GPS給人們帶來的最大便利就是定位和導(dǎo)航，在過去的十年里，隨著技術(shù)的不斷更新，GPS能完成的任務(wù)早已突破了我們的想象。先進(jìn)的GPS技術(shù)，能幫助科學(xué)家們了解地震時(shí)的地殼移動(dòng)，能為山洪暴發(fā)和火山爆發(fā)提供預(yù)警，還可以將GPS接收器改造成雪地傳感器、潮汐計(jì)和測(cè)量地球的其它工具。
地震評(píng)估和預(yù)測(cè)
幾個(gè)世紀(jì)以來，科學(xué)家曾經(jīng)一直依靠地震儀來評(píng)估地震的震級(jí)和嚴(yán)重程度，現(xiàn)在GPS完全能勝任這一切。GPS接收器能跟蹤發(fā)展速度更慢的地質(zhì)過程，例如地球上巨大的地殼板塊在板塊構(gòu)造過程中的相互摩擦，正因?yàn)檫@樣，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了圣安德烈亞斯斷層的相對(duì)兩側(cè)正以何種速度相互滑動(dòng)。
很多研究人員認(rèn)為，GPS根本無法精確、快速地測(cè)量出地震的位置，從而無法用于評(píng)估地震。但事實(shí)證明，科學(xué)家可以從GPS衛(wèi)星傳送給地球的信號(hào)中發(fā)現(xiàn)隱藏的信息。通過提高GPS接收器更新其位置的速度，可以讓GPS以超過每秒20次的速度不斷刷新，這讓研究人員能用更快的刷新速度和精確測(cè)量，來研究地震期間地面是如何移動(dòng)的。通過GPS技術(shù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)2003年發(fā)生在阿拉斯加的7.9級(jí)地震和2011年發(fā)生在日本的9.1級(jí)地震，海底的構(gòu)造板塊都移動(dòng)了幾十米。
如今，通過GPS技術(shù)，科學(xué)家們能在地震開始后幾秒鐘內(nèi)，判斷出地震的震級(jí)已經(jīng)可能帶來的危害程度；同時(shí)，以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的地震預(yù)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)初具雛形，該系統(tǒng)可以探測(cè)到地面的微小震動(dòng)，使提前預(yù)防地震和海嘯的到來成為可能。
火山監(jiān)測(cè)
GPS系統(tǒng)還能幫助科學(xué)家們?cè)诿媾R其他自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)更快地做出反應(yīng)，比如火山爆發(fā)。如今，許多火山觀測(cè)站在它們監(jiān)測(cè)的火山周圍都布置有GPS接收器。當(dāng)?shù)貧ど钐幍膸r漿開始向地下移動(dòng)時(shí)，通常也會(huì)導(dǎo)致地表移動(dòng)。通過監(jiān)測(cè)火山周圍的GPS接收器是上升還是下沉，研究人員就能知道巖漿在哪里流動(dòng)。在去年夏威夷基拉韋厄火山大噴發(fā)之前，研究人員通過監(jiān)測(cè)附近地表的移動(dòng)情況，提供信息并幫助當(dāng)?shù)鼐用癜踩冯x。
即使在火山爆發(fā)后，GPS數(shù)據(jù)也可能有用。由于信號(hào)從衛(wèi)星傳到地面，信號(hào)必須通過火山噴射到空中的物質(zhì)。研究人員分析了幾年前阿拉斯加州雷道博特火山噴發(fā)后的GPS數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)噴發(fā)開始后不久，信號(hào)就會(huì)失真。通過失真的GPS信號(hào)，科學(xué)家們可以估計(jì)出火山灰噴出的量和速度。與此同時(shí)，科學(xué)家們還在試圖擺脫昂貴的專業(yè)GPS設(shè)備，利用普通的智能手機(jī)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。這樣一個(gè)相對(duì)便宜的全球定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建成以后，同樣能在火山灰上升時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，雖然效果不如專業(yè)設(shè)備，但指導(dǎo)飛機(jī)繞過火山灰飛行還是可行的。
積雪探測(cè)
GPS技術(shù)還能應(yīng)用于積雪探測(cè)，而且這項(xiàng)技術(shù)用到了GPS信號(hào)中最為混亂無序的部分，也就是從地面反射的部分。正常情況下，一個(gè)典型的GPS接收器，就像你的智能手機(jī)一樣，主要接收來自頭頂GPS衛(wèi)星的信號(hào)。但同時(shí)它也能接收到經(jīng)過地面反射后的信號(hào)。很多年以前，科學(xué)家們一直認(rèn)為這些反射信號(hào)只不過是噪音而已，是一種干擾數(shù)據(jù)的回聲，對(duì)它的分析毫無意義。然而大約15年前，有研究人員開始關(guān)注GPS接收器收到的回聲，通過反射信號(hào)的頻率，以及這些信號(hào)與直接到達(dá)接收器的信號(hào)的組合方式，可以推斷出產(chǎn)生信號(hào)反射的地表的表面性質(zhì)。
這種方法讓科學(xué)家更多的了解了GPS接收器下面的地面，例如土壤中含有多少水分，或者地表上累積了多少雪（地面降雪越多，回波與接收器之間的距離就越短）。因此，現(xiàn)在GPS設(shè)備可以充當(dāng)傳感器來探測(cè)積雪深度，特別適用于那些常年積雪的地區(qū)。這種技術(shù)在北極和南極的應(yīng)用就是典型的例子，從2007年至2017年，研究人員在南極洲西部建立了23個(gè)監(jiān)測(cè)積雪的GPS站點(diǎn)。通過這些站點(diǎn)，他們能隨時(shí)掌握當(dāng)?shù)氐姆e雪變化情況，隨時(shí)對(duì)不同季節(jié)間的積雪融化情況進(jìn)行對(duì)比。
沉降監(jiān)測(cè)
GPS已經(jīng)可以作為一種在堅(jiān)實(shí)的地面上測(cè)量位置的方法，也就是現(xiàn)在普遍的定位功能，但同時(shí)它也能實(shí)現(xiàn)對(duì)水體變化的監(jiān)測(cè)。今年7月，科學(xué)家在恒河和雅魯藏布江交匯處的孟加拉國(guó)安裝了GPS設(shè)備，其目的是為了測(cè)量河流沉積物是否發(fā)生變化，地表是否正在下沉，從而評(píng)估熱帶氣旋和海平面上升期間是否更容易受到洪水的影響。
在索納塔拉的農(nóng)業(yè)區(qū)的一片紅樹林的邊緣，研究在一所小學(xué)的水泥屋頂上放置了一個(gè)GPS定位站，同時(shí)在附近豎立在田間的柱子上安裝了第二個(gè)GPS定位站。如果當(dāng)?shù)卣嬗械乇沓两?，那么第二個(gè)GPS站的監(jiān)測(cè)結(jié)果就會(huì)像它是從地面慢慢冒出來一樣。同時(shí)，通過測(cè)量這些觀測(cè)站下面的GPS回波，科學(xué)家們田間土壤的水分含量。
甚至，GPS還幫助海洋學(xué)家和船員，充當(dāng)潮汐測(cè)量?jī)x，這是研究人員在使用來自阿拉斯加卡切馬克灣的GPS數(shù)據(jù)時(shí)的偶然發(fā)現(xiàn)。一旦潮汐變化，從水面反彈到接收器的GPS信號(hào)就會(huì)跟著發(fā)生變化。
大氣監(jiān)測(cè)
最后，GPS還可以幫助科學(xué)家梳理地球的大氣信息，這種應(yīng)用方式直到幾年前才被科學(xué)家們確認(rèn)為可能。大氣中的水蒸氣、帶電粒子和其他因素都會(huì)延遲GPS信號(hào)在大氣中的傳播，不同條件下的信號(hào)傳播結(jié)果讓研究人員有了新的發(fā)現(xiàn)。大氣中的水蒸氣，最終可能會(huì)變成雨水或雪花回到地面。通過計(jì)算在一場(chǎng)傾盆大雨中，有多少水可能會(huì)從天而降，研究人員就能預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)匕l(fā)生山洪暴發(fā)的可能性。在2013年7月的一場(chǎng)風(fēng)暴中，氣象學(xué)家利用GPS數(shù)據(jù)來追蹤季風(fēng)水汽陸上移動(dòng)情況，成功在山洪暴發(fā)前17分鐘發(fā)出預(yù)警信息。
當(dāng)GPS信號(hào)通過上層大氣的帶電部分（電離層）時(shí)，信號(hào)也會(huì)受到影響。因?yàn)楹[的巨大威力會(huì)影響電離層，因此科學(xué)家可以通過GPS系統(tǒng)追蹤電離層的變化來預(yù)測(cè)海嘯，這項(xiàng)技術(shù)有朝一日可能會(huì)最終替代現(xiàn)有的海嘯預(yù)測(cè)技術(shù)。
總之，GPS的應(yīng)用遠(yuǎn)比我們現(xiàn)在了解的要多很多，隨著技術(shù)的不斷革新，相信未來的GPS將會(huì)更好的服務(wù)和守護(hù)人類的生活。
轉(zhuǎn)自：互聯(lián)網(wǎng)