Wat is GPS? is een veel gestelde vraag. Dat geldt ook wanneer het gaat over landmeten en GPS landmeetapparatuur.
Dus wat is GPS? GPS is het totale systeem dat met behulp van satellieten, die rondom de aarde draaien, overal ter wereld de positie kan bepalen. Het totale systeem bestaat uit GPS satellieten en een GPS ontvanger. De positie wordt bepaald op de plaats van de ontvanger.
Om alles duidelijk te maken over dit onderwerp zullen we in dit artikel de volgende vragen beantwoorden:
- Wat is GPS?
- Waar staat GPS voor?
- Hoe werkt GPS?
- Wat is het verschil tussen GPS en GNSS?
- Wie beheert het GPS systeem?
- Wie heeft GPS uitgevonden?
- Welke toepassingen van GPS zijn er?
- Hoe te werken met GPS?
Wat is GPS?: de oplossing
Het kan zo zijn dat u niet in de gelegenheid bent om dit gehele artikel te lezen. Daarom is er nog een mogelijkheid om meer te weten te komen over Wat is GPS?.
U kunt via deze website een GPS meetsysteem proberen. Kijk daarvoor direct op deze pagina.
U kunt ook een demonstratie aanvragen van één van onze meetsystemen. Bij deze demonstratie kunt u dan ook gerichte vragen stellen over GPS en natuurlijk ook over andere onderwerpen met betrekking tot landmeten.
Mocht u geen tijd hebben voor een demonstratie of wilt u snel tussendoor de software van onze meetsystemen proberen dan is dat mogelijk. Apglos Survey Wizard is de eenvoudigste software om GPS metingen mee uit te voeren. U kunt deze gratis downloaden van de Google Play Store.
De landmeetapp Apglos Survey Wizard heeft volledige functionaliteit met de GPS van uw Android apparaat. U kunt deze app dus volledig testen en het is gratis.
Natuurlijk is de nauwkeurigheid van onze GPS ontvangers beter dan die van de standaard Android apparaten. Mocht u dus een test willen doen met een nauwkeurig systeem, kijk dan op deze pagina.
Wat is GPS?
Iedereen gebruikt best vaak de term GPS. Vooral als het om het vinden van een locatie of een positie gaat. Het is dan ook een veelgebruikt systeem, dat veel toepassingen heeft. Maar over de toepassingen schrijf ik verderop in dit artikel meer.
Nu terug naar de vraag Wat is GPS? GPS is het totale systeem om aan de hand van satellieten de positie te bepalen op de aarde.
Dit betreft niet alleen in de Verenigde Staten. GPS is oorspronkelijk Amerikaans. Nee, de positie kan door middel van deze satellieten overal in de wereld worden bepaald.
En voor het bepalen van die positie is door middel van dit GPS systeem niet zo veel nodig. Er is bijna niemand meer die niet dagelijks een apparaat gebruikt dat GPS gebruikt.
GPS ontvangers zitten namelijk in bijna elke mobiele telefoon. Hierdoor is de functionaliteit van de mobiele telefoon enorm vergroot. Met een mobiele telefoon kan door de geïntegreerde GPS ontvanger veel meer dan er alleen mee bellen, SMSsen en internetten.
Er zijn veel apps voor mobiele telefoons gemaakt, die gebruik maken van de GPS ontvanger in de mobiele telefoon. Al deze apps hebben het doel om de positie, die aan de hand van GPS wordt bepaald, op een bepaalde manier te gebruiken.
Een voorbeeld van zo’n app is Apglos Survey Wizard. Deze is te downloaden in de Google Play Store. Met deze app kan er met behulp van GPS worden landgemeten.
Natuurlijk zijn niet alle ontvangers even nauwkeurig. Hierdoor kan niet elke GPS ontvanger de positie exact op de centimeter bepalen. Hoe nauwkeurig GPS echt is kunt u hier lezen.
Waar staat GPS voor?
GPS is dus een Amerikaans systeem en het is dus ook een Engelse afkorting. Waar GPS voor staat is dan ook in het Engels.
GPS staat voor: Global Positioning System.
Dit is echter heel makkelijk in het Nederlands te vertalen. De vertaling voor GPS in het Nederlands is Globaal PositioneringsSysteem.
En dat is een hele goede afkorting en benaming. De benaming geeft precies aan wat GPS doet. Dit systeem bepaald de positie over de gehele aarde.
In de benaming staat alleen niets over hoe GPS de positie bepaalt.
Hoe werkt GPS?
En het is wel belangrijk om te weten hoe GPS de positie bepaalt, want wanneer u dat weet kunt u GPS beter gebruiken.
Met GPS wordt dus de positie bepaald aan de hand van satellietsignalen. Rondom de aarde zweven een redelijk aantal satellieten. Op zit moment zijn er 32 Amerikaanse positioneringssatellieten. Deze satellieten zenden continu informatie naar de aarde.
Satellietgegevens, TLE
De informatie, die een GPS satelliet stuurt is eigenlijk niet meer dan: “Ik ben nu, hier”.
Dit is natuurlijk zeer vereenvoudigd. Deze satellieten sturen deze informatie in TLE gegevens. TLE staat voor Two Line Element, oftewel bericht van twee regels.
Dit is een voorbeeld van een bericht van een positioneringssatelliet:
ASTRA 2F
1 38778U 12051A 12288.95265372 .00000136 00000-0 00000+0 0 217
2 38778 000.0698 254.6769 0000479 231.1384 284.5280 01.00269150 226
Het zijn dus daadwerkelijk maar twee regels. En daarvoor staat de naam. De positie en de tijd zijn niet zo makkelijk uit het TLE bericht te halen.
Maar elke GPS ontvanger kan dit wel. Dat maakt niet uit of deze in een telefoon is ingebouwd of dat deze in professionele landmeetapparatuur zit.
In de GPS ontvangers zit een module die de omzetting kan maken van dit TLE bericht naar een exacte positie van de satelliet.
Positieberekening door GPS ontvangers
Ook kan de GPS ontvanger de afstand tot de satelliet berekenen aan de hand van de snelheid van het satellietsignaal en het verschil in tijdstip dat het bericht is verstuurd en ontvangen.
Wanneer er voldoende satellietsignalen door de ontvanger worden ontvangen kan “exact” de positie worden bepaald.
Hieronder staat een afbeelding die dit nader verklaard, maar dan met twee dimensies.
Door het bekend zijn van de drie in de afbeelding gegeven posities en de drie in de afbeelding aangegeven afstanden, kan de positie van de ontvanger berekend worden. Dit doet de module in de GPS ontvanger dan ook.
De formule van de positie op de cirkel is:
(x–a)2+(y–b)2=r2
Hierbij geven x en y de positie op de cirkel aan. De factoren a en b zijn de positie van de satelliet. En de factor r is de afstand van de positie van de satelliet tot aan de GPS ontvanger.
Met drie satellietposities en afstanden kan met behulp van deze formule de positie worden berekend wanneer het gaat om twee dimensies.
Alleen de wereld is een bol. Deze is dus drie dimensionaal. Dat betekent dat de formule aangepast wordt naar:
(x–a)2+(y–b)2+(z–c)2=r2
Er komen extra factoren bij. Hierdoor zijn voor het bepalen van de positie dan ook minimaal vier GPS satellietsignalen nodig.
Belangrijk om te weten over positieberekening met GPS
Kortom, de GPS satellietsignalen geven dus alleen aan waar de satellieten op dat moment zijn en de GPS ontvanger doet namelijk het moeilijke wiskundige werk: de positiebepaling.
Belangrijk om te weten is dus dat de ontvanger wel voldoende satellietsignalen moet ontvangen, want anders kan er geen positie worden berekend. Satellietsignalen kunnen niet door gebouwen en bomen doordringen. Bij het gebruik van GPS moet daar rekening mee worden gehouden.
Daarnaast is er nog een onzekere factor. In het deel over de berekening heb ik beschreven dat de afstand exact bepaald kan worden, omdat de snelheid van het satellietsignaal bekend is. De snelheid van het satellietsignaal is echter variabel.
Dit komt door de atmosfeer van de aarde. Deze verandert continu. De snelheid van het satellietsignaal is dan ook geen constante. Het is een variabele. Daarom kan met GPS de positie niet exact bepaald worden zonder een controle met de positie van een andere ontvanger op een vast punt.
Bij de GPS ontvangers in een telefoon gebeurt dit niet, waardoor de positie zo’n 5 tot 10 meter kunnen afwijken.
Maar bij landmeten wordt de positie wel gecorrigeerd door de positie van een andere GPS ontvanger op een vast punt, oftewel een basisstation, en dan kan de positie nauwkeurig worden bepaald. Dit tot een afwijking van ca. 1 centimeter.
Wat is het verschil tussen GPS en GNSS?
GPS staat dus voor Global Positioning System. Maar naast deze term gebruikt men ook vaak de term GNSS. GNSS staat voor Global Navigation Satelite System.
GPS is namelijk oorspronkelijk een Amerikaans systeem. Maar ook andere partijen vonden dit een goed systeem en lanceerden zelf positioneringssatellieten.
Rusland volgde de Verenigde Staten al snel. De satellieten die zij lanceerden noemden zij niet GPS. Ze noemden deze satellieten GLONASS.
GLONASS staat voor GLObalnaja NAvigatsionnaja Spoetnikovaja Sistema.
Maar ook Europa heeft inmiddels positioneringssatellieten gelanceerd. Zij noemden deze satellieten GALILEO.
Daarnaast lanceerde China ook positioneringssatellieten. Zij noemden ze Beidou.
Het mooie hiervan is dat ondanks dat er dus vier verschillende satellietconstellaties zijn, veel ontvangers de signalen van al deze satellieten kan ontvangen en gebruiken om de positie te bepalen.
En omdat de positie kan worden bepaald aan de hand van meerdere satellietconstellaties en niet alleen GPS spreekt men dan ook over GNSS. Onder deze term valt dus niet alleen GPS, maar ook GLONASS, GALILEO en BEIDOU.
En daar zullen ook andere positioneringssatellieten vallen mochten deze ooit worden gelanceerd.
Wie beheert het GPS systeem?
Het beheer van het GPS systeem ligt redelijk gecompliceerd. Voor de positiebepaling zijn er namelijk al vier verschillende satellietconstellaties.
En elke satellietconstellatie heeft haar eigen beheerder. De beheerder van GPS is het Amerikaanse leger.
The European Global Navigation Satellite System Agency beheert de Europese GALILEO satellieten. De satellieten van de constellaties GLONASS en BEIDOU worden door twee andere partijen beheerd.
Er is dus niet één enkele beheerder van positioneringssatellieten. Er zijn er meerdere. Daarnaast zijn er ook nog andere partijen van belang. Deze beheren bijvoorbeeld de voorwaarden van communicatie, die in het positioneringssysteem van belang zijn.
Zo is bijvoorbeeld de National Marine Electronics Association verantwoordelijk voor de standaard manier hoe ontvangers informatie verzenden naar andere systemen. Dit gebeurt met NMEA.
Eerder heb ik in dit artikel geschreven over de correcties van de basisstations. Ook dit gebeurt met een aparte vorm van communicatie. Deze vorm van communicatie is opgesteld door Radio Technical Commission for Maritime Services.
De communicatie tussen de basisstations en de GPS ontvangers gebeurt via het communicatieprotocol RTCM.
Al deze partijen zijn van belang en hebben hun rol in het beheer van hun onderdeel van het GPS systeem. Zonder hen functioneert het gehele systeem niet goed.
Wie heeft GPS uitgevonden?
GPS is een groot systeem. En er is eigenlijk niet één uitvinder. Er zijn een viertal personen die erg belangrijk zijn voor de uitvinding van dit systeem.
Roger L. Easton
Roger L. Easton was het hoofd van de afdeling ruimtetoepassingen van het Naval Research Laboratory. Hij heeft diverse technische toepassingen en technologieën ontwikkelt, die GPS mogelijk hebben gemaakt.
Tijdens de koude oorlog was hij als wetenschapper bezig om Russische satellieten te kunnen volgen. Daarvoor heeft hij een op tijd gebaseerde navigatieconcept ontwikkeld. Dit concept kon op basis van cirkelvorminge banen en tijd posities bepalen.
Dit is nog steeds vitaal voor het positioneringssysteem.
Ivan Getting
Ivan Getting is de oprichter van The Aerospace Corporation. Hij was degene die een driedimensionaal positiebepalingssysteem voorstelde op basis van het tijdsverschil tussen verzending en aankomst aan het Amerikaanse ministerie van Defensie.
Het ministerie van Defensie keurde dit voorstel goed, waardoor het initiatief werd genomen om het GPS systeem op te zetten.
Bradford Parkinson
Het programma dat door het ministerie van Defensie werd opgetuigd was het NAVSTAR GPS Joint Program. Aan het hoofd van dit programma stond Bradford Parkinson. Hij deed dit van 1972 tot 1978 en was daarmee de eerste manager van het programma.
Tegelijkertijd was hij door deze functie de hoofdarchitect van GPS tijdens het ontwerp, de technische ontwikkeling en de implementatie van het systeem.
Hij heeft hierdoor een leuke bijnaam gekregen: Vader van de GPS.
Wel heeft hij eerlijk aangegeven dat hij voor de ontwikkeling de gegevens en berekeningen van Roger L. Easton gebruikte.
Gladys West
Gladys West was een vrouwelijke wiskundige, die zich tijdens de ruimtewedloop bezig hield met het bepalen van exacte locaties van satellieten.
Haar werkzaamheden zijn de basis voor de verfijnde berekening van het geodetisch aardemodel, waardoor GPS mogelijk is.
Welke toepassingen van GPS zijn er?
GPS begon als militaire toepassing. Door dit systeem kon men rakketen op specifieke doeleinden afvuren.
Inmiddels is er veel veranderd. GPS is haast niet meer weg te denken uit de maatschappij en wordt bij veel zaken gebruikt.
Zo is er bijvoorbeeld navigatie. Wanneer u ergens naartoe wilt dat voert u dit in op uw telefoon of uw navigatiesysteem, en de navigatie stuurt u met behulp van GPS precies naar de eindbestemming toe.
Maar navigatie is veel breder. GPS systemen komen voor navigatie ook voor in vliegtuigen en schepen.
Verder wordt GPS ook gebruikt voor autonoom rijdende voertuigen. U kunt hierbij denken aan zelfrijdende auto’s. Deze zijn inmiddels volop in ontwikkeling.
Maar in de agrarische sector zijn ze al veel verder. Tractoren kunnen inmiddels volledig op GPS rijden. Hierdoor bespaart men op arbeid en kunnen werkzaamheden veel nauwkeuriger worden uitgevoerd.
Verder is landmeten een toepassing, die niet mag worden vergeten. Landmeten is enorm belangrijk voor het vastleggen van objecten, zoals bomen. Maar met behulp van GPS landmeten kunnen ontwerpen ook in het veld worden uitgezet.
Hoe te werken met GPS?
Men gebruikt GPS dus in veel werkgebieden. Een belangrijke factor daarin is de eenduidige taal die ontvangers uitzenden, zodat machines of software deze als een positie kunnen gebruiken. Deze taal is NMEA.
NMEA bestaat uit verschillende regels. En deze verschillende regels geven de informatie weer die de GPS ontvanger heeft berekend. Dit kan zijn de positie, maar ook de afwijking, snelheid en richting kunnen in deze NMEA regels worden aangegeven.
Bij het GPS landmeten gebruikt de landmeetapp Apglos Survey Wizard deze NMEA regels om deze duidelijk te maken voor de gebruiken en ervoor te zorgen dat de gebruiker deze voor landmeetkundige toepassingen kunnen gebruiken.
Landmeten is door Apglos Survey Wizard zeer eenvoudig gemaakt, zodat iedereen met behulp van deze software kan landmeten.
En dat ligt in het verlengde van het GPS systeem. Dit systeem is er namelijk voor bedoeld om op een eenvoudige manier de positie te kunnen bepalen van waar u bent.
Voor landmeten is dat met Apglos Survey Wizard verder ontwikkeld, zodat met deze software de makkelijkste landmeetoplossing is ontstaan.
Slotconclusie over Wat is GPS?
Dit was een heel artikel over Wat is GPS?. Er is veel over dit onderwerp van landmeten te melden. We hopen dan ook dat u er in ieder geval een aantal zaken van heeft opgepikt en dat u daar u voordeel mee kunt doen.
Echter is alles wat in dit artikel is geschreven theorie. Als u deze theorie in de praktijk wilt brengen dan kan dat.
U kunt namelijk via deze website een meetsysteem proberen of kopen. Wanneer u dat doet dan kunt u wat u door het lezen van dit artikel direct in de praktijk brengen. En u kunt zien of het werken met onze meetapparatuur iets voor u is.
Natuurlijk krijgt u wanneer u één van onze meetsystemen probeert of koopt nog een korte en duidelijke uitleg, zodat u direct ermee aan de slag kunt.
Mocht u eerst een demonstratie willen dan kunt u die hier boeken. Bij een demonstratie of een korte uitleg kunt u ook nog specifieke vragen stellen over dit onderwerp is.
Demo inplannen? Dat kan via whats!
