本文簡要介紹了GPS系統(tǒng)的功能和現(xiàn)狀、GIS系統(tǒng)和安徽省地理信息數(shù)據(jù)庫，以及GPS在地理信息數(shù)據(jù)的更新方面的應(yīng)用成果和前景。 
　
關(guān)鍵詞：GPS GIS 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫　 
引言：GPS系統(tǒng)這一全新的現(xiàn)代定位方法已全面取代常規(guī)光學(xué)和電子儀器，與現(xiàn)代通訊和計算機技術(shù)相結(jié)合，以同時測定三維坐標(biāo)的方法將測量定位技術(shù)擴展到海洋和外層空間，同時從定點擴展到區(qū)域，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，精度達(dá)到毫米級，從而大大拓寬了應(yīng)用范圍，在地球物理學(xué)、氣象、海洋、交通等領(lǐng)域獲得了廣泛運用。

一、GPS系統(tǒng)介紹和現(xiàn)狀 

GPS全稱為全球定位系統(tǒng)（Global Position System），硬件是由環(huán)球通訊衛(wèi)星和接收裝置組成，基于衛(wèi)星的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為用戶提供精密的三維坐標(biāo)、導(dǎo)航與時間信息。隨著地球的數(shù)字化進(jìn)程，微電子技術(shù)和GIS技術(shù)獲得重大進(jìn)展，衛(wèi)星導(dǎo)航、定位的理論已趨成熟，同時各個領(lǐng)域都需要掌握對空間資料的處理和利用的基本技術(shù)，GPS將作為通用設(shè)備越來越多地應(yīng)用于科研和民用領(lǐng)域。

1、GPS系統(tǒng)由3部分組成：
· 空間部分：主動式工作衛(wèi)星：26顆衛(wèi)星分布6個橢圓軌道上，長半軸26600km，高度20200km，時間基準(zhǔn)10-12?/FONT>10-13秒
· 控制部分：軌道預(yù)報（監(jiān)測和控制衛(wèi)星系統(tǒng)），確定系統(tǒng)時間，預(yù)報衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘狀態(tài)，更新衛(wèi)星導(dǎo)航電文。
· 用戶部分：不同類型的接收機（由帶前置放大器的天線、信號識別和處理的射頻倉、微處理器、精密振蕩器、電源、顯示屏、內(nèi)存和數(shù)據(jù)存儲器組成）。

2、觀測原理和信號結(jié)構(gòu)：
· 基本觀測量：衛(wèi)星發(fā)射天線和接收機天線間信號傳播時間
· 偽距測量由時間系統(tǒng)同步誤差參數(shù)決定
· 軌道確定和描述保證衛(wèi)星精確定位
· 系統(tǒng)精度：（美國政府出于軍事利益上的原因?qū)�精度進(jìn)行了人為限制：（1）、AS政策：加密P碼（2）、SA政策：選擇利用性：a：在星歷數(shù)據(jù)中加干擾 b：衛(wèi)星時鐘加抖動或使時間系統(tǒng)不穩(wěn)定。）
導(dǎo)航精度：10?/FONT>15米
動態(tài)測量精度：亞米級
靜態(tài)測量精度：毫米級

3、GPS系統(tǒng)的應(yīng)用
· 在科學(xué)研究方面，利用GPS的觀測精度（毫米級）和時空分辨率監(jiān)測地球的動態(tài)變化，從而剖析地球內(nèi)部和地殼、大氣層、海洋等的變化情況；同時利用衛(wèi)星軌道的測定和影響參數(shù)的分析可對地球引力系數(shù)，自轉(zhuǎn)、潮汐、大氣、電離層等參數(shù)進(jìn)行研究。GPS系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用大大推進(jìn)了地球科學(xué)及地震、氣象、海洋等各相關(guān)科學(xué)的發(fā)展。

目前中國首期地殼運動觀測GPS網(wǎng)絡(luò)工程已經(jīng)完成。國家地震局、總參測繪局和科學(xué)院等部門聯(lián)合在全國各地建立了25個連續(xù)觀測基準(zhǔn)站、56個定期復(fù)測基準(zhǔn)站和1000多個不定期復(fù)測站，通過對大地板塊進(jìn)行以毫米/年為單位的長期測量，分析地殼運動規(guī)律，從而開展地震預(yù)報、大地測量和國防等方面的研究工作。

· 在政府管理和民用領(lǐng)域，GPS的導(dǎo)航和動態(tài)定位測量等功能得到廣泛應(yīng)用。如在針對各類災(zāi)害的預(yù)防和快速反應(yīng)上，如地震、森林火災(zāi)、水災(zāi)等，可以快速確定發(fā)災(zāi)地點、受災(zāi)范圍和災(zāi)情的發(fā)展趨勢。在交通、環(huán)保、城市規(guī)劃、水利和旅游等方面GPS獲得了廣泛的運用。

二、GPS 系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用

隨著社會和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人類活動同時也帶來了環(huán)境惡化、人口劇增、資源耗費等急待解決的問題，這就要求從事與之相關(guān)的各部門以整體的觀點認(rèn)識地球和我們身邊的環(huán)境系統(tǒng)。GIS（Geographic Information System 地理信息系統(tǒng)）能夠?qū)⒏鞣N信息同空間地理位置有機結(jié)合起來，將地理學(xué)、計算機科學(xué)、RS、GPS和INTERNET等技術(shù)相融合實現(xiàn)綜合分析處理，以數(shù)字化的手段統(tǒng)一實現(xiàn)對整個地球及其相關(guān)現(xiàn)象的重現(xiàn)和認(rèn)識及對空間環(huán)境的多分辨率、三維描述，以處理自然和社會活動諸方面的問題，建立具有生物物理和社會經(jīng)濟(jì)各方面資料的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和綜合信息數(shù)據(jù)庫。

傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的主要資料源是測繪部門提供的大比例尺地圖。由于這些地圖的繪制需要測繪、統(tǒng)計、交通等部門的協(xié)作，投入大量人力物力來完成，因此其更新的周期較長；另外它們不具備匯總其它社會經(jīng)濟(jì)等各方面信息，提供動態(tài)綜合分析的功能。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的現(xiàn)在，政府宏觀決策、城市規(guī)劃、交通建設(shè)等等方面對空間資料的要求是實時、高精度和全方位的，這就需要健全能夠?qū)崿F(xiàn)及時更新的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫。

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建立以PC ARC/INFO、ARCVIEW為軟件平臺，按WGS84坐標(biāo)系和UTM投影方式制成電子地圖，開發(fā)軟件為ARCVIEW、MAPINFO等。

三、GPS實地測量范例

這里我們以安徽省地理信息中心和安徽省公路局合作的全省國道、省道及交通標(biāo)志位置GPS測量項目為例予以簡要介紹。
1、測量方式：
測量人員按照各地市公路部門提供的各級公路和沿途各特征點資料制定線路，安排日程表，每天將取得數(shù)據(jù)輸入便攜式電腦，完成移動測量后將全部數(shù)據(jù)同基準(zhǔn)站GPS進(jìn)行校正差分，得出標(biāo)志點和路線的經(jīng)緯度坐標(biāo)文件，再經(jīng)ARC/INFO軟件處理得到完整準(zhǔn)確的電子地圖。

2、測量設(shè)備：
測量中使用的GPS設(shè)備是由美國TRIMBLE公司出品的兩臺套GPS Pathfinder Basic Plus雙頻接收機�；鶞�(zhǔn)站設(shè)于安徽省科委院內(nèi)。移動站由接收機、天線和其它輔助設(shè)備組成。
基準(zhǔn)站：天寶Trimble 12 Channel 運行軟件：PFCBS
移動接收機：天寶 Trimble 6 Channel 運行軟件：PFINDER
內(nèi)存：256K Waypoint 99/999 點
實測環(huán)境要求：3顆衛(wèi)星可測2D；4顆衛(wèi)星可測3D
差分軟件：PFINDER
現(xiàn)場實測精度: < 100米
差分后精度為: 2-5米
測量范圍：海拔 –500米?/FONT>20000米，距基準(zhǔn)站（合肥）500公里內(nèi)，覆蓋全省
測量方式：車載

3、測量成果：
省地理信息中心和省公路局的野外測量人員以大約每周一個地區(qū)的進(jìn)程測得蚌埠、淮南、滁州等地區(qū)的高速國道、省道，各級國道、省道等路線（如下圖所示）；公路局、大小橋、工區(qū)等標(biāo)志點，見圖。
部分地區(qū)國省道電子地圖

4、測量總結(jié)：
合理設(shè)定測量速度：在GPS動態(tài)測量時，路線的形狀描述由拐點密度決定，根據(jù)精度要求應(yīng)合理設(shè)定測量速度和記錄間隔時間。
注意測量環(huán)境對衛(wèi)星信號接收的影響：在山區(qū)、茂密森林和高大建筑附近，需隨時注意天線對天空的可視范圍，保證接收到可進(jìn)行3維計算的4顆以上衛(wèi)星的信號。

注意接收機內(nèi)存量：新的GPS產(chǎn)品具有較大的內(nèi)存量，但野外測量時最好配備便攜式計算機，分時間段將測量數(shù)據(jù)輸入同時空出接收機內(nèi)存。

結(jié)束語：在當(dāng)前，空間信息數(shù)據(jù)是政府部門決策和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要依據(jù)，是網(wǎng)絡(luò)高速公路上的主流內(nèi)容之一。利用GPS進(jìn)行GIS地理數(shù)據(jù)更新具有及時、高效、高精度、不受惡劣環(huán)境氣候影響等優(yōu)勢，未來的幾年內(nèi)，GPS連續(xù)觀測基準(zhǔn)站將會遍布全國，任何地區(qū)都可以實現(xiàn)實時測量；美國也將取消人為的精度限制，民用測量可以取得更高的精度。GPS作為一種便捷的科學(xué)工具將在空間科學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用