Pap László

I. A helymeghatározás előtörténete

A földrajzi helyzet meghatározásának igénye az emberiség ősi történelmi korszakaiba nyúlik vissza. Az alábbiakban a helymeghatározás fejlődésének legfontosabb mozzanatait foglaljuk össze.

A kezdeti időben, az emberiség történetének hajnalán a helyzet meghatározásához, azaz a földrajzi tájékozódáshoz a fontosabb tereptárgyak (sziklák, magasabb fák, folyómedrek) és az égi objektumok (Nap, fényesebb csillagok) megfigyelését használták. A távolságot pedig tipikusan a lépések leszámlálásával vagy esetleg a sebesség és az út megtételéhez szükséges idő becslésével határozták meg.

A nagy ősi civilizációk - elsősorban kulturális és asztrológiai célokat követve - igen magas szintre emelték az égi objektumok (a Nap, a Hold, a fényesebb csillagok és bolygók) mozgásának megfigyelését. Ma biztosak vagyunk abban, hogy például Stonehenge szikláit vagy az egyiptomi piramisokat ilyen célokra is használták. Az égi objektumok megfigyelése során kialakult elméleti és gyakorlati ismereteket a térképészet tudományának szolgálatába állították. Időszámításunk előtt 201-ben Eratoszthenész már képes volt arra, hogy a földrajzi helyek szélességi adatai közötti különbséget közelítőleg meghatározza a delelő Nap helyzetének megfigyelésével (erre alapozva még a Föld sugarát is megbecsülte). Így már igen korán kialakultak azok az eljárások, amelyek alkalmasak voltak az észak-dél irányú helyzet becslésére. A kelet-nyugati irányú helyzetkülönbségeket a megtett út vagy a sebesség és az idő mérésével határozták meg.

A tengeri kereskedelmet és a távoli földrészek meghódítását, azaz a földfelszíni navigációt igen erőteljesen támogatta a kínai eredetű mágneses iránytű európai elterjedése.

A középkortól kezdve a helymeghatározáshoz szükséges technológiai fejlesztések igazi motorja a tengeri navigáció volt. A fejlődés a 13. században indult meg, és a 16. századra az északi féltekén a földrajzi szélességet már igen pontosan képesek voltak meghatározni a Sarkcsillag helyzetének mérésével. A földrajzi hosszúság elfogadható pontosságú meghatározását a nagy precizitású kronométerek kifejlesztése tette lehetővé a 18. századtól kezdve. A pontos kronométer kifejlesztését az angol kormány az angol flotta 1707-ben bekövetkezett hajótörése után kezdeményezte, és az erre a célra kiírt pályázatot John Harrison nyerte meg egy komplikált, de nagyszerű mérnöki alkotással. A tengeri hajózás elmúlt századaiban a földrajzi szélességet szextánssal, a földrajzi hosszúságot kronométerrel és a Nap delelési idejének megfigyelésével határozták meg. Ezeket a globális mérési adatokat kiegészítették tengerparti jelzőpontok (világítótornyok, sziklák) megfigyelésével és a hajózási sebesség mérésével.

A tengeri navigációval párhuzamosan a térképészet és a geodézia is folyamatosan fejlődött. Egyre pontosabb térképeket készítettek, a mindennapi életben egyre nagyobb lett az igény a mérések pontosságának növelésére. A földmérés tudományának kezdetei a régi egyiptomi időkre nyúlnak vissza, később a görögök és rómaiak fejlesztették tovább a technológiát, és módszereiket széles körben használták a települések felmérésére. A térképészetben forradalmi előrelépést jelentő háromszögelés módszertanát a holland Snell van Royen fejlesztette ki, az eljárást nagyobb földrajzi területek felmérésére először a francia Picard és Cassini alkalmazta.

A 20. század elejéig a hagyományos tengeri navigációs eszközök kielégítették a felhasználók igényeit, a légi navigáció azonban új megoldásokat követelt. Bár az iránytűket, magasságmérőket és szextánsokat továbbfejlesztették és új sebességmérő eszközöket is kifejlesztettek, az alapvető újdonságot a rádiós iránymérés technológiájának bevezetése jelentette, amely már átvezet a mi témánkhoz, a műholdas globális helymeghatározás módszeréhez.

A hagyományos geodéziai technológiák és mérési eszközök a 20. században is alkalmazhatók voltak a legtöbb probléma megoldására, de a globális geodéziai feladatokhoz, például a különböző földrészek egymáshoz viszonyított mozgásának pontos méréséhez új módszerekre volt szükség.

A műholdas globális helymeghatározó rendszer (Global Positioning System - GPS) olyan új és korszerű technológia, amely hagyományos feladatokat új eszközökkel old meg. A műholdas globális helymeghatározás nem önálló tudományterület, hanem több tudományterület (geodézia, geofizika, űrtudomány, űrtechnológia, elektromágneses térelmélet, rádiótechnika, híradástechnika, elektronika, számítástechnika, informatika, méréstechnika, szabályozástechnika stb.) eredményeit felhasználó műszaki megoldás.