GPS (Global Positioning System)

GPS je satelitní navigační systém, který vám umožňuje zjistit přesnou polohu kdekoliv na Zemi. Pokud jste někdy použili navigaci v autě, hledali restauraci v mobilu nebo sledovali svůj běh ve fitness aplikaci, využili jste GPS. Systém funguje tak, že váš přístroj přijímá signály z několika satelitů obíhajících kolem Země a z těchto signálů vypočítá, kde přesně se nacházíte.

GPS původně vyvinulo americké ministerstvo obrany pro vojenské účely, ale dnes je dostupné každému zdarma. Skládá se z 31 satelitů, které neustále obíhají kolem Země ve výšce přibližně 20 000 kilometrů. Pro určení vaší polohy potřebuje váš přístroj signál minimálně ze čtyř satelitů - tři pro určení pozice a čtvrtý pro synchronizaci času.

Jak GPS funguje: Každý satelit neustále vysílá informace o své poloze a přesném čase. Váš GPS přístroj měří, jak dlouho trvá, než k němu signál dorazí. Protože se rádiové vlny šíří rychlostí světla, může přístroj vypočítat vzdálenost ke každému satelitu. Kombinací vzdáleností k několika satelitům pak určí vaši přesnou polohu.

Přesnost běžného GPS se pohybuje mezi 3-5 metry za normálních podmínek. V hustě zastavěných oblastech, v lesích nebo při špatném počasí může být přesnost horší. Profesionální GPS systémy mohou dosahovat přesnosti v řádu centimetrů pomocí speciálních technik jako je RTK (Real Time Kinematic) nebo diferenční GPS.

Pro podnikatele je GPS nepostradatelný nástroj. Umožňuje sledování vozového parku, optimalizaci tras pro doručování, geolokační marketing, správu terénních pracovníků nebo poskytování služeb založených na poloze zákazníka. E-shopy využívají GPS mapy pro přesné doručování, restaurace používají mapy GPS pro rozvoz jídla a služby jako Uber nebo Bolt jsou na GPS mapách zcela závislé.

Cestovatelé oceňují GPS zejména pro navigaci v neznámém terénu, GPS mapy v mobilu, označování zajímavých míst nebo nouzové lokalizace. Moderní smartphones mají GPS integrovaný a dokážou fungovat i bez internetového připojení, pokud máte stažené off-line GPS mapy. Mapy GPS jsou tak dnes dostupné i pro horské túry, cykloturistiku nebo geocaching.

Omezeními GPS jsou například špatný příjem v budovách, tunelech nebo hlubokých údolích, spotřebu baterie mobilních zařízení při používání GPS map, závislost na americkém systému a možnost záměrného zhoršení signálu v době konfliktů. Proto může být vhodné využívat alternativy jako je např. evropský systém Galileo.

Alternativní systémy k americkému GPS zahrnují evropský Galileo, ruský GLONASS, čínský BeiDou nebo japonský QZSS. Moderní smartphones často používají kombinaci několika systémů současně pro vyšší přesnost a spolehlivost GPS map. Mapy GPS tak mohou využívat signály z různých satelitních konstelací současně.

Novou generaci satelitní technologie představuje Starlink od SpaceX, Elona Muska. Starlink sice primárně poskytuje internetové připojení, ale má potenciál revolucionalizovat i polohové služby a GPS mapy. Na rozdíl od tradičních GPS satelitů ve vysokých orbitech (20 000 km) obíhají Starlink satelity ve výšce pouze 550 km, což umožňuje rychlejší komunikaci a potenciálně přesnější určování polohy. Ačkoli Starlink není primárně navigační systém, jeho hustá síť tisíců satelitů by mohla v budoucnu poskytovat alternativní nebo doplňkové polohové služby s vyšší přesností a lepším pokrytím v problematických oblastech, což by zlepšilo kvalitu GPS map.

Hlavními složkami GPS systémů jsou:

• Satelity: GPS systém zahrnuje soubor satelitů, které obíhají kolem Země. Tyto satelity vysílají kontinuálně signály obsahující informace o jejich aktuální poloze a času.
• GPS jednotky: GPS jednotky nebo přijímače jsou zařízení, která se nacházejí na Zemi nebo v jiných prostorách a přijímají signály vysílané z GPS satelitů. Tyto jednotky zpracovávají signály a na základě nich určují svou geografickou polohu.
• Kontrolní stanice: GPS systém zahrnuje síť kontrolních stanic na Zemi, které monitorují pohyb a časovou synchronizaci GPS satelitů. Tím se zajišťuje přesnost a spolehlivost systému.

GPS se využívá v široké škále činností, zejména:

• Navigace: GPS umožňuje řidičům, pilotům a námořníkům určit svou polohu a navigovat k cíli.
• Vojenské účely: GPS je důležitou součástí vojenské navigace, řízení zbraní a průzkumu či zpravodajství.
• Průmyslové a zemědělské aplikace: GPS se používá pro přesné měření a nastavení zejména venkovních průmyslových a zemědělských procesů, např. precision farming.

·Hobby a outdoorové aktivity: GPS je oblíbeným nástrojem pro turisty, cyklisty, horolezce a jiné, kteří chtějí sledovat své trasy a polohu v přírodě.

Souvislosti GPS mapy a další GIS pojmy

Mapy jsou s GPS nerozlučně spjaty - GPS určuje vaši polohu, kterou pak GPS mapy zobrazují a umožňují navigaci. Bez map by GPS souřadnice byly jen čísla bez praktického využití. Mapy GPS dnes zahrnují nejen silniční navigaci, ale i turistické, cyklistické nebo námořní GPS mapy.

Souřadnice jsou výstupem GPS systému. GPS nativně pracuje v souřadnicovém systému WGS84, kde se poloha udává jako zeměpisná šířka a délka ve stupních. Tyto souřadnice pak GPS mapy převádějí do vizuální podoby.

GPS souřadnice ve WGS84 je třeba převést do S-JTSK pro použití v českých úředních dokumentech nebo při práci s katastrem, což GPS mapy pro české uživatele často dělají automaticky.

V souvislosti s GPS daty je často používaný souřadnicový systém UTM (Universal Transverse Mercator), zejména ve vojenství a vědeckých aplikacích. Umožňuje zobrazení GPS souřadnic v metrických jednotkách na specializovaných GPS mapách.

GIS (Geografické informační systémy) využívají GPS jako hlavní zdroj polohových dat. GPS umožňuje sběr dat v terénu, jejich georeferencování a následnou analýzu v GIS software, kde se často kombinují s různými typy map GPS.

Georeferencování je proces přiřazování souřadnic objektům nebo datům, kde GPS slouží jako hlavní nástroj pro získání přesných polohových informací, které jsou pak zobrazeny na GPS mapách.

Kartografie využívá GPS data pro tvorbu a aktualizaci map. Moderní mapování by bez GPS nebylo možné v současném rozsahu a přesnosti, což umožňuje vytváření stále přesnějších GPS map a map GPS pro různé účely.