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1、物流信息技术,第六章 GPS与GIS技术,GPS概述,GPS的工作原理,GPS在货物运输中的应用,网络GPS在物流业中的应用,GIS技术概述,GIS在物流系统中的应用于,第六章 GPS与GIS技术,GPS是英文Global Positioning System的缩写，意即全球定位系统，它利用卫星星座（通信卫星）、地面控制部分和信号接收机对对象进行动态定位的系统。,第一节 GPS概述,一、GPS的概念,二、GPS系统的特点,三、GPS系统组成,第六章 GPS与GIS技术,能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响。,单机定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和
2、毫米级。,1全球、全天候工作,2定位精度高,二、GPS系统的特点,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,GPS不仅在测量、导航、测速、测时等方面得到更广泛的应用，例如：汽车自定位、跟踪调度、陆地救援、内河及远洋船最佳航程和安全航线的实时调度，还有大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等领域不断扩大。,二、GPS系统的特点,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,系统中所有卫星构成GPS系统的空间部分；卫星由地面站监测和控制，它监测卫星健康状况和空中定位精度，定时向卫星发送控制指令、轨道参数和时间改正数据；用户装有GPS接收机，用来接
3、收卫星发来的信号。,GPS接收机中装有专用芯片，用来根据卫星信号计算出定位数据。用户并不需要给卫星发射任何信号，卫星也不必理会用户的存在，故系统中用户数量没有限制。具有GPS接收机的用户就构成系统的用户部分。,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,GPS系统包括以下三大部分：GPS卫星（空间部分）、地面支撑系统（地面监控部分）、GPS接收机（用户部分）。,1GPS空间部分,GPS卫星的作用如下：（1）用L波段的两个无线载波（19cm和24cm）向广大用户连续不断地发送导航定位信号。,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,1GPS空间部
4、分,GPS卫星的作用如下：（2）在卫星飞越注入站上空时，接收由地面注入站用S波段（10cm波段）发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时发送给广大用户。（3）接收地面主控站通过注入站发送到卫星的高度命令，适时地改正运行偏差或启用备用时钟等。,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,2GPS地面监控部分,地面监控部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控系统构成。根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站，主控站的任务是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去。主控
5、站还对卫星进行控制，向卫星发布指令，纠正卫星的轨道偏离，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作。另外，主控站还负责监测整个地面监测系统的工作，检验注入给卫星的导航电文，监测卫星是否将导航电文发送给用户。,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,2GPS地面监控部分,注入站的任务是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去，每天注入三次，每次注入14天的星历。此外，注入站能自动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的工作状态。,监测站的主要任务是对每颗卫星进行观测，精确测定卫星在空间的位置，向主控站提供观测数据；每个监测站还配有GPS接
6、收机，对每颗卫星连续不断地进行观测，每6min进行一次伪距测量和积分多普勒观测，并采集与气象有关的数据。,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,2GPS地面监控部分,主控站主要功能：（1）采集数据（2）编辑导航电文（3）诊断功能（4）调整卫星,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,3GPS信号接收机（用户部分）,GPS接收机是一种特制的无线电接收机，用来接收导航卫星发射的信号，并以此计算出定位数据。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。要配置不同的GPS接收机，其结构、尺寸、形状和价格也大相径庭。
7、例如：航海和航空用的接收机，要具有与存有导航图等资料的存储卡相接的能力；测地用的接收机要求具有很高的精度，并能快速采集数据；军事上用的，要附加密码模块，并要求能高精度定位。,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,3GPS信号接收机（用户部分）,GPS接收机种类虽然很多，但它的结构基本一致，分为天线单元和接收单元两部分。GPS接收机的分类有多种分类方法：,1按接收机的用途分类（1）导航型接收机 此类接收机主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度。车载型 航海型 航空型 星载型,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,1按接收
8、机的用途分类（2）测地型接收机 测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量。（3）授时型接收机 利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，常用于天文台及无线电通讯中时间同步。,2按接收机的载波频率分类（1）单频接收机（2）双频接收机,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,3按接收机通道数分类多能道接收机、序贯通道接收机、多路多用通道接收机。,4按接收机工作原理分类（1）码相关型接收机（2）平方型接收机（3）混合型接收机（4）干涉型接收机,三、GPS系统组成,第一节 GPS概述,第六章 GPS与GIS技术,GPS概述,GPS的工作原理,GPS在货物运输中的应用
9、,网络GPS在物流业中的应用,GIS技术概述,GIS在物流系统中的应用于,第六章 GPS与GIS技术,一、GPS常用术语,第二节 GPS的工作原理,二、GPS的基本工作原理,三、GPS定位方式,四、GPS接收机的组成及工作原理,第六章 GPS与GIS技术,一、GPS常用术语,1坐标（Coordinate）GPS坐标有二维、三维两种表示方式。,2路标（Landmark Or Waypoint）路标是GPS数据核心，它是构成“路线”的基础 3路线（Route）路线是GPS内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫一条“腿”（1eg）。,
10、第二节 GPS的工作原理,第六章 GPS与GIS技术,4前进方向（Heading）不同GPS关于前进方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前进方向，所以除非已经走了一段并仍然在走直线，否则前进方向是不准确的。,5导向（Bearing）导向功能在以下条件下起作用：（1）已设定“走向”（GOTO）目标。（2）目前有活跃路线（Activity route）。,第二节 GPS的工作原理,一、GPS常用术语,第六章 GPS与GIS技术,6日出日落时间（Sun setraise time）这个时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的，是指平原地区的日出、日落时间。7足迹线（Plot trail）GPS每
11、秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记录1024个以上足迹点，在一个专用页面上，以可调比例尺显示移动轨迹。,第二节 GPS的工作原理,一、GPS常用术语,第六章 GPS与GIS技术,二、GPS的基本工作原理,1怎样确知卫星的准确位置2如何测定卫星至用户的距离3时间基准问题 4测定卫星信号传输时间5GPS技术的误差一部分是每一个用户接收机所共有的，例如卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差；第三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。6差分GPS技术消除公共误差原理,第二节 GP
12、S的工作原理,第六章 GPS与GIS技术,三、GPS定位方式,（一）根据定位的模式1绝对定位绝对定位也叫单点定位，通常是指在协议地球坐标系中，直接确定观测站相对于坐标系原点（地球质心）绝对坐、标的一种定位方法。,2相对定位 在两个或若干个测量站上，设置GPS接收机，同步跟踪观测相同的GPS卫星，测定它们之间的相对位置，称为相对定位。相对定位是高精度定位的基本方法，广泛应用于高精度大地控制网、精密工程测量、地球动力学、地震监测网和导弹火箭等外弹道测量等方面。,第二节 GPS的工作原理,第六章 GPS与GIS技术,四、GPS接收机的组成及工作原理,GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收
13、机主机单元和电源三部分组成。接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器组成。,第二节 GPS的工作原理,三、GPS定位方式,（二）根据定位时接收机的运动状态1静态定位2动态定位,第六章 GPS与GIS技术,GPS接收机主要由GPS接收机天线单元、GPS接收机主机单元和电源三部分组成。接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器组成。,（1）天线与前置放大器应密封一体，以保障其正常工作，减少信号损失。（2）能够接收来自任何方向的卫星信号，不产生死角。（3）有防护与屏蔽多路径效应的措施。（4）天线的相位中心保持高度的稳定，并与其几何中心尽量一致。,（一）GPS接收机天线,第二
14、节 GPS的工作原理,四、GPS接收机的组成及工作原理,第六章 GPS与GIS技术,（二）接收机主机主机单元包括信号通道、存储、计算与显示控制及电源等部件（1）变频器及中频放大器（2）信号通道（3）存储器（4）微处理器,第二节 GPS的工作原理,四、GPS接收机的组成及工作原理,第六章 GPS与GIS技术,GPS概述,GPS的工作原理,GPS在货物运输中的应用,网络GPS在物流业中的应用,GIS技术概述,GIS在物流系统中的应用于,第六章 GPS与GIS技术,（三）电源GPS接收机电源有两种，一种为内电源，一般采用锂电池，主要用于RAM存储器供电，以防止数据丢失。另一种为外接电源，这种电源常用
15、可充电的12V直流镉镍电池组，或采用汽车电瓶。当用交流电时，要经过稳压电源交换器。,第二节 GPS的工作原理,四、GPS接收机的组成及工作原理,第六章 GPS与GIS技术,一、GPS的主要使用方法,第三节 GPS在货物运输系统中的应用,二、GPS在货物运输系统中的应用,（一）有地图使用（二）无图使用（1）使用路点定点（2）使用路线导向（3）回溯,第六章 GPS与GIS技术,二、GPS在货物运输系统中的应用,1概述 GPS定位技术的出现，给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。通过车载GPS接收机，驾驶员能够随时知道自己的具体位置。通过车载电台将GPS定位信息发送给调度指挥中
16、心，调度指挥中心便可及时掌握各车辆的具体位置，并在大屏幕电子地图上显示出来。目前，用于公安、交通系统的主要有：车辆GPS定位与无线通信系统相结合的指挥管理系统；应用GPS差分技术的指挥管理系统。,第三节 GPS在货物运输系统中的应用,第六章 GPS与GIS技术,2车辆GPS定位管理系统监控中心部分的主要功能有：（1）数据跟踪功能（2）图上跟踪功能（3）模拟显示功能（4）决策指挥功能,车载部分的主要功能有：（1）定位信息的发送功能（2）数据显示功能（3）调度命令的接收功能（4）报警功能,第三节 GPS在货物运输系统中的应用,二、GPS在货物运输系统中的应用,第六章 GPS与GIS技术,3应用差分
17、GPS技术的车辆管理系统在车辆管理系统中，每一辆车都装有GPS接收机和通信电台，监控中心设在基准站位置，坐标精确已知。基准点上安置GPS接收机，同时安装通信电台、计算机、电子地图、大屏幕显示器等设备。工作时，各车辆上的GPS接收机将其位置、时间和车辆编号等信息一同发送到监控中心。监控中心将车辆位置与基准站GPS定位结果进行差分求出差分改正数，对车辆位置进行改正，计算出精确坐标，经过坐标转换后显示在大屏幕上。,第三节 GPS在货物运输系统中的应用,二、GPS在货物运输系统中的应用,第六章 GPS与GIS技术,4应用前景实现全程监控、引导和指挥、多卫星系统、远距离监控以及多功能显示 例如语音传输、
18、视觉图像传输以及各种命令和车辆周围环境的情况录入存储等。GPS导航定位在公交、交通系统中的应用前景是非常广阔的。在开发车辆导航应用的同时，也将带动相关的通信技术、信息技术、控制技术、多媒体技术和计算机应用技术的发展。,第三节 GPS在货物运输系统中的应用,二、GPS在货物运输系统中的应用,第六章 GPS与GIS技术,GPS概述,GPS的工作原理,GPS在货物运输中的应用,网络GPS在物流业中的应用,GIS技术概述,GIS在物流系统中的应用于,第六章 GPS与GIS技术,网络GPS就是指在互联网上建立起来的一个公共GPS监控平台，它同时融合了卫星定位技术、GSM数字移动通信技术以及国际互联网技术
19、等多种目前世界上先进的科技成果。在公共GPS监控平台上，各物流运输企业可以充分运用自己的权限，进入网络GPS监控界面对车辆进行监控、调度、即时定位等多项操作，既实现了车辆实时动态信息的全程管理，又能够省却自己建设GPS系统监控中心/基站所需的大量经费、时间、人力。,第四节 网络GPS在物流业中的应用,第六章 GPS与GIS技术,一、网络GPS的概念与特点,网络GPS是把Internet技术与GPS技术相结合，在互联网界面上显示GPS动态跟踪信息，以实现实时监控动态调度的功能。,网络GPS的特点大致如下：（1）功能多、精度高、覆盖面广（2）定位速度快（3）信息传输采用GSM公用数字移动通信网，具
20、有保密性高、系统容量大、抗干扰能力强、漫游性能好、移动业务数据可靠等优点。（4）构筑在国际互联网这一最大的网上公共平台上，具有开放度高、资源共享程度高等优点。,第四节 网络GPS在物流业中的应用,第六章 GPS与GIS技术,二、网络GPS系统工作流程,车载单元即GPS接收机在接收到GPS卫星定位数据后，自动计算出自身所处的地理位置的坐标，后经GSM通信机发送到GSM公用数字移动通信网，并通过与物流信息系统连接的DDN专线将数据送到物流信息系统监控平台上。中心处理器将收到的坐标数据及其他数据还原后，与GIS系统的电子地图相匹配，并在电子地图上直观地显示车辆实时坐标的准确位置。各网络GPS用户可用
21、自己的权限上网进行自有车辆信息的收发、查询等工作，在电子地图上清楚而直观地掌握车辆的动态信息（位置、状态、行驶速度等）。,第四节 网络GPS在物流业中的应用,第六章 GPS与GIS技术,三、网络GPS系统的功能,1实时监控功能2双向通信功能3动态调度功能4数据存储、分析功能,第四节 网络GPS在物流业中的应用,一、网络GPS的概念与特点,二、网络GPS系统工作流程,第六章 GPS与GIS技术,GPS概述,GPS的工作原理,GPS在货物运输中的应用,网络GPS在物流业中的应用,GIS技术概述,GIS在物流系统中的应用于,第六章 GPS与GIS技术,一、地理信息系统基本概念,（一）信息 信息是主体
22、与外部客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的消息和知识，是表征事物特征的一种普遍形式。,（二）地理信息 地理信息是指空间地理分布的有关信息，它表示地表物体和环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图形、图像等的总称。地理信息属于空间信息。它与一般信息的区别在于它具有区域性、多维性和动态性。,第五节 GIS技术概述,第六章 GPS与GIS技术,（三）信息系统信息系统是具有采集、处理、管理和分析功能的系统,（四）地理信息系统不同的GIS专家，对它理解是不一样的。GIS是以计算机为工具，具有地理图形和空间定位功能的 空间型数据管理系统 GIS是在计算机硬件和软件支持
23、下，运用系统工程和信息科学理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统,第五节 GIS技术概述,一、地理信息系统基本概念,第六章 GPS与GIS技术,（四）地理信息系统GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。,二、地理信息系统的类型,地理信息系统按内容、功能和作用可分为两类：工具型地理、信息系统和应用型地理信息系统。（一）工具型地理信息系统 工具型地理信息系统也称地理信息系统开发平台或外壳，它是具有地理信息系统基本功能，供其他系统调用或用户进行二次开发的操作平台。,第五节 GIS技术概述,一、地理信息系统
24、基本概念,第六章 GPS与GIS技术,（二）应用型地理信息系统应用型地理信息系统是根据用户的需求和应用目的而设计的一种解决一类或多类实际应用问题的地理信息系统，除了具有地理信息系统基本功能外，还具有解决地理空间实体及空间信息的分布规律、分布特性及相互依赖关系的应用模型和方法。此系统针对性明确，专业性强，系统开销小。应用型地理信息系统按研究对象性质和内容又可分为专题地理信息系统和区域地理信息系统。1专题地理信息系统（Thematic GIS）2区域地理信息系统（Regional GIS）,第五节 GIS技术概述,二、地理信息系统的类型,第六章 GPS与GIS技术,（一）地理信息系统的组成 GIS
25、的应用系统由五个主要部分构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。,（二）地理信息系统的主要功能一个GIS软件系统应具备五项基本功能，即数据输入、数据编辑、数据存贮与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出。,第五节 GIS技术概述,三、地理信息系统的组成和功能,第六章 GPS与GIS技术,（二）地理信息系统的主要功能1数据输入2数据编辑与处理3数据的存储与管理 4空间查询与分析5可视化表达与输出,第五节 GIS技术概述,三、地理信息系统的组成和功能,二、地理信息系统的类型,一、地理信息系统基本概念,第六章 GPS与GIS技术,四、GIS发展现状,（一）国内GIS的发展现状中国地理信息系统事业经
26、过十年的发展，取得了重大的进展。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。,（二）国外GIS的发展现状 地理信息系统的存在与发展已历经30余年。用户的需要、技术的进步、应用方法论的提高，以及有关组织机构的建立等因素，深深地影响着地理信息系统的发展。,第五节 GIS技术概述,第六章 GPS与GIS技术,GPS概述,GPS的工作原理,GPS在货物运输中的应用,网络GPS在物流业中的应用,GIS技术概述,GIS在物流系统中的应用于,第六章 GPS与GIS技术,（一）地理信息系统应用特点,1GIS应用领域不断扩大 2GIS应用研究不断深入3GIS应用社会化4GIS应用全球化 5G
27、IS应用环境网络化、集成化6GIS应用模型多样化,第六节 GIS在物流系统中的应用,第六章 GPS与GIS技术,（1）GIS应用在环境评价和监测系统方面（2）GIS在土地和资源评价管理方面（3）GIS在市政工程建设方面（4）GIS可为政府和企业提供极为有力的管理、规划和决策工具。（5）由于GIS强有力的数据管理、处理、显示和制图功能，测绘制图部门可利用GIS技术实现计算机制图设计、数据存储、编辑加工及自动化生产。（6）一个新的趋势是将具体的模型与GIS方法结合起来用于规划管理，如噪声分析、环境污染、公共供应网络模型、旅游规划模型、航空、生态生物学模型等。,第六节 GIS在物流系统中的应用,（二）地理信息系统应用领域,第六章 GPS与GIS技术,（三）GIS在物流分析中的应用,1车辆路线模型 2网络物流模型3分配集合模型4设施定位模型,第六节 GIS在物流系统中的应用,（二）地理信息系统应用领域,（一）地理信息系统应用特点,第六章 GPS与GIS技术,
