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摘要：GPS测量技术的出现和不断发展，极大地促进了测绘工作的进步，不仅使测绘的工作方式发生了根本性的变革。也大大提高了工程测绘的工作效率、拓广了工程测绘的服务范围。
关键词：GPS组成；工作原理；具体应用；
GPS技术已成为最新的空间定位技术。该系统具有全球性、多功能、高效率、高精度的特点。在用于测量定位时，测站之间不要求相互通视.不受天气条件的影响，同时可获得三维坐标，因而使传统的测绘控制布网方法、作业手段和作业程序发生了根本性变革。长期以来使用的测角、测距、水准测量为主体的常规测绘技术，正逐步被一次能确定三维坐标的、多功能、高效率、高精度的GPS技术所代替。
一、GPS系统的组成
GPS定位系统由GPS工作卫星组成的空间部分、若干地面站组成的地面监控部分及以接收机为主的用户部分组成。三者具有独立的功能和作用，又有机结合形成完整系统。
（一）空间星座部分
空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成，GPS工作卫星均匀分布在倾角为55°的6个轨道上，轨道高度约为20000km，各轨道升交点的赤经相差60°，每条轨道上均匀分布着4颗卫星，相邻轨道之间的卫星还要彼此之间叉开40°，以保证全球均匀覆盖的要求，并在任意时刻全球各处都能观测到高度角为15°以上的4颗卫星。
（二）地面监控部分
地面控制系统由监测站（MonitorStation）、主控制站（MasterMonitorStation）、地面天线（GroundAntenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（ColoradoSpring）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。
（三）用户设备部分
用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。
二、GPS 测量技术的工作原理
根据定位方式不定，GPS 可分为相对定位和绝对定位两种。其中绝对定位是通过海拔高、精度以及纬度来定位三维坐标，从而确定定位结果的。相对定位则是基于地心固定点坐标的两个测点之间的基线向量确定结果的。根据空间几何理论，如果此时GPS 测定站点与三颗卫星之间的距离可以确认，同时三颗卫星的位置是已知的，则可以通过特定的算法算出该点的真实位置来。相对定位的核心思想就是分别在不同观测点安置至少两台GPS，和4 颗及以上的同步观测卫星，然后根据求差法原理，将信号减弱传播和接收钟差消除，从而结算出站点之间的基线向量。这一原理得到的定位精度可以达到几个ppm 以上。以上两种观测方式都必须根据同步观测求得站星距离。相对定位采用载波相位测量的方法获得站星距离，而单位定位采用测距码信号实现测距。由于载波波长很短，再加上求差法消除误差，所以测距精度还是十分高的。
三、GPS 测量技术在工程测绘中的具体应用
目前，GPS 测量技术被广泛地应用在各类工程测绘之中。其中不但包括工程的勘察设计、旋工和验收等方面，而且还包括各种大型设备的安装相关的测绘等。其具体运用主要包括
以下几个方面。
（一）GPS 定位技术在工程测绘中的应用
在工程测绘过程中使用GPS 定位技术，主要是把数学中的几何原理与物理学科中的原理进行完美结合，同时使用GPS系统中分布在空间的各个卫星进行遥感测量，然后将测量的数据传递到地面的接收设备，并在接收设备内进行处理，从而实现对测绘工程相关数据的多角度定位测量。现阶段工程测绘过程中使用的GPS 测量技术主要包括两大类，即静态相定位、实时相对定位。静态相对定位操作起来相对简单，一般只需使用数台地面接收设备，并将地面接收设备按照测量规程排成一条或者多条基线，然后进行同步观测，观测时间通常在45 分钟左右。测量结束后，测量结果交由专业技术人员进行处理。实时动态相对定位的基本依据是载波相对观测量。在测量工作进行时，通常要求选取点位相当精确的控制点，并将这些控制点作为整个测量工作过程中的控制基站，然后使用一台或者数台地面接收装置连续接收来自于不同角度的实时动态数据。在测绘过程中，一台地面接收装置必须同时完成对4 颗卫星传输过来的数据才可以进行三维定位。如果实时定位的精度较高，达到实时厘米级的定位精度，那么就需要同时完成对5 颗卫星传输过来的数据。从理论上来讲，在水平角达到1O度或者10 度以上，一般都能接收7 颗卫星传输过来的数据，但是，如果在观测点的周围有高大的障碍物，那么能接收到数据的卫星数目相对就会减少，这样就造成地面接收设备的定位困难。在这种情况下，为了提高测量的精度就必须和惯性导航技术配合使用。
（二）虚拟现实技术在工程测绘中的应用
使用GPS 虚拟现实技术进行工程测绘就极大地避免了类似事件的发生。不但这样。GPS 虚拟现实技术还具有逼真和交互作用等优点，极大地方便了在地形复杂地区的工程测量。使用GPS 虚拟现实技术可以在计算機上建立一系列的三维图像。并且能够通过三维图像完整地展示工程测绘过程中的全部过程，还可以对测绘过程中需要注意的重点测量项目、测量过程中的安全问题做出提示，从而既解决了测量中重点项目把握的问题，同时避免了安全事故的发生。测量前建立模型进行分析可以增大测量方案的可操作性. 增强其技术性和安全性。现在，在矿山、矿井等工程的测绘过程中. 使用GPS 虚拟现实技术已经成为不可或缺的一个环节，通过使用CPS 虚拟现实技术，可以快速及时地查找测量方案中的问题，并及时进行纠正，从而使测绘方案更加完整、安全有效，在保证测绘精准度的同时，避免重大事故的发生。
（三）测绘过程中临时水准点涉及问题的处理
在工程测绘过程中，常常进行水准测量，在传统的测量方式中，对于水准点的距离得出的一般距离都相当大。这种现象发生的主要原因是由于在设计过程中预算不严密或者实地考察实物造成的。一般来讲，设计单位涉及的水准点大约距离为500—1000 米. 这样的设计方式使测量非常不方便。而使用GPS 进行测量则避免了这个问题。使用GPS 进行水准点的确定与测量同样是使用GPS 接收装置接收并采集GPS 卫星信号，其操作过程主要包括设备的安装、接收数据和观测记录等。在外业观测过程中，首先必须制定详细的测量计划，然后严格按照技术标准实施计划，这样不但能保证外业观测正常进行，还能确保测量结果的精准度，同时大大提高了工作的效率。
四、结语
与传统测绘方法相比，GPS测绘具有定位速度快、成本低、不受天气影响、点间无需通视、不用建标等优点，而且仪器设备小巧轻便，操作简单便捷。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
参考文献：
[1]成桂静.GPS在工程测量中的应用[J].山西建筑，2009，（01）.
[2]王玉英.GPS在工程测量中的应用[J].经营管理者，2009，（02）.
[3]马琛.工程测量技术的发展与展望研究[J].科技创新导报，2009，（08）.
关键词：GPS组成；工作原理；具体应用；
GPS技术已成为最新的空间定位技术。该系统具有全球性、多功能、高效率、高精度的特点。在用于测量定位时，测站之间不要求相互通视.不受天气条件的影响，同时可获得三维坐标，因而使传统的测绘控制布网方法、作业手段和作业程序发生了根本性变革。长期以来使用的测角、测距、水准测量为主体的常规测绘技术，正逐步被一次能确定三维坐标的、多功能、高效率、高精度的GPS技术所代替。
一、GPS系统的组成
GPS定位系统由GPS工作卫星组成的空间部分、若干地面站组成的地面监控部分及以接收机为主的用户部分组成。三者具有独立的功能和作用，又有机结合形成完整系统。
（一）空间星座部分
空间部分由7颗试验卫星和24颗GPS工作卫星组成，GPS工作卫星均匀分布在倾角为55°的6个轨道上，轨道高度约为20000km，各轨道升交点的赤经相差60°，每条轨道上均匀分布着4颗卫星，相邻轨道之间的卫星还要彼此之间叉开40°，以保证全球均匀覆盖的要求，并在任意时刻全球各处都能观测到高度角为15°以上的4颗卫星。
（二）地面监控部分
地面控制系统由监测站（MonitorStation）、主控制站（MasterMonitorStation）、地面天线（GroundAntenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（ColoradoSpring）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。
（三）用户设备部分
用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。
二、GPS 测量技术的工作原理
根据定位方式不定，GPS 可分为相对定位和绝对定位两种。其中绝对定位是通过海拔高、精度以及纬度来定位三维坐标，从而确定定位结果的。相对定位则是基于地心固定点坐标的两个测点之间的基线向量确定结果的。根据空间几何理论，如果此时GPS 测定站点与三颗卫星之间的距离可以确认，同时三颗卫星的位置是已知的，则可以通过特定的算法算出该点的真实位置来。相对定位的核心思想就是分别在不同观测点安置至少两台GPS，和4 颗及以上的同步观测卫星，然后根据求差法原理，将信号减弱传播和接收钟差消除，从而结算出站点之间的基线向量。这一原理得到的定位精度可以达到几个ppm 以上。以上两种观测方式都必须根据同步观测求得站星距离。相对定位采用载波相位测量的方法获得站星距离，而单位定位采用测距码信号实现测距。由于载波波长很短，再加上求差法消除误差，所以测距精度还是十分高的。
三、GPS 测量技术在工程测绘中的具体应用
目前，GPS 测量技术被广泛地应用在各类工程测绘之中。其中不但包括工程的勘察设计、旋工和验收等方面，而且还包括各种大型设备的安装相关的测绘等。其具体运用主要包括
以下几个方面。
（一）GPS 定位技术在工程测绘中的应用
在工程测绘过程中使用GPS 定位技术，主要是把数学中的几何原理与物理学科中的原理进行完美结合，同时使用GPS系统中分布在空间的各个卫星进行遥感测量，然后将测量的数据传递到地面的接收设备，并在接收设备内进行处理，从而实现对测绘工程相关数据的多角度定位测量。现阶段工程测绘过程中使用的GPS 测量技术主要包括两大类，即静态相定位、实时相对定位。静态相对定位操作起来相对简单，一般只需使用数台地面接收设备，并将地面接收设备按照测量规程排成一条或者多条基线，然后进行同步观测，观测时间通常在45 分钟左右。测量结束后，测量结果交由专业技术人员进行处理。实时动态相对定位的基本依据是载波相对观测量。在测量工作进行时，通常要求选取点位相当精确的控制点，并将这些控制点作为整个测量工作过程中的控制基站，然后使用一台或者数台地面接收装置连续接收来自于不同角度的实时动态数据。在测绘过程中，一台地面接收装置必须同时完成对4 颗卫星传输过来的数据才可以进行三维定位。如果实时定位的精度较高，达到实时厘米级的定位精度，那么就需要同时完成对5 颗卫星传输过来的数据。从理论上来讲，在水平角达到1O度或者10 度以上，一般都能接收7 颗卫星传输过来的数据，但是，如果在观测点的周围有高大的障碍物，那么能接收到数据的卫星数目相对就会减少，这样就造成地面接收设备的定位困难。在这种情况下，为了提高测量的精度就必须和惯性导航技术配合使用。
（二）虚拟现实技术在工程测绘中的应用
使用GPS 虚拟现实技术进行工程测绘就极大地避免了类似事件的发生。不但这样。GPS 虚拟现实技术还具有逼真和交互作用等优点，极大地方便了在地形复杂地区的工程测量。使用GPS 虚拟现实技术可以在计算機上建立一系列的三维图像。并且能够通过三维图像完整地展示工程测绘过程中的全部过程，还可以对测绘过程中需要注意的重点测量项目、测量过程中的安全问题做出提示，从而既解决了测量中重点项目把握的问题，同时避免了安全事故的发生。测量前建立模型进行分析可以增大测量方案的可操作性. 增强其技术性和安全性。现在，在矿山、矿井等工程的测绘过程中. 使用GPS 虚拟现实技术已经成为不可或缺的一个环节，通过使用CPS 虚拟现实技术，可以快速及时地查找测量方案中的问题，并及时进行纠正，从而使测绘方案更加完整、安全有效，在保证测绘精准度的同时，避免重大事故的发生。
（三）测绘过程中临时水准点涉及问题的处理
在工程测绘过程中，常常进行水准测量，在传统的测量方式中，对于水准点的距离得出的一般距离都相当大。这种现象发生的主要原因是由于在设计过程中预算不严密或者实地考察实物造成的。一般来讲，设计单位涉及的水准点大约距离为500—1000 米. 这样的设计方式使测量非常不方便。而使用GPS 进行测量则避免了这个问题。使用GPS 进行水准点的确定与测量同样是使用GPS 接收装置接收并采集GPS 卫星信号，其操作过程主要包括设备的安装、接收数据和观测记录等。在外业观测过程中，首先必须制定详细的测量计划，然后严格按照技术标准实施计划，这样不但能保证外业观测正常进行，还能确保测量结果的精准度，同时大大提高了工作的效率。
四、结语
与传统测绘方法相比，GPS测绘具有定位速度快、成本低、不受天气影响、点间无需通视、不用建标等优点，而且仪器设备小巧轻便，操作简单便捷。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
参考文献：
[1]成桂静.GPS在工程测量中的应用[J].山西建筑，2009，（01）.
[2]王玉英.GPS在工程测量中的应用[J].经营管理者，2009，（02）.
[3]马琛.工程测量技术的发展与展望研究[J].科技创新导报，2009，（08）.