空間定位技術(shù)

空間定位技術(shù)現(xiàn)代定位方法01技術(shù)簡介GPS發(fā)展GPS入門術(shù)語大全技術(shù)特點GPS原理目錄03050204基本信息空間定位技術(shù)，是指以地理信息系統(tǒng)、遙感、全球定位系統(tǒng)為研究對象，內(nèi)容包括空間信息、空間模型、空間分析和空間決策等。全球定位系統(tǒng)和遙感分別用于獲取點、面空間信息或監(jiān)測其變化，地理信息系統(tǒng)用于空間數(shù)據(jù)的存儲、分析和處理。由于三者在功能上存在明顯的互補性，只有將它們集成在一個統(tǒng)一的平臺中，其各自的優(yōu)勢才能得到充分發(fā)揮。20世紀90年代開始，地理信息系統(tǒng)、通感、全球定位系統(tǒng)的集成日益受到和重視，并逐漸發(fā)展成為一個新的交叉學科:地球空間信息學。空間定位GPS作為一種全新的現(xiàn)代定位方法，已逐漸在越來越多的領(lǐng)域取代了常規(guī)光學和電子儀器。80年代以來，尤其是90年代以來，GPS衛(wèi)星定位和導航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，在空間定位技術(shù)方面引起了革命性的變化技術(shù)簡介技術(shù)簡介用GPS同時測定3維坐標的方法將測繪定位技術(shù)從陸地和近海擴展到整個海洋和外層空間，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，從單點定位擴展到局部與廣域差分，從事后處理擴展到實時(準實時)定位與導航，絕對和相對精度擴展到米級、厘米級乃至亞毫米級，從而大大拓寬它的應(yīng)用范圍和在各行各業(yè)中的作用。不久的將來，人人可以戴上GPS手表，加上移動，你的活動就可以自動進入數(shù)字地球中去.GPS全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem-GPS)是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活

。技術(shù)特點全球、全天候工作功能多、應(yīng)用廣定位精度高技術(shù)特點全球、全天候工作能為用戶提供連續(xù)，實時的三維位置，三維速度和精密時間。不受天氣的影響。定位精度高單機定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。

功能多、應(yīng)用廣隨著人們對GPS認識的加深，GPS不僅在測量，導航，測速，測時等方面得到更廣泛的應(yīng)用，而且其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。GPS發(fā)展無線電導航系統(tǒng)GPS發(fā)展歷程衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS發(fā)展無線電導航系統(tǒng)·羅蘭--C：工作在100KHZ，由三個地面導航臺組成，導航工作區(qū)域2000KM，一般精度200-300M?！mega（奧米茄）：工作在十幾千赫。由八個地面導航臺組成，可覆蓋全球。精度幾英里?！ざ嗖防障到y(tǒng)：利用多卜勒頻移原理，通過測量其頻移得到運動物參數(shù)（地速和偏流角），推算出飛行器位置，屬自備式航位推算系統(tǒng)。誤差隨航程增加而累加。缺點：覆蓋的工作區(qū)域?。浑姴▊鞑ナ艽髿庥绊?；定位精度不高。衛(wèi)星定位系統(tǒng)最早的衛(wèi)星定位系統(tǒng)是美國的子午儀系統(tǒng)（transit），1958年研制，64年正式投入使用。由于該系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)目較小（5-6顆），運行高度較低（平均1000KM），從地面站觀測到衛(wèi)星的時間隔較長（平均1.5h），因而它無法提供連續(xù)的實時三維導航，而且精度較低

。為滿足軍事部門和民用部門對連續(xù)實時和三維導航的迫切要求。1973年美國國防部制定了GPS計劃。GPS發(fā)展歷程GPS實施計劃共分三個階段：·第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段。從1973年到1979年，共發(fā)射了4顆試驗衛(wèi)星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤?！さ诙A段為全面研制和試驗階段。從1979年到1984年，又陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設(shè)計標準?！さ谌A段為實用組階段。1989年2月4日第一顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功，表明GPS系統(tǒng)進入工程建設(shè)階段。1993年底實用的GPS即（21+3）GPS星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。GPS原理GPS定位原理GPS系統(tǒng)的組成GPS原理GPS系統(tǒng)的組成GPS由三個獨立的部分組成：●空間部分：21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。●地面支撐系統(tǒng)：1個主控站，3個注入站，5個監(jiān)測站。●用戶設(shè)備部分：接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，以獲得必要的導航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，完成導航和定位工作。GPS接收機硬件一般由主機、天線和電源組成

。GPS定位原理GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

DGPS原理目前GPS系統(tǒng)提供的定位精度是優(yōu)于10米，而為得到更高的定位精度，我們通常采用差分GPS技術(shù)：將一臺GPS接收機安置在基準站上進行觀測。根據(jù)基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準站實時將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機在進行GPS觀測的同時，也接收到基準站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進行改正，從而提高定位精度。差分GPS分為兩大類：偽距差分和載波相位差分。1．偽距差分原理這是應(yīng)用最廣的一種差分。在基準站上，觀測所有衛(wèi)星，根據(jù)基準站已知坐標和各衛(wèi)星的坐標，求出每顆衛(wèi)星每一時刻到基準站的真實距離。再與測得的偽距比較，得出偽距改正數(shù)，將其傳輸至用戶接收機，提高定位精度。GPS入門術(shù)語大全坐標coordinate路線ROUTE前進方向Heading導向Bearing足跡線Plottrail12345GPS入門術(shù)語大全坐標coordinate有2維、3維兩種坐標表示，當GPS能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號時，它能計算出本地的3微坐標：經(jīng)度、緯度、高度，若只能收到3顆衛(wèi)星的信號，它只能計算出2維坐標：精度和緯度，這時它可能還會顯示高度數(shù)據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無效的。大部分GPS不僅能以經(jīng)/緯度(Lat/Long)的方式，顯示坐標，而且還可以用UTM(UniversalTransverseMercator)等坐標系統(tǒng)顯示坐標但我們一般還是使用LAT/LONG系統(tǒng)，這主要是由你所使用的地圖的坐標系統(tǒng)決定的。坐標的精度在SelectiveAvailability(美國防部為減小GPS精確度而實施的一種措施)打開時，GPS的水平精度在100-50米之間，視接受到衛(wèi)星信號的多少和強弱而定，若根據(jù)GPS的指示，說你已經(jīng)到達，那么四周看看，應(yīng)該在大約一個足球場大小的面積內(nèi)發(fā)現(xiàn)你的目標的

在SA關(guān)閉時，精度能達到15米左右。高度的精確性由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原因，更差些。經(jīng)緯度的顯示方式一般都可以根據(jù)自己的愛好選擇，一般有\(zhòng)"hddd.ddddd\",\"hdddmm.mmm\"\"，\"hdddmm\"ss.s\"\"\"(其中的“”代表“度”，以下同)地球子午線長是.67公里，緯度改變一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8米，赤道圈是.36公里，北京地區(qū)緯在北緯40度左右，緯度圈長為sin(90-40),此地經(jīng)度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以選定某個顯示方式，并把各位數(shù)字改變一對應(yīng)地面移動多少米記住，這樣能在經(jīng)緯度和實際里程間建立個大概的對應(yīng)。大部分GPS都有計算兩點距離的功能，可給出兩個坐標間的精確距離。高度的顯示會有英制和公制兩種方式，進GPS的SETUP頁面，設(shè)置成公制，這樣在其他象速度、距離等的顯示也都會成公制的了。路線ROUTE路線是GPS內(nèi)存中存儲的一組數(shù)據(jù)，包括一個起點和一個終點的坐標，還可以包括若干中間點的坐標，每兩個坐標點之間的線段叫一條\"腿\"(leg)。常見GPS能存儲20條線路，每條線路30條\"腿\"。各坐標點可以從現(xiàn)有路標中選擇，或是手工/計算機輸入數(shù)值，輸入的路點同時做為一個路標(Waypoint/Landmark)保存。實際上一條路線的所有點都是對某個路標的引用，比如你在路標菜單下改變一個路標的名字或坐標，如果某條路線使用了它，你會發(fā)現(xiàn)這條線路也發(fā)生了同樣的變化?？梢杂幸粭l路線是\"活躍\"(Activity)的?！盎钴S”路線的路點是導向(見5)功能的目標

前進方向HeadingGPS沒有指北針的功能，靜止不動時它是不知道方向的。但是一旦動了起來，它就能知道自己的運動方向。GPS每隔一秒更新一次當前地點信息，每一點的坐標和上一點的坐標一比較，就可以知道前進的方向，請注意這并不是GPS頭指的方向，它老人家是不知道自己的腦袋和運動路線是成多少度角的。不同GPS關(guān)于前進方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前進方向，所以除非你已經(jīng)走了一段并仍然在走直線，否則前進方向是不準確的，尤其是在拐彎的時候你會看到數(shù)值在變個不停。方向的是以多少度顯示的，這個度數(shù)是手表表盤朝上，12點指向北方，順時針轉(zhuǎn)的角度。有很多GPS還可以用指向羅盤和標尺的方式來顯示這個角度。一般同時還顯示前進平均速度，也是根據(jù)最近一段的位移和時間計算的。導向Bearing導向功能在以下條件下起作用：1.)以設(shè)定\"走向\"(GOTO)目標。\"走向\"目標的設(shè)定可以按\"GOTO\"鍵，然后從列表中選擇一個路標。以后\"導向\"功能將導向此路標。2.)目前有活躍路線(Activityroute)?；钴S路線一般在設(shè)置->路線菜單下設(shè)定。如果目前有活動路線，那么\"導向\"的點是路線中第一個路點，每到達一個路點后，自動指到下一個路點。在\"導向\"頁面上部都會標有當前導向路點名稱(\"ROUTE\"里的點也是有名稱的)。它是根據(jù)當前位置，計算出導向目標對你的方向角，以與\"前進方向\"相同的角度值顯示。同時顯示離目標的距離等信息。讀出導向方向，按此方向前進即可走到目的地。有些GPS把前進方向和導向功能結(jié)合起來，只要用GPS的頭指向前進方向，就會有一個指針箭頭指向前進方向和目標方向的偏角，跟著這個箭頭就能找到目標

。日出日落時間(Sunset/raisetime)大多數(shù)GPS能夠顯示當?shù)氐娜粘?、日落時間，這在計劃出發(fā)/宿營時間時是有用的。這個時間是GPS根據(jù)當?shù)亟?jīng)度和日期計算得到的，是指平原地區(qū)的日出、日落時間，在山區(qū)因為有山脊遮擋，日照時間根據(jù)情況要早晚各少半個小時以上。GPS的時間是從衛(wèi)星信號得到的格林尼制時間，在設(shè)置(setup)菜單里可以設(shè)置本地的時間偏移，對中國來說，應(yīng)設(shè)+8小時，此值只與時間的顯示有關(guān)。足跡線PlottrailGPS每秒更新一次坐標信息，所以可以記載自己的運動軌跡。一般GPS能記錄1024個以上足跡點，在一個專用頁面上，以可調(diào)比例尺顯示移動軌跡。足跡點的采樣有自動和定時兩種方式自動采樣由GPS自動決定足跡點的采樣方式，一般是只記錄方向轉(zhuǎn)折點，長距離直線行走時不記點；定時采樣可以規(guī)定采樣時間間隔，比如30秒、一分鐘、5分鐘或其他時間，每隔這么長時間記一個足跡點。在足跡線頁面上可以清楚地看到自己足跡的水平投影。你可以開始記錄、停止記錄、設(shè)置方式或清空足跡線?！白阚E”線上的點都沒有名字，不能單獨引用，查看其坐標，主要用來畫路線圖(計算機下載路線?)和“回溯”功能。很多GPS有一種叫做“回溯”(Traceback)的功能，使用此功能時，它會把足跡線轉(zhuǎn)化為一條“路線”(ROUTE)，路點的選擇是由GPS內(nèi)部程序完成的一般是選用足跡線上大的轉(zhuǎn)折點。同時，把此路線激活為活動路線，用戶即可按導向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般會把回溯路線放進某