第二章高科技的科學(2 / 2)

(3)用戶設備部分

用戶設備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號後,即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據,接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算,計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的後處理軟件包構成完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在於更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機後,機內電池為RAM存儲器供電,以防止數據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小,重量越來越輕,便於野外觀測使用。

GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優點,使其在各類大地測量控製網的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。

第一,陸地應用,主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監測、地殼運動監測、市政規劃控製等;第二,海洋應用,包括遠洋船最佳航程航線測定、船隻實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平台定位、海平麵升降監測等;第三,航空航天應用,包括飛機導航、航空遙感姿態控製、低軌衛星定軌、導彈製導、航空救援和載人航天器防護探測等。

遙感技術

遙感是以航空攝影技術為基礎,在20世紀60年代初發展起來的一門新興技術。開始為航空遙感,自1972年美國發射了第一顆陸地衛星後,這就標誌著航天遙感時代的開始。經過幾十年的迅速發展,目前遙感技術已廣泛應用於資源環境、水文、氣象,地質地理等領域,成為一門實用的,先進的空間探測技術。

遙感是利用遙感器從空中來探測地麵物體性質的,它根據不同物體對波譜產生不同響應的原理,識別地麵上各類地物,具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地麵上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器收集地麵數據資料,並從中獲取信息,經記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。

遙感技術主要有以下幾個特點:

(1)可獲取大範圍數據資料。遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右,陸地衛星的衛星軌道高度達910km左右,從而,可及時獲取大範圍的信息。例如,一張陸地衛星圖像,其覆蓋麵積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖像,對地球資源和環境分析極為重要。

(2)獲取信息的速度快,周期短。由於衛星圍繞地球運轉,從而能及時獲取所經地區的各種自然現象的最新資料,以便更新原有資料,或根據新舊資料變化進行動態監測,這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。例如,陸地衛星4、5,每16天可覆蓋地球一遍,NOAA氣象衛星每天能收到兩次圖像。Meteosat每30分鍾獲得同一地區的圖像。

(3)獲取信息受條件限製少。在地球上有很多地方,自然條件極為惡劣,人類難以到達,如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地麵條件限製的遙感技術,特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。

(4)獲取信息的手段多,信息量大。根據不同的任務,遙感技術可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體,也可采用紫外線,紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性,還可獲取地物內部信息。例如,地麵深層、水的下層,冰層下的水體,沙漠下麵的地物特性等,微波波段還可以全天候的工作。

目前,遙感技術已廣泛應用於農業、林業、地質、海洋、氣象、水文、軍事、環保等領域。在未來的十年中,預計遙感技術將步入一個能快速,及時提供多種對地觀測數據的新階段。遙感圖像的空間分辨率,光譜分辨率和時間分辨率都會有極大的提高。其應用領域隨著空間技術發展,尤其是地理信息係統和全球定位係統技術的發展及相互滲透,將會越來越廣泛。