GPS給人們帶來的最大便利就是定位和導航，在過去的十年里，隨著技術的不斷更新，GPS能完成的任務早已突破了我們的想象。先進的GPS技術，能幫助科學家們了解地震時的地殼移動，能為山洪暴發和火山爆發提供預警，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。
地震評估和預測
幾個世紀以來，科學家曾經一直依靠地震儀來評估地震的震級和嚴重程度，現在GPS完全能勝任這一切。GPS接收器能跟蹤發展速度更慢的地質過程，例如地球上巨大的地殼板塊在板塊構造過程中的相互摩擦，正因為這樣，科學家們發現了圣安德烈亞斯斷層的相對兩側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衛星傳送給地球的信號中發現隱藏的信息。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，科學家發現2003年發生在阿拉斯加的7.9級地震和2011年發生在日本的9.1級地震，海底的構造板塊都移動了幾十米。
如今，通過GPS技術，科學家們能在地震開始后幾秒鐘內，判斷出地震的震級已經可能帶來的危害程度；同時，以GPS技術為基礎的地震預測系統已經初具雛形，該系統可以探測到地面的微小震動，使提前預防地震和海嘯的到來成為可能。
火山監測
GPS系統還能幫助科學家們在面臨其他自然災害發生時更快地做出反應，比如火山爆發。如今，許多火山觀測站在它們監測的火山周圍都布置有GPS接收器。當地殼深處的巖漿開始向地下移動時，通常也會導致地表移動。通過監測火山周圍的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之前，研究人員通過監測附近地表的移動情況，提供信息并幫助當地居民安全撤離。
即使在火山爆發后，GPS數據也可能有用。由于信號從衛星傳到地面，信號必須通過火山噴射到空中的物質。研究人員分析了幾年前阿拉斯加州雷道博特火山噴發后的GPS數據，發現噴發開始后不久，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GPS設備，利用普通的智能手機來實現這一目標。這樣一個相對便宜的全球定位系統網絡建成以后，同樣能在火山灰上升時進行監測，雖然效果不如專業設備，但指導飛機繞過火山灰飛行還是可行的。
積雪探測
GPS技術還能應用于積雪探測，而且這項技術用到了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衛星的信號。但同時它也能接收到經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，是一種干擾數據的回聲，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，可以推斷出產生信號反射的地表的表面性質。
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，現在GPS設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。這種技術在北極和南極的應用就是典型的例子，從2007年至2017年，研究人員在南極洲西部建立了23個監測積雪的GPS站點。通過這些站點，他們能隨時掌握當地的積雪變化情況，隨時對不同季節間的積雪融化情況進行對比。
沉降監測
GPS已經可以作為一種在堅實的地面上測量位置的方法，也就是現在普遍的定位功能，但同時它也能實現對水體變化的監測。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設備，其目的是為了測量河流沉積物是否發生變化，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。
在索納塔拉的農業區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。如果當地真有地表沉降，那么第二個GPS站的監測結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數據時的偶然發現。一旦潮汐變化，從水面反彈到接收器的GPS信號就會跟著發生變化。
大氣監測
最后，GPS還可以幫助科學家梳理地球的大氣信息，這種應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果讓研究人員有了新的發現。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，研究人員就能預測當地發生山洪暴發的可能性。在2013年7月的一場風暴中，氣象學家利用GPS數據來追蹤季風水汽陸上移動情況，成功在山洪暴發前17分鐘發出預警信息。
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系統追蹤電離層的變化來預測海嘯，這項技術有朝一日可能會最終替代現有的海嘯預測技術。
總之，GPS的應用遠比我們現在了解的要多很多，隨著技術的不斷革新，相信未來的GPS將會更好的服務和守護人類的生活。
轉自：互聯網