论文部分内容阅读
摘要:主要介绍了GPS简介、GPS构成、GPS定位原理、GPS的优点及简单分析了GPS的应用前景。
关键词：GPS的应用技术、GPS系统已经广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量等各个方面。
中图分类号：P228文献标识码： A
全球定位系统（Global Positioning System,简称GPS）的应用技术已经遍及国民经济的各个领域，在测量领域，GPS系统已经广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量等各个方面。
1 GPS简介
全球定位系统GPS（Global Positioning System）是20世纪70年代由美国国防部批准，陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该系统空间部分包括24颗分布在6个轨道上的卫星，全球覆盖率高达99%，卫星高度约为20200km，运行速度为3800m/s。运行周期11h58min,卫星轨道的倾角为55°。每颗卫星可覆盖全球38%面积。卫星的分布，可保证在地球上的任何地点、任何时刻、在高度15°以上的天空同时能观察到4颗以上的卫星。
2 GPS构成
（1）地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站和通讯辅助系统组成。
（2）空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上。
（3）用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。
3 GPS定位原理
根据测距原理的不同，GPS的定位方式可分为伪距定位、载波相位测量定位和GPS差分定位，根据待定点点位的运动状况可分为静态定位和动态定位。
按用途的不同，GPS接收机分为导航型、侧地形和授时型；按使用的载波频率分为单频接收机和双频接收机。
GPS定位是根据测量中的距离交汇点原理四线的。在某一时刻同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求的该时刻接收机天线中心（测站点）只卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根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,从而由下式结算处Q点的三维坐标（X,Y,Z）:
4 GPS的优点
通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。
（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、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（平均边长不到300 m），基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1／10 000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、对讲机等设备的使用。
（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5个），致使的控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
5 GPS的应用
首先在传统行业的应用，如林业部门，可以进行林区面积的采集，包括属性的添加，主要应用在林业一类调查、二类调查以及林权改革等方向。
在农业部门，在农作物对地调查当中，可以起到导航，采集，最终核实耕地面积，从而推算出粮食产量等。在精细农业方面，可以把GPS安装在大型收割机或者播种机上，实现无人驾驶等操作。
在国土方面，可以通过软件加载国土二调数据，完成国土土地变更和国土执法以及土地核查等工作。
在通信光电方面，可以通过软件实现基础地物的采集，并实现与行业GIS软件的无缝兼容，如采集电杆、井盖，等具体的地物。
在石油或者电力行业，主要用在管线的管理和维护方面，具体的工作可以完成日常的巡线工作，并做工作考核的电子考勤。
在大众导航領域可以通过GPS定位与详细的地图实现智能选路、智能导航，也就是通常说的沿路导航等功能。
另外在高精度方面，主要可以应用在测绘和测量部门，一些大坝尾矿等的变形监测。
因此随着社会的不断进步、科技的不断发展，GPS势必将在测量中得到更多的应用。
关键词：GPS的应用技术、GPS系统已经广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量等各个方面。
中图分类号：P228文献标识码： A
全球定位系统（Global Positioning System,简称GPS）的应用技术已经遍及国民经济的各个领域，在测量领域，GPS系统已经广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量等各个方面。
1 GPS简介
全球定位系统GPS（Global Positioning System）是20世纪70年代由美国国防部批准，陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该系统空间部分包括24颗分布在6个轨道上的卫星，全球覆盖率高达99%，卫星高度约为20200km，运行速度为3800m/s。运行周期11h58min,卫星轨道的倾角为55°。每颗卫星可覆盖全球38%面积。卫星的分布，可保证在地球上的任何地点、任何时刻、在高度15°以上的天空同时能观察到4颗以上的卫星。
2 GPS构成
（1）地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站和通讯辅助系统组成。
（2）空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上。
（3）用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。
3 GPS定位原理
根据测距原理的不同，GPS的定位方式可分为伪距定位、载波相位测量定位和GPS差分定位，根据待定点点位的运动状况可分为静态定位和动态定位。
按用途的不同，GPS接收机分为导航型、侧地形和授时型；按使用的载波频率分为单频接收机和双频接收机。
GPS定位是根据测量中的距离交汇点原理四线的。在某一时刻同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求的该时刻接收机天线中心（测站点）只卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根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,从而由下式结算处Q点的三维坐标（X,Y,Z）:
4 GPS的优点
通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。
（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、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（平均边长不到300 m），基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1／10 000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、对讲机等设备的使用。
（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5个），致使的控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
5 GPS的应用
首先在传统行业的应用，如林业部门，可以进行林区面积的采集，包括属性的添加，主要应用在林业一类调查、二类调查以及林权改革等方向。
在农业部门，在农作物对地调查当中，可以起到导航，采集，最终核实耕地面积，从而推算出粮食产量等。在精细农业方面，可以把GPS安装在大型收割机或者播种机上，实现无人驾驶等操作。
在国土方面，可以通过软件加载国土二调数据，完成国土土地变更和国土执法以及土地核查等工作。
在通信光电方面，可以通过软件实现基础地物的采集，并实现与行业GIS软件的无缝兼容，如采集电杆、井盖，等具体的地物。
在石油或者电力行业，主要用在管线的管理和维护方面，具体的工作可以完成日常的巡线工作，并做工作考核的电子考勤。
在大众导航領域可以通过GPS定位与详细的地图实现智能选路、智能导航，也就是通常说的沿路导航等功能。
另外在高精度方面，主要可以应用在测绘和测量部门，一些大坝尾矿等的变形监测。
因此随着社会的不断进步、科技的不断发展，GPS势必将在测量中得到更多的应用。