GPS非萬能 距離地形會致誤差

 中國時報 B4/科學周報 2008/09/28

【唐鎮宇/專題報導】
  GPS(全球衛星定位系統)應用廣泛,但GPS也有失去準頭的時候。為什麼?從GPS衛星發送訊號到地面接收器,距離長達2萬多公里,中間必須穿越對流層、電離層等,還要抵抗太陽輻射或電磁波的干擾,高樓、高山對信號的反射以及軟體設計的好壞等,都會影響GPS定位,進而產生誤差。
  淡江大學運輸管理系副教授張勝雄表示,都會區最常見的就是「多路徑傳送誤差」,這是造成GPS誤差最主要原因之一。當GPS信號到達地球還沒有進到接收器前,有時會被高樓等建築物反彈,當接收器收到主要訊號後,可能還會收到延遲的反彈信號,如果反彈信號太強, GPS系統就會錯判位置。
  遇高樓、高山反彈 易錯判位置
  另外,由於地球是一個赤道直徑大於南北極直徑的「中廣型」稍扁球體,GPS信號傳到地球時,也會因地球的不規則形狀產生誤差。
  亞力通訊研發部經理柳明峰指出,GPS信號在傳送途中,還容易受到各種不同磁場的影響。當GPS信號通過地表上方50至500公里處的電離層時,會因電離層中的離子濃度不同,使信號產生不規則延遲效應。而由氫質子、氦離子等構成的太陽輻射,其磁場也會干擾GPS通信。
  電離層、太陽輻射 也是干擾源
  柳明峰表示,GPS信號是電子信號的一種,當接收器靠近較強電磁波的裝備如基地台、大型電力系統等,會使GPS設備無法搜尋到正確訊號。GPS信號通過對流層時,也會因對流層中水氣、溫度、壓力等不同,產生不同程度的延遲。
  不過,因電離層與對流層產生的誤差,可藉數學模式修正。張勝雄認為,這些誤差對一般使用者影響不大,但如用在監測橋樑、地形變化上,這樣的誤差就事關重要,必須透過更大型的GPS衛星追蹤站來接收信號。
  監測橋樑、地形 需用大追蹤站
  柳明峰表示,在精密測量GPS技術應用中,已可用來觀測電離層、平流層、中氣層等變化,學術界已發表有關地震前電離層變化的論文,未來或許可藉由GPS來預測地震、氣象等訊息。但因大型GPS觀測站密度不足,仍須持續累積記錄才有進一步發展。
  只要需要知道「在哪裡」的東西都可以應用GPS,應用及市場能否擴大的關鍵,繫於開發者的創意。