第3版前言

(写给教师)

第3版与前两版不同的地方

这一版与之前的两版(1996版和2002版)主要的不同在于我对接收器和软件做了适当的展示，特别展示了ESRI公司的Trimble Juno(天后)系列(运行TerraSync)以及Magellan MobileMapper(运行ArcPad)。如此组织的目的在于：不管获取数据的机制如何，读者和学生都能收集全球定位系统的数据并将其安装到ArcGIS中。书中有很多结合全球定位系统和地理信息系统数据的例子。学生会了解到与GPS数据叠加有关的数字正射影像(DOQ)、数字栅格地形图像、土地和地理向量数据文件、TIGER格式文件等。本书的基础内容——基准面、坐标系统、投影和单位制，对于正确地将全球定位系统和地理信息系统结合是极其重要的，因此本版都做了增补。

全球定位系统使用中常常结合ArcGIS，所以，本书对ArcGIS地理信息系统做了强调。

本书条理清晰，经过仔细的反复测试，结合图和照片之后，书中的练习更易于上手。

本书目标和读者

本书及随书光盘的目的是将GPS作为一种数据输入的方法导入ESRI公司的ArcGIS中，提供短期、中期、长期的课程。短期课程可以独立设置，也可以成为常规地理信息系统学习课程中2～4周内容的一部分。本书也可以用于日常教学，或作为个人自学的指导用书。假设学生可以在短期内熟悉ArcGIS，并学会最基本的地理学概念，例如纬度和经度——而本书可以作为GPS入门读物，即使有人并不打算在GIS中使用GPS数据。

内容概述

如果阅读过以前的版本，就会注意到现在的版本改进了很多。下面是对每章内容的概述，在各段末尾会指出新增的重要内容。 

第1章是全球定位系统的入门介绍。野外/实验室的工作是用铅笔和纸进行资料收集。如果数据收集点包括一个测量塔，全球定位系统运行效果最好，但这不是必需的。新增内容：Trimble公司的TerraSync和ESRI公司的ArcPad都被用来收集数据。如果使用其他数据收集软件，本书仍然适用，但对学生来说需要额外的工作——为特定的接收器和软件专门建立配置信息表。本书使用三种不同的文本框来区分所描述的硬件和软件。

第2章进一步讨论全球定位系统是如何工作的。工作包括接收全球定位系统数据，并以文件形式存储。首先储存在接收器中，然后储存在个人电脑中。在第2章练习中，学生接收数据的位置最好与第1章练习的相同。新增内容：除TerraSync和Pathfinder Office之外，我们介绍了在Magellan MobileMapper上运行的ArcPad，还讨论了SBAS[星基增强系统，例如WAAS(广域扩充系统)、EGNOS(欧洲卫星导航系统)和MSAS(管理服务协定)]的差分校正，这样的校正适用于TerraSync和ArcPad的数据收集。

第3章首先回答了一些关于全球定位系统理论的问题，然后告诉读者一些关于处理和展示所采集的全球定位系统数据的经验。全球定位系统数据将被叠加在数字正射影像图(DOQ)上。新增内容：如果可能的话，数据接收器可以使用Pathfinder Office和ArcMap。

第4章讨论了数据精确性和获得精确数据的技术。练习首先从“录好的”(canned)数据开始，然后再到使用者自己的数据。新增内容：介绍根据“传统的”广域扩充系统的差分校正。

第5章介绍将全球定位系统数据输出为ArcGIS数据。新增内容：使用ArcMap，学生可以浏览许多其他类型地理信息系统的基础性全球定位系统数据。这些数据包括DOQ、DEM、DRG和各种向量数据集，如土地使用，土壤类型，地理、政治边界以及TIGER文件。

第6章讨论了收集地理特征对象的属性数据和获取位置数据、并将其安装到地理信息系统的重要内容。新增内容：着重讨论了ArcMap，也介绍了Pathfinder Office。

第7章的内容是确保人们可以在最佳时间接收数据。

第8章介绍对全球定位系统服务下的个人隐私问题的担忧以及关于此问题的一个简短讨论，讨论全球定位系统当前的使用情况和未来展望。

本书有两个附录。附录A提供了有关全球定位系统的信息资源——大多来自网上。本书没有收入全球定位系统的词汇表，但指出了网上查找方法。附录B是一个表格，在使用随书光盘的数据集时，供学生填写。随书光盘中的全球定位系统数据集可以用于练习、实验或测试。

学习方法：理论与实践并举

本书使用的方法是将每一章分为两个部分来介绍。

* 概述部分：介绍该章所涉及的基本知识和原理。

* 实践部分：巩固该章知识的分步操作实践。

这样的做法源于我的教学理念：我认为学习技术(例如全球定位系统)课程包括两个方面：课程学习和操作实践。学生必须了解一些理论和他所学习内容的术语，但是执行任务的能力也同样重要，并且这样的亲身实践经历将为课程的学习提供新视角。许多其他关于技术的书，想要达到上述两方面的功能，但却混在一起来介绍。在我看来——尤其是全球定位系统的学习，包括许多复杂的系统、野外工作，并要学习软件和硬件——两种功能如果可以清楚地分开，会更好地服务于学习者。概述部分讲述基本理论，它是逐步深入、由简到繁的。实践部分则是按操作步骤的顺序来组织的：“现在这样做，下一步这样做。”

我们着重强调了重要的参数(如基准面、投影、坐标系统、单位)必须是准确的。认真的学生不会忽视这些参数的准确性并犯下这样的错误：因全球定位系统数据错误转换而获得错误的GIS数据。

硬件和软件

使用GIS来介绍GPS，并通过“动手实践”的方式来学习，涉及特殊的硬件和软件。我认为写一本适用于市场上各种产品的书是不现实的。因此在介绍硬件时，我选择了两款最有名、功能最强大的产品：Trimble Navigation的Juno系列(ST、SA和SB)和Magellan MobileMapper GPS接收器。在地理信息系统软件方面，本书着重介绍ESRI的ArcGIS Desktop。如果选择了其他产品——全球定位系统和地理信息系统领域有很多不错的产品——你也可以继续使用本书，但是必须在学习中有些创新。

教师参考：参见随书光盘

教师首次进行全球定位系统和地理信息系统课程的教学时可能面对棘手的问题，这一点我十分了解。除了这种课堂讲授和操作实践相结合的课程会面临的诸多问题外，还会面临后勤保障带来的问题，如设备不足，学生小组的管理问题，接收器电池需要充电，一些实验工作需要到户外进行，以及其他一些问题。我希望其他老师能避免碰到我所遇到过的一些困难，并能参与来解决一些其他问题。

请花些时间了解一下随书光盘。它不需要安装。只需要通过日常的Windows操作方法将所有的文件夹和文件复制到目标位置。在使用光盘时，首先要阅读名为“Read_This_First.doc”的文件。它既可以作为doc文件在Word中打开，也可作为简单文本文件在任何其他文本编辑器(如“写字板”)中打开。这个文件会告诉你如何进入“教师指导”以及如何复制(从随书光盘到任何你机器上指定的驱动器的根目录中)本书练习所需要的主要文件夹：这些文件夹是GPS2GIS(包括了Pathfinder Office数据)以及IGPSwArcGIS(由ESRI的shapefile组成)。

随书光盘还包括了其他有用的内容：

* 书中用到的表格的电子版(例如经纬度计算、设备校验和设置及基站信息)，可以根据需要修改它们，并打印出来分发给学生。

* 长短不同、实践层次不同的课程适用的参考大纲。

* 书中提到的部分问题和练习的答案。

示例数据：参见随书光盘

在使用本书时，要求将光盘上的一些示例数据复制到本地计算机的硬盘上。本书内容十分灵活，既可使用随书光盘提供的数据，也可使用由学生小组(通常两人一组)收集的数据。大多数任务从操作已有的数据开始，如果时间和精力允许，可以接着操作学生自己收集的数据。

除了在书中“实践练习”部分练习的数据以外，随书光盘还包括了数量众多的北美全球定位系统数据，世界其他地区的数据相对较少。这些数据用于一些额外的练习，详见光盘。这些额外练习可用于学生实践或测试。

“实践练习”部分的操作步骤已经过反复测试，所以练习应该按照步骤去做，这是对具体操作内容而言，当然，如果有新版本的软件、固件和硬件，则可采用新版本。