在古代，太阳和星星的位置 是人们判断方位和时间的基本标 识。1957年10月4日，前苏联成 功发射了“旅行者”号人造地球卫 星，随后科学家们很快意识到人 造卫星对人类的意义要远远超过 这一事件本身，因为这些卫星可 以用于全球通讯或者定位导航。 

　　从1978开始，美国洛克威尔公司 制造的24颗“Navstar''’卫星陆续升空，构成了GPS系统的最重要 的组成部分。每一颗卫星大约有 一辆卡车的大小，每12小时环绕 地球一周，它们在天空中的分布 能够确保地球上任意地点的人在 任意时刻都可以与至少4颗卫星 保持无线电联络。GPS系统起初 应用于军事领域，但是后来在各 个参与公司的共同要求下，开始 逐渐向商业和民用领域发展。时 下人们即便是身处异地他乡也可 以知道自己所处的位置，对于 GPS的好处体会越来越深。现在 GPS接收器就和手机一样大，而 且价格也不高。迷失方向的人如 果手里有GPS接收器，就可以随 时与环绕地球的24颗全球定位 系统卫星进行联系， 找出自己的确切位置 和准确的时间。 

　　除此之外，一些 GPS的使用者还意外 地发现了它的一些其 他用途。感觉敏锐的 科学家们发现，GPS 可以作为探测运动和 观测变化世界的绝佳 工具。 

　　如果研究人员用 GPS接收器对某一固 定点连续读取数据的 话，就可以追踪这一 点的运动情况，例如 火山在内部岩浆作用 下的不断膨胀，或是 从南极大陆架上断裂 下来的冰山的移动情况。增加接 收器的数量(提高精度)，用已知 精确位置的GPS固定基站的信 号作为基准，就可以清晰地捕捉 到物体1／10英寸的突然运动， 并对其进行实时监测。有了这项 技术，科学家们就可以“上天人 地”，探索很多我们原来并不十分 清楚的动态过程。 

　　风中摇摆的大桥 香港的青马大桥是世界上最 长的悬索桥，全长2200米，主桥 跨度达1377米，两座吊塔高206 米，距离海面62米。大桥可以承 受强烈台风的袭击，桥体摇动距 离可以达到几英尺，而疾驰而过 的列车也会造成大桥主跨产生上 下半米左右的振动。不过大桥的 摇动也不能过于剧烈，如果桥身 侧摆超过5米，大桥的钢梁和吊 索就会像面条一样发生扭曲和弯 折。 

　　为了防患于未然，监测青马 大桥的工程技术人员采用了GPS 传感器阵列来对大桥的三维空间 位置进行实时监控。他们在大桥 的吊索、桥面和桥塔上安装了14 个GPS接收器，这些接收器用长 达数公里的光缆相连。这些传感 器每秒钟都会向中央主控计算机 发送10次各自的空间位置信 息。同时在另外两个固定点上安 装的GPS传感器也向主控计算 机发回数据，主控计算机对数据 进行校正以减小其误差。这样就 可以把大桥的空间位置精确地显 示出来，其水平误差不超过1厘 米，垂直误差不超过2厘米。计算 机还可以计算出风速和风向，并 估算出大桥各个部位的应力和载 荷状况，这样维护人员就可以方 便地安排修理和维护工作。在安 装这套系统之前，大桥状况的监 测人员也曾经考虑过其他的传感 设备，但它们目前还都达不到这 种效果。 观测其它星球上的火山运动 科学家们还从来没有实地观 察过金星或其他星球上的火山爆 发。他们只知道在远古时代那里 曾经有过火山爆发，但是对岩浆 的流动速度、粘稠度等许多具体 情况却无从得知。现在也没有能 够在金星表面进行实地勘测的设 备。于是科学家们就只能寻找地 球上与之相类似的物质进行替代 研究，然后把地球表面的物质与 卫星照片进行对照，再分析其它 星球的卫星照片，以此来分析推 断遥远星球的情况。 在观察地球卫星照片的时 候，科学家们发现美国新墨西哥 州两处长达40到50公里的岩浆 流，地理学家给它们起名为Car— rizozo和McCartys。这么长的岩浆 流在地球上实属罕见，但在金星 上却是很典型的情况。金星上的 温度要比地球高得多，岩浆流的 长度和存留时间要比地球上更 长。 

　　研究人员搜集了有关这两处 岩浆流的几千份GPS数据，建立 了岩浆流在许多不同地点的精确 地形剖面图资料。这些岩浆流经 地段的高度、坡度等地形资料能 够帮助地质学家们了解岩浆的粘 稠度，从而也就能判断出岩浆的 成份及其流动的速度。Carrizozo 和McCartys这两处岩浆流中间部 分的粘稠度较低，而边缘部分粘 稠度则较大，所以这两处岩浆流 的特点就是中间流速大、不易冷 却，边缘流速慢、冷却速度快。GPS 数据还显示了凝固的岩浆外壳下 隐藏着的奇 异现象，其 中包括岩浆 流中心的一 条岩浆管 道，这一管 道可以使岩 浆在长达 15公里的距 离内保持融 化状态。研 究人员目前 还不知道金 星上是否也 存在这种岩浆管道，这是一项很 吸引人的研究内容。如果没有 GPS的高精度测量技术，研究人 员或许根本不会去研究这个问 题，了解这一切的唯一途径就是 亲自深入险地进行观测，但即使 研究人员呆在火山爆发的地方亲 自观察也未必能有这样的发现。 

　　海洋变化的晴雨表 在距离大陆很远的大洋中， 直径达60多公里的巨大漩涡在 不停地搅动着海水，把海水深处 的食物和养料带到洋面上来，并 把海洋生物的遗骸卷到又冷又暗 的水底。海洋学家认为这些涡流 在海洋和陆地之间的碳元素循环 中起着至关重要的作用，但是还 没有实际观测的资料能够证明这 一点，因为没有人能够接近这些 巨大的漩涡。 

　　美国国家航空航天局 (NASA)和法国的空间机构合资 建造了Topex／Poseidon高度仪等 科研卫星，它们能够对表征涡流 特征的水面高度波动进行测量。 

　　不过在距离大陆7公里之内的海 域内，陆地的影响会使Topex的 数据发生混乱。此外，Topex每10 天会绕地球一圈，漩涡可能在这 段时间内漂移到其他位置，这样 就给研究工作带来了不便。但是 GPS不会出现这种情况，它可以 对海面进行导向目标追踪而不会 受到陆地的影响，而且可以对全 球的海洋状况进行全天24小时 实时监测。 

　　为了了解GPS检测海水高 低起伏的效果，研究人员在美国 俄勒冈州一个火山湖上进行了一 系列实验。他们将GPS接收器放 置在450米高的悬崖上。悬崖上 的岩石和平静的湖水水面成44 度角，这样就为接收器读数提供 了较宽的仰角范围。传感器捕获 湖面上反射的GPS信号，然后将 其传播时间和GPS信号直线到 达接收器的时间进行比较，由此 计算出湖面各处水面的高度，其 误差不超过2．5厘米。在加州附 近海域的石油钻井平台上也进行 了类似的试验，同样也取得了良 好的效果。 

　　GPS所能揭示的不仅仅是海 洋漩涡的奥秘。研究人员现正在 研究采用这种技术来监测由于全 球变暖造成的海平面上升。科学 家们一般依靠潮位计进行监测， 但这种方法只对近岸地区的变化 有效。但使用GPS系统就不同 了，有科学家认为，在未来两到三 年内就能够在山顶或高大建筑物 上安装GPS接收器。这样就可以 非常便捷地对离海岸线20公里 之外的海面进行连续监测，除了 能获得更加准确的数据以外，还 可以节省大量的经费。 

　　预警系统 地震学家通常采用地震仪、 地面倾斜度测量仪、应变仪等设 备来监测地壳的轻微晃动和起 伏，以此来提供地震的早期预 警。但是这些仪器只能监测到那 些速度较快(在几分钟或几秒钟 内)且较为明显的震动，而不是地 壳中能够预示几个星期或几个月 之后的地震的轻微震动。日本地 理勘查研究所现在就采用一个名 为Geonet的系统来收集这类长 期预警数据，该系统是一个由分 布在全国各地的1000多个GPS 接收器组成的地理信息网络。这 些传感器平均每40公里左右安 置一个，在地壳不稳定地区的分 布则要更密集一些。每个GPS接 收器都放置在4．5米高的不锈钢 柱内，接收器还装有一个每30秒 钟采集接收一次卫星信号的天 线。从传感器获得的数据可以计 算出地壳中水平振幅小于O．25 厘米的运动，这样Geonet就可以 检测到其他方法检测不到的微小 震动。 

　　最近Geonet探测出日本第 四大城市名古屋附近的地壳有异 常运动。名古屋处于菲律宾板块 向欧亚板块俯冲地带，该市的地 面每年都要向西偏移2．5厘米左 右。而从2001年1月开始，该市 却开始以同样的速度向相反方向 偏移。如果这种现象在较短时间 内发生的话，强烈的地震将可能 随时爆发。这一现象是一个危险 的信号，但对于研究板块运动的 地理学家来说，它又是非常有用 的素材。虽然现在还不能确定下 一步将会发生什么，但这套GPS 系统起码让人们认识到了这个问 题。 小 结 GPS系统由美国国防部耗资 120亿美元建成，其设计目的主 要用于军事领域，但是迫于来自 于GPS装置设计制造公司的压 力，美国国防部同意将GPS系统 用于商业领域。 第一颗运行卫星 于1978年发射升空， 到1993年全部24颗 卫星均已经到位。目 前GPS系统在很多 领域都获得了广泛的 应用，它的功能现在 已经不仅仅局限于为 个人提供位置和时间 信息了。拥有这项技 术，我们向宇宙的真 相又迈进了一步。 GPS系统的未来无可 限量，技术进步带来 的梦想也是没有止境 的。