武汉大学《航空航天技术概论》期末作业
题目：1+1>2——GPS与GIS
学院：资源与环境科学学院
专业：地理信息科学
姓名：孙涛
学号：2013301130082
2014年4月26日星期六
关键词：航空航天 GPS GIS（地理信息系统）
前段时间，航空界发生了一件大事：载有二百多人的马航客机MH370在飞往北京的途中诡异失联。
随后相关各国立即展开了全方位的搜索行动。
在这场牵动亿万人民的心的搜救行动中，GIS （地理信息系统）技术发挥了重大的作用。
GIS技术可以通过卫
星定位、卫星遥感、航空测量等技术采集数据并加以处理分析，
最终得出合理的结论。
航空航天上的进步导致了GIS的新生，而GIS的发展又推动了航空航天的发展。
航空航天技术为GIS提供
了手段，而GIS又反过来作用在航空航天上，使这个产业向着更
智能的方向发展。
其实，GIS和航天航空领域一直以来联系相当
密切。
这一点从它们的发展历史就可以看出来。
其实人类自从诞生以来，就一直向往着能在天空中自由自在的翱翔。
千百年来世界各地有许许多多的关于飞行的神话故事，嫦娥
奔月，腾云驾雾，这些都表达了人类对于天空的向往。
但是直到
十八世纪可载人的热气球的发明，才拉开了人类探索天空的序幕。
在此之后，人们又改进设计出了可操控的飞艇。
在经过无数科学
家和工程师的探索和牺牲之后，1903年12月17日莱特兄弟成
功驾驶自己设计的飞机飞行了两百多米，从此把人类带入了飞行
世纪。
这是人类的第一架重于空气的可持续滞空的有动力飞行器。
在此之后，随着技术的快速进步和工业水平的发展，航空技术有
了巨大的发展。
尤其是两次世界大战的爆发，大大的促进了相关
技术的发展，同时也拓宽了航空器的用途，用来执行地面攻击、
侦查、轰炸等军事任务的飞机被设计出来。
世界上第一枚火箭也
在第二次世界大战期间被开发出来。
同时，民用航空领域也在快
速发展，更大更可靠的飞机被设计出来并投入运营。
在二战期间
许多大城市修建了机场，二战结束后大量的军用飞机被改装成民
用飞机，这些都有力地促进了民航业的发展。
战后随着两极化世
界格局的形成和美苏争霸的开始，美国和苏联在航天航空技术上
展开了激烈的竞争，双方对此投入了巨大的人力和物力。
而这争
霸的四十余年也是航空航天领域硕果频出的时期，在这期间：人
类的第一颗人造卫星、第一艘载人飞船发射成功，第一艘航天飞
机投入使用，第一座空间站建成，完成了第一次太空行走和登月
活动，各种民用军用飞机也经历了数次更新换代。
科学技术的飞
跃和社会生产力的高速发展促成了航空航天技术的跨越式发展，
这个领域集中了科学技术的最新成就。
迄今为止的航空航天活动，虽然还只是人类探索地球这个摇篮外部空间的最初几步，但它的
作用已远远超出科学技术领域，对政治、经济、军事以至人类社
会生活都产生了广泛而深远的影响。
同航空航天一样，GIS也是一个新兴产业。
传统的GIS需要人工
野外测量获取数据，但是随着航空业的快速发展和各类对地观测
卫星、定位卫星的发射和投入使用，传统的GIS也迎来了一场技
术上的变革，获取数据的方法从传统的人工野外测量变成了卫星
定位、遥感、航空测量等先进手段。
这使得GIS获取原始数据的
效率大大的提高，简化了测量的方法，解放了人力的同时可以获
得许多人工无法得到的数据，比如环境十分恶劣的地区等。
这之后，GIS与航空航天领域尤其是GPS就有了比较密切的关系。
二
者相互融合，相互影响，共同促进了新技术的产生和发展。
GIS与航空航天领域结合最密切的当属全球卫星定位系统了。
当
今世界上正在建设的或者已经投入使用的全球卫星定位系统有：
美国的GPS，俄罗斯的“格洛纳斯”系统，中国的“北斗”系统，欧洲的“伽利略”系统。
目前只有前两者实现了全球覆盖，其中
又数美国的GPS建立最早、应用最广泛。
GPS起始于美国军方的一个项目，于1965年投入使用。
二十世纪七十年代，美国海陆
空三军又联合研制了新一代定位系统GPS。
经过二十余年的研究，耗资三百亿美元，1994年全球覆盖率高达98%的24颗（3颗备用）GPS卫星星座己布设完成。
GPS最初的目的是应用于军事，但由于它强大的实用性，美国军方逐渐开放了民用频道，使其可
以军民两用。
GPS是以24颗卫星组成的星座为基础，向全球用
户24小时地提供三维位置、三维速度等实时信息的无线电卫星定位导航系统。
经过多次修改，目前GPS卫星采用的工作方式为
21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上，这样
可以保证在任何地方任何时候都可以接收到至少三颗卫星的无线
电信号。
GPS由三部分构成：一是地面控制部分，它由主控站、
地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。
二是空间部分，由24颗分布在6个轨道平面的卫星组成。
三是用户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组成。
目前民用的接收机定位精度可达10米内。
而GIS是一种采集、存储、处理部分或者整个地球表面或空间地
理分布数据的空间信息系统，地理空间数据是它的核心。
GPS的
特性使得它可以快速而准确地为GIS提供相关的位置、属性数据，与传统的测量方法相比，GPS在效率、精度、费用上有着无法比
拟的优势，因此GPS在GIS中得到了广泛的应用。
同时，GIS的快速发展也促进了GPS在GIS中的应用，这使得GPS对于普通
民众来说变得更加实用。
二者结合比较深入的一个典型的例子就
是如今每个人手机上都有的各种地图软件了。
当我们想要去一个
地方时，只要我们打开地图软件，我们就能找到快速而准确地到
达目的地的路线，即便是在一个完全陌生的城市。
首先，软件利
用手机中的GPS模块定位，然后软件将当前位置、目的地等数据上传到服务器，服务器再利用GIS数据库中的数据计算出符合不
同要求的路线，再呈现在使用者的手机上。
另一方面，由于GIS
系统对空间位置信息强大的管理能力，未来可以设计基于GIS系统的新型智能航空管制系统。
众所周知，对空中交通的综合管理和空中一直是世界性的难题，随着航空业的快速发展，机场起降密度越来越大，高效率的空中管制系统的作用也越来越重要，许多国家在这方面投入了大量资金进行研发。
鉴于如今在交通领域已经有了比较成熟的基于GIS的城市公路交通建设和管理系统，所以我认为将来会有基于GIS的空中交通管理系统。
到时候可以利用GPS获取飞行器所在的位置、速度等信息，综合处理之后由系统来安排飞机的起降次序，从而实现安全有效的管理。
还可以利用气象卫星的实时数据来为每一架飞机规划最安全经济的飞行航线，从而在提高安全性的同时还可以实现经济效益的最大化。
随着社会和经济的发展，我相信未来私人飞机也会像今天的汽车一样普及，到那时候天空也许会像今天的公路一样拥挤。
但是天空中没有固定的道路，飞机可以向任意方向飞行，如果没有合理的管控与调配后果将不堪设想。
这就是GIS发挥作用的时候了，就像今天智能手机上的地图一样，将来每一架飞机也许会安装上
一台基于GIS系统的3D导航仪。
人们可以像使用电子地图一样
使用它，借助网络和GPS它可以把飞机的实时位置上传到数据库，经过处理后它可以自动规划出一条避开其他飞行器的最短路线，
并且通过网络实时更新，指示驾驶员进行上升、下降、转向等操作。
而且这种系统也会大大的降低交通事故发生率，缓解交通压力，同时也可以应用于陆上交通。
因此我有理由相信这种新型空
中交通管制系统一定会得到广泛的应用，并推动GIS和GPS等产业的迅速发展。
结语：航空航天虽然只有百余年的历史，但是它已经深刻地改变
了人类的历史进程和世界的面貌，对国民经济的许多部门和社会
的各个方面都产生了巨大的影响，而且目前它仍处于高速发展时期。
并且航天技术与其他技术融合产生了许多新的技术途径，它
们直接服务于国民经济的方方面面，大大的推动了社会的发展。
GPS和GIS只是其中的一个代表，还有许许多多的这样的例子。
可以预见，航空航天作为一个高科技行业，在将来一定会继续改
变这个世界，改变人类的未来！。