及北斗导航系统的原理和应用课件
25页1、,3S及北斗定位导航技术原理及应用,赵轶勋,全球定位系统是当今世界上应用最广泛最适用的导航定位系统,地理信息系统是处理与地理空间有关的功能强大的计算机信息系统,遥感是不与物体接触,用遥感平台上搭载的的传感器收集目标物的电磁波信息并经处理揭示其性质的科学技术。近年来,地理信息系统(GIS)正在以前所未有的速度应用到各个领域中,而全球定位系统(GPS)也已经开始应用于交通运输和工程等方面,遥感技术也与之密切结合应用,使之有利于人类社会的发展。本课主要以GPS、RS、GIS集成与应用为中心,介了GPS、RS、GIS的特点以及GPS、RS与GIS的应用和发展前景。,RS 遥感系统,GIS 地理信息系统,GPS 全球定位系统,一、3S技术概述,3S是地理信息系统、遥感和全球定位系统3个名称的英文缩写,是GIS、RS、 GPS这3项相互独命、而在应用上又密切关联的高新技术的简略统称。3S技术的集成是当前测绘技术、摄影测量和遥感技术、地图制图技术、图形图像技术、地理信息技术、计算机技术、专家系统和定位技术及数据通讯技术的结合与综合应用。,(一)地理信息系统(GIS) 是在计算机软件和硬件支持下,以一
2、定格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统,具有数据输入存储、编辑、操作运算、数据查询检索、应用分析、数据显示及结果输出、数据更新等基本功能,具有标准化、数字化和多维结构等基本特点,是综合处理与分析多源时空数据的理想平台,是空间信息的“大管家”和公共的地理定位基础。,(二)遥感(RS) 利用飞机、卫星等空间平台上的传感器(包括可见光、红外、微波、激光等传感器),从远距离进行观测,根据目标反射或辐射的电磁波,经过校门、变换、图像增强和识别分类等处理,快速地获取大范围地物特征和周边环境信息,获得实时、形象化、不同分辨率的遥感图像具有探测范围大、资料新颖、成图速度快、收集资料方便等特点,遥图像具有真实性、直观性、实时性等优点,(三)全球定位系统(GPS) 是一种同时接收来自多个卫星的电波信号,以卫星为基准求出接收点位置的技术,由空间卫星(均匀分布在6个轨道平面的24颗卫星)、地面监控站和用户接收机下部分组成具有定位精度高、观测时间短、无需通视、操作简便、全天候作收等特点,不仅可以用于测量、导航,还可用于测速、测时等,提供野外基础测绘的数据。,二、RS/GPS/GIS的发展背景,(一
3、)遥感的发展背景 在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感,自1972年美国发射了第一颗陆地卫星后,这就标志着航天遥感时代的开始。经过几十年的迅速发展,目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象,地质地理等领域,成为一门实用的,先进的空间探测技术。,(二)GPS的发展背景 是全球定位系统的简称。它是建立在无线电定位系统基础上的空间导航系统,以距离为基本测量单位,通过同时对多颗卫星进行伪距离测量来计算接收机的位置,由于测距在极短时间内完成,故可实现动态测量。GPS 定位是由GPS 定位卫星来完成,全球GPS 卫星有24 颗,分布在六个轨道面上.1957 年前苏联发射了第一颗人造地球卫星,美国约翰霍普金斯大学 应用物理实验室在对卫星进行跟踪时得到启示,提出用卫星发射信号进行定位和导航的想法,很快便引起了美国军方的重视。1964 年美国海军武器试验研制成功了NNSS系统,20 世纪着手研究导航卫星测试,测距全球定位系统,简60 年代末70 年代初,考虑到NNSS 存在的问题,美国又称NAVS/ GPS 系统 ,即通常所说的“全球定位系统”( GPS),(三)GIS的发展背
4、景 人口、土地、工业、农业、矿业等的普查和统计,海洋、陆地和大气等的监测,陆地测量、航空摄影测量特别是最近二十多年的航空遥感等资料,给社会提供了丰富的信息资源。这些信息不断的积累,造成地理信息的膨胀,促成了处理海量地理信息的GIS的产生与发展。 1946年世界上诞生的第一台计算机,主要目的是科学计算。随后发展到处理文字、图形、图像、语言等。近些年来,计算机科学发展迅速,储存设备的容量、微机运算器的主频速度、各种用途的平台和应用软件不断提高和更新,GIS随计算机的发展而发展。地理信息系统是地理信息膨胀、 社会普遍需求和计算机科学发展的必然产物,(四)我国北斗导航系统发展背景 我国高度重视卫星导航系统的建设,一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年,首先建成北斗导航试验系统,使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域,产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为了更好地服务于国家建设与发展,满足全球应用需求,我
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