3.3.4 世界上其他卫星定位与导航系统
除了美国的GPS系统之外，世界上还存在其他的卫星定位与导航系统，主要有俄罗斯的“格洛纳斯”(GLONASS)、欧盟的“伽利略”(Galileo)，以及我国的“北斗”(BD)。
“格洛纳斯”是前苏联从20世纪80年代初开始建设的与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。其中，卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100km，运行周期11小时15分。俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。系统从1982年10月发射第一颗卫星开始，已发射了多达上百颗卫星。但是由于卫星寿命过短，加之前一段时间俄罗斯自身经济状况不佳，无法补充新卫星，所以该系统不能维持正常工作。到2008年9月12日止，GLONASS系统由16颗卫星组成，其中13颗正常工作，2颗接受维修，1颗即将退役。2008年9月12日，俄罗斯总理普京签署一份命令，为GLONASS导航系统追加26亿美元投资，用于研发。其中新增投资的绝大部分将用于为现有GLONASS卫星星座增加新卫星。按计划，到2011年，GLONASS导航系统卫星数量将由目前的16颗增加到30颗，真正具备提供全球导航与定位能力。
伽利略(Galileo)卫星导航定位系统是欧盟自2002年开始实施的旨在建设独立于美国GPS的一项全球卫星导航定位系统计划(我国也参与了此项计划)。Galileo卫星星座将由27颗工作卫星和3颗备用卫星组成。这30颗卫星将均匀分布在3个轨道平面上，卫星高度为23616km，轨道倾角为56°。“伽利略”与GPS相比，精度更高，应用范围更广，其最高精度比GPS高10倍，即使是免费使用的信号精度也达到6米。“伽利略”可为地面用户提供3种信号:免费使用的信号、加密且需交费使用的信号、加密且需满足更高要求的信号，具有公开服务、安全服务、商业服务和政府服务等功能，但更多侧重于民用。2005年12月第一颗Galileo试验卫星成功发射，现已开始向地面发送信号。按计划，到2010年欧洲将发射30颗卫星，完成伽利略卫星星座的部署工作。伽利略卫星导航系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统，投入运行后，全球的用户将使用多制式的接收机，获得更多的导航定位卫星的信号，极大地提高导航定位的精度。伽利略系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作，任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。
北斗卫星导航系统(beidou/compass navigation satellite system，BD或CNSS)是由我国建立的区域导航定位系统。2000年，北斗导航定位系统两颗卫星成功发射，标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航定位系统——BD-1。该系统由4颗(2颗工作卫星、2颗备用卫星)北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、24小时的即时定位服务，定位精度20～100m。与GPS系统不同，BD所有用户终端位置的计算都是在地面控制中心站完成。因此，地面控制中心可以保留全部北斗终端用户机的位置及时间信息。与GPS、GLONASS、Galileo等国外的卫星导航系统相比，BD-1有自己的优点，如投资少，组建快，具有通信功能，捕获信号快等。但也存在着明显的不足和差距，如用户隐蔽性差，无测高和测速功能，用户数量受限制，用户的设备体积大、重量重、能耗大等。北斗卫星导航定位系统运行5年来，成功应用于水利水电、海洋渔业、交通运输、气象测报、国土测绘、减灾救灾和公共安全等领域。例如在汶川抗震救灾中，北斗卫星导航定位系统全力保障救灾部队行动，取得了很好的效益。为了提高我国的卫星导航定位系统的性能，我国目前正在建设的是第二代北斗卫星导航系统——BD-2。北斗二代系统是一个真正的全球系统，包括35颗卫星，其中五颗是地球同步轨道，其余30颗是中地轨道卫星，能真正覆盖全球。北斗二代将提供两层服务:对中国民用的免费服务和军事用途的特许服务。民用免费服务定位精度将达到10m，时钟同步精度达到50ns，测速精度达到0.2m/s。军用特许服务将提供更高的精度。中国的北斗二代系统首颗卫星已经于2007年4月14日发射升空，是一颗中地轨道21500km的卫星。
本章小结
1.地理信息系统、遥感和全球定位系统之间的关系类似于“一个大脑，两只眼睛”，即地理信息系统是信息管理的中心，而遥感和全球定位系统为地理信息系统提供信息来源。
2.地理信息系统是集采集、管理、分析和显示空间数据为一体的一套计算机软、硬件系统的总和。通常，地理信息系统由硬件、软件、数据、用户四个主要部分构成。一个GIS软件系统通常具备五项基本功能，即数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出。GIS将向着系统集成化、平台网络化和应用社会化的方向发展。目前，3维GIS、时态GIS和WEBGIS都是目前GIS发展的热点。
3.现代遥感技术是依据地物的电磁波特性，从而对其进行探测和识别的技术。现代遥感技术具有覆盖面积大、多时相、多光谱、多级序列影像分辨率等特点。现代遥感技术的发展趋势包括高分辨率小卫星的发展、微波遥感技术、高光谱遥感以及3S技术的集成。现代遥感技术在城市规划和管理中的应用体现在土地利用和城市化、城市规划管理、环境监测、道路、建筑工程的设计、选址以及城市绿地生态系统的研究分析几个方面。
4.全球定位系统是为全球用户提供实时、全天候和全球性的导航服务的系统。GPS由三大子系统构成，即空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。除了美国的GPS系统之外，世界上还存在其他的全球定位系统，主要有俄罗斯的“格洛纳斯”(GLONASS)、欧盟的“伽利略”(Galileo)和我国的“北斗”(BD)。
思 考 题
1.GIS由哪些部分组成?
2.GIS的功能有哪些?
3.GIS的发展趋势如何?
4.WebGIS相比传统的GIS有何优点?
5.遥感技术的原理是什么?
6.现代遥感技术在城市规划中的应用有哪些?
7.常用的卫星遥感数据有哪些?
8.现在卫星遥感的趋势是什么?
9.GPS由哪些部分组成?有哪些方面的应用?
10.除了GPS之外，世界上还有哪些导航定位系统?
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