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一星球球课堂除去定位和导航以外 GPS还能做的五件你不知道的事( 二 )


与此同时 ， 科学家们还在试图摆脱昂贵的专业GPS设备 ， 利用普通的智能手机来实现这一目标 。 这样一个相对便宜的全球定位系统网络建成以后 ， 同样能在火山灰上升时进行监测 ， 虽然效果不如专业设备 ， 但指导飞机绕过火山灰飞行还是可行的 。
积雪探测
GPS技术还能应用于积雪探测 ， 而且这项技术用到了GPS信号中最为混乱无序的部分 ， 也就是从地面反射的部分 。 正常情况下 ， 一个典型的GPS接收器 ， 就像你的智能手机一样 ， 主要接收来自头顶GPS卫星的信号 。 但同时它也能接收到经过地面反射后的信号 。
一星球球课堂除去定位和导航以外 GPS还能做的五件你不知道的事
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很多年以前 ， 科学家们一直认为这些反射信号只不过是噪音而已 ， 是一种干扰数据的回声 ， 对它的分析毫无意义 。 然而大约15年前 ， 有研究人员开始关注GPS接收器收到的回声 ， 通过反射信号的频率 ， 以及这些信号与直接到达接收器的信号的组合方式 ， 可以推断出产生信号反射的地表的表面性质 。
这种方法让科学家更多的了解了GPS接收器下面的地面 ， 例如土壤中含有多少水分 ， 或者地表上累积了多少雪（地面降雪越多 ， 回波与接收器之间的距离就越短） 。 因此 ， 现在GPS设备可以充当传感器来探测积雪深度 ， 特别适用于那些常年积雪的地区 。
这种技术在北极和南极的应用就是典型的例子 ， 从2007年至2017年 ， 研究人员在南极洲西部建立了23个监测积雪的GPS站点 。 通过这些站点 ， 他们能随时掌握当地的积雪变化情况 ， 随时对不同季节间的积雪融化情况进行对比 。
沉降监测
GPS已经可以作为一种在坚实的地面上测量位置的方法 ， 也就是现在普遍的定位功能 ， 但同时它也能实现对水体变化的监测 。
一星球球课堂除去定位和导航以外 GPS还能做的五件你不知道的事
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今年7月 ， 科学家在恒河和雅鲁藏布江交汇处的孟加拉国安装了GPS设备 ， 其目的是为了测量河流沉积物是否发生变化 ， 地表是否正在下沉 ， 从而评估热带气旋和海平面上升期间是否更容易受到洪水的影响 。
在索纳塔拉的农业区的一片红树林的边缘 ， 研究在一所小学的水泥屋顶上放置了一个GPS定位站 ， 同时在附近竖立在田间的柱子上安装了第二个GPS定位站 。 如果当地真有地表沉降 ， 那么第二个GPS站的监测结果就会像它是从地面慢慢冒出来一样 。 同时 ， 通过测量这些观测站下面的GPS回波 ， 科学家们田间土壤的水分含量 。
甚至 ， GPS还帮助海洋学家和船员 ， 充当潮汐测量仪 ， 这是研究人员在使用来自阿拉斯加卡切马克湾的GPS数据时的偶然发现 。 一旦潮汐变化 ， 从水面反弹到接收器的GPS信号就会跟着发生变化 。
大气监测
最后 ， GPS还可以帮助科学家梳理地球的大气信息 ， 这种应用方式直到几年前才被科学家们确认为可能 。 大气中的水蒸气、带电粒子和其他因素都会延迟GPS信号在大气中的传播 ， 不同条件下的信号传播结果让研究人员有了新的发现 。
大气中的水蒸气 ， 最终可能会变成雨水或雪花回到地面 。 通过计算在一场倾盆大雨中 ， 有多少水可能会从天而降 ， 研究人员就能预测当地发生山洪爆发的可能性 。 在2013年7月的一场风暴中 ， 气象学家利用GPS数据来追踪季风水汽陆上移动情况 ， 成功在山洪暴发前17分钟发出预警信息 。
当GPS信号通过上层大气的带电部分（电离层）时 ， 信号也会受到影响 。 因为海啸的巨大威力会影响电离层 ， 因此科学家可以通过GPS系统追踪电离层的变化来预测海啸 ， 这项技术有朝一日可能会最终替代现有的海啸预测技术 。
总之 ， GPS的应用远比我们现在了解的要多很多 ， 随着技术的不断革新 ， 相信未来的GPS将会更好的服务和守护人类的生活 。


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