GPS給人們帶來的最大便利就是定位和導(dǎo)航，在過去的十年里，隨著技術(shù)的不斷更新，GPS能完成的任務(wù)早已突破了我們的想象。先進的GPS技術(shù)，能幫助科學家們了解地震時的地殼移動，能為山洪暴發(fā)和火山爆發(fā)提供預(yù)警，還可以將GPS接收器改造成雪地傳感器、潮汐計和測量地球的其它工具。
地震評估和預(yù)測
幾個世紀以來，科學家曾經(jīng)一直依靠地震儀來評估地震的震級和嚴重程度，現(xiàn)在GPS完全能勝任這一切。GPS接收器能跟蹤發(fā)展速度更慢的地質(zhì)過程，例如地球上巨大的地殼板塊在板塊構(gòu)造過程中的相互摩擦，正因為這樣，科學家們發(fā)現(xiàn)了圣安德烈亞斯斷層的相對兩側(cè)正以何種速度相互滑動。
很多研究人員認為，GPS根本無法精確、快速地測量出地震的位置，從而無法用于評估地震。但事實證明，科學家可以從GPS衛(wèi)星傳送給地球的信號中發(fā)現(xiàn)隱藏的信息。通過提高GPS接收器更新其位置的速度，可以讓GPS以超過每秒20次的速度不斷刷新，這讓研究人員能用更快的刷新速度和精確測量，來研究地震期間地面是如何移動的。通過GPS技術(shù)，科學家發(fā)現(xiàn)2003年發(fā)生在阿拉斯加的7.9級地震和2011年發(fā)生在日本的9.1級地震，海底的構(gòu)造板塊都移動了幾十米。
如今，通過GPS技術(shù)，科學家們能在地震開始后幾秒鐘內(nèi)，判斷出地震的震級已經(jīng)可能帶來的危害程度；同時，以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的地震預(yù)測系統(tǒng)已經(jīng)初具雛形，該系統(tǒng)可以探測到地面的微小震動，使提前預(yù)防地震和海嘯的到來成為可能。
火山監(jiān)測
GPS系統(tǒng)還能幫助科學家們在面臨其他自然災(zāi)害發(fā)生時更快地做出反應(yīng)，比如火山爆發(fā)。如今，許多火山觀測站在它們監(jiān)測的火山周圍都布置有GPS接收器。當?shù)貧ど钐幍膸r漿開始向地下移動時，通常也會導(dǎo)致地表移動。通過監(jiān)測火山周圍的GPS接收器是上升還是下沉，研究人員就能知道巖漿在哪里流動。在去年夏威夷基拉韋厄火山大噴發(fā)之前，研究人員通過監(jiān)測附近地表的移動情況，提供信息并幫助當?shù)鼐用癜踩冯x。
即使在火山爆發(fā)后，GPS數(shù)據(jù)也可能有用。由于信號從衛(wèi)星傳到地面，信號必須通過火山噴射到空中的物質(zhì)。研究人員分析了幾年前阿拉斯加州雷道博特火山噴發(fā)后的GPS數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)噴發(fā)開始后不久，信號就會失真。通過失真的GPS信號，科學家們可以估計出火山灰噴出的量和速度。與此同時，科學家們還在試圖擺脫昂貴的專業(yè)GPS設(shè)備，利用普通的智能手機來實現(xiàn)這一目標。這樣一個相對便宜的全球定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建成以后，同樣能在火山灰上升時進行監(jiān)測，雖然效果不如專業(yè)設(shè)備，但指導(dǎo)飛機繞過火山灰飛行還是可行的。
積雪探測
GPS技術(shù)還能應(yīng)用于積雪探測，而且這項技術(shù)用到了GPS信號中最為混亂無序的部分，也就是從地面反射的部分。正常情況下，一個典型的GPS接收器，就像你的智能手機一樣，主要接收來自頭頂GPS衛(wèi)星的信號。但同時它也能接收到經(jīng)過地面反射后的信號。很多年以前，科學家們一直認為這些反射信號只不過是噪音而已，是一種干擾數(shù)據(jù)的回聲，對它的分析毫無意義。然而大約15年前，有研究人員開始關(guān)注GPS接收器收到的回聲，通過反射信號的頻率，以及這些信號與直接到達接收器的信號的組合方式，可以推斷出產(chǎn)生信號反射的地表的表面性質(zhì)。
這種方法讓科學家更多的了解了GPS接收器下面的地面，例如土壤中含有多少水分，或者地表上累積了多少雪（地面降雪越多，回波與接收器之間的距離就越短）。因此，現(xiàn)在GPS設(shè)備可以充當傳感器來探測積雪深度，特別適用于那些常年積雪的地區(qū)。這種技術(shù)在北極和南極的應(yīng)用就是典型的例子，從2007年至2017年，研究人員在南極洲西部建立了23個監(jiān)測積雪的GPS站點。通過這些站點，他們能隨時掌握當?shù)氐姆e雪變化情況，隨時對不同季節(jié)間的積雪融化情況進行對比。
沉降監(jiān)測
GPS已經(jīng)可以作為一種在堅實的地面上測量位置的方法，也就是現(xiàn)在普遍的定位功能，但同時它也能實現(xiàn)對水體變化的監(jiān)測。今年7月，科學家在恒河和雅魯藏布江交匯處的孟加拉國安裝了GPS設(shè)備，其目的是為了測量河流沉積物是否發(fā)生變化，地表是否正在下沉，從而評估熱帶氣旋和海平面上升期間是否更容易受到洪水的影響。
在索納塔拉的農(nóng)業(yè)區(qū)的一片紅樹林的邊緣，研究在一所小學的水泥屋頂上放置了一個GPS定位站，同時在附近豎立在田間的柱子上安裝了第二個GPS定位站。如果當?shù)卣嬗械乇沓两?，那么第二個GPS站的監(jiān)測結(jié)果就會像它是從地面慢慢冒出來一樣。同時，通過測量這些觀測站下面的GPS回波，科學家們田間土壤的水分含量。
甚至，GPS還幫助海洋學家和船員，充當潮汐測量儀，這是研究人員在使用來自阿拉斯加卡切馬克灣的GPS數(shù)據(jù)時的偶然發(fā)現(xiàn)。一旦潮汐變化，從水面反彈到接收器的GPS信號就會跟著發(fā)生變化。
大氣監(jiān)測
最后，GPS還可以幫助科學家梳理地球的大氣信息，這種應(yīng)用方式直到幾年前才被科學家們確認為可能。大氣中的水蒸氣、帶電粒子和其他因素都會延遲GPS信號在大氣中的傳播，不同條件下的信號傳播結(jié)果讓研究人員有了新的發(fā)現(xiàn)。大氣中的水蒸氣，最終可能會變成雨水或雪花回到地面。通過計算在一場傾盆大雨中，有多少水可能會從天而降，研究人員就能預(yù)測當?shù)匕l(fā)生山洪暴發(fā)的可能性。在2013年7月的一場風暴中，氣象學家利用GPS數(shù)據(jù)來追蹤季風水汽陸上移動情況，成功在山洪暴發(fā)前17分鐘發(fā)出預(yù)警信息。
當GPS信號通過上層大氣的帶電部分（電離層）時，信號也會受到影響。因為海嘯的巨大威力會影響電離層，因此科學家可以通過GPS系統(tǒng)追蹤電離層的變化來預(yù)測海嘯，這項技術(shù)有朝一日可能會最終替代現(xiàn)有的海嘯預(yù)測技術(shù)。
總之，GPS的應(yīng)用遠比我們現(xiàn)在了解的要多很多，隨著技術(shù)的不斷革新，相信未來的GPS將會更好的服務(wù)和守護人類的生活。
轉(zhuǎn)自：互聯(lián)網(wǎng)