【正文】 安、水利電力、公共設施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領域。 軟件主要包括以下幾類：操作系統(tǒng)軟件 、數(shù)據(jù)庫管理軟件 、系統(tǒng)開發(fā)軟件 、GIS 軟件，等等。硬件和軟件為地理信息系統(tǒng)建設提供環(huán)境；數(shù)據(jù)是GIS的重要內(nèi)容；方法為GIS建設提供解決方案；人員是系統(tǒng)建設中的關鍵和能動性因素，直接影響和協(xié)調(diào)其它幾個組成部分。　從技術和應用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術；從學科的角度， GIS 是在地理學、地圖學、測量學和計算機科學等學科基礎上發(fā)展起來的一門學科，具有獨立的學科體系；從功能上， GIS 具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應用等功能；從系統(tǒng)學的角度， GIS 具有一定結構和功能，是一個完整的系統(tǒng)。GIS地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)?！?GPS與電子地圖的應用 電子地圖（GIS）GIS即地理信息系統(tǒng)，經(jīng)過了40年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當成熟的技術，并且得到了極廣泛的應用。這方面的誤差主要是觀測誤差，接收機鐘差，天線相位中心的位置偏差等等。多路徑誤差是因為天線周邊建筑物或水面的一次或多次反射的衛(wèi)星信號疊加起來引起的測量參考點位置的變化，從而使觀測量產(chǎn)生誤差，至于減少影響的辦法可以從幾個方面考慮，如接收機天線環(huán)境的選擇，選擇較好天線類型，適當延長觀測時間，改善GPS接收機的電路設計等。電離層影響可以利用雙頻觀測加以修正或利用電離層模型加以修正，還可以利用同步觀測值求差來減弱。 GPS導航定位的誤差分析GPS定位中出現(xiàn)的各種誤差從誤差來源講，主要可以分為如下3類：（1）與GPS衛(wèi)星有關的誤差；主要包括衛(wèi)星星歷誤差和星鐘誤差，這些誤差由GPS衛(wèi)星引起，衛(wèi)星星歷誤差一般采用同步觀測求差法或軌道改進法來進行削弱，而星鐘誤差一般通過對觀測量的差分技術來進行消除。對時間的要求既要穩(wěn)定又要連續(xù)。時間在GPS測量中是一個基本的觀測量。1987年n=23，GPS時比協(xié)調(diào)世界時快4秒，即GPST=UTC+4s，2005年12月，n=32，2006年1月，n=33，所以，2006年1月GPS時與協(xié)調(diào)世界時的關系是：GPST=UTC+14s。GPS時與國際原子時的關系為：IATGPST=19(s) （530）GPS時與協(xié)調(diào)世界時的關系為：GPST=UTC+1162。GPS時屬原子時系統(tǒng)，其秒長與原子時相同。4 GPS時間系統(tǒng)（GPST）為了精確導航和測量的需要，GPS建立了專用的時間系統(tǒng)。考慮到電離層折射的影響，在一個臺站上接收世界各國的時號，其誤差將不會超過177。目前，幾乎所有國家時號的播發(fā)，均以UTC為基準。 為使用世界時的用戶得到精度較高的UTl時刻，時間服務部門在播發(fā)協(xié)調(diào)時(UTC)時號的同時，給出UTl與UTC的差值。協(xié)調(diào)時與國際原子時之間的關系可由下式定義： IAT＝UTC十1162。閏秒的時間定在6月30日末或12月31日末，由國際地球自轉服務組織（IERS）確定并事先公布。協(xié)調(diào)世界時秒長等于原子時秒長，采用閏秒的辦法使協(xié)調(diào)世界時的時刻與世界時接近。3 協(xié)調(diào)世界時（Coordinate Universal TimeUTC）原子時的優(yōu)點是穩(wěn)定度極高，缺點是與晝夜交替不一致。原子時秒長定義為：位于海平面上的銫原子基態(tài)兩個超精細能級間，在零磁場中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時間，為一原子秒。以地球自轉為基礎的世界時系統(tǒng)已不能滿足要求。世界時UT2雖經(jīng)過以上兩項改正，但仍含有地球自轉速度逐年減緩和不規(guī)則變化的影響，所以世界時UT2仍是一個不均勻的時間系統(tǒng)。因此，世界時也不均勻。C、世界時（Universal TimeUT）以子夜零時起算的格林尼治平太陽時稱為世界時，如以GAMT表示平太陽相對于格林尼治子午圈的時角，則世界時UT與平太陽時之間的關系為： （527）在地極移動的影響下，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過格林尼治子午圈的時間間隔并不均等。以平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午圈的時間間隔為一個平太陽日，含24個平太陽小時。以真太陽周年視運動的平均速度確定一個假想的太陽，且其在天球赤道上做周年視運動。四種恒星時有如下關系： （526）式中，λ為天文經(jīng)度，Δψ為黃經(jīng)章動，ε為黃赤交角。所以，恒星時分為以下四種。在歲差和章動的影響下，春分點分為真春分點和平春分點，相應的恒星時也分為真恒星時和平恒星時。春分點連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午線的時間間隔為一恒星日，含24個恒星小時。然而，由于觀察地球自轉運動所選的空間參考點不同，世界時系統(tǒng)又包括恒星時、平太陽時和世界時。所以，在建立GPS定位系統(tǒng)的同時，就必須建立相應的時間系統(tǒng)。其三，由于地球自轉的緣故，地面點在天球坐標系中的位置是不斷變化的，為了根據(jù)GPS衛(wèi)星位置確定地面點位置，就必須進行天球坐標系與地球坐標系的轉換。其次，GPS測量是通過接收和處理GPS衛(wèi)星發(fā)射的電磁波信號來確定星站距離進而求得測站坐標的。( 整周模糊度 N 的確定) 測時鐘方法在GPS測量中，時間對點位的精度具有決定性的作用。(對載波進行測量可達:1mm～2mm) 。通過測量載波的相位而求得接收機到GPS衛(wèi)星的距離，是目前大地測量和工程測量中的主要測量方法。載波信號的波長很短，L1載波信號長為19cm 。如果接收機在某一時刻跟蹤衛(wèi)星信號，并對恢復后的載波進行相位測量。為此要在載波相位測量之前先進行解調(diào)，設法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，恢復載波的相位。載波信號是一種周期性的正弦波，而相位測量只能測量出不足一周的小數(shù)部分，因此在相位測量中存在整周數(shù)的確定問題，也就是整周模糊度的精確求解問題。 三維空間中一顆衛(wèi)星定位 三維空間中兩顆衛(wèi)星的定位 三維空間中三顆衛(wèi)星定位我們必定在以R1為半徑的球面的某個點上，2個球面相交成一個圓弧點位被限 制在一曲線上，3個球面相交成一個點3個距離段可以確定緯度，經(jīng)度，和高程點的 空間位置被確定。其他衛(wèi)星對其位置進行校驗，參與的衛(wèi)星越多，定位越精確。 兩顆衛(wèi)星的平面定位三個圓相交得到一個點，已經(jīng)能綜合確定其位置，包括三維位置，時間和速度等。與第二顆衛(wèi)星距離相等的點也組成了一個圓，而且兩個圓相交得到了兩個點，仍然沒有定位。當天空只有一個衛(wèi)星的時候，與衛(wèi)星距離相等的距離的點是一個圓，基本不能定位。通過對4顆或4顆以上的衛(wèi)星同時進行偽距或相位的測量即可推算出接收機的三維位置。第2章 GPS測量原理 GPS系統(tǒng)的工作原理全球定位系統(tǒng)（GPS）的定位原理，簡單來說，是利用幾何與物理的一些基本原理，利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地面點間距離交會出地面點位置的方法。而我國在20世紀80年代中期開始引進GPS接收機并應用于各個領域，同時著手研究建立我國自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。任何高端技術出現(xiàn)首先應用于軍事，然后逐漸普及至普通民眾，而我們研究的目的則是要將原本復雜的代碼轉換成簡單易懂的圖文形式來告訴大家，讓普通的民眾能夠看懂GPS的數(shù)據(jù)。隨著GPS定位技術的迅速發(fā)展以及應用領域的不斷開拓，世界各國對GPS接收機的研制與生產(chǎn)都極為重視，目前世界上GPS接收機的生產(chǎn)廠家約有數(shù)百家，型號超過千種，而且越來越趨于小型化，便于外業(yè)觀測。微處理機具有各種數(shù)據(jù)處理軟件，能選擇合適的衛(wèi)星進行測量，以獲得最佳的幾何圖形；能根據(jù)觀測值及衛(wèi)星星歷進行平差計算，求得所需的定位信息。從目前的側地型接收機來看，主要有平方型和相關型兩種信號波道，所具有的波道數(shù)目從1到24個不等。前置放大器可將極微弱的GPS信號電流予以放大。天線單元它有接收天線和前置放大器兩個部分組成。一般將兩個單元分別裝備成兩個獨立的部件，觀測時將天線單元置于測站上，接收單元置于測站附近適當?shù)牡胤?，兩者之間用電纜線連成一個整機。而其中接收機和天線，是用戶設備的核心部分，一半習慣上統(tǒng)稱為GPS接收機。C、用戶設備部分整個GPS的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無人值守。注入站——共有3個，與北太平洋的Kwajalein Island、大西洋的Ascension Island和印度洋的Diego Garcia Island上的監(jiān)控站并置，其主要功能是將主控站發(fā)送來的衛(wèi)星星歷和鐘差信息，每天一次地注入到衛(wèi)星上的存儲器中。主控站本身還是監(jiān)控站，另外可診斷衛(wèi)星的工作狀態(tài)，進行調(diào)度。B、地面監(jiān)控部分GPS衛(wèi)星雖然發(fā)送幾種不同頻率的信號，但是它們均源于一個基準信號，所以只需啟用一臺原子鐘，其余作為備用。這中高穩(wěn)定度的頻率標準由高精度的原子鐘提高，因為109s的時間誤差將會引起30cm的站心距離誤差。目前GPS系統(tǒng)已經(jīng)建成，其工作衛(wèi)星在空間的分布保障了在地球上任何時刻、任何地點均至少可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，加之衛(wèi)星小號的傳播和接受不受天氣的影響，因此GPS是一種全球性、全天候的連續(xù)實時定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星軌道平均高度約為20200km，衛(wèi)星運行周期為11小時58分，因此，地球上同一地點的GPS接收機的上空，每天出現(xiàn)的GPS衛(wèi)星分布圖形相同，只是每天提前約4分鐘。24顆衛(wèi)星部署在6個軌道平面中，沒個軌道平面升交點的赤經(jīng)相隔60度，軌道平面相對地球赤道面的傾角為55度，每個軌道平面上均勻分布有4顆衛(wèi)星，相鄰軌道之間的衛(wèi)星要彼此叉開30度。A、空間星座部分GPS空間衛(wèi)星星座，必須保證在地球各處能同時觀測到高度角15度以上的至少4顆衛(wèi)星。同時，它在各種民用部門也獲得了成功的應用，在大地測量、工程勘探、地形普查測量、地殼監(jiān)測等眾多領域展現(xiàn)了極其廣闊的應用前景。這一工程項目是美國政府繼阿波羅登月計劃和航天計劃之后的第三項龐大空間項目。與此同時，不僅研制了高精度導航型接收機，還研制了能對衛(wèi)星載波信號進行相位測量的定位精度極高的接收機和采用相位差分的GPS載體姿態(tài)測量接收機，滿足了精密導航與制導等一系列軍事目的的要求。第三階段為最后的工程發(fā)展與完成階段。與此同時，研制了各種導航型接收機和側地型接收機，試驗表明，GPS的定位精度大大超過了設計標準。第二階段為系統(tǒng)的研制與試驗階段，從1979年到1984年，有陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗衛(wèi)星。 GPS整個發(fā)展計劃分為3個階段實施。1973年，美國國防部