【正文】 工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 58 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用 二、資源管理二、資源管理 資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時系統(tǒng)的主要任務(wù)資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計和進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。以土地利用類型為例，可以輸出不同土地進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的快速再現(xiàn)。以土地利用類型為例，可以輸出不同土地利用類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型，不同坡利用類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型，不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀，以及不同時期的土地利用變化等，為資源的度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀，以及不同時期的土地利用變化等，為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。再如，美國資源部和威斯康星合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。再如，美國資源部和威斯康星州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地州合作建立了以治理土壤侵蝕為主要目的的多用途專用的土地 GIS。該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土該系統(tǒng)通過收集耕地面積、濕地分布面積、季節(jié)性洪水覆蓋面積、土壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等信息，建立了潛在威斯康星壤類型、專題圖件信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等信息，建立了潛在威斯康星地區(qū)的土壤侵蝕模型，據(jù)此，探討了土壤惡化的機(jī)理，提出了合理的地區(qū)的土壤侵蝕模型，據(jù)此，探討了土壤惡化的機(jī)理，提出了合理的改良土壤方案，達(dá)到對土壤資源保護(hù)的目的。改良土壤方案，達(dá)到對土壤資源保護(hù)的目的。 河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 59 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用 三、城鄉(xiāng)規(guī)劃三、城鄉(xiāng)規(guī)劃 城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點的問題，它城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點的問題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個地理涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價、環(huán)境質(zhì)量評價、道路交通城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價、環(huán)境質(zhì)量評價、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的規(guī)劃、公共設(shè)施配置，以及城市環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多種信息的疊加處理和一實現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多種信息的疊加處理和一系列分析軟件系列分析軟件 (回歸分析、投入產(chǎn)出計算、模糊加權(quán)評價、回歸分析、投入產(chǎn)出計算、模糊加權(quán)評價、 0l規(guī)劃模規(guī)劃模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型等型、系統(tǒng)動力學(xué)模型等 )加以保證的。我國大城市數(shù)量居于世界前列加以保證的。我國大城市數(shù)量居于世界前列，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化的要求，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。的意義。河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 60 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用 四、災(zāi)害監(jiān)測四、災(zāi)害監(jiān)測 利用地理信息系統(tǒng)，借助遙感遙測的數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林利用地理信息系統(tǒng)，借助遙感遙測的數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、洪水災(zāi)情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算，為救災(zāi)搶險火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報、洪水災(zāi)情監(jiān)測和洪水淹沒損失的估算，為救災(zāi)搶險和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息。和防洪決策提供及時準(zhǔn)確的信息。 1994年的美國洛杉機(jī)大地震，就是年的美國洛杉機(jī)大地震，就是利用利用 ARC／／ INFO進(jìn)行災(zāi)后應(yīng)急響應(yīng)決策支持，成為大都市利用進(jìn)行災(zāi)后應(yīng)急響應(yīng)決策支持，成為大都市利用 GIS技術(shù)技術(shù)建立防震減災(zāi)系統(tǒng)的成功范例。通過對橫濱大地震的震后影響作出評建立防震減災(zāi)系統(tǒng)的成功范例。通過對橫濱大地震的震后影響作出評估，建立各類數(shù)字地圖庫，如地質(zhì)、斷層、倒塌建筑等圖庫。把各類估，建立各類數(shù)字地圖庫，如地質(zhì)、斷層、倒塌建筑等圖庫。把各類圖層進(jìn)行疊加分析得出對應(yīng)急有價值的信息，該系統(tǒng)的建成使有關(guān)機(jī)圖層進(jìn)行疊加分析得出對應(yīng)急有價值的信息，該系統(tǒng)的建成使有關(guān)機(jī)構(gòu)可以對象神戶一樣的大都市大地震作出快速響應(yīng)，最大程度地減少構(gòu)可以對象神戶一樣的大都市大地震作出快速響應(yīng)，最大程度地減少傷亡和損失。再如，據(jù)我國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林傷亡和損失。再如，據(jù)我國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林火災(zāi)實況，統(tǒng)計分析十幾萬個氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降火災(zāi)實況，統(tǒng)計分析十幾萬個氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等 14個個因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險預(yù)報方法，對預(yù)報火險等級的準(zhǔn)確率可達(dá)綜合指標(biāo)森林火險預(yù)報方法，對預(yù)報火險等級的準(zhǔn)確率可達(dá) 73%以上以上。 河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 61 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用五、環(huán)境保護(hù)五、環(huán)境保護(hù) 利用利用 GIS技術(shù)建立城市環(huán)境監(jiān)測、分析及預(yù)報信息系技術(shù)建立城市環(huán)境監(jiān)測、分析及預(yù)報信息系統(tǒng)；為實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與管理的科學(xué)化自動化提供最基本統(tǒng)；為實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與管理的科學(xué)化自動化提供最基本的條件；在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價過程中，利用的條件；在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價過程中，利用 GIS技術(shù)技術(shù)的輔助，實現(xiàn)對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀地、全面的輔助，實現(xiàn)對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀地、全面地評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀地評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀態(tài)；在野生動植物保護(hù)中的應(yīng)用，世界野生動物基金會態(tài)；在野生動植物保護(hù)中的應(yīng)用，世界野生動物基金會采用采用 GIS空間分析功能，幫助世界最大的貓科動物改變它空間分析功能，幫助世界最大的貓科動物改變它目前瀕于滅種的境地。都取得了很好的應(yīng)用效果。目前瀕于滅種的境地。都取得了很好的應(yīng)用效果。 河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 62 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用 六、國防六、國防 現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個基本特點就是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個基本特點就是 “三三 S”技術(shù)被廣泛地運(yùn)技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到從戰(zhàn)略構(gòu)思到戰(zhàn)術(shù)安排的各個環(huán)節(jié)。它往往在一定程用到從戰(zhàn)略構(gòu)思到戰(zhàn)術(shù)安排的各個環(huán)節(jié)。它往往在一定程度上決定了戰(zhàn)爭的成敗。如海灣戰(zhàn)爭期間，美國國防制圖度上決定了戰(zhàn)爭的成敗。如海灣戰(zhàn)爭期間，美國國防制圖局為戰(zhàn)爭的需要在工作站上建立了局為戰(zhàn)爭的需要在工作站上建立了 GIS與遙感的集成系統(tǒng)與遙感的集成系統(tǒng)，它能用自動影像匹配和自動目標(biāo)識別技術(shù)，處理衛(wèi)星和，它能用自動影像匹配和自動目標(biāo)識別技術(shù)，處理衛(wèi)星和高空偵察機(jī)實時獲得的戰(zhàn)場數(shù)字影像，及時地將反映戰(zhàn)場高空偵察機(jī)實時獲得的戰(zhàn)場數(shù)字影像，及時地將反映戰(zhàn)場現(xiàn)狀的正射影影像疊加到數(shù)字地圖上，數(shù)據(jù)直接傳送到?，F(xiàn)狀的正射影影像疊加到數(shù)字地圖上，數(shù)據(jù)直接傳送到海灣前線指揮部和五角大樓，為軍事決策提供灣前線指揮部和五角大樓，為軍事決策提供 24小時的實時小時的實時服務(wù)。服務(wù)。 河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 63 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用七、宏觀決策支持七、宏觀決策支持地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策地理信息系統(tǒng)利用擁有的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，為國家宏觀決策提供依據(jù)。例如模型的構(gòu)建和比較分析，為國家宏觀決策提供依據(jù)。例如系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人系統(tǒng)支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。我國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信口容量的規(guī)劃。我國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信息系統(tǒng)和機(jī)助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏息系統(tǒng)和機(jī)助制圖的方法，建立環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠的數(shù)據(jù)。等可靠的數(shù)據(jù)?？傊?，地理信息系統(tǒng)正越來越成為國民經(jīng)濟(jì)各有關(guān)總之，地理信息系統(tǒng)正越來越成為國民經(jīng)濟(jì)各有關(guān)領(lǐng)域必不可少的應(yīng)用工具，相信它的不斷成熟與完善將為領(lǐng)域必不可少的應(yīng)用工具，相信它的不斷成熟與完善將為社會的進(jìn)步與發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。社會的進(jìn)步與發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 64第三章第三章 GPS基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)理論 GPS概念概念 GPS系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹 GPS定位基本原理定位基本原理 GPS誤差和糾正誤差和糾正河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 65 GPS概念概念 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng) (GPS, Global Positioning System) 是利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點位測量導(dǎo)航技術(shù)的是利用人造地球衛(wèi)星進(jìn)行點位測量導(dǎo)航技術(shù)的一種，其它的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)有俄羅斯的一種，其它的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)有俄羅斯的 GLONASS， 歐洲空間局的歐洲空間局的 NAVSAT， 國際移動衛(wèi)星組織的國際移動衛(wèi)星組織的INMARSAT等等。等等。 GPS全稱是全稱是NAVSTAR(NAVigation Satellite Timing And Ranging)/GPS， 由美國軍方組織研制建立，從由美國軍方組織研制建立，從 1973年開始實施，到九十年代初完成。年開始實施，到九十年代初完成。河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 66 GPS系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹 GPS系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括 三大部分三大部分 ：： 空間部分空間部分 GPS衛(wèi)星星座衛(wèi)星星座；地面控制部分；地面控制部分 地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分 GPS信號接收機(jī)信號接收機(jī) 。 GPS衛(wèi)星及其星座衛(wèi)星及其星座 GPS由由 21顆工作衛(wèi)星和顆工作衛(wèi)星和 3顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻顆備用衛(wèi)星組成，它們均勻分布在六個相互夾角為分布在六個相互夾角為 60度的軌道平面內(nèi)，即每個軌道度的軌道平面內(nèi)，即每個軌道上有四顆衛(wèi)星。衛(wèi)星高度離地面約上有四顆衛(wèi)星。衛(wèi)星高度離地面約 20220公里，繞地球公里，繞地球運(yùn)行一周的時間是運(yùn)行一周的時間是 12恒星時，即一天繞地球兩周。恒星時，即一天繞地球兩周。 GPS衛(wèi)星用衛(wèi)星用 L波段兩種頻率的無線電波（波段兩種頻率的無線電波（ ）） 向用戶發(fā)射導(dǎo)航定位信號，同時接收地面向用戶發(fā)射導(dǎo)航定位信號，同時接收地面發(fā)送的導(dǎo)航電文以及調(diào)度命令。發(fā)送的導(dǎo)航電文以及調(diào)度命令。河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 67 GPS系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹 對于導(dǎo)航定位而言，對于導(dǎo)航定位而言， GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點，而衛(wèi)星是一動態(tài)已知點，而衛(wèi)星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷衛(wèi)星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷 ———— 描述衛(wèi)星運(yùn)動及其描述衛(wèi)星運(yùn)動及其軌道的參數(shù)軌道的參數(shù) ———— 計算得到的。每顆計算得到的。每顆 GPS衛(wèi)星播發(fā)的星歷衛(wèi)星播發(fā)的星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的，同時衛(wèi)星設(shè)備的工作監(jiān)測以及是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的，同時衛(wèi)星設(shè)備的工作監(jiān)測以及衛(wèi)星軌道的控制，都由地面控制系統(tǒng)完成。衛(wèi)星軌道的控制，都由地面控制系統(tǒng)完成。 GPS衛(wèi)星的地面控制站系統(tǒng)包括位于美國科羅拉多衛(wèi)星的地面控制站系統(tǒng)包括位于美國科羅拉多的主控站以及分布全球的三個注入站和五個監(jiān)測站組成，的主控站以及分布全球的三個注入站和五個監(jiān)測站組成，實現(xiàn)對實現(xiàn)對 GPS衛(wèi)星運(yùn)行的監(jiān)控。衛(wèi)星運(yùn)行的監(jiān)控。 河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S集成技術(shù)與應(yīng)用》 * 68 GPS系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹 GPS信號接收機(jī)信號接收機(jī) GPS信號接收機(jī)的任務(wù)是，捕獲信號接收機(jī)的任務(wù)是，捕獲 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信衛(wèi)星發(fā)射的信號，并進(jìn)行處理，根據(jù)信號到達(dá)接收機(jī)的時間，確定接收號，并進(jìn)行處理，根據(jù)信號到達(dá)接收機(jī)的時間，確定接收機(jī)到衛(wèi)星的距離。如果計算出四顆或者更多衛(wèi)星到接收機(jī)機(jī)到衛(wèi)星的距離。如果計算出四顆或者更多衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，再參照衛(wèi)星的位置，就可以確定出接收機(jī)在三維的距離，再參照衛(wèi)星的位置，就可以確定出接收機(jī)在三維空間中的位置?？臻g中的位置。河南理工大學(xué)測繪學(xué)院《 3S