全球定位系统发展应用论文
探析全球定位系统的发展应用
【摘要】GPS是全球定位系统(Global Positioning System)的英文缩写，它是随着现代化科学技术的发展而建立的第一代精密卫星定位系统。GPS系统包括三大部分:空间部分—GPS卫星星座;地面控制部分—地面监控系统;用户设备部分—GPS信号接收机。下面主要介绍GPS卫星定位系统发展的概况、特点、以及GPS定位技术的应用前景。
一.全球定位系统的概况
全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制， 按目前的
方案
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，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上(每轨道面四颗)，轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
二、 GPS的特点及主要误差来源
与传统测量方法相比，GPS具有下列优点。
1、测站间无须通视，不用造标。
2、受气象条件影响较小，可以全天候作业。
3、观测时间大大缩短。
4、定位精度较高。
5、能提供统一的全球坐标系。
6、操作简单，减轻了测量工作者的劳动强度。
7 、测量结果均为电子数据，便于传输、成图或输入到GIS系统。
GPS的测量误差主要来源于卫星星历文件、卫星钟差、电离层和对流层引起的时间延迟、多路径效应、接收机钟差、接收机噪音等，需要在测量中予以注意。
三、 GPS测量的实施
GPS测量的实施按照其先后顺序主要包括网形设计、选点、埋设标志、外业观测、内业数据处理等工作
1、网形设计
GPS测量时，控制点之间无须通视，因此网形设计时具有较强的灵活性。但是由于GPS测量属无线电定位，受外界环境影响较大，在网形设计时应重点考虑成果的准确可靠，一般应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检查条件，提高网的可靠性。
虽然GPS控制点间无须通视，但是为了便于利用全站仪等传统仪器进行连测或加密控制点，一般要求控制点至少与另外一个控制点通视。同时，为了利用GPS控制点进行高程测量，在测区内GPS点应尽可能与水准点重合，或进行等级水准点连测。
2、选点
GPS测量各点之间不一定要通视，所以点位的选择相对要灵活一些，但是GPS测量有其专有的特点，在选点时需要注意以下问题。
?控制点应视野开阔，而且易于安装接收机设备。
?视场周围15?以上范围内不应有过多的障碍物，以减少GPS
信号被遮挡或障碍物吸收。
?点位应远离大功率无线电发射源，其距离应不少于200m，远离高压输电线，其距离应不少于50m，以避免强电磁场对GPS信号的干扰。
?点位附近不应有大面积水域或其他强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。
?点位应选在交通方便，有利于其他观测手段扩展与连测的地方。
?地面基础稳定，易于点的保存。
?选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。
?网形应有利于同步观测及边、点连接。
?当所选点位需要进行水准连测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议。
?当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性以及觇标是否安全可用进行检查符合要求方可利用。
四.GPS新的发展应用:
1地基GPS/MET的出现:
美国NASA/JPL一直在长期研究处理GPS数据，由此得出了每一个GPS站的对流层天顶延迟，并作为其副属产品。这种数据在消去了与地面气压成比例的对流层干延迟之后，残余的湿延迟是对流层水汽含量的函数。这种湿延迟提供了全球30个GPS站历时两年的大气层可降水汽接近于连续的估值，可以用它来研究作为地理和区域气候之
函数的水汽的周日变化以及季节变化。根据某一时期的水汽变化可以研究气候的变化。,
由于GPS观测可以提供大气层水汽精确的全天候测量结果，美国于1993年在中部地区布设了一个GPS网，实施一项所谓GPSSTORM计划，探索GPS观测结果在气象学中的应用。将此网的 GPS观测结果同由水汽辐射仪(WVR)结果推算的可降水分作了比较，两者之间的符合度是1-2mm。在雾、露、雨等足以降低WVR性能的条件下，GPS观测结果仍然可靠，其时间和空间尺度比目前无线电探空所能提供的要精细得多。如果由地面GPS站所得的可降水分的估值能在实时后1,2小时内提供给气象部门，对气象学就很有价值。于是出现了地基GPS/MET (Earth b ased GPS Meteorology)。,
由于GPS硬件价格迅速下降，卫星上自动定位、授时和姿态测定的需要日增，人们普遍认为，对今后的低轨道卫星来说，GPS接收机是必需的工具。因此，地面基准GPS接收与星载GPS终于实现了协同工作，它有两类用户:一类是用于GPS导航，只需要中等质量的接收机;二是用于科学目的，要求高质量的双频接收机。
2.、精密工程的应用。GPS测绘技术已经广泛应用到工程测绘中。工程测绘是指工程的地质勘探、设计、施工和工程验收等，还包括与设备安装有关的应用性测绘工作。由于GPS测量技术具有精度很高、操作简单和测绘速度快的特点，使得他的引用范围极广，除了运用在一般工程测绘中，还可以应用到桥梁工程、精密仪器的安装工程、连接工程、隧道和管道工程等。如果使用传统的测绘技术，就需要在各
个控制点之间建立通视，这样会加大工程的复杂程度和工作量，还会英气工程造价的增加。因此，GPS测绘技术的高效益和高精度，以及在任何环境条件下都可以使用的特点，使得他的应用范围很大，是测绘技术的一种重要变革，具有十分重要的意义。
3. 成果检核与数据处理
观测成果的外业检核是确保外业观测质量、实现预期定位精度的重要环节，所以，当观测任务结束后，必须在测区及时对外业观测数据进行严格的检核;并根据情况采取淘汰或必要的重测、补测措施。只有按照规范要求，对各项检核内容严格检查，确保准确无误，才能进行后续的平差计算和数据处理。GPS 测量采用连续同步观测的方法，一般 15 s 自动记录一组数据，其信息量之大是常规测量方法无法比拟的;同时，采用的数学模型、算法等多种形式，数据处理的过程相当复杂。在实际工作中，借助于计算机，使得数据处理工作的自动化达到了相当高的程度，这也是GPS能够被广泛使用的重要原因之一。
结语;
GPS 为工程测绘提供最科学的数据分析，相信在不久的将来，这项技术能够被更好地、更广泛地应用，发展更加壮大，更好的为社会服务。
参考文献:
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