《经纬度定位》课件

经纬度定位地理坐标系统让我们精确定位世界各地全球定位技术改变了导航方式现代系统基于几世纪的航海探索课程目标理解经纬度坐标系统掌握地球坐标网格基本原理学习定位方法从传统导航到现代卫星定位全球定位系统原理GPS工作机制与精度分析应用探索经纬度在不同行业的实际应用第一部分经纬度基础概念地理坐标系定义定位系统的核心理论基础地球几何特性地球形状与测量方法经纬网格系统全球位置参考框架地球的形状类椭球体地球实际几何形状平均半径公里6,371地球大小基准数据赤道半径公里6,378赤道处地球最宽极半径公里6,357两极处地球略扁经度的定义本初子午线东经与西经0°经线通过格林威治各占180°，东正西负经线定义全球经线连接南北极的半圆弧共360°环绕地球1纬度的定义赤道定义0°纬线环绕地球纬线特性与赤道平行的圆环北纬区域0°至90°北极点南纬区域0°至90°南极点经纬度表示方法表示方法格式示例度分秒DMS度°分′秒″39°54′36″N十进制度DD小数形式

39.91°N度分DMM度°分′39°

54.6′N经纬度坐标实例北京纽约悉尼39°54N,116°23E40°43N,74°0W33°52S,151°12E经纬度与时区地球自转与时区每15°经度对应1小时时差小时时区系统24全球划分为24个标准时区实际时区与边界根据国界调整时区边界国际日期变更线约180°经线处日期变化第二部分经纬度的历史发展古代导航方法星象和自然现象导航经纬度测量演变从天文观测到精密仪器历史突破航海钟解决经度难题古代导航技术星象导航北极星和南十字星定向太阳导航日影长度和方向测量中国司南针最早的磁罗盘导航工具阿拉伯星盘测量天体高度确定位置纬度测量的历史1公元前年240埃拉托色尼测算地球周长2中世纪航海星盘测量天体高度3世纪16六分仪提高纬度测量精度4世纪18八分仪成为标准航海工具经度测量难题1714英国经度奖悬赏20,000英镑解决经度问题2主要方法月距法和木星卫星法1761突破之年哈里森H4航海钟测试成功5误差航行六周仅5秒误差创纪录经纬度测量的现代突破无线电导航二战期间LORAN系统惯性导航利用陀螺仪和加速度计人造卫星多普勒效应测量位置诞生GPS1973年美国启动研发第三部分经纬度坐标系统地理坐标系投影坐标系基于经纬度的球面坐标系统将球面转换为平面的数学方法坐标系对比大地基准面不同参考系统的差异和转换地球形状的理论模型大地测量基准地心坐标系参考椭球体中国坐标系ECEF WGS84以地球质心为原点GPS全球标准CGCS2000国家标准三维直角坐标系1984年制定北京54和西安80历史系统地图投影方式不同投影方式保留不同地理特性角度、面积或距离常用坐标转换与转换WGS84CGCS2000两系统差异小于厘米级地理坐标与转换UTM球面坐标转为平面坐标七参数转换模型平移、旋转、缩放综合变换坐标转换工具专业软件与开放API第四部分全球卫星定位系统系统架构多系统并存工作原理GPS由空间段、控制段和用不同国家建立独立导航时间差计算距离确定位户段组成系统置系统概述GPS系统组成空间配置•空间段24颗卫星星座•6个轨道平面•控制段地面监控站网络•每个轨道4颗卫星•用户段GPS接收机•高度约20,200公里信号频段•L

11575.42MHz•L

21227.60MHz•L

51176.45MHz（新增）定位原理GPS三角测量法时间码信号四星定位利用卫星距离交会定位卫星发送精确时间信息解决接收机时钟误差问题精度与增强GPS标准定位服务SPS民用精度约10米精密定位服务PPS军用精度约5米差分GPS3DGPS亚米级精度实时动态GPSRTK厘米级精度其他全球卫星导航系统中国北斗卫星导航系统北斗一号2000-2012年，区域导航北斗二号2012-2020年，亚太覆盖北斗三号2020年完成，全球覆盖4定位精度民用

2.5-10米，军用厘米级卫星导航系统比较系统名称覆盖范围精度水平特色服务美国GPS全球约10米最成熟系统中国北斗全球

2.5-10米短报文通信俄罗斯GLONASS全球约7米高纬度性能优欧盟伽利略全球约4米民用高精度第五部分经纬度在地图应用中的实现数字地图技术地理信息系统将经纬度转换为直观视觉呈现多层数据管理与空间分析网络地图服务云端数据分发与API调用数字地图基础矢量地图栅格地图点线面要素构成像素网格构成无损缩放，数据量小真实影像展示适合导航和分析适合地形和遥感地理信息系统GIS核心功能分析技术•空间数据管理•缓冲区分析•地理编码•叠加分析•空间查询•网络分析应用软件•ArcGIS专业平台•QGIS开源选择•WebGIS在线应用网络地图服务地图主流服务APIJavaScript接口调用谷歌、百度、高德地图瓦片地图开发框架预渲染切片快速加载Leaflet、OpenLayers移动终端地图应用智能手机定位技术室内定位方案A-GPS结合GPS、WiFi、基站网络辅助获取卫星星历蓝牙信标与WiFi指纹图共同定位数据谱离线地图本地存储瓦片数据地图坐标偏移问题国家安全需求坐标系坐标系GCJ-02BD-09地图法规要求采用偏移坐标国测局制定的火星坐标百度在GCJ基础上再次偏移第六部分经纬度在行业中的应用经纬度定位技术已渗透到各行各业，从日常出行到专业领域交通导航应用车载导航原理路径算法GPS定位+电子地图匹配Dijkstra算法计算最优路线自动驾驶实时交通4厘米级高精度定位需求大数据融合预测路况海洋导航与应用船舶自动识别系统电子海图系统海洋应用AIS实时交换船位信息ECDIS取代纸质海图多领域精确定位需求•避免碰撞•实时定位•搜救系统•交通管理•航线规划•资源勘探精准农业应用农田测绘厘米级精度绘制地块边界自动驾驶农机RTK定位指导精准作业生长监测结合卫星遥感评估作物状态精准施肥灌溉变量率应用优化资源利用公共安全应用紧急救援定位快速确定事故位置灾害监测地理位置关联预警信息犯罪分析地理热点图辅助决策资源优化合理配置应急资源资源勘探应用地质勘探记录采样点精确位置矿产资源构建矿体三维模型石油天然气海上平台精确定位地下管网厘米级记录隐蔽设施生态环境监测65%野生动物追踪GPS项圈记录迁徙路线85%污染源监测定位排放点位置信息40%植被监测卫星遥感分析植被变化70%保护区管理边界精确划定与巡护第七部分经纬度定位技术挑战与解决方案高精度定位需求从米级向厘米级发展复杂环境挑战城市峡谷和室内定位多源数据融合3提高定位可靠性高精度定位技术实时动态技术精密单点定位网络系统RTK RTK基准站+移动站差分解算PPP不需本地基准站多基站网络服务实现厘米级精度厘米级全球覆盖提供区域高精度定位复杂环境定位挑战室内定位解决方案指纹定位蓝牙信标视觉WiFi SLAM信号强度图谱匹配低功耗Beacon部署摄像头构建空间地图多源数据融合定位卫星导航提供全球覆盖基准位置惯性导航短时高精度相对位置视觉定位图像识别环境特征激光雷达精确测距构建点云地图定位安全与隐私定位欺骗威胁反欺骗技术•信号干扰•多系统交叉验证•虚假位置生成•信号特征分析•GPS欺骗器•加密授时服务隐私保护•位置数据匿名化•精度控制•用户授权机制第八部分未来发展趋势智能融合AI驱动多源定位厘米级大众化2高精度走向普及新一代系统3全球卫星导航升级下一代卫星导航系统厘米级全球定位民用高精度成为标配星间链路提高系统自主性能抗干扰增强信号结构优化设计低轨卫星补充更强信号和低延迟自主定位新技术视觉惯性里程计激光SLAM相机+IMU融合定位同步定位与地图构建量子传感光学定位4突破传统物理限制环境特征识别导航与定位融合5G网络定位基站网络定位车联网协同5G利用毫米波精确测距高密度部署厘米级服务多车共享定位信息人工智能与定位深度学习增强纠正定位误差预测定位轨迹估计未来位置变化情境感知导航理解用户行为与环境自适应融合智能选择最佳定位源总结与展望发展回顾应用价值从星象到卫星的演进位置服务支撑现代社会知识体系未来展望经纬度是空间信息基础更快更准更智能。