GPS给人们带来的最大便利就是定位和导航，在过去的十年里，随着技术的不断更新，GPS能完成的任务早已突破了我们的想象。先进的GPS技术，能帮助科学家们了解地震时的地壳移动，能为山洪暴发和火山爆发提供预警，还可以将GPS接收器改造成雪地传感器、潮汐计和测量地球的其它工具。

地震评估和预测

几个世纪以来，科学家曾经一直依靠地震仪来评估地震的震级和严重程度，现在GPS完全能胜任这一切。GPS接收器能跟踪发展速度更慢的地质过程，例如地球上巨大的地壳板块在板块构造过程中的相互摩擦，正因为这样，科学家们发现了圣安德烈亚斯断层的相对两侧正以何种速度相互滑动。

很多研究人员认为，GPS根本无法精确、快速地测量出地震的位置，从而无法用于评估地震。但事实证明，科学家可以从GPS卫星传送给地球的信号中发现隐藏的信息。通过提高GPS接收器更新其位置的速度，可以让GPS以超过每秒20次的速度不断刷新，这让研究人员能用更快的刷新速度和精确测量，来研究地震期间地面是如何移动的。通过GPS技术，科学家发现2003年发生在阿拉斯加的7.9级地震和2011年发生在日本的9.1级地震，海底的构造板块都移动了几十米。

如今，通过GPS技术，科学家们能在地震开始后几秒钟内，判断出地震的震级已经可能带来的危害程度；同时，以GPS技术为基础的地震预测系统已经初具雏形，该系统可以探测到地面的微小震动，使提前预防地震和海啸的到来成为可能。

火山监测

GPS系统还能帮助科学家们在面临其他自然灾害发生时更快地做出反应，比如火山爆发。如今，许多火山观测站在它们监测的火山周围都布置有GPS接收器。当地壳深处的岩浆开始向地下移动时，通常也会导致地表移动。通过监测火山周围的GPS接收器是上升还是下沉，研究人员就能知道岩浆在哪里流动。在去年夏威夷基拉韦厄火山大喷发之前，研究人员通过监测附近地表的移动情况，提供信息并帮助当地居民安全撤离。

即使在火山爆发后，GPS数据也可能有用。由于信号从卫星传到地面，信号必须通过火山喷射到空中的物质。研究人员分析了几年前阿拉斯加州雷道博特火山喷发后的GPS数据，发现喷发开始后不久，信号就会失真。通过失真的GPS信号，科学家们可以估计出火山灰喷出的量和速度。与此同时，科学家们还在试图摆脱昂贵的专业GPS设备，利用普通的智能手机来实现这一目标。这样一个相对便宜的全球定位系统网络建成以后，同样能在火山灰上升时进行监测，虽然效果不如专业设备，但指导飞机绕过火山灰飞行还是可行的。

积雪探测

GPS技术还能应用于积雪探测，而且这项技术用到了GPS信号中最为混乱无序的部分，也就是从地面反射的部分。正常情况下，一个典型的GPS接收器，就像你的智能手机一样，主要接收来自头顶GPS卫星的信号。但同时它也能接收到经过地面反射后的信号。很多年以前，科学家们一直认为这些反射信号只不过是噪音而已，是一种干扰数据的回声，对它的分析毫无意义。然而大约15年前，有研究人员开始关注GPS接收器收到的回声，通过反射信号的频率，以及这些信号与直接到达接收器的信号的组合方式，可以推断出产生信号反射的地表的表面性质。

这种方法让科学家更多的了解了GPS接收器下面的地面，例如土壤中含有多少水分，或者地表上累积了多少雪（地面降雪越多，回波与接收器之间的距离就越短）。因此，现在GPS设备可以充当传感器来探测积雪深度，特别适用于那些常年积雪的地区。这种技术在北极和南极的应用就是典型的例子，从2007年至2017年，研究人员在南极洲西部建立了23个监测积雪的GPS站点。通过这些站点，他们能随时掌握当地的积雪变化情况，随时对不同季节间的积雪融化情况进行对比。

沉降监测

GPS已经可以作为一种在坚实的地面上测量位置的方法，也就是现在普遍的定位功能，但同时它也能实现对水体变化的监测。今年7月，科学家在恒河和雅鲁藏布江交汇处的孟加拉国安装了GPS设备，其目的是为了测量河流沉积物是否发生变化，地表是否正在下沉，从而评估热带气旋和海平面上升期间是否更容易受到洪水的影响。

在索纳塔拉的农业区的一片红树林的边缘，研究在一所小学的水泥屋顶上放置了一个GPS定位站，同时在附近竖立在田间的柱子上安装了第二个GPS定位站。如果当地真有地表沉降，那么第二个GPS站的监测结果就会像它是从地面慢慢冒出来一样。同时，通过测量这些观测站下面的GPS回波，科学家们田间土壤的水分含量。

甚至，GPS还帮助海洋学家和船员，充当潮汐测量仪，这是研究人员在使用来自阿拉斯加卡切马克湾的GPS数据时的偶然发现。一旦潮汐变化，从水面反弹到接收器的GPS信号就会跟着发生变化。

大气监测

最后，GPS还可以帮助科学家梳理地球的大气信息，这种应用方式直到几年前才被科学家们确认为可能。大气中的水蒸气、带电粒子和其他因素都会延迟GPS信号在大气中的传播，不同条件下的信号传播结果让研究人员有了新的发现。大气中的水蒸气，最终可能会变成雨水或雪花回到地面。通过计算在一场倾盆大雨中，有多少水可能会从天而降，研究人员就能预测当地发生山洪暴发的可能性。在2013年7月的一场风暴中，气象学家利用GPS数据来追踪季风水汽陆上移动情况，成功在山洪暴发前17分钟发出预警信息。

当GPS信号通过上层大气的带电部分（电离层）时，信号也会受到影响。因为海啸的巨大威力会影响电离层，因此科学家可以通过GPS系统追踪电离层的变化来预测海啸，这项技术有朝一日可能会最终替代现有的海啸预测技术。

总之，GPS的应用远比我们现在了解的要多很多，随着技术的不断革新，相信未来的GPS将会更好的服务和守护人类的生活。

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