GPS Coordinates ความหมาย และการทำงาน

GPS coordinates หรือในภาษาไทย ก็คือ พิกัด GPS นั้นเอง ซึ่งเราได้รู้และได้สัมผัสกับระบบ และการทำงานของ GPS กันมาบ้างแล้วแม้ว่าจะไม่ละเอียดนัก แต่ก็พอที่จะได้รู้ว่า GPS (Global Positioning System) ก็คือระบบการระบุตำแหน่งพิกัดบนพื้นโลก ซึ่งระบบ GPS ต้องประกอบไปด้วย 3 ส่วนหลัก ได้แก่

1) ส่วนอวกาศ ประกอบด้วยเครือข่ายดาวเทียมของ 3 ค่ายมหาอำนาจอันได้แก่ สหรัฐอเมริกา รัสเซีย และยุโรป ระบบของสหรัฐอเมริกาชื่อ Navstar (Navigation Satellite Timing and Ranging GPS) อันมีดาวเทียม 28 ดวง แต่ใช้งานจริงเพียง 24 ดวง ส่วนอีก 4 ดวงเป็นดาวเทียมสำรองเพื่อเกิดเหตุฉุกเฉิน มีการบริหารงานโดย Department of Defenses โดยมีรัศมีวงโคจรสูงหรือห่างจากพื้นโลก 20,162.81 ก.ม. หรือ 12,600 ไมล์ ซึ่งการโคจรของดาวเทียมแต่ละดวงจะใช้เวลา 12 ช.ม.ในการโคจรแต่ละรอบ ระบบของรัสเซียชื่อ Glonass หรือ Global Navigation Satellite บริหารงานโดย Russia VKS (Russia Military Space Force) ส่วนระบบของยุโรปชื่อ Galileo มีดาวเทียม 27 ดวงบริหารงานโดย ESA หรือ European Satellite Agency ซึ่งจะพร้อมใช้งานในปี ค.ศ. 2008 (ปัจจุบันได้ใช้งานแล้ว) ในปัจจุบันประชาชนทั่วโลกสามารถใช้งานระบบดาวเทียมของสหรัฐอเมริกาได้ฟรี โดยสามารถใช้งานได้ในระดับความแม่นยำที่ไม่เป็นภัยต่อรัฐ กล่าวคือมีความแม่นยำในระบบข้อมูล +/- 10 เมตร

2) ส่วนควบคุม จะประกอบด้วยสถานีภาคพื้นดิน ซึ่งมีสถานีใหญ่อยู่ที่ ประเทศสหรัฐอเมริกา และสถานีย่อยกระจายอยู่ทั่วโลกรวม 5 จุด

3) ส่วนผู้ใช้งาน ซึ่งต้องเป็นผู้ที่มีเครื่องรับสัญญาณที่สามารถรับคลื่นและแปรสัญญาณจากดาวเทียมเพื่อประมวลผลให้สามารถใช้งานได้อย่างเหมาะสม

ระบบ GPS ต่างกับระบบ GPRS เนื่องจากระบบ GPRS (General Packet Radio Service) ซึ่งเป็นระบบสื่อสารแบบไร้สาย ใช้สำหรับโทรศัพท์มือถือ หรือ PDA หรือ Notebook เพื่อการเชื่อมต่อกับ Internet

ระบบ GPS Coordinates เป็นระบบที่ใช้กำหนดจุดต่าง ๆ บนพื้นโลก ด้วยตัวเลข 3 กลุ่ม ได้แก่ ความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง (Elevation) ส่วนตัวเลขอีก 2 กลุ่มจะเป็นพิกัดของแนวระนาบ เป็นค่าระยะเชิงมุมจากเส้นศูนย์สูตร ละติจูด (Latitude) และค่าระยะเชิงมุมจากเส้น Prime Meridian หรือเส้นลองติจูด (Longitude)

เส้นศูนย์สูตร (Equator) ถูกกำหนดขึ้นจากแนวระดับที่ตัดผ่านกึ่งกลางของโลกและตั้งฉากกับแกนหมุน ซึ่งจะแบ่งโลกออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ส่วนที่เป็นซีกโลกเหนือ และส่วนที่เป็นซีกโลกใต้ เส้นละติจูด (Latitude) จะเริ่มจากศูนย์สูตรเป็น 0 องศา จนถึงขั้วโลกเป็น 90 องศาเหนือ และใต้ เส้นพรามเมอริเดียน (Prime Meridian) เป็นเส้นสมมุติที่ลากผ่านเมือง Greenwich ในประเทศอังกฤษไปจรดขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้

โดยจะแบ่งโลกออกเป็นซีกโลกตะวันออก และซีกโลกตะวันตก ซึ่งการแบ่งซีกโลกดังกล่าวได้ถูกนำมาใช้ในทางการเมืองในเวลาต่อมา โดยการแบ่งประเทศที่เป็นโลกเสรี และโลกหลังม่านเหล็ก เป็นเหนือและใต้ หรือตะวันออก และตะวันตก ตามแนวเส้นที่แบ่งนี้ เส้นลองติจูด (Longitude) จะเริ่มจากเส้นพรามเมอริเดียน เป็น 0 องศา และไปสิ้นสุดที่ 180 องศาตะวันออก และ 180 องศาตะวันตก

รูปแบบพิกัด (สมมุติ) อาจกำหนดได้ดังนี้

hddd.dddddd คือองศา และจุดทศนิยมขององศา (Decimal) hddd mm.mmm คือ องศาลิปดา (arcminute) และทศนิยมของลิปดา hddd mm ss.s คือ องศาลิปดา พิลิปดา (arcsecond) และทศนิยมของพิลิปดา

ระบบพิกัดกริด (Grid Coordinate) หรือ UTM (Universal Transverse Mercator) เป็นการยืดส่วนทรงกลมของโลกให้เป็นทรงกระบอก แล้วแผ่ให้เป็นระนาบแบน โดยจะใช้ตารางแบ่งโลกออกเป็นส่วน ๆ เริ่มจากขั้วโลกใต้เป็นแนวตั้งจากใต้ไปเหนือตามแนวเส้นละติจูดแทนด้วยตัวอักษร C-X ยกเว้น I และ O (ส่วน A,B เป็นขั้วโลกใต้ Y,Z เป็นขั้วโลกเหนือ) เริ่มจาก C ที่ละติจูด 80 องศาใต้ (ช่วงละ 8 องศา ไปจนถึงเส้นขนานละติจูด 72 องศาเหนือ และเส้นละติจูด 72-84 องศาเหนือเป็นช่องละ 12 องศา) ทั้งหมด 20 ส่วน จนถึง X ที่ละติจูด 84 องศาเหนือ

และแบ่งแนวตะวันออกไปตะวันตก เขตละ 6 องศา รวมเป็น 60 เขต (Zone) แทนด้วยตัวเลขเริ่มจากเส้น Meridian 180 องศาตะวันตก เป็น 01 ไปจนถึง 174 องศาตะวันตก เป็น 60 ทำให้บนพื้นโลกแต่ละช่วงเป็นตารางพื้นที่สี่เหลี่ยมเรียกว่า เขตกริด (Grid Zone) ซึ่งมีทั้งหมด 1,200 โซนแล้วจะใช้ชุดเลขพิกัด Northing (เหนือตามแนวตั้ง) และ Easting (ตะวันออกตามแนวนอน) บอกตำแหน่งโดยเลขของ Northing และ Easting จะมีหน่วยเป็นเมตร สำหรับประเทศไทยของเราอยู่ในโซน 47 และ 48 โดยมีเส้นแบ่งโซนนี้จะอยู่ในจังหวัดเลย หนองบัวลำพู (บางส่วน) ขอนแก่น ชัยภูมิ นครราชสีมา สระแก้ว ปราจีนบุรี จันทบุรี และนราธิวาส (บางส่วน)

รูปแบบการระบุ GPS Coordinates (ตำแหน่งพิกัด) ในประเทศไทยมีการใช้แผนที่ (Map Datum) หลัก 2 แบบ คือ

1. รูปแบบ Indian1975 ซึ่งเป็นระบบเก่า เริ่มใช้มาตั้งแต่ปี ค.ศ.1975 หรือพ.ศ. 2518 โดยองค์การแผนที่กระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา (DMAHTC) ในแผนที่ของหน่วยงานฉบับเก่า ๆ ยังอาจมีการอ้างอิงจาก Map Datum นี้อยู่
2. รูปแบบ WGS84 เป็น Map Datum ที่เริ่มใช้เมื่อปี ค.ศ. 1984 และปรับปรุงใหม่เมื่อปี ค.ศ. 2004 เป็นระบบที่นำมาใช้กับ GPS โดยมีการปรับแก้ไชความคลาดเคลื่อนของพื้นผิวของโลกที่ความผันแปรของระดับน้ำทะเล ความสูงต่ำของพื้นผิว และลักษณะทรงรีของโลก โดยอาศัยการอ้างอิงจากจุดศูนย์กลางของโลก ทำให้การคำนวณพิกัดต่าง ๆ ของดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก หรือการดำของเรือดำน้ำแม่นยำขึ้น และสามารถใช้ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิศาสตร์โลกได้ละเอียดขึ้น ในประเทศไทยกรมแผนที่ทหารเป็นผู้เริ่มนำ WGS84 มาใช้ และหน่วยงานราชการต่าง ๆ รวมทั้งเอกชนก็หันมาใช้งานกันอย่างแพร่หลาย