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              2018-09-14 09:15:31
              來源:湖南自考網
              摘要: 本文簡要介紹了GPS系統的功能和現狀、GIS系統和安徽省地理信息數據庫,以及GPS在地理信息數據的更新方面的應用成果和前景。 


              關鍵詞:GPS GIS 基礎地理數據庫

              引言:GPS系統這一全新的現代定位方法已全面取代常規光學和電子儀器,與現代通訊和計算機技術相結合,以同時測定三維坐标的方法将測量定位技術擴展到海洋和外層空間,同時從定點擴展到區域,從靜态擴展到動态,精度達到毫米級,從而大大拓寬了應用範圍,在地球物理學、氣象、海洋、交通等領域獲得了廣泛運用。

              GPS系統介紹和現狀 

              GPS全稱爲全球定位系統(Global Position System),硬件是由環球通訊衛星和接收裝置組成,基于衛星的無線電導航定位系統,爲用戶提供精密的三維坐标、導航與時間信息。随着地球的數字化進程,微電子技術和GIS技術獲得重大進展,衛星導航、定位的理論已趨成熟,同時各個領域都需要掌握對空間資料的處理和利用的基本技術,GPS将作爲通用設備越來越多地應用于科研和民用領域。

              1、GPS系統由3部分組成:

              · 空間部分:主動式工作衛星:26顆衛星分布6個橢圓軌道上,長半軸26600km,高度20200km,時間基準10-12?/FONT>10-13秒

              · 控制部分:軌道預報(監測和控制衛星系統),确定系統時間,預報衛星星曆、衛星鍾狀态,更新衛星導航電文。

              · 用戶部分:不同類型的接收機(由帶前置放大器的天線、信号識别和處理的射頻倉、微處理器、精密振蕩器、電源、顯示屏、内存和數據存儲器組成)。

              2、觀測原理和信号結構:

              · 基本觀測量:衛星發射天線和接收機天線間信号傳播時間

              · 僞距測量由時間系統同步誤差參數決定

              · 軌道确定和描述保證衛星精确定位

              · 系統精度:(美國政府出于軍事利益上的原因對精度進行了人爲限制:(1)、AS政策:加密P碼(2)、SA政策:選擇利用性:a:在星曆數據中加幹擾 b:衛星時鍾加抖動或使時間系統不穩定。)

              導航精度:10?/FONT>15米

              動态測量精度:亞米級

              靜态測量精度:毫米級

              3、GPS系統的應用

              · 在科學研究方面,利用GPS的觀測精度(毫米級)和時空分辨率監測地球的動态變化,從而剖析地球内部和地殼、大氣層、海洋等的變化情況;同時利用衛星軌道的測定和影響參數的分析可對地球引力系數,自轉、潮汐、大氣、電離層等參數進行研究。GPS系統的廣泛應用大大推進了地球科學及地震、氣象、海洋等各相關科學的發展。

              目前中國首期地殼運動觀測GPS網絡工程已經完成。國家地震局、總參測繪局和科學院等部門聯合在全國各地建立了25個連續觀測基準站、56個定期複測基準站和1000多個不定期複測站,通過對大地闆塊進行以毫米/年爲單位的長期測量,分析地殼運動規律,從而開展地震預報、大地測量和國防等方面的研究工作。

              · 在政府管理和民用領域,GPS的導航和動态定位測量等功能得到廣泛應用。如在針對各類災害的預防和快速反應上,如地震、森林火災、水災等,可以快速确定發災地點、受災範圍和災情的發展趨勢。在交通、環保、城市規劃、水利和旅遊等方面GPS獲得了廣泛的運用。

              二、GPS 系統和GIS系統的結合應用

              随着社會和經濟的高速發展,人類活動同時也帶來了環境惡化、人口劇增、資源耗費等急待解決的問題,這就要求從事與之相關的各部門以整體的觀點認識地球和我們身邊的環境系統。GIS(Geographic Information System 地理信息系統)能夠将各種信息同空間地理位置有機結合起來,将地理學、計算機科學、RS、GPS和INTERNET等技術相融合實現綜合分析處理,以數字化的手段統一實現對整個地球及其相關現象的重現和認識及對空間環境的多分辨率、三維描述,以處理自然和社會活動諸方面的問題,建立具有生物物理和社會經濟各方面資料的基礎地理信息數據庫和綜合信息數據庫。

              傳統空間數據的主要資料源是測繪部門提供的大比例尺地圖。由于這些地圖的繪制需要測繪、統計、交通等部門的協作,投入大量人力物力來完成,因此其更新的周期較長;另外它們不具備彙總其它社會經濟等各方面信息,提供動态綜合分析的功能。在經濟高速發展的現在,政府宏觀決策、城市規劃、交通建設等等方面對空間資料的要求是實時、高精度和全方位的,這就需要健全能夠實現及時更新的基礎地理信息數據庫。

              基礎地理信息數據庫建立以PC ARC/INFO、ARCVIEW爲軟件平台,按WGS84坐标系和UTM投影方式制成電子地圖,開發軟件爲ARCVIEW、MAPINFO等。

              三、GPS實地測量範例

              這裏我們以安徽省地理信息中心和安徽省公路局合作的全省國道、省道及交通标志位置GPS測量項目爲例予以簡要介紹。

              1、測量方式:

              測量人員按照各地市公路部門提供的各級公路和沿途各特征點資料制定線路,安排日程表,每天将取得數據輸入便攜式電腦,完成移動測量後将全部數據同基準站GPS進行校正差分,得出标志點和路線的經緯度坐标文件,再經ARC/INFO軟件處理得到完整準确的電子地圖。

              2、測量設備:

              測量中使用的GPS設備是由美國TRIMBLE公司出品的兩台套GPS Pathfinder Basic Plus雙頻接收機。基準站設于安徽省科委院内。移動站由接收機、天線和其它輔助設備組成。

              基準站:天寶Trimble 12 Channel 運行軟件:PFCBS

              移動接收機:天寶 Trimble 6 Channel 運行軟件:PFINDER

              内存:256K Waypoint 99/999 點

              實測環境要求:3顆衛星可測2D;4顆衛星可測3D

              差分軟件:PFINDER

              現場實測精度: < 100米

              差分後精度爲: 2-5米

              測量範圍:海拔 –500米?/FONT>20000米,距基準站(合肥)500公裏内,覆蓋全省

              測量方式:車載

              3、測量成果:

              省地理信息中心和省公路局的野外測量人員以大約每周一個地區的進程測得蚌埠、淮南、滁州等地區的高速國道、省道,各級國道、省道等路線;公路局、大小橋、工區等标志點。

              4、測量總結:

              合理設定測量速度:在GPS動态測量時,路線的形狀描述由拐點密度決定,根據精度要求應合理設定測量速度和記錄間隔時間。

              注意測量環境對衛星信号接收的影響:在山區、茂密森林和高大建築附近,需随時注意天線對天空的可視範圍,保證接收到可進行3維計算的4顆以上衛星的信号。

              注意接收機内存量:新的GPS産品具有較大的内存量,但野外測量時最好配備便攜式計算機,分時間段将測量數據輸入同時空出接收機内存。

              結束語:在當前,空間信息數據是政府部門決策和行業發展規劃的重要依據,是網絡高速公路上的主流内容之一。利用GPS進行GIS地理數據更新具有及時、高效、高精度、不受惡劣環境氣候影響等優勢,未來的幾年内,GPS連續觀測基準站将會遍布全國,任何地區都可以實現實時測量;美國也将取消人爲的精度限制,民用測量可以取得更高的精度。GPS作爲一種便捷的科學工具将在空間科學領域獲得廣泛的應用。

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