全球定位系統一般主要是指GPS,盡管俄羅斯、歐洲及中國也紛紛建立自身的全球定位系統,但就技術(shù)而言,美國建立的GPS技術(shù)處于先進(jìn)地位。本節所指的定位系統應用主要依據是GPS的應用,我們相信在不久的將來(lái),其他定位系統也將發(fā)揮自身的作用,同樣也能實(shí)現相應領(lǐng)域的應用。
(1)精密工程、測量及變形監測中的應用
將應用GPS衛星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng),GPS網(wǎng)分為兩大類(lèi),一類(lèi)是全球或全國性的高精度GPS網(wǎng);一類(lèi)是區域性的GPS網(wǎng)。大地測量的科研任務(wù)是研究地球形狀及其隨時(shí)間的變化,利用全球覆蓋的高精度GPS網(wǎng)建立起高精度的動(dòng)態(tài)坐標框架。區域GPS網(wǎng)是指國家C、D、E級GPS網(wǎng)或專(zhuān)為工程項目布測的工程GPS網(wǎng)。 (2)交通系統中的應用
對當前位置的定位以及對目標物的定位是地面車(chē)輛導航系統的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。前者需要GPS獲取點(diǎn)位根據,而后者則偏重以數字地圖為基礎,確定點(diǎn)位置,這實(shí)際上是一個(gè)地圖相關(guān)分析的問(wèn)題。
隨著(zhù)我國城市建設規模的擴大,車(chē)輛日益增多,交通運輸的經(jīng)營(yíng)管理和合理調度,警用車(chē)輛的指揮和安全管理已成為公安、交通系統的一個(gè)重要問(wèn)題。GPS導航定位技術(shù)的出現給車(chē)輛、輪船等交通工具的導航定位提供了具體的實(shí)時(shí)的定位能力。用于公安、交通系統的主要有:車(chē)輛GPS定位與無(wú)線(xiàn)電通信系統相結合的指揮管理系統;應用GPS差分技術(shù)的指揮管理系統。GPS車(chē)輛導航應用范圍很廣,如運輸線(xiàn)路導航、突發(fā)事件車(chē)輛導航、車(chē)輛派遣等一一般地,智能型車(chē)輛和高速公路系統根據其功能可以分為4種:自動(dòng)式系統、車(chē)隊管理系統、咨詢(xún)型導航系統和普查型系統。車(chē)隊管理系統可對多輛車(chē)進(jìn)行操作,并設有捌度中心;咨詢(xún)型導航系統融合自動(dòng)式系統和車(chē)隊管理系統;普查型系統通常由自動(dòng)式車(chē)輛加載攝像機或數字式的照相機組成,可用于獲取時(shí)間、點(diǎn)位特性的道路信息,
(3)地球動(dòng)力學(xué)中的應用
用GPS來(lái)監測全球和區域板塊運動(dòng),監測區域地殼運動(dòng),對地球成因及動(dòng)力機 制的研究。研究地下斷層活動(dòng)模式、應力場(chǎng)變化,對地震危險值估計和預報。為了進(jìn)行我國地殼形變監測,由地震局、總參測繪局、國家測繪局、中國科學(xué)院承擔的“九五”重大科學(xué)工程項目“中同地殼運動(dòng)監測網(wǎng)絡(luò )工程”已于2000年建成。武漢測繪科技大學(xué)利用云南滇西兩期GPS監測資料,反演紅河斷裂帶低下斷層活動(dòng)模式,對1996年云南麗江地震作了較為準確的中期預報,其位置誤差為27km,震源深度誤差為0-6km.震級完全準確,揭示了用GPS監測資料做中期地震預報的可能性。 (4)氣象學(xué)中的應用
利用GPS理論和技術(shù)來(lái)遙測地球大氣、進(jìn)行氣象學(xué)的理論和方法研究稱(chēng)為GPS氣象學(xué)(GPSIMET)i GPS氣象學(xué)的研究始于20世紀10年代后期,最先在美國起步,在美國取得理想的試驗結果后,在其他國家如日本也逐步開(kāi)始GPS在氣象中的應用。GPS/MET探測數據具有覆蓋范圍廣(全球)、高垂直分辨率、高精度和高長(cháng)期穩定的特點(diǎn)。
地球的大氣相當于一個(gè)透鏡,電磁波信號(如載波)在大氣中的傳輸路徑將因大氣折射而發(fā)生曲折,氣體密度越大,信號折射越強烈,波傳輸越慢,低軌GPS接收機接收到經(jīng)折射的信號,可計算出綜合信號折射率。經(jīng)過(guò)適當的轉換,電磁波的折射路徑在各層大氣中的垂直結構可以重構。無(wú)線(xiàn)電采用微波轉換器由GPS衛星向接收機發(fā)射信號,傳播中需經(jīng)過(guò)某種介質(zhì),研究信號傳輸的性質(zhì)就可以探清陔介質(zhì)的性質(zhì)。大氣中有3種GPS信號折射源,即干燥物、水氣和電離層物質(zhì)。 (5)軍事中的應用
軍事上可用于協(xié)同作戰、導彈的制導、搜索及救援人員野外定位。協(xié)同作戰方面,GPS可為各級指揮系統提供各種目標及事件所發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)。導彈的制導方面,美伊戰爭70%左右使用GPS輔助制導,使戰斧式巡航導彈從l600km的地方準確打擊一個(gè)小房子的目標。搜索及救援人員野外定位方面,在茫茫的沙漠上,沒(méi)有任何標志,主要靠導航衛星進(jìn)行定位,才能知道自己在什么地方。 (6)農業(yè)中的應用
GPS系統在精細農業(yè)實(shí)施過(guò)程中異常重要:能對農田各種信息給予精確定位,包括對農機車(chē)輛導航、平地、精確播種、噴藥、撒肥、數據管理以及作物活力檢測和變量控制。精準農業(yè)中較為成熟的、效益較好的應用包括:自動(dòng)駕駛、施肥、噴藥和播種等。GPS對于土壤養分分布調查、檢測作物產(chǎn)量和農田管理在效率、準確率上比人的管理高很多;在聯(lián)合收割機上配置監視器和GPS接收機,構成作物產(chǎn)量監視系統;通過(guò)和土壤養分含量分布罔的綜合分析,可以找出影響作物產(chǎn)量的相關(guān)因素,從而進(jìn)行具體的田間施肥等管理工作。利用棕色土壤和綠色作物葉子反射光波波長(cháng)的差。 可辨別土壤、作物和雜草。利用反射光波的差別,鑒別缺乏營(yíng)養或感染病蟲(chóng)害的作物葉子。施加除草劑有兩種方法,①利用雜草檢測傳感器,采集田間雜草信息,通過(guò)變量噴灑設備的控制系統,控制除草劑的噴施量;②事先用雜草傳感器繪制出田間雜草斑塊分布圖,由電子地圖輸出處方,通過(guò)變量噴藥機械實(shí)施。 (7)野生動(dòng)物保護中的應用
美國土地管理局于20世紀10年代中葉開(kāi)發(fā)了基于GPS的地理信息系統(Geographic Information System,GIS),美國土地局分季度收集一次野生動(dòng)物資源的有關(guān)信息,如生態(tài)條件以及野生動(dòng)物棲息地分布、野生動(dòng)物數量等。美國西部生活著(zhù)數以萬(wàn)計的野馬和野牛。建立野生動(dòng)物管理系統,其主要目的在于:采用聲音錄入代替舊的手工輸入方法;能顯示當前和歷史的飛行路線(xiàn),對野生動(dòng)物分布進(jìn)行精確定位。實(shí)際工作中,在飛機或車(chē)輛上安裝該系統,在空中尋找野生動(dòng)物,用聲音錄入方式記錄有關(guān)信息,GPS點(diǎn)位數據自動(dòng)存儲到數據庫中。必要時(shí)可以按照歷史航線(xiàn)進(jìn)行不同時(shí)期的對比分析,結合現時(shí)與歷史資料可以進(jìn)行野生動(dòng)物活動(dòng)區域的動(dòng)態(tài)監測。 (8)在突發(fā)事件中的應用
對突發(fā)事件的反應時(shí)間長(cháng)短某種程度上影響了事件的損失程度。在突發(fā)事件如醫療、火警、交通事故的快速反應中.GPS和GIS起到?jīng)Q定性作用。一般地,建立突發(fā)事件救助系統可大致包括:①車(chē)載部分.,載有GPS設備,通過(guò)適當軟件處理,獲得地理坐標;②通信系統。采用雙通道蜂窩通信網(wǎng),事件發(fā)生后,駕駛人員啟動(dòng)求助系統,請求幫助種類(lèi)(報警、醫療等)及傷害程度等;③處理中心??山邮沼脩?hù)信號,在GIS的輔助下,迅速對事發(fā)地點(diǎn)進(jìn)行查詢(xún)、定位,并根據用戶(hù)提供的求助信息類(lèi)別,確定相應的急救措施。GIS包括數字化的地圖和屬性信息,可以進(jìn)行突發(fā)事件的發(fā)生地點(diǎn)在數字地圖上的查詢(xún)和定位以及調度人員對最短路線(xiàn)的選擇,GPS則可以使急救車(chē)輛的點(diǎn)位等信息及時(shí)反饋到主控中心,以便調度。
(9)旅游中的應用
隨著(zhù)人們生活質(zhì)量的提高,GPS服務(wù)逐步應用到私人旅游及野外考察中,到風(fēng)景秀麗的地區去旅游,到原始大森林、雪山峽谷或者大沙漠地區去進(jìn)行野外考察,安裝于車(chē)內的GPS接收機將充分發(fā)揮其全球定位的功能成為駕駛者最忠實(shí)的向導。在驅車(chē)游覽風(fēng)景的途中,乘車(chē)者可以隨時(shí)知道車(chē)輛所在位置及行走速度和方向,從而避免迷失路途。即使在途中出現麻煩,GPS監控服務(wù)中心會(huì )及時(shí)提供指示、連接最近的救援機構,積極采取行動(dòng)。通過(guò)GPS監控中心提供的友情遠程服務(wù),即使乘車(chē)者車(chē)行萬(wàn)里,仍不失在家的感覺(jué)。提供出行路線(xiàn)規劃是汽車(chē)導航系統的一項重要輔助功能,包括自動(dòng)線(xiàn)路規劃和線(xiàn)路設計。自動(dòng)線(xiàn)路規劃由計算機軟件按要求自動(dòng)設計最佳行駛路線(xiàn)包括最快的路線(xiàn)、最簡(jiǎn)單的路線(xiàn)、通過(guò)高速公路路段次數最少的路線(xiàn)等的計算。人工線(xiàn)路設計是由駕駛者根據自己的目的地設計起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等,自動(dòng)建立線(xiàn)路庫。
全球定位系統的應用還包括航空攝影測量,線(xiàn)路勘測及隧道貫通測量,地形、地籍及房地產(chǎn)測量,海洋測繪,工程施工測量、大橋施工控制網(wǎng)建立、海上勘探平臺沉降監測、大橋動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)形變監測、高層建筑實(shí)時(shí)變形監測。GPS更高效的服務(wù)將在生產(chǎn)、生活中的各個(gè)領(lǐng)域得到應用。 GPS在物流領(lǐng)域的應用主要體現在以下方面:
1.貨物跟蹤GPS計算機信息管理系統可以通過(guò)GPS和計算機網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)收集全路列車(chē)、機車(chē)、車(chē)輛、集裝箱及所運貨物的動(dòng)態(tài)信息,實(shí)現對陸運、水運貨物的跟蹤管理。只要知道貨車(chē)的車(chē)型、車(chē)號或船舶的編號就可以立即從鐵路網(wǎng)或水運網(wǎng)中找到該貨車(chē)或船舶,知道它們所處的位置,距離運輸目的地的里程以及所有裝運貨物的信息。運用這項技術(shù)可以大大提高運營(yíng)的精確性和透明度,為貨主提供高質(zhì)量的服務(wù)。 2.與地理信息系統(GIS)結合解決物流配送。物流包括訂單管理、運輸、倉儲、裝卸、送遞、報關(guān)、退貨處理、信息服務(wù)及增值業(yè)務(wù)。全過(guò)程控制是物流管理的核心問(wèn)題。供應商必須全面、準確、動(dòng)態(tài)地把握散布在全國各個(gè)中轉倉庫、經(jīng)銷(xiāo)商、零售以及汽車(chē)、火車(chē)、飛機、輪船等各種運輸環(huán)節之中的產(chǎn)品流動(dòng)狀況,并據此制訂生產(chǎn)和銷(xiāo)售計劃,及時(shí)調整市場(chǎng)策略。因此,對大型供應商而言,沒(méi)有全過(guò)程的物流管理就談不上建立有效的分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò );對于大型連鎖零售商而言,沒(méi)有全過(guò)程的物流管理就談不上建立供應配送體系;對于第三方物流服務(wù)商、倉儲物流中心,沒(méi)有面向全過(guò)程的物流管理服務(wù)就很難爭取到客戶(hù)的物流業(yè)務(wù);對于普通用戶(hù)而言,沒(méi)有快速、準確、安全、可靠的物流配送服務(wù),網(wǎng)上采購幾乎是不可想象的。物流配送的過(guò)程主要是貨物的空間位置轉移的過(guò)程,在物流配送過(guò)程中,要涉及貨物的運輸、倉儲、裝卸、送達等業(yè)務(wù)環(huán)節,對各個(gè)環(huán)節涉及的問(wèn)題如運輸路線(xiàn)的選擇、倉庫位置的選擇、倉庫容量設置、合理裝卸策略、運輸車(chē)輛調度和投遞路線(xiàn)選擇等進(jìn)行有效管理和決策分析,有助于物流配送企業(yè)有效地利用現有資源、降低消耗、提高效率。事實(shí)上,仔細分析上述各個(gè)環(huán)節存在的問(wèn)題就可以發(fā)現,上面的問(wèn)題都涉及地理要素和地理分布。凡是涉及地理分布的領(lǐng)域都可以應用GIS技術(shù),GPS/GIS技術(shù)是全過(guò)程物流管理中不可缺少的組成部分。