應用技術
作者：楊冬梅 楊永
摘要 GPS測量具有高精度、高效率的優點，在測量領域得到了廣泛的應用。本文介紹了GPS係統的構成，分析了GPS係統的特點，並對其在工程測量中的實際應用進行了綜述。
關鍵詞 GPS；工程測量；RTK
中圖分類號TU198 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0115-02
全球定位係統（Global Positioning System）是美國國防部研製的借助於分布在空中的多個GPS衛星確定地麵點位置的種新型定位係統。由於其具有自動化程度高、全球性、全天候、連續性、實時性導航定位和定時功能等獨特的優點，GPS已經廣泛應用於工程測量方麵，包括大地測量、航空攝影測量、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘察、地球動力學等多種學科。
1GPS構成
1.1 空間部分
GPS由位於距地表20200km的上空的21顆工作衛星和3顆備用衛星構成其空間部分，每4 顆一個軌道麵，共6個軌道麵，軌道傾角55°。因此，人們可以在全球任何地方、任何時間借助衛星的分布特點觀測到4 顆以上的衛星，從而獲得衛星中的導航信息。
1.2 地麵控製係統
主控製站（Master Monitor Station）、監測站（Monitor Station）和地麵天線（Ground Antenna）共同組成了GPS的地麵控製係統。其主控製站設在美國科羅拉多州春田市（Colorado Spring）。地麵控製站的作用為收集衛星傳回的信息，並對相對距離、衛星星曆、大氣校正等數據進行計算。
1.3 用戶設備部分
用戶設備部分就是GPS信號接收機。信號接收機的功能是捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，並對這些衛星的運行進行跟蹤。接收機通過捕獲到跟蹤衛星的信號，測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率，對衛星軌道參數等數據進行解調。根據解調的數據，接收機中的微處理計算機按定位解算方法進行定位計算，獲得用戶所在地理位置的高度、經緯度、時間、速度等準確信息。完整的GPS用戶設備包括接收機硬件、機內軟件以及GPS數據的後處理軟件包。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。
2 GPS係統的特點
2.1 測量精度高
實踐證明，GPS的50km、100 km~500 km和1 000 km相對定位精度分別為：10m~6m、10m~7m、10m~9m。在300m~1 500m工程精密定位中，GPS係統能保證1小時以上觀測平麵位置誤差小於1mm，測得結果與ME-5000電磁波測距儀測邊長比較，較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。
2.2 測站間無需通視
GPS的應用，使得工程實際選點工作更加靈活方便。測站上必須開闊才能使接收GPS衛星信號不受幹擾。
2.3觀測時間短
20 km以內相對靜態定位，能在15min~20min內完成；快速靜態相對定位測量時，流動站與基準站相距在15km以內時，流動站觀測時間僅1min~2min，然後可隨時定位，每站觀測甚至隻需短短幾秒鍾。
2.4 儀器操作簡便
GPS接收機自動化程度已經越來越高，觀測人員隻需對中、整平、量取天線高及開機後設定參數，接收機即可進行自動觀測和記錄，之後利用其自帶的數據處理軟件對數據進行處理以獲得測點三維坐標。衛星的捕獲，跟蹤觀測等均可由儀器自動完成。
2.5 全天候作業
GPS衛星數目多且分布均勻，因此可保證在任何時間、任何地點的連續觀測，幾乎不受天氣狀況的影響。
2.6 提供三維坐標