| 内容：掌握 GPS 的基本概念和系統組成；掌握 GPS 的坐标系統和基本定位原理；了解 GPS 定位方法分類中絕對定位和相對定位、靜态定位和動态定位的概念及用途。 重點：GPS 的基本概念和系統組成； GPS 基本定位原理。 難點：GPS 定位方法分類中絕對定位和相對定位、靜态定位和動态定位的概念及用途。 一、GPS的定義及曆史 1、定義 全球定位系統 GPS （ Global Position System ） , 是一種可以授時和測距的空間交會定點的導航系統 , 可向全球使用者提供連續、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間資訊。 2、GPS 的産生與發展——由 TRANSIT 到 GPS （1）1957 年 10 月第一顆人造地球衛星上天，天基電子導航應運而生。 ` （2）美國 1964 年建成子午衛星導航定位系統 (TRANSIT) 。 （3）美國從 1973 年開始籌建全球定位系統， 1994 年全部建成，投入使用。 GPS 的研制最初主要用于軍事目的。如為陸海空三軍提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測、應急通訊和爆破定位等方面。随着 GPS 系統步入試驗和實用階段，其定位技術的高度自動化及所達到的高精度和巨大的潛力，引起了各國政府的普遍關注，同時引起了廣大測量工作者的極大興趣。特别是近幾年來， GPS 定位技術在應用基礎的研究、新應用領域的開拓、軟硬體的開發等方面都取得了迅速發展。 二、GPS 系統的組成 1、空間衛星部分。由 21 顆工作衛星和 3 顆備用衛星。 2、地面控制部分。其由 1 個主要站， 5 個監控站和 3 個注入站組成。 3、使用者接收機部分。 GPS 接收機的基本類型分導航型和大地型。大地型接收機又分單頻型（ L1 ）和雙頻型（ L1 ， L2 ）。  GPS定位原理及應用簡介 GPS 系統組成  GPS定位原理及應用簡介 GPS 空間衛星部分 GPS定位原理及應用簡介 GPS 地面控制部分 GPS定位原理及應用簡介 GPS定位原理及應用簡介 導航型 GPS 接收機 大地型 GPS 接收機 三、GPS 定位方法分類 GPS 的定位方法，若按使用者接收機天線在測量中所處的狀态來分，可分為靜态定位和動态定位；若按定位的結果來分，可分為絕對定位和相對定位。 靜态定位，即在定位過程中，接收機天線（觀測站）的位置相對于周圍地面點而言，處于靜止狀态；而動态定位則正好相反，即在定位過程中，接收機天線處于運動狀态，定位結果是連續變化的。 絕對定位亦稱單點定位，是利用 GPS 獨立确定使用者接收機天線（觀測站）在 WGS-84 坐标系中的絕對位置。相對定位則是在 WGS-84 坐标系中确定收機天線（觀測站）與某一地面參考點之間的相對位置，或兩觀測站之間相對位置的方法。 各種定位方法還可有不同的組合，如靜态絕對定位、靜态相對定位、動态絕對定位、動态相對定位等。目前工程、測繪領域，應用最廣泛的是靜态相對定位和動态相對定位。 按相對定位的資料解算，是否具有實時性，又可将其分為後處理定位和實時動态定位（ RTK ），其中，後處理定位又可分為靜态（相對）定位和動态（相對）定位。 四、GPS 定位原理 1、絕對定位原理 利用 GPS 進行絕對定位的基本原理為：以 GPS 衛星與使用者接收機天線之間的幾何距離觀測量 GPS定位原理及應用簡介 為基礎，并根據衛星的瞬時坐标（ XS ,YS ,ZS ），以确定使用者接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。 設接收機天線的相位中心坐标為（ X,Y,Z ），則有： GPS定位原理及應用簡介 衛星的瞬時坐标（ XS ,YS ,ZS ）可根據導航電文獲得，是以式中隻有 X 、 Y 、 Z 三個未知量，隻要同時接收 3 顆 GPS 衛星，就能解出測站點坐标（ X,Y,Z ）。可以看出， GPS 單點定位的實質就是空間距離的後方交會。 GPS定位原理及應用簡介 GPS 絕對定位圖 2、相對定位原理 GPS 相對定位，亦稱差分 GPS 定位，是目前 GPS 定位中精度最高的一種定位方法。其基本定位原理為：如圖 7-22 所示，用兩台 GPS 使用者接收機分别安置在基線的兩端，并同步觀測相同的 GPS 衛星，以确定基線端點（測站點）在 WGS-84 坐标系中的相對位置或稱基線向量。 GPS定位原理及應用簡介 GPS 相對定位圖 五、GPS 的後處理定位方法 目前在工程中，廣泛應用的是相對定位模式。其後處理定位方法有：靜态定位和動态定位。 1、靜态相對定位 （1）方法 将幾台 GPS 接收機安置在基線端點上，保持固定不動，同步觀測 4 顆以上衛星。可觀測數個時段，每時段觀測十幾分鐘至1小時左右。最後将觀測資料輸入計算機，經軟體解算得各點坐标。 （2）用途 是精度最高的作業模式。主要用于大地測量、控制測量、 變形測量、工程測量。 （3）精度 可達到（ 5mm +1ppm ） 2、動态相對定位 （1）方法 先建立一個基準站，并在其上安置接收機連續觀測可見衛星，另一台接收機在第 1 點靜止觀測數分鐘後，在其他點依次觀測數秒。最後将觀測資料輸入計算機，經軟體解算得各點坐标。動态相對定位的作業範圍一般不能超過 15km 。 （2）用途 适用于精度要求不高的碎部測量。 （3）精度 可達到（ 10-20mm +1ppm ） GPS定位原理及應用簡介 GPS定位原理及應用簡介 圖一：靜态相對定位模式 圖二：動态相對定位模式 六、GPS 實時動态定位（ RTK ）方法 1、RTK 工作原理及方法 與動态相對定位方法相比，定位模式相同，僅要在基準站和流動站間增加一套資料鍊，實作各點坐标的實時計算、實時輸出。 GPS定位原理及應用簡介 GPS定位原理及應用簡介 RTK 定位圖 2、RTK 用途 适用于精度要求不高的施工放樣及碎部測量。 3、作業範圍 目前一般為 10km 左右。 4、精度 可達到（ 10-20mm +1ppm ） | 
