1 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Wyznaczanie pozycji za pomocą pomiarów satelitarnych Elżbieta Wołoszyńska-Wiśniewska Centrum UNEP/GRID-Warszawa

2 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Co to są satelitarne systemy nawigacyjne? Jak działa System GPS? Jak wykonywać pomiary?

3 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Satelitarne systemy nawigacyjne

4 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przed 1957 r.

5 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS 2010 r.

6 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS ORBITY OKOŁOZIEMSKIE Niskie orbity okołoziemskie (200 – 2000 km) –Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) –Teleskop Hubble’a –Satelity telekomunikacyjne, środowiskowe Średnie orbity okołoziemskie (około 20 000km) –Satelity nawigacyjne (GNSS - Global Navigation Satellite Systems) Orbita geostacjonarna (35 786 km) –przebiega w miejscu gdzie siła przyciągania ziemskiego jest równoważona przez siłę odśrodkową w układzie związanym z obracającą się Ziemią –satelity geostacjonarne: m.in. telekomunikacyjne i meteorologiczne

7 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS GNSS Global Navigation Satellite Systems

8 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS GNSS - Global Navigation Satellite Systems Z reguły składają się z 20-30 satelitów orbitujących na kilku średnich orbitach i okresie obiegu Ziemi około 12 godzin. Obecnie globalnymi systemami są: –amerykański GPS (Global Positioning System) – 20 200 km –rosyjski GLONASS (od stycznia 2012) – 19 100 km Do tego grona za kilka lat mają dołączyć także: –europejski GALILEO – 23 222 km (obecnie 4 satelity na orbicie, docelowo w 2018r. będzie 30 satelitów i wówczas system osiągnie pełną funkcjonalność) –chiński COMPASS – 21 500 km (obecnie system lokalny, docelowo system globalny do 2020r.)

9 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Do czego służy GNSS? Wyznaczanie pozycji Nawigacja Precyzyjny pomiar czasu –Działa 24 godziny na dobę przy każdej pogodzie Używany jest wszędzie tam, gdzie potrzebna jest dokładna znajomość położenia i ultra-precyzyjny pomiar czasu

10 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS System GPS

11 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS System GPS Global Positioning System (GPS) zaprojektowano i skonstruowano w USA na zlecenie amerykańskiego Ministerstwa Obrony jako wojskowy system nawigacyjny. Od 1 stycznia 1995 roku system GPS jest w pełni operacyjny dla celów wojskowych –sygnał GPS poddawany był celowemu zniekształceniu, aby jednostki cywilne nie mogły uzyskać dokładności większej niż 100m Od 1 maja 2000 prezydent USA Bill Clinton postanowił udostępnić niezniekształcony sygnał wszystkim użytkownikom systemu GPS, –możliwe zostało osiągnięcie dokładności większej niż 10 m

12 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Segmenty Systemu GPS System GPS składa się z 3 segmentów:

13 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Segment kosmiczny GPS Segment kosmiczny tworzą przynajmniej 24 satelity (obecnie 31) krążące nad powierzchnią Ziemi w odległości około 20 200 km Okres obiegu satelity to ok. 12 h Źródło: http://www.aero.org/ Źródło: http://geogis.com.pl/ Źródło: http://heading.pata.pl/

14 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Segment kontrolny GPS Segment kontrolny tworzą stacje naziemne, które w sposób ciągły śledzą satelity Źródło: http://www.aboutcivil.com/components-of-gps-working-mechanism.html

15 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Segment użytkowników GPS Segment użytkowników tworzą wszystkie osoby i instytucje, korzystające z wysyłanego sygnału GPS. Z sygnału GPS może korzystać każdy, kto posiada odpowiedni odbiornik. Do segmentu użytkowników należą między innymi: –Geodeci –Żeglarze –Sportowcy –Uczniowie i nauczyciele –Turyści, harcerze –Kierowcy i firmy transportowe

16 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Co mierzy GPS? System pracuje tak, aby w każdym punkcie na Ziemi były widoczne przynajmniej 4 satelity. Odbiornik musi „widzieć” minimum 3 satelity, żeby obliczyć długość i szerokość geograficzną, a 4 satelity, żeby obliczyć również wysokość. Na podstawie sygnałów GPS wyznaczane są: –Szerokość geograficzna –Długość geograficzna –Wysokość –Czas pomiaru Dokładność pomiaru szerokości i długości geograficznej ręcznym odbiornikiem jest nie mniejsza niż 10-15m, a zwykle jest znacznie lepsza

17 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Czym wykonywać pomiary?

18 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przykładowe odbiorniki GPS Odbiorniki mapowe Odbiorniki niemapowe

19 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Mapy do odbiorników Garmin Przygotowując się do wyjścia w teren z odbiornikiem mapowym, dobrze jest wyposażyć ten odbiornik w mapę. Aby to zrobić można pobrać darmową mapę a następnie wgrać ją do odbiornika Uzupełniająca Mapa Polski http://ump.waw.pl/ http://ump.waw.pl/

20 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Ekrany odbiornika GPS (Csx) Ekran satelitówKomputer podróży Ekran mapy Ekran kompasu Ekran waypointów Ekran menu

21 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Ekrany odbiornika GPS (Dakota) Ekran satelitówKomputer podróży Ekran mapy Ekran kompasu Ekran waypointów Ekran menu

22 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Ekrany odbiornika GPS (Dakota)

23 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Okno mapy Dostosowanie dodatkowych pól danych na ekranie mapy (aby zmienić wyświetlane informacje, należy nacisnąć na wybrane pole, a następnie wybrać wielkość, która ma się na nim wyświetlać) Pozycja (dług./szer.) Wysokość Dokładność GPS Licz. podróży

24 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Odbiorniki GPS w telefonach Obecnie w telefonach komórkowych możemy mieć wbudowany odbiornik GPS oraz opcję nawigacji satelitarnej

25 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Aplikacja GPS test Jest to aplikacja na telefony typu smartfon z systemem Android Aplikacja ta posiada wiele opcji pomiarowych zbliżonych do typowego odbiornika GPS

26 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Aplikacja GPS test

27 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Aplikacja GPS test

28 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Jak wykonywać pomiary?

29 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Pomiar wykonujemy jedynie na zewnątrz budynków (brak sygnału w budynkach, tunelach itp.) Unikamy przeszkód, które mogą pogorszyć jakość sygnału –Wysokie budynki –Gęste i mokre liście w lesie Zasady korzystania z odbiornika GPS

30 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Odbiornik trzymamy w ręku (lub można położyć na ziemi) pamiętając aby nie zasłaniać nieboskłonu. Zasady korzystania z odbiornika GPS

31 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Najważniejsze pojęcia: rejestracja – zapisywanie współrzędnych (pozycji) danego miejsca, nawigacja – odnajdywanie miejsca o danych współrzędnych. Najważniejsze komendy: –dla rejestracji położenia jednego miejsca – punktu kontrolnego stosujemy komendę – Zaznacz waypoint –dla rejestracji przebytej ścieżki stosujemy komendę – Rejestruj ślad (track) –dla nawigacji stosujemy komendę – Dokąd? Umożliwia ona wyszukanie waypointów użytkownika, miejscowości oraz zjazdów, które można wykorzystać do stworzenia trasy (routes) przejścia lub przejazdu Odbiornik GPS – zasady obsługi

32 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Pomiar GPS w Programie GLOBE Trzymaj odbiornik pionowo z dala od ciała Zaczekaj aż odbiornik zarejestruje sygnał co najmniej 4 satelitów Dokonaj 5 pomiarów w odstępach 1 min. i zanotuj informacje na temat: –Szerokości geograficznej –Długości geograficznej –Wysokości –Czasu –Liczby satelitów Uśrednij wyniki pomiarów

33 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Arkusz pomiarowy GPS

34 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Arkusz danych stanowiska pomiarowego Rodzaj stanowiska (pomiary atmosferyczne, hydrologiczne, etc.) Opis stanowiska (max 25 znaków) Średnia szerokość geograficzna (w formacie 52.8462 N) Średnia długość geograficzna (w formacie 21.9073 E) Czas (uniwersalny) pierwszego pomiaru (w formacie 18:47:78) Typ odbiornika GPS (producent, numer seryjny)

35 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Zapisywanie współrzędnych Stosuje się trzy powszechne formaty zapisu współrzędnych geograficznych: hddd.dddddº - stopnie dziesiętne- format zapisu obowiązujący w GLOBE hdddº mm.mmm' - stopnie i minuty dziesiętne - najczęściej używane w zabawie geocache. hdddº mm' ss.s" - stopnie, minuty i sekundy dziesiętne - używane ogólnie w nawigacji, głównie nawigacji morskiej.

36 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Zapisywanie współrzędnych Przykład zapisu pozycji Stopnie i dziesiętne części stopnia -52.21463° N -21.03333° E Stopnie, minuty i sekundy -52° 12’ 52.6’’N -21° 02’ 00.0’’E

37 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przeliczanie współrzędnych DD° MM’ SS’’ 21 ° 02’ 22’’ E 52 ° 11’ 55’’ N 21 ° 02’ 22’’ – 21 ° pozostawiamy bez zmian, a minuty i sekundy zamieniamy na część dziesiętną stopnia 52 ° 11’ 55’’ – 52 ° pozostawiamy bez zmian, a minuty i sekundy zamieniamy na część dziesiętną stopnia DD.DDDDD ° 21.03944 ° E 52.19861 ° N

38 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przeliczanie współrzędnych Można także skorzystać z jednego ogólnodostępnych programów przeliczających współrzędne geograficzne np. GPScalc.net

39 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Zajęcia terenowe Planowanie tras edukacyjnych zajęć terenowych z zastosowaniem nawigacji satelitarnej GPS – przygotowanie odbiornika do zajęć Elżbieta Wołoszyńska-Wiśniewska Centrum UNEP/GRID-Warszawa

40 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Planowanie scenariusza zajęć Określenie: celu zajęć miejsca, czasu realizacji (ścieżka edukacyjna, las) etapu edukacyjnego (do kogo adresujemy ćwiczenie, do jakiej grupy wiekowej) metody prowadzenia zajęć (dyskusja, ćwiczenia praktyczne, rozpoznawanie okazów/obiektów) formy pracy (praca grupowa, indywidualna) środków dydaktycznych (książki, klucze do rozpoznawania, narzędzia pomiarowe, aparat)

41 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Określanie celu zajęć Określając cel zajęć należy wziąć pod uwagę m.in.. charakterystykę terenu, grupę odbiorców, a więc grupę uczniów, do której adresujemy ćwiczenie oraz dostępne środki dydaktyczne. Określenie celu zajęć jest najważniejszym etapem w projektowaniu scenariusza. Po dokonaniu wnikliwej analizy miejsca, w którym będą prowadzone zajęcia można dokładnie określić możliwości jakie daje określony teren.

42 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przykładowy scenariusz Temat: Rozpoznawanie pospolitych gatunków drzew i krzewów Cel: rozpoznanie gatunków po liściach, pędach, szyszkach, kwiatach i nasionach Etap edukacyjny: gimnazjum, szkoła ponadpodstawowa Metoda: obserwacja, praca z kluczem do rozpoznawania gatunków Forma pracy: grupowa Miejsce i czas realizacji: Łazienki Królewskie, 2 godziny zajęć Środki dydaktyczne: zdjęcia liści, pędów, szyszek, nasion, kwiatostanów, odbiornik GPS

43 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Planowanie prac uczniów w terenie Przygotowanie punktów i trasy zajęć edukacyjnych oraz wczytanie ich do odbiorników GPS (np. przy wykorzystaniu programów Google Earth oraz GPSBabel) Pobranie przygotowanej wcześniej ścieżki np. z portalu edukacyjnego

44 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS

45 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przykładowe odbiorniki GPS Odbiorniki mapowe Odbiorniki „niemapowe”

46 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Mapy do odbiorników Garmin Przygotowując się do wyjścia w teren z odbiornikiem mapowym, dobrze jest wyposażyć ten odbiornik w mapę. Aby to zrobić można pobrać darmową mapę a następnie wgrać ją do odbiornika http://ump.waw.pl/

47 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Pomiar wykonujemy jedynie na zewnątrz budynków (brak sygnału w budynkach, tunelach itp.) Unikamy przeszkód, które mogą pogorszyć jakość sygnału –Wysokie budynki –Gęste i mokre liście w lesie Zasady korzystania z odbiornika GPS

48 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Odbiornik trzymamy w ręku (lub można położyć na ziemi) pamiętając, aby nie zasłaniać nieboskłonu. Zasady korzystania z odbiornika GPS

49 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Najważniejsze pojęcia: rejestracja – zapisywanie współrzędnych (pozycji) danego miejsca, nawigacja – odnajdywanie miejsca o danych współrzędnych. Najważniejsze komendy: –dla rejestracji położenia jednego miejsca – punktu kontrolnego stosujemy komendę – Zaznacz waypoint –dla rejestracji przebytej ścieżki stosujemy komendę – Rejestruj ślad (track) –dla nawigacji stosujemy komendę – Dokąd? Umożliwia ona wyszukanie waypointów użytkownika, miejscowości oraz zjazdów, które można wykorzystać do stworzenia trasy (routes) przejścia lub przejazdu Odbiornik GPS – zasady obsługi

50 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Przygotowanie odbiornika GPS  Dostosowanie ekranu mapy –Orientacja mapy: Konfiguracja > Mapa > Orientacja > Kierunek u góry –Ustawienie liczby wyświetlanych pól dodatkowych na mapie: Konfiguracja > Mapa > Pokaż pola danych > 4  Ustawienie jednostek pomiarowych oraz formatu wyświetlania współrzędnych –Konfiguracja > Jednostki > Metry –Konfiguracja > Format pozycji > hddd.ddddd° (format zapisu w Programie GLOBE)  Ustawienie sposobu nawigowania –Konfiguracja > Wyznaczanie trasy > Wyznaczanie tras > Dystans po drogach –Konfiguracja > Wyznaczanie trasy > Oblicz trasy dla > Pieszy

51 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Zapisywanie współrzędnych Przykład zapisu pozycji Stopnie i dziesiętne części stopnia -(y) 52.21463° N -(x) 21.03333° E Stopnie, minuty i sekundy -(y) 52° 12’ 52.6’’N -(x) 21° 02’ 00.0’’E

52 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Ekrany odbiornika GPS

53 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Okno mapy Dostosowanie dodatkowych pól danych na ekranie mapy (aby zmienić wyświetlane informacje, należy nacisnąć na wybrane pole, a następnie wybrać wielkość, która ma się na nim wyświetlać) Pozycja (dług./szer.) Wysokość Dokładność GPS Licz. podróży

54 GPS Warsztaty początkowe dla nauczycieli, 24 października 2015 Pomiary GPS Ź ródła Śledziński J., Segmenty i sygnał GPS, www.geoforum.pl,www.geoforum.pl Narkiewicz J., 2003, Globalny System Pozycyjny GPS. Budowa, działanie, zastosowanie satelitarne systemy nawigacyjne, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności w Warszawie, Warszawa.