلا عن حلول حركة المرور ورسم الخرائط.

المشاركات البارزة: توفر TomTom أجهزة ملاحة GPS ومعلومات عن حركة المرور في الوقت الفعلي وخدمات تعتمد على الموقع للسيارات وإدارة الأسطول وتطبيقات الهاتف المحمول.

 Septentrio:

نظرة عامة: Septentrio هي شركة تصنيع بلجيكية لأجهزة استقبال GNSS عالية الدقة وحلول تحديد المواقع. إنها تلبي احتياجات التطبيقات في المسح والبناء والزراعة والمزيد.

المشاركات البارزة: أجهزة استقبال GNSS من Septentrio معروفة بدقتها وقوتها في البيئات الصعبة، مما يجعلها أدوات قيمة في علم الجيوماتكس والهندسة.

لقد قدمت هذه الشركات مساهمات كبيرة في تطوير علم الجغرافيا وهندسة المعلومات من خلال تقنياتها ومنتجاتها وخدماتها المبتكرة. ولا يزال عملهم يؤثر بشكل كبير على مختلف الصناعات، بما في ذلك المسح والبناء والزراعة والنقل والإدارة البيئية.

المجالات التطبيقية لنظم تحديد المواقع العالمي في علم الآثار

تلعب أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) دورًا حاسمًا في علم الآثار ، حيث توفر بيانات الموقع الدقيقة التي تعتبر ضرورية للعمل الميداني وتوثيق الموقع وتحليله . فيما يلي بعض مجالات التطبيق الرئيسية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في علم الآثار:

1. رسم خرائط الموقع ومسحه - Site Mapping and Surveying:

    - يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لرسم خرائط المواقع الأثرية بدقة وتسجيل المواقع الدقيقة للقطع التاريخية الأثرية والمعالم والهياكل والمسوحات الاثرية . ويساعد ذلك في إنشاء خطط تفصيلية للموقع ويساهم في التوثيق الشامل للمناظر الطبيعية الأثرية.

2. تخطيط وتسجيل الحفريات - Excavation Planning and Recording:

    - يستخدم علماء الآثار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتخطيط وتسجيل وحدات التنقيب. تساعد بيانات الموقع الدقيقة في الحفاظ على العلاقات المكانية المناسبة بين القطع الأثرية والميزات، مما يتيح إعادة بناء أكثر دقة لتاريخ الموقع.

3. موقع القطعة الأثرية وتتبعها - Artifact Location and Tracking:

    - يتم استخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتوثيق المواقع الدقيقة للقطع الأثرية والعينات أثناء التنقيب في المواقع الاثرية. تعتبر هذه المعلومات ضرورية لفهم أنماط توزيع القطع الأثرية داخل الموقع ولتحليلها لاحقًا.

4. مسح المعالم الأثرية - Survey of Archaeological Features:

    - يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لمسح وتوثيق المعالم الأثرية المختلفة مثل الجدران والطرق والهياكل. تساعد البيانات المكانية الدقيقة في فهم تخطيط وتنظيم المستوطنات القديمة.

5. تكامل المسح الجيوفيزيائي - Geophysical Survey Integration:

    - غالبًا ما يتم دمج إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع بيانات المسح الجيوفيزيائي لتوفير فهم شامل للميزات تحت السطح. يساعد هذا المزيج علماء الآثار على استهداف مناطق محددة للتنقيب وتفسير الهياكل المخفية.

6. إدارة الموارد الثقافية (CRM) - Cultural Resource Management:

    - يُستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في إدارة الموارد الثقافية لتوثيق وإدارة المواقع الأثرية ضمن نطاق أوسع. ويساعد في مراقبة وحماية موارد التراث الثقافي أثناء مشاريع البناء والتطوير.

7. الاستشعار عن بعد والمسح الجوي - Remote Sensing and Aerial Survey:

    - تم دمج نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع تقنيات الاستشعار عن بعد، مثل التصوير الجوي وصور الأقمار الصناعية، لتحديد موقع المعالم الأثرية ورسم خرائط لها بدقة في مناطق أكبر. وهذا مفيد بشكل خاص في تحديد المواقع التي قد لا تكون مرئية على الفور على الأرض.

8.  الملاحة الميدانية الأثرية - Archaeological Field Navigation:

    - يتم استخدام أجهزة تحديد المواقع (GPS) للتنقل داخل المناظر الطبيعية الأثرية، مما يضمن قدرة الفرق الميدانية على تحديد مناطق محددة ذات أهمية أو نقاط مرجعية أو وحدات تم التنقيب عنها مسبقًا بدقة.

9. تكامل البيانات وتحليلها - Data Integration and Analysis:

    - يتم دمج بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مع مجموعات البيانات الأثرية الأخرى، مثل كتالوجات القطع الأثرية والمعلومات الطبقية والبيانات البيئية. ويعزز هذا التكامل تحليل العلاقات والأنماط المكانية داخل المواقع الأثرية وفيما بينها.

10. توثيق المشهد الثقافي - Documentation of Cultural Landscapes:

     - لا يساعد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في توثيق المواقع الأثرية الفردية فحسب، بل يساعد أيضًا في توثيق المناظر الطبيعية الثقافية بأكملها. وهذا أمر ضروري لفهم السياق الأوسع الذي عاشت فيه المجتمعات القديمة وتفاعلت.

كما نذكر تقنيات أخرى مساعدة مثل برامج GIS و المزاورة الرقمية 

المجالات التطبيقية لنظم تحديد المواقع العالمي بصفة عامة

تقنية (GPS). أصبحت تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) جزءًا لا يتجزأ من العديد من الصناعات والأنشطة، مما يتيح تحديد الموقع بدقة. فيما يلي بعض مجالات التطبيق الرئيسية:

1. الملاحة - Navigation:

    - يُستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نطاق واسع في أنظمة الملاحة للسيارات والسفن والطائرات، مما يوفر معلومات الموقع في الوقت الفعلي للمستخدمين. تتضمن تطبيقات التنقل الاتجاهات خطوة بخطوة وتحسين المسار والتتبع.

2. رسم الخرائط ورسم الخرائط - Mapping and Cartography:

    - تعتمد نظم المعلومات الجغرافية بشكل كبير على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في رسم الخرائط ورسم الخرائط. فهو يسمح بإنشاء خرائط دقيقة وحديثة، مما يساعد في التخطيط الحضري، ومسح الأراضي، والرصد البيئي.

3. المساحة والتحكم الجيوديسي - Surveying and Geodetic Control:

    - يعد نظام تحديد المواقع (GPS) أداة حاسمة في المسح والتحكم الجيوديسي، حيث يوفر إحداثيات دقيقة للنقاط الموجودة على سطح الأرض. يعد هذا أمرًا ضروريًا للبناء والمشاريع الهندسية وإنشاء حدود الملكية.

4. الزراعة - Agriculture :

    - تستخدم الزراعة الدقيقة تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للقيام بمهام مثل مراقبة المحاصيل ورسم خرائط الإنتاجية والزراعة الدقيقة. تساعد بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المزارعين على تحسين استخدام الموارد وتقليل النفايات وتحسين الإنتاجية الإجمالية.

5. إدارة الموارد الطبيعية - Natural Resource Management:

    - يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في إدارة الموارد الطبيعية، مثل الغابات ومصايد الأسماك. فهو يساعد على تتبع ومراقبة حركة الحياة البرية، وإدارة الغابات على نحو مستدام، وإنفاذ لوائح الصيد.

6. الاستجابة لحالات الطوارئ وإدارة الكوارث:

    - يعد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أمرًا حيويًا في سيناريوهات الاستجابة لحالات الطوارئ لتحديد موقع الأفراد المنكوبين، وتنسيق جهود الاستجابة للكوارث، وإدارة الموارد بكفاءة أثناء الأزمات.

7. الاستجمام في الهواء الطلق - Outdoor Recreation:

    - يُستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على نطاق واسع في الأنشطة الخارجية مثل المشي لمسافات طويلة وركوب الدراجات والتخييم. تستخدم أجهزة الملاحة وتطبيقات الأجهزة المحمولة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتزويد المستخدمين بمعلومات دقيقة عن الموقع وخرائط المسار ونقاط الاهتمام.

8.  الصحة واللياقة البدنية - Health and Fitness:

     - تم دمج نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الأجهزة القابلة للارتداء والهواتف الذكية لتتبع وتسجيل الأنشطة البدنية مثل الجري وركوب الدراجات والمشي لمسافات طويلة. يتيح قياس المسافة والسرعة ومعلومات الطريق.

9. البحث العلمي - Scientific Research:

     - تدعم تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الدراسات العلمية المختلفة، بما في ذلك تتبع حركة الصفائح التكتونية، ودراسة تأثيرات التغير المناخي، ورصد التغيرات في القشرة الأرضية.

توضح مجالات التطبيق هذه تنوع وأهمية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في المجتمع الحديث، مما يساهم في تحسين الكفاءة والسلامة وصنع القرار عبر مجموعة واسعة من الصناعات.

خاتمة

إن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يمثل شهادة رائعة على الابتكار والتعاون البشري. منذ بداياته المتواضعة كمشروع عسكري إلى وجوده في كل مكان في حياتنا اليومية، أحدث نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تحولًا في الطريقة التي نتنقل بها ونفهم بها عالمنا. مؤسسوها ومنهم د. لقد مهد إيفان جيتينج والكولونيل برادفورد باركنسون، جنبًا إلى جنب مع الوكالات الحكومية وشركاء الصناعة، الطريق لتكنولوجيا لم تُحدث ثورة في علم الجيوماتكس وهندسة المعلومات فحسب، بل أثرت أيضًا جوانب لا حصر لها من المجتمع الحديث. مع استمرار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في التطور والتحسن، فإن تأثيره على حياتنا ومجالات العلوم والهندسة والتكنولوجيا لا بد أن يزداد عمقًا في السنوات القادمة.

 ولايمكن انكار دور الكبير الذي تلعبه  التقنيات الحديثة في مختلف قطاعات الحياة والدراسات ونذكر بدايات علم الأثار على سبيل المثال ةالتطرو الذي عرفت منهجية العمل حيث  تعمل تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وغيرها  على تعزيز دقة وكفاءة العمل الميداني والأبحاث الأثرية بشكل كبير. فهو يسهل رسم الخرائط الدقيقة والتوثيق والتحليل للمواقع الأثرية، مما يساهم في فهم أكثر شمولاً للأنشطة البشرية الماضية والمناظر الطبيعية الثقافية.

اقرا المزيد مقالات تكميلية