【正文】 化中發(fā)揮著越來越重要的作用。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。GIS的組成：從應(yīng)用的角度，地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和方法五部分組成。 　　硬件主要包括計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)輸入，顯示和輸出的外圍設(shè)備等等。 GIS軟件的選型，直接影響其它軟件的選擇，影響系統(tǒng)解決方案，也影響著系統(tǒng)建設(shè)周期和效益。 (加測繪、應(yīng)急、石油石化等國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。對于GPS，GIS是一種重要的空間數(shù)據(jù)處理工具。3S技術(shù)的集成，對傳統(tǒng)測繪學(xué)和地圖學(xué)有重大的意義。可以從整體、動態(tài)、幾何空間、地球內(nèi)部等等來測量，這對于制作地圖，研究地圖有著不可替代的作用。它極大地提高了美軍的指揮控制、多軍兵種協(xié)同作戰(zhàn)和快速反應(yīng)能力，大幅度地提高了武器裝備的打擊精度和效能。GPS的主要功能就是自主導(dǎo)航，利用接收終端向用戶提供位置、時間信息，也可結(jié)合電子地圖進行移動平臺航跡顯示、行駛線路規(guī)劃和行駛時間估算，從而大大提高部隊的機動作戰(zhàn)和快速反應(yīng)能力。GPS的導(dǎo)航定位和數(shù)字短報文通信基本功能可以有機結(jié)合，利用系統(tǒng)特殊的定位體制，將移動目標(biāo)的位置信息和其他相關(guān)信息傳送至指揮所，完成移動目標(biāo)的動態(tài)可視化顯示和指揮指令的發(fā)送，實現(xiàn)戰(zhàn)區(qū)移動目標(biāo)的指揮監(jiān)控。GPS制導(dǎo)有精度高、制導(dǎo)方式靈活等特點，已成為精確制導(dǎo)武器的一種重要制導(dǎo)方式。GPS還可以對打擊目標(biāo)命中率進行評估。未來單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)保障。在科索沃戰(zhàn)爭中，美軍的F117隱形飛機被擊落后，由于飛行員配備了GPS接收機的呼救裝置，從而使美軍能搶在南聯(lián)盟軍隊之前，在7小時內(nèi)找到并救出飛行員。利用GPS可提供高精度授時，為軍用通信網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的時標(biāo)信息，從而使通信網(wǎng)絡(luò)速率同步，保證通信網(wǎng)中的所有數(shù)字通信設(shè)備工作于同一標(biāo)準(zhǔn)頻率上。由于它的精確性、連續(xù)性和全球的性能，GPS可以提供完美的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)，滿足航空用戶的許多要求。 運用區(qū)域?qū)Ш礁拍畹内厔菡f明GPS擔(dān)當(dāng)了更加重要的角色。一些程序已經(jīng)被擴展以在飛行的各個階段利用GPS及其增強服務(wù)。 由GPS創(chuàng)造出的新的和更有效率的空中路線正在不斷地擴展。許多時候，在數(shù)據(jù)匱乏的區(qū)域（例如海洋上空）的飛行可以安全地減少飛機之間的距離，而且使更多的飛機選擇他們喜歡的和有效率的航線，以節(jié)省時間和燃料并增加貨運收入。在世界上有些地區(qū)，衛(wèi)星信號被增強了，或為適應(yīng)特殊航空需要而得到改善，比如在低能見度條件下的降落。 對航空界來說，一個好消息是GPS正在被不斷地改善和現(xiàn)代化。這些信號是對現(xiàn)有民用服務(wù)的補充。第二個新信號將由國際社會提供保護，用于航空導(dǎo)航。 第二個生命安全信號帶來的利益將遠大于現(xiàn)有的GPS服務(wù)。雙頻率的意義是由同時使用雙重信號來顯著減少電離層干擾所產(chǎn)生的錯誤信號。 依靠GPS作為今天和明天的空中交通管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)是許多國家計劃的一個重要部分。GPS還是許多其他航空系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分, 例如增強的地面接近警告系統(tǒng)（EGPWS）就已經(jīng)被證明可以成功地減少受控制飛行撞擊地面的危險性，而這是造成很多飛機失事的主要原因。這一點在包括搜救在內(nèi)的海上業(yè)務(wù)方面尤為如此。它提高了全世界海運業(yè)者的安全和效率水平。在海上，船要在條件許可的情況下安全、經(jīng)濟和及時地到達目的地，就必須知道準(zhǔn)確的位置、速度以及航向。交通及其他水路險情使得船只回旋更為困難，事故風(fēng)險也更大。商業(yè)漁船隊使用GPS來尋找最佳捕撈地點，跟蹤魚群遷徙，并保證遵守捕撈規(guī)則。GPS技術(shù)與GIS軟件相結(jié)合，成為在世界上最大的港口設(shè)施中高效管理與操作集裝箱自動化定位的關(guān)鍵。鑒于港口每年都承擔(dān)數(shù)以百萬計的集裝箱的貨運，GPS極大地降低了丟失或錯運集裝箱的數(shù)量，減少了相關(guān)的運作成本。這些技術(shù)使實時的數(shù)據(jù)收集與精確的定位信息得以合二為一，從而使大量的地理空間數(shù)據(jù)得到有效的操作與分析。GPS讓農(nóng)民能夠在雨、塵、霧及黑暗等能見度低的條件下工作。這就限制了他們制定最有效的土壤/植株護理辦法以提高產(chǎn)量。 　　現(xiàn)在，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)正在改變著農(nóng)民與農(nóng)業(yè)企業(yè)從土地獲取利潤的觀點。也許過去農(nóng)民們曾一度千篇一律地管理自己的耕地，而現(xiàn)在他們意識到了微觀管理耕地的益處。許多新的發(fā)明都有賴于機載電腦、數(shù)據(jù)收集傳感器、以及GPS時間與定位參照系統(tǒng)的綜合使用。有很多廉價的、易于使用的方法和技術(shù)任何農(nóng)民都可以使用。一旦農(nóng)民把更好地施用肥料及其他土壤添加劑、確定控制蟲害及草害的經(jīng)濟閾限以及保護自然資源以利未來使用相結(jié)合，他們便可以獲取更多的利益。今天，很多農(nóng)民都使用GPS產(chǎn)品來提高他們種植業(yè)的操作。GPS的準(zhǔn)確性使農(nóng)民得以測繪有精確耕地畝數(shù)、道路定位、以及兩點之間距離的農(nóng)場圖。莊稼顧問使用由GPS定位的堅固耐用的數(shù)據(jù)收集儀來準(zhǔn)確地測繪蟲災(zāi)或草災(zāi)地圖。同樣的耕地資訊也可以供空中噴灑的飛機使用，在不必使用人力插旗引導(dǎo)的情況下保證飛行區(qū)域的準(zhǔn)確度。GPS還可以讓飛機駕駛員為農(nóng)民提供準(zhǔn)確的地圖。除了GPS目前提供的民用服務(wù)，美國承諾還要應(yīng)用GPS衛(wèi)星上第二和第三個民用信號。新的信號會提高未來農(nóng)業(yè)運作的質(zhì)量和效率。其他交通堵塞的負面影響包括財產(chǎn)損失、人身傷害、空氣污染的增加以及低效的燃料消費。由于GPS的幫助，許多商用車輛的分派和調(diào)度的問題明顯地減少了。 　　當(dāng)今世界上廣泛應(yīng)用的自動車輛定位系統(tǒng)和車內(nèi)導(dǎo)航裝置都離不開GPS。 　　一個地理信息系統(tǒng)（GIS）儲藏、分析并且顯示主要由GPS提供的地理參考信息。公共交通系統(tǒng)利用這種性能跟蹤火車、公共汽車和其他服務(wù)系統(tǒng)以提高準(zhǔn)點率。即時合伙開車可以實現(xiàn)，因為想搭車的人可以瞬時與附近的開車人配對。在準(zhǔn)時投遞系統(tǒng)中，卡車運輸公司利用GPS跟蹤以保證在預(yù)先承諾的時間內(nèi)投遞和取件，無論是短途或是跨時區(qū)的長途。如果一輛卡車晚點或沒有按預(yù)定路線行駛，就會給調(diào)度員示警?！　≡S多國家使用GPS幫助勘測他們的道路和高速公路網(wǎng)，確定路上或路邊一些標(biāo)志物的位置。這些信息成為GIS數(shù)據(jù)收集過程中的輸入。 　　目前正在進行研究向司機警告可能出現(xiàn)的危急情況，例如交通違規(guī)或撞車事件。GPS提供的定位信息是這類研究的必要組成部分。ITS包含了在廣大范圍內(nèi)的、以通訊為基礎(chǔ)的信息和電子技術(shù)。這些系統(tǒng)需要在10厘米內(nèi)精確地估計車輛相對于路面車道和路沿的位置。F、 測量測繪領(lǐng)域隨著全球技術(shù)的進化和擴展，勘測和測繪地圖界正在不斷地重新開發(fā)所需的工具來增加工作能力和得到高度精確的數(shù)據(jù)。如今，一個勘測員在一天里就可以完成過去一個勘測隊數(shù)周才能完成的任務(wù)。 　　GPS為自然的和人工的地面特征提供精確的三維定位信息，世界上任何事物的這些信息都可以顯示在地圖和模型中，包括山川、河流、森林、瀕危動物、珍貴礦石及其他資源。 　　GPS在全球災(zāi)難救援的行動中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，比如2004年襲擊印度洋地區(qū)的海嘯，2005年肆虐墨西哥灣的卡特琳娜和瑞塔颶風(fēng)，以及2005年巴基斯坦和印度的地震。 　　世界各地的政府機關(guān)、科學(xué)研究機構(gòu)以及商業(yè)運作都在使用從GPS和GIS得到的勘測和地圖來及時地制訂政策和明智地使用資源。 　　與傳統(tǒng)技術(shù)不同，GPS勘測不受參照站之間可視視線的限制。GPS增加的靈活性還允許把參照站建造在容易進出的地點，而不像從前那樣被限制在山頂上。只要有一個GPS無線電通訊鏈接，實時的、不間斷的、以厘米計的精確度可以使勘測的效率達到光學(xué)勘測儀器根本無法實現(xiàn)的水平。除了現(xiàn)有的GPS民用服務(wù)之外，美國承諾增加兩個民用信號。對所有的用戶來說，這些新信號也將提高系統(tǒng)的可用性和完整性。組成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)備都安裝在飛行器內(nèi)，工作時不依賴外界信息，也不向外界輻射能量，不易受到干擾，是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。1954年慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在飛機上試飛成功。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通常由慣性測量裝置、計算機、控制顯示器等組成。3個自由度陀螺儀用來測量飛行器的3個轉(zhuǎn)動運動；3個加速度計用來測量飛行器的3個平移運動的加速度。控制顯示器顯示各種導(dǎo)航參數(shù)。 　　慣性導(dǎo)航系統(tǒng)屬于一種推算導(dǎo)航方式．即從一已知點的位置根據(jù)連續(xù)測得的運載體航向角和速度推算出其下一點的位置．因而可連續(xù)測出運動體的當(dāng)前位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有如下主要優(yōu)點．（1）由于它是不依賴于任何外部信息．也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)．故隱蔽性好且不受外界電磁干擾的影響；（2）可全天侯全球、全時間地工作于空中地球表面乃至水下．（3）能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低．（4）數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好．其缺點是：（1）由于導(dǎo)航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差；（2）每次使用之前需要較長的初始對準(zhǔn)時間；（3）設(shè)備的價格較昂貴；（4）不能給出時間信息。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的精度受到了很多方面的制約。1976年 等提出了現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想，到八十年代以后，現(xiàn)代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展，與此同時激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。和光纖陀螺儀同時發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外，還有現(xiàn)代集成式的振動陀螺儀，集成式的振動陀螺儀具有更高的集成度，體積更小，也是現(xiàn)代陀螺儀的一個重要的發(fā)展方向。塞格尼克理論的要點是這樣的：當(dāng)光束在一個環(huán)形的通道中前進時，如果環(huán)形通道本身具有一個轉(zhuǎn)動速度，那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉(zhuǎn)動相反的方向前進所需要的時間要多。利用這種光程的變化，如果使不同方向上前進的光之間產(chǎn)生干涉來測量環(huán)路的轉(zhuǎn)動速度，就可以制造出干涉式光纖陀螺儀，如果利用這種環(huán)路光程的變化來實現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉，也就是通過調(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進而測量環(huán)路的轉(zhuǎn)動速度，就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。除了上述兩種外，還有多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)，奧米加導(dǎo)航系統(tǒng)，羅蘭導(dǎo)航系統(tǒng)等，這里不重點介紹了。隨著GPS的普及，人們生活的效率將會越來越高。而GPS也逐漸向著小型化、輕型化、低能耗發(fā)展，也能夠通過改善接收機內(nèi)部電路，減小誤差以及通過改善信號處理技術(shù)，以提高信號的量測精度等。所有的運載工具都將依賴于GPS，GPS就像移動電話、計算機互聯(lián)網(wǎng)對我們的生活產(chǎn)生影響一樣，人們將離不開它。導(dǎo)師關(guān)愛、正直的處事原則和平易近人的工作作風(fēng)，使我受益終身。其次，感謝一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們給予的幫助和支持。我還要感謝本文所引用的參考文獻的作者以及相關(guān)領(lǐng)域的研究者，本文正式建立在他們的研究基礎(chǔ)之上的。在此學(xué)業(yè)完成之際，向含辛茹苦的父母表達我深深的謝意?？芷G紅 譯，Elliott 與Christopher 《GPS原理與應(yīng)用》，電子工業(yè)出版社，2007年7月第二版JAMES BAOYEN TSUI 著，《GPS軟件接收機基礎(chǔ)》，電子工業(yè)出版社，2007年9 32