测绘知识.doc

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1、大地基准是建立国家大地坐标系统和推算国家大地控制网中各点大地坐标的基本依据，它包括一组大地测量参数和一组起算数据，其中，大地测量参数主要包括作为建立大地坐标系依据的地球椭球的四个常数，即地球椭球赤道半径，地心引力常数，带球谐系数（由此导出椭球扁率）和地球自转角度，以及用以确定大地坐标系统和大地控制网长度基准的真空光速；而一组起算数据是指国家大地控制网起算点（成为大地原点）的大地经度、大地纬度、大地高程和至相邻点方向的大地方位角。大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的）。大地水准面是描述地球形状的一

2、个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。大地水准面和海拔高程等参数和概念在客观世界中无处不在，在国民经济建设中起着重要的作用。大地水准面是大地测量基准之一，确定大地水准面是国家基础测绘中的一项重要工程。它将几何大地测量与物理大地测量科学地结合起来，使人们在确定空间几何位置的同时，还能获得海拔高度和地球引力场关系等重要信息。大地水准面的形状反映了地球内部物质结构、密度和分布等信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘探等相关地球科学领域研究和应用具有重要作用。高程基准是推算

3、国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。水准基面，通常理论上采用大地水准面，它是一个延伸到全球的静止海水面，也是一个地球重力等位面，实际上确定水准基面则是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近，并构成原点网。用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。-国家第二期一等水准网高程起算点为水准原点。高程系统为“1985国家高程系统”，共有292条线路、19931个水准点，总长度为93

4、341公里，形成了覆盖全国的高程基础控制网（台湾资料暂缺）重力基准是指绝对重力值已知的重力点，作为相对重力测量（两点间重力差的重力测量）的起始点。世界公认的起始重力点称为国际重力基准。各国进行重力测量时都尽量与国际重力基准相联系，以检验其重力测量的精度并保证测成果的统一。国际通用的重力基准有1909年波茨坦重力测量基准和1971年的国际重力基准网（IGSN71）。中国于1956-1957年建立了全国范围的第一个国家重力基准，称为1957年国家重力基本网，该网由21个基本点和82个一等点组成。1985年，中国重新建立了国家重力基准。它由6个基准重力点，46个基本重力点和5个因点组成，称为1985

5、年国家重力基本网。-国家1985重力基本网，由6个重力基准点、46个重力基本点和5个引点组成。1999年开始重建工作（台湾省资料暂缺）地球重力场是地球的一种物理属性。表征地球内部、表面或外部各点所受地球重力作用的空间。根据地球重力场的分布，可以研究地球内部结构、地球形状以及对航天器的影响。 地图地图是以不同颜色的文字、符号、线划和数字表示的地球表面某一区域的地形特征、交通设施、通讯设施等一系列信息的载体。地图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记，并采用制图综合原则科学地反映出自然和社会经济现象的分布特征及相互联系。长期以来地图一直作为国家经济建设中各行各业用以论证、决策、导游等的重要依据；也

6、是部队作战、训练等军事行动不可缺少的工具。数字地图数字地图是纸制的地图的数字存在和数字表现形式，是在一定坐标系统内具有确定的坐标和属性的地面要素和现象的离散数据，在计算机可识别的可存储介质上概括的、有序的集合。在计算机技术和信息科学高度发展的当今，仅靠纸制的地图和一些零散的数字地图提供信息以无法满足需要，取而代之的是在飞机、舰船导航、新武器制导、卫星运行测控和部队快速反应、军事指挥自动化以及经济建设的各个行业中应用的，基于区域性或全国性的数字地图及各种各样的地图数据库管理系统和地理信息系统。这些系统共同的特点是：信息丰富多样，提供信息正确及时，修改、检索、传输信息方便快速，并可以对系统中的数据

7、作进一步的分析操作，最后输出人们关注的专题信息。数据库技术的应用和信息系统的建立使传统的纸制地图的应用发生了质的飞跃，也为地图产品开辟了一个新的应用天地。但要建立一个数据库管理系统或者地理信息系统首要解决的问题是地图信息的获取即数字地图的生产问题。国家基本比例尺地图的系列和基本精度国家基本比例尺地图的系列，是指按照国家规定的测图技术标准（规范），编图技术标准，图式和比例尺系统测量和编制的若干特定规格的比例尺的地图的系列。我国的国家基本比例尺地图的系列包括：1500、11000、12000、15000、11万、12.5万、15万、110、120万、150万、1100万比例尺地图。它们的基本精度包

8、括测图精度和编制精度。数字地球数字地球（Digital Earth）最早是美国副总统戈尔于1998年1月31日在美国加利福尼亚科学中心发表的题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式”的讲演中提出来的，戈尔在他的文章里指出“我们需要一个数字地球，即一种可以嵌入海量地理数据的、多分辨率的和三维的地球的表示，可以在其上添加许多与我们所处的星球有关的数据”。在科技界目前对“数字地球”还没有确切的学术的定义，一般认为“数字地球”是对真实地球及其相关现象的统一的数字化的认识，是以因特网为基础，以空间数据为依托，以虚拟现实技术为特征，具有三维界面和多种分辨率浏览器的面向公众开放的系统。正如戈尔在他的文章描绘

9、的一个小孩在一个地方博物馆参观数字地球的场景：“当她戴上头盔时，她便可以看到与从太空看到的一样的地球。然后，通过数据手套她可以对所看到的影像进行放大，这样通过越来越高的分辨率她便可以看到各大洲以及不同的地区、国家、城市等内容，甚至最后还可以看到具体的房屋、树木以及其他的自然或人造的对象。”通常认为数字地球主要由三部分组成：1、 不同分辨率尺度下的地球三维可视化的浏览界面（与目前普遍使用的GIS不同），这是与用户交流的接口。2、 网络化的地理信息世界，为用户提供公用信息和商业信息，甚至可以为各类网络用户开辟一个认识“我们这个星球”的“没有围墙的实验室”。3、 多源信息的集成和显示机制，就是融合和

10、利用现有的多源信息，并将其“嵌入”数字地球的框架，进行“三维的描述”和智能化的网络虚拟分析，这是建立地球的关键技术。数字地球的兴起将在农业、环境、资源、人口、灾害、城市建设、教育军事、政府决策和区域的可持续发展等领域起到巨大的作用。“数字地球”与政府决策有何关系数字地球的提出有其全球战略的考虑,正如江泽民主席所说:“世界各国都在抓紧制定面向新世纪的发展战略,争先抢占科技、产业和经济的制高点”(载自1998年8月10日光明日报江泽民同志在接见两院院士的讲话).针对数字地球,中国科学院的陈述彭院士也认为:“数字地球”并非是一个孤立的科技项目或技术目标,而是一个整体性的、导向性的战略思想,美国提出数

11、字地球这一战略思想,绝非偶然,有着深远的政治意义和经济背景。”数字地球是美国全球战略的延续和发展，是战后国际地缘政治的继续和发展，是后冷战时期全球经济“大战”在科学技术上的表现。冷战以后,美国面临经济政治两方面的可持续发展的挑战。与苏联的对峙和军备竞赛曾极大地促进了美国科技和经济的发展,强大的苏联压力极大地增强了美国社会整合度,从而在政治上极易达成共识,随着苏联的解体，美国成为世界唯一的一个超级大国,因而缺少一个全民的共同目标共同压力。而从经济上来说,当今是金融危机四伏的时代,国家竞争主要是经济竞争,而经济竞争基础是科技实力的竞争。美国经济生产力50%得益于科学和技学创新,为了确保美国在信息时

12、代的领导地位,“数字地球”的提出是在美国结束星球大战计划,积极推动全球对地观测计划(CEOS)和推出新一代因特网(Internet-)之后的国家发展战略,是继信息高速公路知识经济之后,各发达国家政府高度重视发展的战略思想。因此,从美国国内政治社会、经济方面来说,数字地球的提出是必然的。冷战结束后,能源、全球环境等问题成为世界政治和外交斗争的焦点。曾在调解波黑三方边界争端和中东海湾战争方面起到了重要作用；涉及跨国公司、区域重组等全球经济事务的美国,重视发展这种能覆盖全球热点地区和战略要点的技术，而“三维数字地图”必然向“数字地球”发展，“数字地球”的发展又将进一步增强美国对全球事务的快速反应能力

13、和对国际热点问题的发言权。“数字地球”将深远地影响世界自然社会资源的分配,在未来社会中起着举足轻重的作用。信息时代的来临,正改变人类的生存和发展方式,未来利益的分配将无不与数字地球息息相关。在未来利益冲突中,无论舆论宣传,还是军事冲突将很大部分依赖对数字地球的控制,数字地球上占优势的一方将在数字地球上展开外交攻势,新闻传播、心理战、政治颠覆、文化入侵、数据破坏等。地理信息系统(GIS)地理信息系统简称GIS（Geographical Information System)。它是六十年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析

14、方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统，具有以下三个方面的特征：1、具有采集、管理、分析和输出多种地理实间信息的能力，具有空间性和动态性；2、以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息；3、由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。地理信息系统从外部来看，它表现为计算机软硬件系统；而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。地

15、理信息系统(GIS)的类型对GIS系统进行分类，在很大程度上是由用户不同的应用目标或任务要求决定的。各种系统的应用均反映了人类对现实世界利用改造的能动作用。GIS按其内容可以分为三类：1.专题信息系统 Thematic Information System：是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务，如森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、农作物估产信息系统、草场资源管理信息系统、水土流失信息系统等。2.区域地理信息系统 Regional Information System ：主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。可以有不同规模，如国家级的、地区或省

16、级的、市级或县级等为各不同级别行政区服务的区域信息系统，也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。区域信息系统如加拿大国家信息系统、美国橡树岭（Oak Ridge）地区信息系统、圣地亚哥县信息系统、我国黄河流域信息系统等。许多实际的地理信息系统是介于上述二者之间的区域性专题信息系统。如北京市水土流失信息系统、上海市环境管理信息系统、海南岛土地评价信息系统、河南省冬小麦估产信息系统等。3.地理信息系统工具 GIS-Tool :地理信息系统工具是一组具有图形图像数字化、存贮管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。GIS-TOOL可以是专门设计研制的，也可以是从实用地理信

17、息系统中抽取掉具体区域或专题的地理空间数据后得到的。它具有对计算机硬件适应性强，数据管理和操作效率高、功能强，且具有普遍性并易于扩展、操作简便、容易掌握等特点。由于地理信息系统软件设计技术要求比较高，而一般地学工作者的软件编制能力不足以编制十分复杂的系统软件，况且重复编制比较复杂的基础软件也造成人力的极大浪费，因此采用地理信息系统工具，加入与具体任务有关的空间数据并开发相应的应用软件，无疑是建立实用地理信息系统的一条捷径。目前在国内较为流行的GIS-TOOL如ESRI的ARC/INFO系统，MAPINFO公司的MAPINFO，武汉测绘大学研制的吉奥之星等。地理信息系统(GIS)发展简史一、国际

18、发展状况地理信息系统的存在与发展已历经30余年。用户的需要、技术的进步、应用方法论的提高，以及有关组织机构的建立等因素，深深地影响着地理信息系统的发展。综观GIS发展，尤其是北美地区的实际情况，可将地理信息系统发展分为以下几个阶段：（1）60年代为地理信息系统开拓期，注重于空间数据的地学处理。例如，处理人口统计局数据（如美国人口调查局建立的DIME）、资源普查数据（如加拿大统计局的GRDSR）等。许多大学研制了一些基于栅格系统的软件包，如哈佛的SYMAP、马里兰大学的MANS等。综合来看，初期地理信息系统发展的动力来自于诸多方面，如学术探讨、新技术的应用、大量空间数据处理的生产需求等。对于这个

19、时期地理信息系统的发展来说，专家兴趣以及政府的推动起着积极的引导作用，并且大多地理信息系统工作限于政府及大学的范畴，国际交往甚少。（2）70年代为地理信息系统的巩固发展期，注重于空间地理信息的管理。地理信息系统的真正发展应是70年代的事情。这种发展应归结于以下几方面的原因：一是资源开发、利用乃至环境保护问题成为政府首要解决之疑难，而这些都需要一种能有效地分析、处理空间信息的技术、方法与系统。二是计算机技术迅速发展，数据处理加快，内存容量增大，超小型、多用户系统的出现，尤其是计算机硬件价格下降，使得政府部门、学校以及科研机构、私营公司也能够配置计算机系统；在软件方面，第一套利用关系数据库管理系统

20、的软件问世，新型的地理信息系统软件不断出现，据IGU调查，70年代就有 80多个地理信息系统软件。第三，专业化人才不断增加，许多大学开始提供地理信息系统培训，一些商业性的咨询服务公司开始从事地理信息系统工作，如美国环境系统研究所（ESRI）成立于1969年。这个时期地理信息系统发展的总体特点是：地理信息系统在继承60年代技术基础之上，充分利用了新的计算机技术，但系统的数据分析能力仍然很弱；在地理信息系统技术方面未有新的突破；系统的应用与开发多限于某个机构；专家个人的影响削弱，而政府影响增强。（3）80年代为地理信息系统大发展时期，注重于空间决策支持分析。地理信息系统的应用领域迅速扩大，从资源管

21、理、环境规划到应急反应，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了许多的学科与领域，如古人类学、景观生态规划、森林管理、土木工程以及计算机科学等。许多国家制定了本国的地理信息发展规划，启动了若干科研项目，建立了一些政府性、学术性机构。如中国于1985年成立了资源与环境信息系统国家重点实验室，美国于1987年成立了国家地理信息与分析中心（NCGIA），英国于1987年成立了地理信息协会。同时，商业性的咨询公司，软件制造商大量涌现，并提供系列专业性服务。这个时期地理信息系统发展最显著的特点是商业化实用系统进入市场。（4）90年代为地理信息系统的用户时代。一方面，地理信息系统已成为许多机构必备的工

22、作系统，尤其是政府决策部门在一定程度上由于受地理信息系统影响而改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。另一方面，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求大幅度增加，从而导致地理信息系统应用的扩大与深化。国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题，例如地理信息系统已列入美国政府制定的“信息高速公路”计划；同美国副总统戈尔提出的“数字地球”战略、我国的“21世纪议程”和“三金工程”也包括地理信息系统。毫无疑问，地理信息系统将发展成为现代社会最基本的服务系统。二、国内发展状况我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志

23、，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划开始。地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。如全国性地理信息系统（或数据库）实体建设、区域地理信息系统研究和建设、城市地理信息系统、地理信息系统基础软件或专题应用软件的研制和地理信息系统教育培训。通过近

24、五年的努力，在地理信息系统技术上的应用开创了新的局面，并在全国性应用、区域管理、规划和决策中取得了实际的效益。自90年代起，地理信息系统步入快速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部实用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。努力实现基础环境数据库的建设，推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。在地理信息系统的区域工作重心上，出现了“东移”和“进城”的趋向，促进了地理信息系统在经济相对发达、技术力量比较雄厚、用户需求更为急迫的地区和城市首先实用化。这期间开展的

25、主要研究及今后尚需进一步发展的领域有：重大自然灾害监测与评估系统的建设和应用；重点产粮区主要农作物估产；城市地理信息系统的建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基础地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库的建设和应用；基础通用软件的研制与建立；地理信息系统规范化与标准化；基于地理信息系统的数据产品研制与生产。同时经营地理信息系统业务的公司逐渐增多。总之，中国地理信息系统事业经过十年的发展，取得了重大的进展。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。兰勃特等积圆锥投影兰勃特等积圆锥投影，具有一条标准纬线的等积圆锥投影。按等面积条件，将地球上的经纬线投影到圆锥面上，沿一

26、条母线将圆锥面展开成平面。纬线为同心圆圆弧，所有经线均为同心圆半径，经线夹角与经差成正比。投影区域的面积保持与实地相等。标准纬线（切纬线）无变形，沿标准纬线的狭长地带投影后较精确，离该线愈远，则投影变形愈大。故此投影适用于南北窄东西长的区域。国际主要椭球参数表国际主要椭球参数表(二)1954年北京坐标系建国初期，为了迅速开展我国的测绘事业，鉴于当时的实际情况，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954年北京坐标系。因此，P54可归结为：a属

27、参心大地坐标系；b采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；c.大地原点在原苏联的普尔科沃；d采用多点定位法进行椭球定位；e高程基准为 1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； f高程异常以原苏联 1955年大地水准面重新平差结果为起算数据。按我国天文水准路线推算而得 。自 P54建立以来，在该坐标系内进行了许多地区的局部平差，其成果得到了广泛的应用。1980年国家大地坐标系C80是为了进行全国天文大地网整体平差而建立的。根据椭球定位的基本原理，在建立C80坐标系时有以下先决条件：（1）大地原点在我国中部，具体地点是陕西省径阳县永乐镇；（2）C80坐标系是参心坐标系，椭球短轴Z轴平行于地球质心指向

28、地极原点方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面；X轴在大地起始子午面内与 Z轴垂直指向经度 0方向；Y轴与 Z、X轴成右手坐标系；（3）椭球参数采用IUG 1975年大会推荐的参数因而可得C80椭球两个最常用的几何参数为：长轴：63781405（m）；扁率：1：298.257椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数。（4）多点定位；（5）大地高程以1956年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准 。地理信息系统与相关学科的关系地理信息系统作为传统科学与现代技术相结合的产物，为各门涉及空间数据分析的学科提供了新的技术方法，而这些学科又都不同程度地提供了一些构成地理信息系统

29、的技术与方法。因此，认识和理解地理信息系统与这些相关学科的关系，对准确地定义和深刻地理解地理信息系统有很大的帮助。GIS与地理学及地学数据处理系统地理学为GIS提供了有关空间分析的基本观点与方法，是地理信息系统的基础理论依托。而GIS的发展也为地理问题的解决提供了全新的技术手段，并使地理学研究的数学传统得到充分发挥。地学数据处理系统是以地学数据的收集、存贮、加工、集成、再生成等数据处理为目标，为地理信息系统提供符合一定标准和格式数据的信息系统。作为GIS的外部数据处理，为GIS准备数据，如遥感校正。作为GIS内部数据处理，已成为GIS空间分析的有机组成部分。GIS与地图学及电子地图GIS脱胎于

30、地图，并成为地图信息的又一种新的载体形式。地图是GIS重要数据来源之一。地图学理论与方法对GIS有重要的影响。地图强调的是数据分析、符号化与显示，而地理信息系统则注重于信息分析。 与传统地图集相比，电子地图（EMS）有许多新的特征：声、图文、多媒体集成。查询检索和分析决策功能。图形动态变化功能。良好用户界面、读者可以介入地图生成。多级比例尺的相互转换。 一个好的电子制图系统应具有地理信息系统的所有功能，且其拥有更强的空间信息表达与显示功能。 地理信息系统与计算机科学桌面制图桌面制图系统用地图来组织数据和用户交互。这种系统的主要目的是产生地图：地图就是数据库。大多数桌面制图系统只有及其有限的数据

31、管理、空间分析以及个性化能力。桌面制图系统在桌面计算机上进行操作，例如PC机，Macintosh以及小型UNIX工作站。计算机辅助设计CAD计算机辅助设计(CAD)系统促进了产生建筑物和基本建设的设计和规划。这种设计需要装配固有特征的组件来产生整个结构。这些系统需要一些规则来指明如何装配这些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系统已经扩展可以支持地图设计，但管理和分析大型的地理数据库的工具很有限。DBMS数据库管理系统数据库管理系统专门研究如何存储和管理所有类型的数据，其中包括地理数据。DBMS使存储和查找数据最优化，许多GIS为此而依靠它。相对于GIS而言，它们没有分析和可视化的工具。遥感

32、和GPS遥感是一门使用传感器对地球进行测量的科学和技术，例如，飞机上的照相机，全球定位系统（GPS）接收器，或其他设备。这些传感器以图象的格式收集数据，并为利用、分析和可视化这些图象提供专门的功能。由于它缺乏强大的地理数据管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。RS-遥感技术它是通过多光谱摄影及时获取丰富的地面信息。当代遥感的发展主要表现在它的多传感器、高分辨率和多时相特征。当代遥感技术已能全面覆盖大气窗口的所有部分。近年来，由于航空遥感具有的快速机动性和高分辨率的显著特点使之成为遥感发展的重要方面。遥感信息的应用分析已从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析，从静态分析向动态监测过渡，

33、从对资源与环境的定性调查向计算机辅助的定量自动制图过渡，从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡。全球定位系统(Global Positioning System)常用的GPS接收器1.汽车导航仪 计算机和通信的发展使人们的生活更加快捷、轻松，汽车导航和移动办公已风靡全球，并逐渐成为现代社会中不可缺少的部分。在日本、美国等国家，为了方便用户，很多汽车制造商在车辆出厂时就装配了导航和移动办公设备。在我国，类似产品的研制工作刚刚起步。 汽车导航仪是集计算机、通信导航、地图信息为一体的高科技产品，通常它都具备笔记本PC的基本功能，可以方便地驳接网络、发送传真和数据通信；并且内置GPS接收器，提

34、供GPS天线接口，装载定位导航软件，利用接收到的GPS卫星信号为车辆提供全天候、全时域位置信息，并可以在屏幕上显示当时车辆运行情况。用户可以预先自定义行进路线、路旁标记和航路点，保存预先设定的路线或已走过的路线，以便再次查询。通过查询电子地图，用户能了解某地区的地理环境和交通状况，增加对未来旅途的预测，当发现了一些原地图中没有的道路，可以通过“记录新路”来更新地图。 2.GPS手持机 GPS手持机是利用GPS基本原理设计而成的，体积小巧、携带方便、独立使用的全天候实时定位导航设备。好的手持机必备的条件是：灵敏度高，存贮量大，外部接口齐全。 GPS手持机按用途可分为陆用型、空用型、海用型。图2是

35、一款陆用型GPS手持机。陆用型一般没有内置地图，主要利用航路点记录，选择相应航路点可自动生成路线。内置天线使得机型小巧，它是应用最广的GPS设备；空用型提供全球空域图和地域图，灵敏度极高，适用于在高速行进的飞机中定位；海用型内置全球海图，超大屏幕，提供可固定在船体上的配套支架和天线。 GPS接收器的知识1.坐标 描述你的位置的一组数值，一般有纬度（北或南）和经度（东或西）。UTM坐标系以米为单位测量你离赤道（北或南）和本初子午线（东或西）的距离。另外一个坐标系MGPS （Military Grid Reference By Stem）也基于UTM，但是把UTM坐标分隔得更细了，它只用在军用的G

36、PS接收器上。 2.2维和3维坐标 你的平面位置，例如经度和纬度，称做2维坐标，至少需要3颗GPS卫星的数据来定位2维坐标。如果因为树木、山峰或建筑物挡住了卫星，你可能只能得到2维坐标。 纬度、经度和速度称为3维坐标，确定它需要至少4颗卫星。几乎所有GPS接收器都以提供3维坐标做为标准。 3.路旁标记和航路点 你可以把一个位置存储为一个路旁标记（landmark）或航路点（waypoint）。它可以是你途中定位的一个位置，也可能是你输入的一个坐标或其他位置，例如目的地。GPS设备会给它一个名称，例如LMKOZ，你也可以用一个容易记住的名称重新命名。 4.位置 当你的接收器根据GPS卫星的信息标

37、出了你的坐标后，它会确定你的位置。许多GPS设备允许你选择标记或存储你的现在位置做为路旁标记或航路点。一些甚至允许你为位置命名或添加一个图标。 5.路线 路线包括开始位置和目的地，同时也有途径的地点。一条路线上的两点之间称为航段。一条路线可由一个或若干个航段组成。如果你徒步旅行，你可以输入一条路线，其中包括方向、计划休息的地点或宿营地，还有你的目的地。有一些GPS 设备允许你反向跟踪路线或设置逆向路线。 路线主要有两种用途： 1）如果你去探险或旅行，你可以从高速路地图或一些地图软件中获取地点的坐标。这在以后的旅行中很有用。一些 GPS接收器允许在计算机上设计你的旅线，然后把它载入你的GPS接收

38、器； 2）如果你拿着GPS接收器旅行时记录下你走过的地点，回家后可以复制或者下载你的路线并且找出最有价值的景点的位置，或者最适合钓鱼的地点，或者你看见一只珍稀小鸟的地点，或者你在恶劣天气藏身的岩洞位置。如果有队员受伤了，救援队就可以根据确切的坐标找到伤员所在的地方。搜索救援人员可以下载完整的路线来知道探险队所在的位置。 6.高度 如果有足够的GPS卫星可见，一些GPS设备可提供高度信息（海拔）。由于GPS系统本身的特点，高度不如平面坐标那么精确。 7.航向 这是反映沿水平方向GPS接收器移动的方向，并不需要你把GPS接收器确切地指向这个方向。在你移动时可以看到这个值，航向的值是按0359度顺时

39、针方向分布的，和指南针的值相对应。 8.方位角 如果你选定了一个路旁标志或航路点，想知道从你现在所处位置到它的方向，你就需要知道方位角的值。它是从北方向算起沿顺时针分布的值。如果到你的目的地的方位角是270度，而你的移动方向是240度，你的航线就和目的地有30 度的偏差。如果你是在坐火车，这可能没关系，但如果这个偏差值很大，你需要查看一下地图，说不定你的路线错了。 操作要点 大部分GPS接收器是很容易安装和使用的，用户手册可帮你快速学会怎样装电池、确定初始位置或输入一个位置等。 当你在一个新的地点首次开启GPS接收器时，如果输入一个估计的大概位置（例如邻近的大城市的坐标）将有助于你的设备快速得

40、出卫星所在位置，从而快速定位。如果设备是冷启动的，或者你不在你最后一次存贮位置的附近，一般可能需要15分钟定位；但是，如果你给它一点提示，或者你在上一次存贮位置的附近，一般需要35分种定位。 向GPS接收器中输入数据的方式因设备而异，有些是用菜单结合上、下箭头选择的，有些设备则像使用电话机的键盘一样简单。 10常见功能 大多数GPS设备的面板上都有一些按钮，引导你到不同的操作选项。也许它们的名称不太一样，但功能都是类似的。它们可能是让你浏览一个导航画面、查看可用的卫星信号，检查位置目录、清单或者到选定目标的方向。最主要的功能就是显示你的位置，包括当前坐标、海拔和时间，如果选定了目的地或路线，它

41、还指示通往目的地的方向。其他常用的功能有导航、菜单、卫星状态、路旁标志或航路点清单/路线清单、设置选项、距离、偏航、上次定位地点、日出/日落时间等。 结合地图使用 不同的地图使用不同的坐标系，美国地理最常用的两种地图是： 1. LAT/LONG矢量地图：包括经度、纬度、分和秒； 2. UTM栅格地图，以米为单位。 LAT/LONG是我们最熟悉的形式，地球从赤道到极点的位置被等分为090度的北纬或南纬（地球仪上的平行线），而地球从东向西等分为从0360度的经度（地球仪上的弧线）什么是全球定位系统?全球定位系统是由一系列卫星组成的，它们24小时提供高精度的世界范围的定位和导航信息。准确地说，它是由

42、24颗沿距地球12000公里高度的轨道运行的NAVSTAR GPS卫星组成，不停地发送回精确的时间和它们的位置。 GPS接收器同时收听312颗卫星的信号，从而判断地面上或接近地面的物体的位置，还有它们的移动速度和方向等。 GPS接收器利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离。等计算出至少34个卫星的相对位置后，GPS接收器就可以用三角学来算出自己的位置。每个GPS卫星都有四个高精度的原子钟，同时还有一个实时更新的数据库，记载着其他卫星的现在位置和运行轨迹。当GPS接收器确定了一个卫星的位置时，它可以下载其他所有卫星的位置信息，这有助于它更快地得

43、到所需的其他卫星的信息。全球定位系统的精度能尽管拥有高精度的原子钟，定位过程中仍旧潜伏着一些误差。Selective Availability ( SA)是美国国防部为非军方GPS用户提供的程序，出于安全方面的考虑，它把定位精度略微降低了一些。当SA起作用时，你的定位的精度在50m100m之间。即使没有SA，其他一些误差也是要考虑的。最明显的误差是由于地球电离层的变化引起的，它们对GPS的无线电波的速度有影响。另外一个引起误差的原因是大气中的水蒸汽。不过这些误差都是极小的。GPS的精度可通过DGPS功能来提高，它是指你的接收器可以接收邻近的GPS接收器的信号的功。全球定位系统的用途GPS最初就

44、是为军方提供精确定位而建立的，至今它仍然由美国军方控制。军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标，给海中的军舰导航，为军用飞机提供位置和导航信息等。 GPS也在商业领域大显身手，消费类GPS主要用在勘测制图，航空、航海导航，车辆追踪系统，移动计算机和蜂窝电话平台等方面。 勘测制图由一系列的定位系统组成，一般都要求特殊的GPS设备。在勘测方面的应用有：结构和工程勘测、道路测量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算，也可以在野外实时使用。制图过程中使用大量的GIS数据库的数据，还有纸质地图的数据。 许多商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆位置，这一般需要借助无线通信技

45、术。一些GPS接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端来适应车队管理的需要。 最近几年，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌，尺寸也越来越小了。两三年前GPS设备还像艺术品一样令人望而却步，而现在消费者终于可以拥有一款梦想已久的GPS接收器了，还带有以前做梦也想不到的很多先进的功能。 消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等，它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕上实时跟踪你的位置或自动导航。系统实

46、施和系统评价一、系统实施 系统实施是GIS建设付诸实现的实践阶段。在这一阶段中，需要投入大量的人力物力并占用较长的时间，因此，应该作好细致的组织工作，制订出周密的计划。系统实施的主要内容是程序编制与调试和数据采集与数据库建立，此外还应包括人员的技术培训和系统测试等。通常，为了保证程序编制和调试及后续工作的顺利进行，硬软件人员首先应该进行GIS系统设备的安装和调试工作；然后在适当的开发软件提供的环境下将详细设计产生的每个模块的功能用某种程序语言予以实现；再进行程序调试、数据录入和试运行，以至建立一个能交付用户使用的实用系统。 程序编制工作要尽量做到标准化和通用化，对所编制的程序应该按统一的格式编

47、写程序说明，一般可采用以下内容：程序名称；程序功能；程序设计算法；程序使用方法；需要的存贮空间、设备和操作系统；程序设计语言；程序作用的数据文件；其它有关说明等。 此外，为充分发挥系统的效率，在程序编制时还应顾及以下几个方面的因素：运算速度；对硬、软件环境的依赖程度，对计算机内存的要求；算法的复杂程度；程序的可靠性和适用性。 在对系统的硬、软件进行测试和安装调试过程中，还应该结合系统目标，通过采用模拟数据或选择出小块实验地区的数据，对各种功能进行全面试验。实验阶段不仅应测试系统各部分的工作性能，同时还应测试各部分之间数据传送性能的好坏、处理速度和精度等的高低，从而保证所建立的系统能正常工作且各部分运行状况良好。 GIS建设过程中还需要投入大量的人力进行数据的收集、整理和录入工作。GIS规模大，数据类型复杂多样，数据的收集和准备是一项既繁琐、劳动强度又大的任务。通常要求数据库模式确定后就应该进行数据的输入，并且应按