GPS 是英文GlobalPositioningSystem（全球定位体系）的简称，而其间文简称为”球位系”.GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研发的新一代空间卫星导航定位体系 .其首要意图是为陆、海、空三大范畴供给实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事意图，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研讨试验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完结。
GPS技能给测绘界带来了一场革新。运用载波相位差分技能（RTK），在实时处理两个观测站的载波相位的基础上，可以到达厘米级的精度。与传统的手艺丈量手法比较，GPS技能有着巨大的优势： 丈量精度高； 操作简洁，仪器体积小，便于带着； 全天候操作；观测点之间无须通视；丈量成果统一在WGS84坐标下，信息主动接纳、存储，削减繁琐的中心处理环节。 当时，GPS技能已广泛运用于大地丈量、资源勘查、地壳运动、地籍丈量等范畴。本文介绍GPS在山区工程丈量中的运用，并提出几点领会。
1、GPS简介
1.1GPS构成
GPS首要由空间卫星星座、地上监控站及用户设备三部分构成。
（1）GPS的空间部分是由24颗作业卫星组成，它坐落距地表20200km的上空，均匀散布在6 个轨迹面上（每个轨迹面4 颗），轨迹倾角为55°。此外，还有3 颗有源备份卫星在轨运转。卫星的散布使得在全球任何当地、任何时刻都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星由于大气冲突等问题，跟着时刻的推移，导航精度会逐步下降。
（2）地上操控体系由监测站（MonitorStation）、主操控站（MasterMonitor Station）、地上天线（Ground Antenna）所组成，主操控站坐落美国科罗拉多州春田市（Colorado Spring）。地上操控站担任搜集由卫星传回之消息，并核算卫星星历、相对距离，大气校对等数据。
（3）用户设备部分即GPS 信号接纳机。其首要功用是可以捕获到按必定卫星截止角所挑选的待测卫星，并盯梢这些卫星的运转。当接纳机捕获到盯梢的卫星信号后，就可丈量出接纳天线至卫星的伪距离和距离的改变率，解调出卫星轨迹参数等数据。依据这些数据，接纳机中的微处理核算机就可按定位解算办法进行定位核算，核算出用户地址地理方位的经纬度、高度、速度、时刻等信息。接纳机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完好的GPS 用户设备。GPS 接纳机的结构分为天线单元和接纳单元两部分。接纳机一般选用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的意图在于替换外电源时不中止接连观测。在用机外电源时机内电池主动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢掉。现在各种类型的承受机体积越来越小，分量越来越轻，便于户外观测运用。其次则为运用者接纳器，现有单频与双频两种，但由于价格要素，一般运用者所购买的多为单频接纳器。
1.2GPS定位原理
GPS定位是依据丈量中的距离交会定点原理完结的[2].如图1所示，在待测点Q设置GPS接纳机，在某一时刻tk一起接纳到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所宣布的信号。经过数据处理和核算，可求得该时刻接纳机天线中心（测站点）至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3.依据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj,Yj,Zj），j=1,2,3,从而由下式解算出Q点的三维坐标（X,Y,Z）：
1.3GPS丈量的特色
相对于惯例丈量来说，GPS丈量首要有以下特色：①丈量精度高。GPS观测的精度显着高于一般惯例丈量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6,在大于1000km的基线上可达1×10-8.②测站间无需通视。GPS丈量不需要测站间相互通视，可依据实际需要确定点位，使得选点作业愈加灵敏便利。③观测时刻短。跟着GPS丈量技能的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS丈量时，静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简洁。现在GPS接纳机主动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接纳机即可进行主动观测和记载。⑤全天候作业。GPS卫星数目多，且散布均匀，可确保在任何时刻、任何地址接连进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥供给三维坐标。GPS丈量可一起准确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满意四等水准丈量的要求。
2、运用实例
2.1工程概略
本文触及的工程由某集团公司出资制作，是一个集休闲、文娱、旅行、渡假等功用于一体的归纳项目。工程坐落城郊，占地66.7hm2多，属两山夹一沟地势，山地上积约占三分之二。最高处约90m.山上树木旺盛，地势杂乱，通视困难，行走不便利。为了该工程的规划和施工，需树立首级操控网。考虑到工程杂乱，工期较紧，测区通视困难，地势崎岖大等要素，决议选用GPS丈量。
2.2GPS丈量的技能规划
（1）规划依据GPS丈量的技能规划首要依据1999年建设部发布的行业标准《城市丈量标准》、1997年建设部发布的行业标准《全球定位体系城市丈量技能规程》[3]及工程丈量合同有关要求拟定的。
（2）规划精度依据工程需要和测区状况，挑选城市或工程二级GPS网作为测区首级操控网。要求均匀边长小于1km,最弱边相对中差错小于1/10000,GPS接纳机标称精度的固定差错a≤15mm,份额差错系数b≤20×10-6.
（3）规划基准和网形如图2所示，操控网共12个点，其间联测已知平面操控点2个（I12,I13），高程操控点5个（I12,I13,105,109,110,其高程由四等水准测得）。选用3台GPS接纳机观测，网形布设成边连式。
（4）观测方案依据GPS卫星的可见预告图和几何图形强度（空间方位因子PDOP），挑选最佳观测时段（卫星多于4颗，且散布均匀，PDOP值小于6），并编列作业调度表。
2.3GPS丈量的外业施行
（1）选点GPS丈量测站点之间不要求必定通视，图形结构也比较灵敏，因而，点位挑选比较便利。但考虑GPS丈量的特殊性，并顾及后续丈量，选点时应着重考虑：①每点最好与某一点通视，以便后续丈量作业的运用；②点周围高度角15°以上不要有障碍物，防止信号被遮挡或吸收；③点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，防止电磁场对信号的搅扰；④点位应选在视界开阔、交通便利、有利扩展、易于保存的当地，以便观测和日后运用；⑤选点完毕后，按要求埋设标石，并填写点之记。
（2）观测依据GPS作业调度表的组织进行观测，采纳静态相对定位，卫星高度角15°，时段长度45min,采样距离10s.在3个点上一起安顿3台接纳机天线（对中、整平、定向），量取天线高，丈量气候数据，开机调查，当各项目标到达要求时，按接纳机的提示输入相关数据，则接纳机主动记载，观测者填写丈量手簿。
2.4GPS丈量的数据处理
GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，选用随机软件完结。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到GPS操控点的三维坐标（见表1），其各项精度目标契合技能规划要求。
3、完毕语
经过GPS在丈量中的运用，得到如下领会。
（1）GPS操控网选点灵敏，布网便利，根本不受通视、网形的约束，特别是在地势杂乱、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短（均匀边长不到300m），基线相对精度较低，单个边长相对精度大于1/10000.因而，当精度要求较高时，应防止短边，无法防止时，要慎重观测。
（2）GPS接纳机观测根本完结了主动化、智能化，且观测时刻在不断削减，大大下降了作业强度，观测质量首要受观测时卫星的空间散布和卫星信号的质量影响。但由于各异点的选定受地势条件约束，形成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后经过。因而，应严厉按有关要求选点，择最佳时段观测，并留意手机、步话机等设备的运用。
（3）GPS丈量的数据传输和处理选用随机软件完结，只需确保接纳卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可便利地求出契合精度要求的操控点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5个），致使的操控点高程精度较低。因而，要确保操控点高程的精度，有必要联测满足的已知高程点。
