第5章全球定位與地理信息系統(tǒng)

1、21世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社目 錄全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)第6章 第8章 第9章 第11章 第10章第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)概述 射頻識(shí)別與產(chǎn)品電子編碼射頻識(shí)別與產(chǎn)品電子編碼無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳感器與微機(jī)電系統(tǒng)傳感器與微機(jī)電系統(tǒng)信息自動(dòng)識(shí)別技術(shù)信息自動(dòng)識(shí)別技術(shù)目 錄物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例第8章 第9章 第11章 第10章第7章 第8章 第9章 第10章 第11章 互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用接口技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用接口技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)安全物聯(lián)網(wǎng)安全 物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)第第5章章 全球定位與

2、地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)v 5.1 5.1 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) 5.1.1 系統(tǒng)概述 5.1.2 系統(tǒng)的構(gòu)成v 5.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 5.2.1 建設(shè)計(jì)劃、目標(biāo)和原則 5.2.2 系統(tǒng)原理和意義 5.2.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)v 5.3 地理信息系統(tǒng) 5.3.1 系統(tǒng)概述 5.3.2 系統(tǒng)的組成 5.3.3 3GPP核心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述 5.3.4 系統(tǒng)應(yīng)用第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)v 5.1 全球定位系統(tǒng) 20世紀(jì)50年代末期，美國開始研制全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System，GPS），該系統(tǒng)使用多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)速

3、、定位，主要用于?？諏?dǎo)航。自1974年以來，GPS計(jì)劃已經(jīng)歷了方案論證（19741978年）、系統(tǒng)論證（19791987年）、生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)（19881993年）三個(gè)階段。v 5.1.1系統(tǒng)概述 1.系統(tǒng)原理 GPS系統(tǒng)是由分布在6個(gè)軌道面上的24顆衛(wèi)星組成的星座，其軌道高度為20000公里，星上裝有10-13高精確度的原子鐘。地面上有一個(gè)主控站和多個(gè)監(jiān)控站，定期地對(duì)星座的衛(wèi)星進(jìn)行精確的位置和時(shí)間測(cè)定，并向衛(wèi)星發(fā)出星歷信息。用戶使用GPS接收機(jī)同時(shí)接收4顆以上衛(wèi)星的信號(hào)，即可確定自身所在的經(jīng)緯度、高度及精確時(shí)間。它采用時(shí)間測(cè)距定位原理，可對(duì)地面車輛、海上船只、飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和飛船等各種移動(dòng)用戶進(jìn)行

4、全天候的、實(shí)時(shí)的高精度三維定位測(cè)速和精確授時(shí)。第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)2. GPS系統(tǒng)的特點(diǎn) 1）全球、全天候工作。 2）定位精度高。單擊定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。 3）功能多、應(yīng)用廣、操作簡(jiǎn)便。 4）觀測(cè)時(shí)間短。v 5.1.2.系統(tǒng)的構(gòu)成 （1）空間部分 （2）地面控制系統(tǒng) （3）用戶設(shè)備部分第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)v 5.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（BDS），是繼

5、美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并具短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，定位精度優(yōu)于20米，授時(shí)精度優(yōu)于100ns。2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號(hào)接口控制文件正式版正式公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對(duì)亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。v 5.2.1建設(shè)計(jì)劃、目標(biāo)和原則 1. 建設(shè)計(jì)劃第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)2.建設(shè)目標(biāo) 3.建設(shè)原則 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，以應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

6、為根本目標(biāo)，不僅要建成系統(tǒng)，更要用好系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、安全、應(yīng)用、效益，遵循以下建設(shè)原則： 1）開放性。 2）自主性。中國將自主建設(shè)和運(yùn)行北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可獨(dú)立為全球用戶提供服務(wù)。 3）兼容性。 4）漸進(jìn)性 第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)v 5.2.2 系統(tǒng)原理和意義 1.系統(tǒng)原理 2.意義v 5.2.3系統(tǒng)優(yōu)勢(shì) 1）短報(bào)文通信： 2）可以達(dá)到一次傳送達(dá)120個(gè)漢字的信息。在遠(yuǎn)洋航行中有重要的應(yīng)用價(jià)值。 3）精密授時(shí)： 4）定位精度：水平精度100米（1），設(shè)立標(biāo)校站之后為20米（類似差分狀態(tài)）。工作頻率為2491.75MHz。 5）系統(tǒng)容納的最大用戶

7、數(shù)：540000戶/小時(shí)。v 5.3 地理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）是將計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)管理人員組織而成的對(duì)任一形式的地理信息進(jìn)行高效獲取、存儲(chǔ)、更新、操作、分析及顯示的集成。5.3.1 系統(tǒng)概述 1.發(fā)展歷史第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng) 2.系統(tǒng)理解v5.3.2 系統(tǒng)的組成 一個(gè)典型的GIS應(yīng)包括計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用人員與組織機(jī)構(gòu)四個(gè)基本部分，見圖5.1。 1.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的實(shí)際物理裝置的總稱，用以數(shù)據(jù)和信息的采集、處理

8、、加工、分析和輸出等。硬件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、傳輸設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備等（如圖5.12中的數(shù)字化儀、掃描儀、繪圖儀、磁帶機(jī)等）。 2.計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指必需的各種程序，提供存儲(chǔ)、顯示、分析地理數(shù)據(jù)的功能。軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入與編輯、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)顯示與輸出等。 3應(yīng)用人員與組織機(jī)構(gòu)一個(gè)周密規(guī)劃的地理信息系統(tǒng)項(xiàng)目應(yīng)包括負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和執(zhí)行的項(xiàng)目經(jīng)理、信息管理的技術(shù)人員、系統(tǒng)用戶化的應(yīng)用工程師以及最終運(yùn)行系統(tǒng)的用戶。 4.地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會(huì)和人文經(jīng)濟(jì)景觀數(shù)據(jù)，可以是圖形、圖像、文字、表格和數(shù)字等。它是由系統(tǒng)的建立者通過數(shù)字化儀

9、、掃描儀、鍵盤、磁帶機(jī)或其他系統(tǒng)通訊輸入GIS，是系統(tǒng)程序作用的對(duì)象，是GIS所表達(dá)的現(xiàn)實(shí)世界經(jīng)過模型抽象的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容。GIS數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如地形、地貌、地質(zhì)數(shù)據(jù)等）和專題數(shù)據(jù)（如規(guī)劃、房地產(chǎn)、交通、環(huán)保、公用事業(yè)數(shù)據(jù)等）。主要包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、知識(shí)庫等（如圖5.12中的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、知識(shí)庫等）。 5.地理信息的特征 第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)第第5章章 全球定位與地理信息系統(tǒng)全球定位與地理信息系統(tǒng)v 5.3.3 系統(tǒng)應(yīng)用 1.地理信息系統(tǒng)的功能 1）數(shù)據(jù)的采集、檢驗(yàn)與編輯。數(shù)據(jù)的采集與編輯主要用于獲取數(shù)據(jù)，保證GIS數(shù)據(jù)庫