GPS导航与电子地图

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GPS导航与电子地图

        

          GPS导航

 

  GPS即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。

 

　　全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

 

　　GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分———GPS星座；地面控制部分———地面监控系统；用户设备部分———GPS 信号接收机。

 

　　GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。

 

　　什么是GPS导航仪？

 

　　简单地说，GPS导航仪就是能够帮助用户准确定位当前位置，并且根据既定的目的地计算行程，通过地图显示和语音提示两种方式引导用户行至目的地的汽车驾驶辅助设备。

 

　　它包括两个重要的组成部分：一是全球定位系统（Global Positioning System）简称GPS。它是由空间卫星、地面监控和用户接收等三大部分组成。在太空中有24颗卫星组成一个分布网络，分别分布在6条离地面2万公里、倾斜角为55?的地球准同步轨道上，每条轨道上有4颗卫星。GPS卫星每隔12小时绕地球一周，使地球上任一地点能够同时接收7～9颗卫星的信号。地面共有1个主控站和5个监控站负责对卫星的监视、遥测、跟踪和控制。它们负责对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后，计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置，并通过3个注入站将它传送到卫星上去，卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射至用户接收端设备。

 

　　注：这个系统最初是由美国陆海空三军于20世纪70年代联合研制的，它的主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要部署。GPS系统历经20余年的研究实验，耗资300亿美元，直到1994年3月全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座才正式布设完成。现在GPS系统的应用不仅局限在军事领域内了，而是发展到汽车导航、大气观测、地理勘测、海洋救援、载人航天器防护探测等各个领域。

 

　　二是汽车导航系统。光有GPS系统还不够，它只能够接收GPS卫星发送的数据，计算出用户的三维位置、方向以及运动速度和时间方面的信息，没有路径计算能力。用户手中的GPS接收设备要想实现路线导航功能还需要一套完善的包含硬件设备、电子地图、导航软件在内的汽车导航系统。

 

　　GPS导航仪硬件包括芯片、天线、处理器、内存、屏幕、按键、扬声器等组成部分。但就目前情况看来，市场中的GPS汽车导航仪在硬件上的差距并不大，主要区别还是集中在内置的软件和地图上。在这里需要提醒大家注意一点，人们习惯上总是关心导航仪内预装何种地图，实际上这是混淆了地图和软件两者的区别。所谓地图其实只是数据，而软件是搜索引擎。地图中各种地理信息综合在一起的庞大数据如何被用户所应用？如何才能反应到导航界面中？这就要借助于软件来实现了。因此导航地图离不开软件的支持，反过来再优秀的软件系统如果没有详细的地图数据也是白搭。

 

　　总结一下，一部完整的GPS汽车导航仪是由芯片、天线、处理器、内存、显示屏、扬声器、按键、扩展功能插槽、电子地图、导航软件10个主要部分组成。

 

　　判断GPS导航仪的优劣，导航仪所能接收到的GPS卫星数量和路径规划能力是关键。导航仪所能接收到的有效卫星数量越多，说明它当前的信号越强，导航工作的状态也就越稳定。如果一台导航仪经常搜索不到卫星或者在导航过程中频繁地中断信号影响了正常的导航工作，那它首先质量就不过关更谈不上优劣了。

 

 

 

 

电子地图

 

电子地图是地理位置和交通信息进行显示、读取、检索、分析，无法实现动态引导的功能。

 

通常我们所看到的地图是以纸张、布或其他可见真实大小的物体为载体的，地图内容是绘制或印制在这些载体上。而电子地图是存储在计算机的硬盘、软盘、光盘或磁带等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。电子地图上可以表示的信息量远远大于普通地图，如公路在普通地图上用线划来 表示位置，线的形状、宽度、颜色等不同符号表示公路的等级及其他信息。在电子地图上，是通过一串X、Y坐标表示位置，通过线划的属性表示公路的等级及其他信息，比如‘1’表示高速公路、‘2’表示国道等，电子地图上的线划属性可以有很多，比如公路等级、名称、路面材料、起止点名称、路宽、长度、交通流量等等信息都可以作为一条道路的属性记录下来，能够比较全面地描述道路的情况，这些是普通地图简单的符号不可能表示出来的。

 

　　电子地图是地图制作和应用的一个系统，是由电子计算机控制所生成的地图，是基于数字制图技术的屏幕地图，是可视化的实地图。“在计算机屏幕上可视化”是电子地图的根本特征。

 

　　电子地图的特点有如下6个：

　　1.可以快速存取显示。

　　2.可以实现动画。

　　3.可以将地图要素分层显示。

　　4.利用虚拟现实技术将地图立体化、动态化，令用户有身临其境之感。

　　5.利用数据传输技术可以将电子地图传输到其他地方。

　　6.可以实现图上的长度、角度、面积等的自动化测量。

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　　电子地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。可以对电子地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。非常容易进行修改，缩短成图时间。可以很方便地与卫星影像、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据，如地图上等高线表示地貌形态，但非专业人员很难看懂，利用电子地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，可以直观立体地表现地貌形态。这是普通地形图不可能达到表现效果。

 

　　国家测绘局现有全国范围的1∶400万、1∶100万、1∶25万电子地图，今后还要生产1∶5万电子地图，这些是国家基础地理信息系统的重要组成部分,是其他各部门专业信息管理、分析的载体。各省、市测绘及城市规划部门生产了大量的大比例尺电子地图，如1∶5000,1∶2000,1∶1000等，可用于城市规划建设、交通、旅游、汽车导航等许多部门。所有这些数字 地图将各部门日常工作由原来一大堆地图翻来翻去，变成为计算机前作业，科学、准确、直观,大大提高效率。

 

　　电子地图种类很多，如地形图、栅格地形图、遥感影像图、高程模型图、 各种专题图等等。

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