第10章 导航定位技术与地理信息系统
卫星导航与地理信息系统
卫星导航与地理信息系统在现代社会的越来越多的领域中，卫星导航和地理信息系统（GIS）被广泛应用，以提供精确的位置信息和空间数据。
卫星导航系统利用卫星和地面接收器的配合来确定地球上的位置，而地理信息系统则负责捕捉、存储、处理、分析和展示地理空间数据。
两者的结合已经在交通、农业、环境保护、灾害管理等领域展示出巨大的潜力和实际作用。
卫星导航是通过人造卫星发射信号来确定地球上的位置，目前最常用和最知名的卫星导航系统是全球定位系统（GPS）。
GPS是美国政府开发的一套卫星导航系统，通过至少四颗工作卫星以及地面控制站来提供高精度的定位服务。
GPS已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分，广泛应用于导航、车辆监控、门禁系统、物流追踪等各个领域。
地理信息系统是一种用于收集、存储、处理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
GIS可以将不同的空间数据集成在一起，同时提供多种数据展示方式，比如地图、统计图表等，帮助用户更好地理解地理现象和关系。
通过GIS，用户可以进行地理分析、规划和决策支持，大大提高了工作效率和精确度。
现代的GIS软件已经非常智能化，不仅可以处理静态的地理数据，还可以根据实时数据进行动态的分析和预测。
卫星导航和地理信息系统的结合为人们带来了更多的便利和可能性。
首先，卫星导航系统为地理信息系统提供了精确的位置信息，使得地理数据更加可靠和准确。
其次，地理信息系统可以利用卫星导航系统的定位信息对地理数据进行空间分析和可视化呈现，帮助用户更好地理解和利用数据。
最后，卫星导航和地理信息系统的协同应用在许多领域展示出了巨大的潜力。
在交通领域，卫星导航和地理信息系统的结合已经成为了车辆导航和交通管理的基础。
通过卫星导航系统，驾驶员可以准确地找到目的地，避免迷路和拥堵。
同时，地理信息系统可以实时提供道路情况、交通事件等信息，帮助用户更好地规划出行路线，并进行交通优化管理。
这在城市交通拥堵和车辆管理方面具有重要意义。
农业领域也是卫星导航和地理信息系统的重要应用领域之一。
全球定位系统技术在地理信息系统中的应用
全球定位系统技术在地理信息系统中的应用一、GPS技术的概述全球定位系统（GPS），是由美国发起和控制的卫星导航系统。
GPS系统由一组24颗卫星、地面控制站和用户设备组成，能够提供全球覆盖的三维导航和定位服务。
GPS技术的普及和发展在工程、农业、测绘、航空、航海、安全等领域中得到广泛应用。
二、GPS在地理信息系统中的应用GPS在地理信息系统（GIS）中发挥着重要作用。
GIS会从用户收集的经纬度和高程数据中生成空间特定的分析和地图结果。
地图缩放、添加地形、建筑物、路线规划和交通管制等操作需要依赖GPS技术。
1. 位置和导航GPS系统提供了位置、方向和速度信息，可用于导航和路线规划。
GPS技术还广泛应用于自动驾驶汽车、持续监控和地理信息采集等领域。
2. 动态空间数据收集GIS需要广泛应用于实时数据，GPS提供了在特定时间和位置的动态空间数据，为GIS提供实时更新和监视服务。
GIS会从传感器采集的实时数据，并将其与GPS数据结合使用，从而生成实时地图。
3. 卫星影像高分辨率卫星影像可以用来对以下方面进行测量：土地利用变化、城市化和气候变化。
GPS技术能够通过将移动设备与卫星连接，准确的记录卫星影像NBV（nadir视图角）。
4. 土地测量和其他测量领域的应用GPS测量技术在土地测量、建筑测量、道路测量和水文测量领域中得到了广泛应用。
精确的距离、方向、速度和位置数据能够对地形地貌进行精细的测量。
5. 3D可视化GPS系统提供了被三维测量仪所控制的精确测量数据，这些数据还可以用于三维可视化，提供更为直观的结果，并且允许用户在3D场景中进行导航，建立VR模型和实现颜色定量显示。
三、结论在GIS领域中，GPS技术的应用得到了广泛的应用。
通过捕获现场GPS位置数据，GIS能够生成精确的地图、可视化和实时监测，满足各种空间分析和地理信息系统需求。
借助GPS技术，GIS便可以在短时间内完成数据采集、测量、制图等工作，大大提高了生产率，降低了运营成本，因此，未来在GIS领域的 GPS 技术发挥着重要作用。
地理信息系统知识：地理信息系统与全球定位系统
地理信息系统知识：地理信息系统与全球定位系统地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种能够采集、存储、处理、分析、显示地理数据的计算机系统。
它是由计算机硬件、软件、数据、人员等构成的一整套系统，并利用所获取的信息和数据为决策者提供必要的信息支持。
GIS的应用范围很广，涵盖了各个领域，如土地利用规划、城市规划、环境监测、资源勘探、交通运输、电力供应、管理决策等等。
在现代社会中，GIS已成为重要的基础设施。
全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种利用人造卫星提供的精确三维坐标信息，来确定地球上任意位置的系统。
GPS系统主要由卫星组成，卫星上装载有高精度的时钟和频率标准，在运行过程中不断发射出时间和信号，GPS接收机可以接收并解码这些信息并计算出用户的位置信息、速度信息和时间信息。
GPS系统在军事、民用、科学等领域都有广泛应用，在车辆导航、手机定位、运动跟踪等应用方面也得到了迅速的普及。
GIS和GPS在许多方面具有互补性。
GIS系统可以使用GPS系统收集的空间数据进行更新和维护。
同时，由于GPS数据可以提供准确的坐标信息，因此可以增强GIS系统对空间数据的定位精度和准确性。
例如，在城市规划和建设中，GIS系统可以利用GPS数据进行精确测量和定位，从而更好地确定道路、建筑物、地形地貌等空间要素位置。
另外，GIS和GPS结合在环境监测和资源勘探领域也有广泛应用。
通过GPS系统可以实现对监测点的精确定位，利用GIS系统能够从海量的监测数据中提取有用的信息并进行分析处理，从而帮助决策者制定相应的环境保护和资源开发方案。
对于普通用户来说，利用手机或手持GPS设备可以轻松获取所在位置的经纬度等信息，但这些数据的实际应用价值不太高。
而将GPS 和GIS结合起来，可以创建更加复杂、精确和有用的空间数据模型，并且利用这些空间数据模型来实现更好的分析、查询和决策功能，例如实现基于地点的推荐系统。
地理信息系统与全球定位技术
地理信息系统与全球定位技术地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）和全球定位技术（Global Positioning System，简称GPS）是现代科技中的两项重要技术。
它们的结合应用在各个领域中，为我们的生活带来了巨大的便利和发展机遇。
首先，我们来了解一下地理信息系统。
地理信息系统是一种将地理空间数据与属性数据相结合的技术，通过对这些数据进行管理、分析和可视化处理，为决策者提供有效的信息支持。
它可以将地理空间数据以图像、表格等形式展现出来，帮助人们更好地理解和解决问题。
例如，在城市规划中，地理信息系统可以帮助规划师分析土地利用、道路交通等数据，优化城市规划方案；在环境保护中，地理信息系统可以监测和分析大气污染、水质状况等数据，为环境保护决策提供科学依据。
而全球定位技术则是一种通过卫星系统确定地理位置的技术。
全球定位系统由一组卫星、地面监控站和用户设备组成，它能够向用户提供准确的三维位置和时间信息。
全球定位技术广泛应用于导航、测绘、军事、交通等领域。
在导航方面，我们常用的汽车导航、手机导航等都是基于全球定位技术实现的；在测绘方面，全球定位技术可以高精度地测量地球表面的形状和地理坐标，为地理信息系统提供数据支持。
地理信息系统和全球定位技术的结合应用，为我们的日常生活带来了诸多便利。
比如，在出行方面，我们可以通过手机导航软件查找最佳路线，避免拥堵和迷路；在旅游方面，我们可以通过地图软件了解目的地的周边环境和景点，更好地规划行程；在购物方面，我们可以通过电子地图找到离自己最近的商店，减少时间和精力的浪费。
地理信息系统和全球定位技术的结合还在应急救援、资源管理、环境保护等方面发挥着重要的作用。
然而，地理信息系统和全球定位技术的应用也面临着一些挑战和问题。
首先，数据的质量和准确性是关键。
地理信息系统的准确性和可靠性取决于数据的质量，而全球定位技术的准确性则受到卫星信号的影响。
遥感第十章 遥感地理信息系统-与全球定位系统综合应用
2.2. 遥感技术(RS) 遥感是根据不同物体的电磁波特性不同的原理来探测地 表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物 体的信息，完成远距离识别物体。遥感的实现还需要遥感平 台，譬如卫星、飞机、气球等，运载传感器。传感器会把这 些电磁辐射按照一定的规律转换为原始图像。原始图像被地 面站接受后，要经过一系列复杂的处理，才能提供给不同的 用户使用。遥感广泛应用于陆地水资源调查、土地资源调查、 植被资源调查、地质调查、城市遥感调查、海洋资源调查、 测绘、考古调查、环境监测和规划管理等领域。数字水利依 赖遥感技术主要有以下几个原因：
Agricultural applications
crop type classification crop condition assessment crop yield estimation mapping of soil characteristics mapping of soil management practices compliance monitoring (farming practices)
二、全球定位系统及其在3S技术中的作用
1. 2.
3.
全球定位系统: 空间定位系统的种类 全球定位系统 全球轨道导航卫星系统 双星导航定位系统 全球定位系统在3S技术中的作用
精确的定位能力
准确定时与测速能力
三、遥感技术及其在3S技术中的作用
1.
2.
GIS的数据源 利用遥感数据影象获取地面高程, 更新GIS高程数据
(3)通过遥感技术实时获取洪水情况，输出地图、图表。 (4)由于遥感技术能对下垫面进行详细分析，并可进行 逐项成因分析，直接利用卫星图像上获取的信息作为参数 来编制洪水预报方案。通过卫星或航天传感器系统的联合 应用，确定出地物覆盖分布，并与土壤、坡度等资料一起 转化成数字化格式存入GIS系统。 (5)遥感技术在水环境、干旱及土壤含水量实时监测， 以及防洪工程检查、河道清障等方面也大有用武之地。
全球定位系统与地理信息系统的集成研究
全球定位系统与地理信息系统的集成研究全球定位系统（Global Positioning System, GPS）和地理信息系统（Geographic Information System, GIS）是现代地理科学领域的两个关键技术，通过它们的集成研究，可以实现更精确的地理定位与空间数据管理。
本文将探讨全球定位系统与地理信息系统的集成研究，以及其在不同领域的应用。
一、全球定位系统（GPS）的基本原理和技术特点全球定位系统是美国国防部在20世纪70年代初开发的一种卫星导航系统，由一组卫星、地面控制站和用户终端设备组成。
其基本原理是通过卫星与地面接收站之间的信号传递，以及接收站与用户终端设备之间的通讯，实现对用户位置的精确测定。
GPS的技术特点主要包括以下几个方面：1. 基于卫星导航：GPS系统通过发射的卫星信号进行导航，使得定位信息具有全球范围。
2. 高精度测定：GPS系统能够实时测定用户的位置、速度和时间信息，具有高度的精确性。
3. 多模式导航：GPS系统可以同时支持单点定位、差分定位、动态定位等不同的导航模式，满足不同应用需求。
4. 即时更新：GPS系统的卫星数据会不断更新，以保持设备的定位准确性。
二、地理信息系统（GIS）的基本原理和技术特点地理信息系统是一种基于计算机科学和地理学原理的技术体系，用于收集、存储、管理、分析和展示地理空间数据。
其基本原理是将空间地理数据与属性数据进行关联，实现对地理现象的综合分析和展示。
GIS的技术特点主要包括以下几个方面：1. 空间数据管理：GIS系统可以对地理空间数据进行高效的管理和存储，实现对大量地理数据的组织和整合。
2. 空间分析功能：GIS系统可以对地理空间数据进行空间分析、网络分析、地理统计等操作，提供空间决策支持。
3. 数据可视化：GIS系统可以通过地图、图表、统计报告等形式，将地理数据以可视化的方式展示，提高数据的表达力和分析效果。
4. 多源数据集成：GIS系统可以集成来自不同来源的数据，如卫星遥感数据、地面测量数据、社会经济数据等，进行综合分析。
测绘技术中的导航与定位系统介绍及应用
测绘技术中的导航与定位系统介绍及应用导航与定位系统在现代测绘技术中扮演着重要的角色。
无论是在陆地、海洋还是空中，准确的导航与定位信息都是保障各种测绘工作的基础。
本文将介绍导航与定位系统的基本原理和常见应用。
一、导航与定位系统的基本原理导航与定位系统是通过卫星、无线电信号等方式来确定在三维空间中的位置和方向的技术。
其中最著名的就是全球卫星导航系统（GNSS），如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS，以及正在建设中的中国北斗导航系统。
这些系统利用卫星、地面测量站和用户设备之间的复杂相互作用来提供精确的位置与导航信息。
卫星发射出信号，用户设备接收信号后通过计算信号的传播时间来确定距离，利用多颗卫星的信号交叉定位，就可以得到用户在地球上的具体位置。
二、导航与定位系统的应用1. 地理信息系统（GIS）地理信息系统是一种用于捕获、存储、管理、分析和展示各种地理数据的技术。
导航与定位系统通过提供精确的位置信息，成为GIS的重要组成部分。
它可以帮助定位不同地理要素的位置，如河流、山脉、道路等，并通过数据的叠加分析提供更加丰富的地理信息。
2. 无人驾驶无人驾驶技术是未来交通领域的热门发展方向。
导航与定位系统在无人驾驶中起着至关重要的作用。
通过实时获取车辆的位置信息，并结合地图数据和交通规则，无人驾驶系统可以自动规划并执行最优的行驶路线，实现自主导航和定位。
3. 航空与航海在航空与航海领域，导航与定位系统对于飞行器和船只的航行安全至关重要。
通过导航卫星的信号，航空器和船只可以精确定位，确保航行方向正确。
此外，导航与定位系统还可以提供高度、速度等重要信息，帮助飞行员和船长做出正确决策。
4. 精准农业导航与定位系统在农业领域的应用也日益普及。
通过卫星信号，农业机械设备可以精确定位，实现作业轨迹的记录和控制。
同时，结合其他传感器技术，导航与定位系统可以提供更加精确的作业数据，帮助农民进行精准施肥、测土配方等农业管理工作。
卫星导航与地理信息技术
卫星导航与地理信息技术卫星导航和地理信息技术是我们生活中不可或缺的一部分。
随着技术的不断发展和进步，这两种技术已经成为人们生活中的不可替代的工具和一项重要的产业。
卫星导航技术是现代科学技术领域的一个重要分支，它是一种基于卫星的导航体系，可以向世界各地提供全球的导航服务。
卫星导航有着非常广泛的应用，在军事、民用、商业等领域都有着重要的地位。
目前，全球最高水平的卫星导航系统是美国GPS系统（全球定位系统），它是由全球24颗卫星和一组地面控制设施组成的导航系统。
GPS系统的主要应用包括飞行导航、军事巡航、石油勘探等多个领域。
而地理信息技术也是一项非常重要的技术，在建筑、农业、交通等领域都有着广泛的应用。
地理信息技术是一种在地理空间信息采集、处理和分析的基础上，以数字化为手段开发和应用空间信息系统来研究地球现象及其地理规律的新技术。
地理信息技术的应用主要有：地理信息系统（GIS）、卫星遥感技术、全球定位系统（GPS）等。
尤其是GIS技术，它能够整合多种地理信息以及其他相关数据，进行分析和应用。
GIS技术的应用涉及了地图制作、土地利用规划、环境监测和管理、城市规划、交通运输等多个领域。
卫星导航和地理信息技术的结合，使得我们可以利用卫星定位功能获取位置和地理信息，再通过GIS等工具进行空间分析和探索。
例如，利用卫星数据可以得到地表温度、风速、气压等信息，然后将这些信息与其他数据整合，通过GIS技术进行空间分析，就可得出更加准确的对某个区域的分析、预测和规划。
这个过程既充分体现了卫星导航和地理信息技术的互补性，也提高了数据分析的准确性和可靠性。
同时，卫星导航和地理信息技术也在军事、安全等领域扮演着非常重要的角色。
例如，在军事行动中，卫星导航可以提供精确的定位和导航信息，帮助士兵更好地完成任务；而GIS技术则可以提供更加精确的地图信息和目标分析，有助于军队做出合理安排和决策。
卫星导航和地理信息技术的飞速发展并未停滞，人们对新技术和新应用的不断追求也促进了这两个领域的不断更新。
卫星导航技术在地理信息系统中的应用
卫星导航技术在地理信息系统中的应用地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种涉及收集、处理、分析和展示地球表面上各种空间数据的工具和技术。
而卫星导航技术则是一种利用卫星系统进行地理定位和导航的技术手段。
卫星导航技术在GIS中的应用，既拓宽了GIS的应用范围，也提高了GIS的定位精度和数据更新频率。
本文将详细介绍卫星导航技术在GIS中的应用，并分析其优势和潜力。
首先，卫星导航技术在GIS中的应用可以实现空间定位和导航功能。
通过接收卫星发送的信号，GIS系统能够准确确定某一地点的经度、纬度和海拔高度等信息，从而实现地理定位功能。
这对于许多行业来说至关重要，比如物流运输业，它可以使用卫星导航技术精确追踪货物的位置，提高货物的运输效率。
此外，在城市规划和建设中，卫星导航技术也可以用于测量和标记土地的边界和特征，以便进行合理的规划和设计。
其次，卫星导航技术在GIS中的应用可以实现地理信息的采集和更新。
在过去，地理信息采集主要依靠人工测量和数据收集，过程繁琐且耗时。
然而，随着卫星导航技术的发展，GIS可以通过卫星图像和全球定位系统（GPS）数据直接获取地理信息，大幅减少了数据收集的时间和成本。
这对于国土调查、灾害监测和环境保护等领域来说具有重要意义。
例如，在灾害监测中，卫星导航技术可以及时提供受灾区域的信息，帮助决策者及时制定救援方案和资源分配，提高灾害应对的效率和准确性。
卫星导航技术在GIS中的应用还能够实现空间分析和决策支持功能。
GIS系统可以利用卫星导航技术获取的地理信息进行空间分析，通过对数据的处理和分析，可以得出各种空间关系的结论，如距离、近邻关系、可行性等，为决策者提供决策支持。
举个例子，城市规划者可以利用GIS系统中的卫星导航技术和地理数据，分析整个城市的交通状况、建筑密度等因素，从而制定合理的交通规划和土地利用规划，提高城市的可持续发展。
总的来说，卫星导航技术在GIS中的应用为各行各业提供了更加准确、高效的地理信息服务。
计算机与信息技术中的智能导航与地理信息系统
计算机与信息技术中的智能导航与地理信息系统近年来，计算机与信息技术的快速发展使得智能导航与地理信息系统成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是在日常出行还是旅行探险，这些技术都起到了关键作用。
本文将探讨智能导航与地理信息系统的应用、原理以及未来发展的趋势。
一、智能导航的应用智能导航系统是利用计算机与信息技术，结合全球定位系统（GPS）等定位技术，为用户提供快速、准确的导航服务。
智能导航系统广泛应用于交通导航、物流配送、旅游导览等领域。
在交通导航方面，智能导航系统为司机提供实时的交通状况信息，可根据道路拥堵情况提供最佳的行驶路线，避免交通堵塞。
同时，智能导航系统还能提供道路限行、交通事故等预警信息，提高驾驶的安全性。
物流配送中，智能导航系统能够为货车司机提供最佳的配送路线，以减少行驶时间和节省燃料成本。
此外，系统还可以即时更新货物的位置和状态，提供物流跟踪服务，提高整个物流配送过程的效率。
旅游导览方面，智能导航系统为游客提供景点介绍、导览路线等信息，使游客能够更好地了解当地文化和历史，并且可以快速准确地找到目的地。
智能导航系统还可以根据用户的兴趣爱好，提供个性化的旅游推荐，让游客有更好的旅游体验。
二、地理信息系统的原理地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种通过计算机处理和显示地理空间数据的系统。
它主要由硬件、软件、数据和人员组成，通过将地理空间数据与属性数据相结合，进行空间分析、地图制作等操作。
地理信息系统的核心是地理空间数据，它包括地图数据、遥感数据、GPS数据等。
其中，地图数据是最基础的数据，用于描述地球表面的空间分布。
遥感数据是通过卫星或飞机等无人机获取的地球表面信息，包括影像数据和高程数据。
GPS数据则是通过全球定位系统获取的位置信息。
在地理信息系统中，地理空间数据经过分层、分类、投影等处理，通过专业的地理信息系统软件进行管理和分析。
地理信息系统软件提供了多种功能，如地图编辑、属性查询、空间分析等，可以实现对地理空间数据的查看和处理。
导航与地理信息系统的相关技术探讨
导航与地理信息系统的相关技术探讨导航和地理信息系统（GIS）是两个相互关联的技术领域，它们的共同目标是通过使用位置数据和地理信息来提供导航和地理空间分析的解决方案。
本文将探讨导航和GIS技术的基本原理和应用领域。
首先，导航技术是指确定位置并提供导向指示，以帮助用户在目标地点之间移动的技术。
导航系统通常通过全球定位系统（GPS）或导航卫星系统（GNSS）来获取位置信息，并使用数字地图、车辆传感器和导航软件等辅助设备来提供导向指示。
导航技术广泛应用于汽车导航、航空导航和船舶导航等领域，可以大大提高交通运输的效率和安全性。
与导航技术相比，地理信息系统（GIS）更加综合和复杂。
GIS是一种用于收集、存储、处理、分析和展示地理空间数据的技术系统。
它通过将不同来源的地理信息整合在一起，并提供地图显示和空间分析工具来帮助用户理解和处理地理信息。
GIS技术可以用于城市规划、环境保护、灾害管理、自然资源管理等多个领域。
导航和GIS技术的结合使得用户能够更好地理解和操纵地理数据。
通过将导航系统与GIS技术进行集成，用户可以获得更准确和实时的位置信息，并基于此信息进行更复杂的地理空间分析。
例如，在车辆导航中，导航系统可以不仅提供最短路径或最快路径的导向指示，还可以根据交通状况和地理特征来进行路径规划和导航决策。
这种导航和GIS技术的结合可以帮助用户更好地理解道路和环境条件，并选择最佳的导航路径。
另一个重要的应用领域是物流和供应链管理。
导航和GIS技术可以帮助物流公司确定最佳路线和交付点，以优化配送过程，并减少运输成本。
通过与GIS技术的结合，物流公司可以实时跟踪货物的位置，并进行地理空间分析来优化车辆调度和仓储布局。
这种导航和GIS技术的应用可以提高物流运营的效率，并提供更好的服务质量。
此外，导航和GIS技术的结合还可以在城市规划和公共安全领域发挥重要作用。
在城市规划中，GIS技术可以帮助规划师分析城市的土地利用、交通网络和环境条件，并进行可持续发展和风险评估。
地理信息系统与导航技术研究
地理信息系统与导航技术研究在如今的数字时代，地理信息系统（GIS）和导航技术在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
从日常通勤到城市管理、国家安全等各领域应用，GIS和导航技术的研究都逐渐成为了当前科技圈的热门话题。
本文将从GIS和导航技术的定义、历史和应用场景等几个方面阐述它们的关系和发展现状。
一、GIS和导航技术的定义GIS即地理信息系统，是一种数据处理和分析工具，它将地理空间信息与属性数据整合在一起，以地图的形式呈现出来。
在GIS中，每个点的位置、建筑、道路等物体都有独特的坐标，在GIS产品中，用户可以通过不同程度的图层控制来访问地图中的这些元素。
GIS不仅可以处理与地理位置相关的数据，也可以有效的将这些数据与地址、电话号码、人口、交通等其他元素联系起来，以便我们获取更为全面且准确的信息。
导航技术是以人为导向的电子设备，它使用全球定位系统（GPS）等技术提供车辆和行人方向指引和导航功能。
导航技术通过根据当前位置和目标位置之间的距离和方向计算最佳路线，帮助用户轻松地实现到目的地的导航。
目前，导航技术的应用已经普及至智能手机等移动设备上，便于使用者在城市等地进行导航。
二、GIS和导航技术的历史GIS和导航技术的历史源远流长。
GIS起源于50年代和60年代的美国空军计划，主要用于军事用途。
到了20世纪70年代，GIS开始被用于各种城市、土地和资源管理应用。
GIS的现代应用随着计算机技术的进步而逐渐扩大，它开始为我们的日常生活提供支持。
同样的，GPS技术也最初是由美国国防部开发的一种军事技术，用于战术定位和导航。
直到21世纪初，GPS才完全开放给公众使用，这使得它的使用变得更加广泛。
三、GIS和导航技术的应用GIS和导航技术是一对密不可分的兄弟，它们的联合应用被广泛应用于各个领域。
1. 城市规划与管理GIS和GPS被广泛应用于城市规划和管理，特别是在城市交通规划中起到了至关重要的作用。
通过计算轨迹和分析交通流量数据，可以更好地规划城市基础设施和减少交通拥堵。
导航工程中的地理信息系统应用
导航工程中的地理信息系统应用地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种将地理数据与信息科学相结合的技术工具，能够对空间数据进行采集、存储、管理、分析和展示。
在导航工程中，地理信息系统在道路规划、交通管理以及空间数据可视化等方面都扮演着重要的角色。
本文将介绍导航工程中地理信息系统的应用，并探讨其优势和挑战。
一、道路规划中的地理信息系统应用地理信息系统在导航工程中的一项重要应用是道路规划。
通过GIS技术，我们可以获取道路网数据，并根据各种路况信息进行分析和评估。
在规划导航路径时，可以综合考虑路况、交通流量、道路等级等因素，为用户提供最优的导航路线。
此外，地理信息系统还能够在实时交通管理中提供路况监测和交通拥堵预警，帮助减少交通事故和提高道路利用率。
二、空间数据可视化在导航工程中的应用地理信息系统不仅可以对道路数据进行分析，还能对其他空间数据进行可视化展示。
在导航系统中，通过将地理数据与路线规划相结合，可以为用户提供更直观的导航体验。
比如，在电子地图上显示道路、建筑物和地标等，以及定位服务和导航指引。
这种空间数据可视化的应用不仅方便了用户的导航，还能够提高用户对空间环境的认知。
三、地理信息系统在导航工程中的优势地理信息系统在导航工程中有以下几个优势。
首先，通过地理信息系统，可以获取大量的空间数据，包括道路网络、交通流量、地形地貌等，为导航系统提供可靠的数据支撑。
其次，地理信息系统能够对多种数据进行集成和分析，提供全面的路况信息，并实现交通的实时监测和预测，提高导航系统的准确性和可靠性。
此外，地理信息系统还能够进行空间数据的可视化展示，提供用户友好的导航界面和交互体验。
四、地理信息系统在导航工程中的挑战尽管地理信息系统在导航工程中应用广泛，但仍面临一些挑战。
首先，由于数据的多源性和异构性，如何对不同类型的数据进行集成和融合是一个重要问题。
其次，地理信息系统需要大量的数据存储和处理，对服务器的性能要求较高。
导航工程技术中的地理信息系统研究进展
导航工程技术中的地理信息系统研究进展地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为导航工程技术中的重要组成部分，在现代导航系统中发挥着关键作用。
本文将对导航工程技术中地理信息系统的研究进展进行探讨。
一、GIS在导航系统中的应用GIS是一种将地理空间数据与属性数据相结合的技术，可以通过空间数据分析、空间地理信息展示和管理等手段，在导航系统中提供准确、实用的地理空间信息。
1. GPS数据的管理与分析全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是导航系统中最常用的定位技术之一。
GIS可以对GPS采集的大量地理数据进行管理和分析，帮助用户更好地理解和利用这些数据。
2. 地图绘制与更新GIS可以将导航系统中的地理数据快速生成地图，并实现地图的实时更新。
地图的绘制与更新是导航系统中不可或缺的环节，有效的利用GIS技术可以大大提高地图的制作效率和准确性。
3. 路径规划与导航导航系统中的路径规划和导航是GIS的核心应用之一。
GIS可以利用地理空间数据和导航算法，为用户提供最佳的路径规划和导航服务。
二、GIS在导航系统中的挑战与改进方向尽管GIS在导航系统中的应用已经取得了显著的成果，但仍然存在一些挑战和改进的方向。
1. 精度与准确性提升导航系统对地理空间信息的精度和准确性要求很高，而GIS在空间数据采集、处理和分析等过程中可能存在误差。
因此，提升GIS的精度和准确性，是目前需要重点解决的问题之一。
2. 实时性与响应速度导航系统需要实时获取和处理地理信息，而GIS在大规模数据处理和分析时可能存在的延迟和速度缺陷会对导航系统的性能产生影响。
因此，改进GIS的实时性和响应速度是非常重要的。
3. 空间数据与属性数据的融合GIS的特点是将地理空间数据与属性数据相结合，而导航系统中的数据通常包括位置、速度、方向等属性数据，如何更好地将这些属性数据与地理空间数据进行融合，提高导航系统的整体性能，是需要进一步研究的方向。
地理信息技术专业学习教程地理信息系统与全球导航卫星系统的集成应用
地理信息技术专业学习教程地理信息系统与全球导航卫星系统的集成应用地理信息技术（Geographic Information Technology，GIT）是一门综合性学科，通过应用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）等工具与技术，对地球表面上的地理信息进行采集、存储、管理、分析和展示，以解决与地理空间相关的问题。
本教程将重点介绍地理信息系统与全球导航卫星系统的集成应用，为地理信息技术专业的学习者提供一种系统化学习的路径和方法。
一、地理信息系统概述地理信息系统是一种以地理信息为核心内容，整合了地理学、测绘学、计算机科学、数学、统计学等跨学科知识的综合性技术系统。
它包括硬件、软件、数据和人员组成的四个基本要素，通过空间数据的采集、存储、处理和分析，实现对地球上空间信息的有效管理和利用。
二、全球导航卫星系统概述全球导航卫星系统是一种基于卫星定位和导航技术的全球性的定位服务系统，目前主要有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo以及中国的北斗系统。
利用卫星信号提供的位置和时间信息，可以进行精确定位、导航和时间同步等应用。
三、地理信息系统与全球导航卫星系统的集成应用1. 定位与导航地理信息系统和全球导航卫星系统的集成应用可以实现精确的定位和导航功能。
通过将卫星定位数据和地理信息数据相融合，可以实现对目标位置的实时监控和导航引导，广泛应用于车载导航、船舶定位和军事作战等领域。
2. 空间数据采集与更新地理信息系统可以利用全球导航卫星系统提供的定位服务，实现对地理空间数据的采集和更新。
通过搭载卫星定位设备，可对地球上的各种地理现象进行准确的定位和数据采集，从而实现地理信息的实时更新和精细化管理。
3. 地理分析与决策支持地理信息系统与全球导航卫星系统的集成应用为地理分析和决策支持提供了强有力的工具。
导航工程技术中的导航地理信息系统设计
导航工程技术中的导航地理信息系统设计导航地理信息系统（Navigation Geographic Information System，简称NGIS）是指结合地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）和导航系统，通过对地理空间数据的收集、存储、管理、分析和展示，为导航工程提供全面的地理信息支持和决策依据的技术体系。
在导航工程的设计中，合理的NGIS设计至关重要，本文将从数据采集、数据库设计、算法模型和技术应用等四个方面，探讨导航工程技术中的导航地理信息系统设计。
一、数据采集数据采集是导航地理信息系统的基础，主要包括地理空间数据采集和规划调查数据采集两个方面。
地理空间数据采集依赖于卫星导航系统和惯性测量装置，可以实时获取导航需要的位置、速度和姿态信息。
规划调查数据采集则主要包括道路网络信息、交通标志标线、交通流量等数据的采集，可以通过人工调查、交通监测设备和无人机等手段获取。
二、数据库设计数据库设计是导航地理信息系统的核心，主要包括数据模型设计和数据库管理系统的选择与配置。
在数据模型设计中，需要考虑实际应用需要，确定合适的数据结构和表达方式，如地理坐标系选择、矢量数据模型和栅格数据模型的选择等。
在数据库管理系统的选择与配置中，需要考虑系统的性能、安全性、可靠性、可扩展性等因素，选择合适的数据库管理系统，并进行相应的配置和优化。
三、算法模型算法模型是导航地理信息系统的核心技术，主要包括路径规划算法、实时导航算法和车辆跟踪算法等。
路径规划算法通过地理空间数据和交通信息等，计算出最优的行驶路径，提供导航引导。
实时导航算法则通过对实时定位数据和导航目的地等信息的处理，提供实时的导航引导和路况提示。
车辆跟踪算法则通过对车辆位置和运行状态等数据的处理，实现对车辆行驶轨迹的跟踪和监控。
四、技术应用导航地理信息系统在导航工程中有着广泛的应用，主要包括导航地图的展示、路径规划和导航引导、智能交通管理等方面。
第10章 导航定位技术与地理信息系统
S1 (x 1 ,y 1 ,z 1 ) ρ2 ρ1 ρ3 S 3(x 3 ,y 3 ,z 3 )
P(x,y,z)
用距离交会的方法求解P点的三维坐标（x,y,z）的观测方程为：
i [( x1 x) ( y1 y ) ( z1 z ) ]
2 2 2 1 2
c t
火箭 北斗-1A 北斗-1B 北斗-1C 北斗-1D 长征三号甲
卫星编号
卫星类型
北斗1号
第一颗北斗导航卫星（M1） 第二颗北斗导航卫星（G2）
长征三号丙
第三颗北斗导航卫星（G1） 第四颗北斗导航卫星（G3）
长征三号甲 长征三号丙
第五颗北斗导航卫星（I1） 第六颗北斗导航卫星（G4） 第七颗北斗导航卫星（I2）
三个
会增 加几 个？
电离层、对流层等等 光速c
实际上，
1 2 ct i ctk
ρ ——卫星与GPS接收机的几何距离； ρ′ ——伪距； δρ1——电离层误差，可根据大气物理参数及一定的数学模型计算求得； δρ2——对流层误差，可根据大气物理参数及一定的数学模型计算求得； δti ——第i颗卫星的钟差（卫星时间与理想GPS时间的差），可根据卫星星 历求得； Δtk ——接收机钟差（接收机时间与理想GPS时间的差，未知）。
1978年2月发射第一颗GPS卫星，1994年3月24颗卫 星构成的星座部署完毕，GPS系统正式建成，系统总共耗 资200亿美元。GPS开始时只用于军事目的，1994年，美 国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只
向外国提供低精度的卫星信号。据信该系统有美国设置的
“后门”，一旦发生战争，美国可以关闭对某地区的信息 服务。它是利用分布在2万公里高空的多颗人造卫星，对
全球定位系统与地理信息系统
这些卫星需要地面监控系统随时监控。 GPS接收器同时收听3～12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。
（1）定位精度高 采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。 （2）观测时间短（见书P109） （3）测站间无须通视 （4）可提供三维坐标（经、纬、高）能为用户 提供连续、实时的三维位置、速度和精密时 间。 （5）操作简便 （6）全天候作业（全球，全天候工作） （7）功能多，应用广。
（a）车载卫星定位接收机 (b) 智能车载GPS导航仪 (c)手 持GPS接收机 图3-31 常见的信号接收机
类型
应用 用于运动载体的导航，分为 车载型、航海型、航空型和 星载型 能够实时给出载体的位置 和速度，价格便宜，应用 广泛
导航接收 机
测地接收机
授时接收机
定位精度高，仪器结构复 杂，价格较贵
尽管NNSS在导航技术的发展中具有划时代的 意义，但由于该系统卫星数目少（5-6颗）， 运行轨道低（1000km ）,观测时间长（1.5小 时），无法提供连续实时三维导航，同时获 得一次导航解的时间长，难以满足军事要求， 尤其是高动态目标（飞机、导弹等）导航要 求。而从大地测量看，定位速度慢，一个测 站一般平均观测1-2天；精度低，单点定位精 度3-5m，相对定位精度1m，使得在大地测量 和地球动力学研究方面的应用，也受到很大 限制。
为满足军事和民用对连续实时和三维导航的迫 切要求，1973年美国国防部开始组织陆海空三 军，共同研究建立新一代卫星导航系统的计划， 这就是目前所称的“导航卫星授时测距/全球 定位系统”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System） 简称全球定位系统（GPS）。 为使GPS具有高精度连续实时三维导航和定位 能力，以及良好的抗干扰性能，在设计上采取 了若干改善措施。
导航工程技术专业地理信息系统在导航中的应用探究研究地理信息系统在导航工程中的价值
导航工程技术专业地理信息系统在导航中的应用探究研究地理信息系统在导航工程中的价值导航工程技术专业地理信息系统在导航中的应用探究——研究地理信息系统在导航工程中的价值导航在现代社会中扮演着重要的角色，让人们更方便地找到目的地，提高了交通效率和安全性。
在导航工程中，地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）被广泛应用，为导航提供了强有力的支持和帮助。
本文将探究GIS在导航工程中的应用并研究其所带来的价值。
一、GIS在导航工程中的应用1. 地图数据的采集与处理GIS可以采集和处理大量的地理数据，包括道路网络、建筑物、交通设施等信息。
通过对这些数据的处理和整合，可以生成高精度、实用的地图，为导航系统提供可靠的基础数据。
2. 路线规划与优化利用GIS技术，导航系统可以根据用户的起点和终点，通过算法和模型计算出最佳的导航路线。
在路线规划中，GIS可以考虑各种因素，如道路拥堵情况、交通信号灯、交叉口通行能力等，以提供用户最快捷、最佳的行驶路径。
3. 实时导航与交通信息提供GIS可以实时获取并分析交通信息，如交通流量、拥堵情况等，将这些信息反馈给导航系统和用户。
通过GIS的帮助，导航系统可以做到实时提供行车建议和交通状况，帮助用户进行路线的选择和调整，提高行驶效率。
4. 空间位置服务GIS技术可以提供空间位置服务（Location Based Service，简称LBS），根据用户当前位置提供相关信息和服务。
在导航系统中，通过GIS的空间位置服务，用户可以随时了解周边的餐饮、加油站、停车场等服务设施的位置和信息，提供便利和实用性。
二、地理信息系统在导航工程中的价值研究1. 提高导航准确性和效率通过GIS的应用，导航系统可以获取更准确、实时的地理数据和交通信息，从而提供更精确的导航指引。
GIS可以优化路线规划，考虑交通因素和时间成本，提供更高效的导航方案，减少路程和时间的浪费。
GPS在城市地理信息系统中的定位与导航
GPS在城市地理信息系统中的定位与导航近年来，随着城市的快速发展和现代化进程，人们对城市地理信息系统的需求越来越高。
在城市规划、交通管理、导航服务等方面，我们不可忽视全球定位系统（GPS）在城市地理信息系统中的重要性。
首先，GPS在城市地理信息系统中起到了定位的关键作用。
通过接收来自卫星的信号，我们可以准确地确定自己的位置。
在城市中，由于大楼、高架道路等遮挡物的存在，传统的基站定位系统可能会受到干扰，导致位置不准确。
而GPS系统不受这些干扰，可以提供更为精准的定位服务。
城市地理信息系统利用GPS技术，可以实时监测城市中不同地点的人流、车流等信息，为城市规划与管理提供有力支持。
其次，GPS在城市地理信息系统中的导航功能也不可或缺。
我们常常使用手机导航软件来帮助我们找到目的地。
这些导航软件背后依赖的就是GPS定位技术。
无论是步行、骑车还是开车，GPS导航系统都可以为我们提供最优的行驶路线和交通状况信息。
特别是在城市交通拥堵的情况下，GPS导航系统可以帮助我们规避拥堵路段，提供更便捷的出行方案。
此外，GPS导航系统还可以实时更新地图数据和道路信息，保证我们的导航准确性和实时性。
进一步说，GPS在城市地理信息系统中的应用还可以帮助我们更好地管理城市资源。
例如，在城市规划中，我们需要准确了解城市不同地区的功能分布以及人口密度等信息。
通过GPS技术，我们可以轻松地收集到这些数据，为城市规划者提供科学依据。
此外，GPS还可以应用于城市交通管理。
通过对车辆行驶轨迹的记录和分析，我们可以更好地了解交通拥堵的原因和分布状况，为优化城市交通提供建议。
同时，GPS还可以帮助我们监测城市环境污染和噪音等因素，为环境规划和管理提供数据支持。
当然，GPS在城市地理信息系统中的应用也面临一些挑战和问题。
例如，高层建筑对GPS信号的遮挡会造成定位不准确的情况。
此外，信号干扰和多径效应也会影响GPS的定位精度。
为了解决这些问题，我们可以通过增设基站、提高接收机的灵敏度等方式来改善定位精度。
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GPS信号精度
(1)C/A码又被称为粗捕获码，精度为29.3m到2.93米。 (2) P(Y)码又被称为精码，精度为2.93米到0.293米。
2020/4/1
9
GPS系统的定位原理
每个太空卫星在运行时，任一时刻都有一个坐标值来代 表其位置所在(已知值)，接收机所在的位置坐标为未知值， 而太空卫星的信息在传送过程中，所需耗费的时间，可经由 比对卫星时钟与接收机内的时钟计算之，将此时间差值乘以 电波传送速度(一般定为光速)，就可计算出太空卫星与使用 者接收机间的距离，如此就可依三角向量关系来列出一个相 关的方程式。每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式， 因此在至少收到三卫星后，即可计算出平面坐标(经纬度)值， 收到四颗则加上高程值，五颗以上更可提高准确度。
第十章 导航定位技术与 地理信息系统
第一节 卫星导航定位系统
一、全球定位系统（Global Position System，GPS）
GPS系统简介 1973年，美国国防部批准其海陆空三军联合研制新一代
卫星导航系统，即授时和测距导航卫星，或称全球定位系统 （ Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System, NAVSTAR/GPS） ，简 称 GPS系统 。 GPS系统采用延时测距的被动式导航体制，能够为地球表面 和近地空间的广大用户提供全天候、全天时、高精度的三维 位置、三维速度和一维时间的7维定位、导航和授时服务，用 户的数量没有任何限制。
( y1
y)2
(z1
z)2
]
1 2
c(t1
t)
1
[(x2
x)2
( y2
y)2
(z2
z)2
]
1 2
c(t2
t)
2
[(x3
x)2
( y3
y)2Leabharlann (z3z)2]
1 2
c(t3
t)
3
[(x4
x)2
( y4
y)2
(z4
z
)
2
]
1 2
c(t4
t)
4
• 定位参考标准——世界大地坐标（WGS84） • 定位需求——（x,y,z)
说明t1和t并不在 同一个标准下
（三卫星个坐标）
未知数增多
会增 加几 个？
时间差△t1=t1 — t
接收机钟面 时间
卫星钟面 时间
电离层、对流层等等 光速c
误差 ρ=c*△t
实际上， 1 2 cti ctk
ρ ——卫星与GPS接收机的几何距离； ρ′ ——伪距； δρ1——电离层误差，可根据大气物理参数及一定的数学模型计算求得； δρ2——对流层误差，可根据大气物理参数及一定的数学模型计算求得； δti ——第i颗卫星的钟差（卫星时间与理想GPS时间的差），可根据卫星星 历求得； Δtk ——接收机钟差（接收机时间与理想GPS时间的差，未知）。
S 2(x 2,y 2,z 2)
S1 (x 1,y 1,z 1)
ρ2
ρ1
ρ3
S 3(x 3,y 3,z 3)
P(x,y,z)
用距离交会的方法求解P点的三维坐标（x,y,z）的观测方程为：
i
[(x1
x)2
( y1
y)2
( z1
z)2
]
1 2
c t (含有各种误差)
理想状态下：
[(x1
x)2
3
GPS卫星轨道示意图
车载导航仪
GPS系统构成
（1）空间部分--GPS卫星星座：GPS卫星星座由24颗卫星组成。 （2）地面控制部分--地面监控系统：地面监控系统由均匀分布在美
国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、1个主控站和3个数 据注入站构成。 • 3个注入站分别设在大西洋、印度洋和太平洋的3个美国军事基地 上。注入站的任务是将主控站计算出的卫星参数发送给卫星，同 时向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。 • 5个监测站分别设在主控站、3个注入站及夏威夷岛。监测站负责 对诸卫星进行连续跟踪和监视，测量每颗卫星的位置和距离差， 采集气象数据，并将观测数据传送给主控站进行处理，5个监控 站均为无人值守的数据采集中心。
1978年2月发射第一颗GPS卫星，1994年3月24颗卫 星构成的星座部署完毕，GPS系统正式建成，系统总共耗 资200亿美元。GPS开始时只用于军事目的，1994年，美 国宣布在10年内向全世界免费提供GPS使用权，但美国只 向外国提供低精度的卫星信号。据信该系统有美国设置的 “后门”，一旦发生战争，美国可以关闭对某地区的信息 服务。它是利用分布在2万公里高空的多颗人造卫星，对 地面或接近地面的目标进行定位（包括移动速度和方向） 和导航的系统。具有在海、陆、空进行全方位实时三维导 航与定位能力。
5
（3）用户设备部分--GPS信号接收机：用户部分主要是GPS接收 机，接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构 成完整的GPS用户设备。
空间段
监测站
主控站
注入站
主控站：1个; 监测站：5个;注入站：3个; 通讯与辅助系统。
7
空间部分：卫星分布
24颗卫星分布在2万公里的太空； 每4颗卫星工作在同一轨道平面内，24颗卫星均匀分布 在6个轨道平面，彼此夹角为60； 轨道平面相对于赤道的倾角为55 ； 卫星离地面高度20200km； 12恒星时(11hr58min2.05s)绕地球一周； 地球上任何地方任何时刻同时可收到4颗以上GPS卫星 的信号。
15
GLONASS卫星定位系统示意图
组成GLONASS系统的卫星
三、欧盟“伽利略”(galileo)
1999年，欧洲提出计划，准备发射30颗卫星，组成“伽利略” 卫星定位系统。“伽利略”卫星定位系统将由30颗轨道卫星组成， 卫星的轨道高度为2.4万公里，倾角为56度，分布在3个轨道面上， 每个轨道面部署9颗工作星和1颗在轨备用星，其地面定位服务的 误差不超过1米，该系统的一些设计优于美国现有的GPS全球卫星 定位系统。欧盟于2002年正式批准伽利略计划，目标是建成一个 覆盖全球的卫星导航系统，但由于资金等原因，伽利略计划的进 展并不顺利，目前仅发射2颗卫星，今年该计划正式启动。伽利略 计划总共投资约33亿欧元，按照中国和欧盟15个国家以平等地位 参与合作的原则，中国将出资2亿欧元左右。
[(xi
x)2
( yi
y)2
( zi
z
)
2
]
1 2
i
[(xi
x)2
( yi
y)2
(zi
1
z)] 2
c(tk
ti )
i
1
2
(i=1,2,3,4)
二、俄罗斯“格洛纳斯” (GLONASS)
尚未部署完毕。始于上世纪70年代，需要至少18颗 卫星才能确保覆盖俄罗斯全境；如要提供全球定位服务， 则需要24颗卫星。上世纪90时代，系统所含卫星数量一 度达标，但由于经费短缺，部分失效卫星未获更新，最 严重时，仅只6颗卫星正常工作。目前，“格洛纳斯”导 航系统共有21颗卫星。轨道高度1万9000公里，运行周期 11小时15分，位置精度提高到10～15M，定时精度提高到 20～30NS，速度精度达到0.01M／S