GPS又称为全球定位体系(Global Positioning SystemGPS)是美国从上世纪70年代开端研发历时20年耗资200亿美元于1994年3月完结其整体布置完成其全天候、高精度和全球的掩盖才能现在GPS于现代通讯技能相结合使得测定地球表面三维坐标的办法丛静态发展到动态丛数据后处理发展到实时的定位与导航极大地扩展了它地使用广度和深度。载波相位差分法GPS技能能够极大进步相对定位精度。在小范围内能够到达厘米级精度。此外因为GPS丈量技能对测点间地通视和几许图形等方面地要求比惯例丈量办法灵敏、便利已完全能够用来施测各种等级地操控网。GPS全站仪的反展在地势和土地丈量以及各种工程、变形、;地表沉陷监测中已经得到广泛使用在精度、功率、本钱等方面显示出巨大的优越性。
(1)GPS体系的组成
GPS体系包含三大部分:空间部分-GPS卫星星座;地上操控部分-地上监控体系;用户设备部分-GPS信号接收机。
GPS卫星星座:
由21颗作业卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀散布在6个轨迹平面内轨道倾角为55度各个轨迹平面之间相距60度即轨迹的升交点赤经各相差60度。每个轨迹平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度一轨迹平面上的卫星比西边相邻轨迹平面上的相应卫星超前30度。
在两万公里高空的GPS卫星当地球对恒星来说自转一周时它们绕地球运转二周即绕地球一周的时刻为12恒星时。这样关于地上观测者来说每天将提早4分钟见到同一颗GPS卫星。坐落地平线以上的卫星颗数跟着时刻和地址的不同而不同最少可见到4颗最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时为了结算测站的三维坐标必须观测4颗GPS卫星称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几许方位散布对定位精度有必定的影响。关于某地某时乃至不能测得准确的点位坐标这种时刻段叫做“空隙段”。但这种时刻空隙段是很时刻短的并不影响全球绝大多数当地的全天候、高精度、接连实时的导航定位测量。GPS作业卫星的编号和实验卫星根本相同。
地上监控体系:
关于导航定位来说GPS卫星是一动态已知点。星的方位是根据卫星发射的星历-描绘卫星运动及其轨迹的的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地上监控体系供给的。卫星上的各种设备是否正常作业以及卫星是否一向沿着预订轨迹运转都要由地上设备进行监测和操控。地上监控体系另一重要作用是坚持各颗卫星处于同一时刻规范-GPS时刻体系。这就需求地上站监测各颗卫星的时刻求出钟差。然后由地上注入站发给卫星卫星再由导航电文发给用户设备。GPS作业卫星的地上监控系统包含一个主控站、三个注入站和五个监测站。
(2)GPS的定位原理
GPS的根本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时刻信息用户接收到这些信息后通过核算求出接收机的三维方位三维方向以及运动速度和时刻信息。
(3)GPS体系的特色
GPS体系具有以下主要特色:高精度、全天候、高功率、多功用、操作简洁、使用广泛等。
定位精度高使用实践现已证明GPS相对定位精度在 50KM以内可达10-6100-500KM可达10-71000KM可达10-9。在300-1500M工程精细定位中1小时以上观测的解其平面其平面方位差错小于1mm与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较其边长较差最大为0.5mm校差中差错为0.3mm。
观测时刻短跟着GPS体系的不断完善软件的不断更新现在20KM以内相对静态定位仅需15-20分钟;快速静态相对定位丈量时当每个流动站与基准站相距在15KM以内时流动站观测时刻只需1-2分钟然后可随时定位每站观测只需几秒钟。
测站间无须通视GPS丈量不要求测站之间互相通视只需测站上空开阔即可因而可节约很多的造标费用。因为无需点间通角度位方位可根据需求可稀可密使选点作业甚为灵敏也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的丈量作业。
可供给三维坐标经典大地丈量将平面与高程选用不同办法别离施测。GPS可一起准确测定测站点的三维坐标。现在GPS水准可满意四等水准丈量的精度。
操作简洁跟着GPS接收机不断改进自动化程度越来越高有的已达“傻瓜化”的程度;接收机的体积越来越小分量越来越轻极大地减轻丈量作业者的作业严重程度和劳动强度。使野外作业变得轻松愉快。
全天候作业现在GPS观测可在一天24小时内的任何时刻进行不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响功用多、使用广。
