一.GPS定義和歷史

1.定義

全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositionSystem）,是一種可以授時(shí)測(cè)距的空間交會(huì)定點(diǎn)導(dǎo)航系統(tǒng)，可以為全球用戶提供連續(xù)的導(dǎo)航系統(tǒng).實(shí)時(shí).高精度三維位置、三維速度和時(shí)間信息。

2.GPS產(chǎn)生與發(fā)展-由TRANSIT到GPS

(1)1957年10月，人造地球衛(wèi)星上天，天基電子導(dǎo)航應(yīng)運(yùn)而生。`

(2)1964年，美國(guó)建成了子午衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(TRANSIT)。

(3)美國(guó)從1973年開(kāi)始籌建全球定位系統(tǒng)，1994年全部建成投入使用。

GPS起初主要用于軍事目的。如為陸?？杖娞峁?shí)時(shí)服務(wù)。.全天候、全球?qū)Ш椒?wù)，用于情報(bào)收集.核爆監(jiān)測(cè).在應(yīng)急通信和爆破定位等方面。GPS系統(tǒng)進(jìn)入試驗(yàn)和實(shí)用階段，定位技術(shù)的高度自動(dòng)化、高精度和巨大潛力引起了各國(guó)政府的廣泛關(guān)注，也引起了廣大測(cè)量工作者的極大興趣。特別是近年來(lái)，GPS應(yīng)用基礎(chǔ)定位技術(shù)的研究.新應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展.軟硬件開(kāi)發(fā)等方面取得了快速發(fā)展。

二.GPS系統(tǒng)的組成

1.空間衛(wèi)星部分。

21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。

2.地面控制部分。

它由一個(gè)主控站、五個(gè)監(jiān)控站和三個(gè)注入站組成。

3.用戶接收部分。

GPS接收機(jī)的基本類型分為導(dǎo)航型和大地型。大地型接收機(jī)分為單頻型。（L1）和雙頻型（L1，L2）。

GPS 系統(tǒng)組成

GPS 空間衛(wèi)星部分

GPS 地面控制部分?

導(dǎo)航型 GPS 接收機(jī)

大地型 GPS 接收機(jī)

三.GPS測(cè)量定位方法分類（GPS測(cè)量方法）

GPS定位方法可分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位，可分為定位和相對(duì)定位。

靜態(tài)定位，即在定位過(guò)程中，接收天線（觀測(cè)站）的位置相對(duì)于周圍地點(diǎn)處于靜態(tài)狀態(tài)；動(dòng)態(tài)定位正好相反，即在定位過(guò)程中，接收天線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，定位結(jié)果不斷變化。

定位，又稱單點(diǎn)定位，是利用單點(diǎn)定位GPS獨(dú)立確定用戶接收機(jī)天線（觀測(cè)站）WGS-84坐標(biāo)系中的位置。相對(duì)定位在于。WGS-84坐標(biāo)系確定收機(jī)天線（觀測(cè)站）與地面參考點(diǎn)之間的相對(duì)位置，或兩個(gè)觀測(cè)站之間的相對(duì)位置。

各種定位方法也可以有不同的組合，如靜態(tài)定位.靜態(tài)相對(duì)定位.動(dòng)態(tài)定位.動(dòng)態(tài)相對(duì)定位等。.靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位是測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的領(lǐng)域。

根據(jù)相對(duì)定位數(shù)據(jù)，可分為后處理定位和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK），其中，后處理定位可分為靜態(tài)（相對(duì)）定位和動(dòng)態(tài)（相對(duì)）定位。

四.GPS測(cè)量定位原理（???GPS測(cè)量原理）???

1.GPS測(cè)量???定位原理??

利用GPS定位的基本原理如下：GPS基于衛(wèi)星與用戶接收機(jī)天線之間的幾何距離觀測(cè)，根據(jù)衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo)（XS,YS,ZS），確定用戶接收機(jī)天線對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，即觀測(cè)站的位置。

設(shè)置接收機(jī)天線的相位坐標(biāo)為（X,Y,Z），則有：

衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo)（XS,YS,ZS）可以根據(jù)導(dǎo)航電文獲得，所以公式中只有X.Y.Z三個(gè)未知量，只要同時(shí)接收三個(gè)未知量，GPS衛(wèi)星，可以解決測(cè)試站坐標(biāo)（X,Y,Z）。可以看出，GPS單點(diǎn)定位的本質(zhì)是空間距離的后方交會(huì)。

GPS 定位圖

2.GPS測(cè)量相對(duì)定位原理

GPS相對(duì)定位，又稱差分GPS定位，就是現(xiàn)在GPS定位中精度很高的定位方法之一。其基本定位原理如圖7-22所示，使用兩臺(tái)GPS用戶接收器分別放置在基線兩端，同步觀察相同的GPS確定基線端點(diǎn)(測(cè)量站點(diǎn))在衛(wèi)星上WGS-84坐標(biāo)系中的相對(duì)位置或基線向量。

GPS 相對(duì)定位圖

五.GPS測(cè)量???后處理定位方法??

相對(duì)定位模式目前廣泛應(yīng)用于工程中。后處理定位方法有：靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。

1.GPS測(cè)量???靜態(tài)相對(duì)定位??

（1）方法

將幾臺(tái)GPS接收器放置在基線端點(diǎn)上，保持固定，同步觀察4顆以上衛(wèi)星。可觀察幾個(gè)時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段觀察10分鐘到1小時(shí)左右。然后，將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件解算各點(diǎn)坐標(biāo)。

（2）用途

它是精度很高的工作模式。主要用于大地測(cè)量。.控制測(cè)量.變形測(cè)量.工程測(cè)量。

（3）精度

可達(dá)到（2-5mm+1ppm）

2.GPS測(cè)量???動(dòng)態(tài)相對(duì)定位??

（1）方法

首先建立一個(gè)基準(zhǔn)站，并將接收器放置在上面連續(xù)觀察可見(jiàn)衛(wèi)星。先靜止觀察幾分鐘后，另一臺(tái)接收器在其他點(diǎn)依次觀察幾秒鐘。然后，將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件解算各點(diǎn)坐標(biāo)。動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的操作范圍一般不大于15km。

（2）用途

適用于精度要求低的碎片測(cè)量。

（3）精度

可達(dá)到（10-20mm+1ppm）

左：靜態(tài)相對(duì)定位模式　　　　 右：動(dòng)態(tài)相對(duì)定位模式?

六.GPS測(cè)量???實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（??RTK）方法

1.RTK工作原理及方法

與動(dòng)態(tài)相對(duì)定位方法相比，定位模式相同，只需在基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間增加一套數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)坐標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算.實(shí)時(shí)輸出。

RTK 定位圖

2.RTK用途

適用于精度要求低的施工放樣和碎片測(cè)量。

3.作業(yè)范圍

目前一般為10km左右。

4.精度

可達(dá)到（10-20mm+1ppm）

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