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2017年4月下【施测鉴工】住宅与房地产工程测量中GPS的运用及其发展陈昱成（阳江市阳东区测量队，广东 阳江 529900）摘要：随着科技水平的不断提高，GPS技术也不断成熟，因其在工程测绘中具有精度高、耗费少、效率优的特点，因此在工程测绘中得到了广泛的应用。
文章阐述了工程测绘中使用GPS测量技术的应用，且对GPS测量技术的发展进行了分析。
关键词：工程测量；GPS；工程变形；虚拟现实中图分类号：[P258] 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2017）04-0225-01GPS作为一种新型的工程测绘技术，在实际测绘中有着很强的操作性，已经开始在现代工程测绘中广泛应用。
在建筑工程中，工程测绘对工程的质量有很大的影响，因此要保证工程测绘的效率与准确性。
GPS测量技术将测绘工艺和先进的科学技术结合起来，极大地提高了工程测绘的工作效率及数据的可靠性。
1 GPS测量技术介绍GPS系统是以卫星为基础的无线电导航技术，主要由卫星、用户设备及地面监测系统组成。
随着经济的发展及科学的进步，GPS系统的安全性、可靠性及稳定性被不断地改善，被应用到不同领域，工程测绘中也应用GPS测量技术。
2 GPS测量技术的应用2.1 水下地形测绘中的应用GPS技术在进行水下地形测绘时，相关技术人员要确保将GPS与测深仪、潮位仪以及差分GPS接收机与终端设备连接完整，形成完整的水下测绘系统。
GPS接收机接收的信号主要来源于差分基站信号以及GPS卫星信号。
测绘时，首先将测量阶段的起始坐标输入到计算机中，通过GPS接收机准确无误的将所测量的坐标输送到计算机中；然后对坐标值进行相关的计算以及参数转换。
测量人员利用导航监视器的跟踪路线进行航向修正，通过实时对计算机进行操控，完成数据的记录以及存储。
2.2 大地控制网中的应用GPS系统改变了原来大地控制网络的长钢轨测角及测轨的方式，建立了新的大地控制网—GPS大地控制网。
1991年，我国尝试将GPS的技术应用到大地控制网的基础建设上，大地控制网络中的控制点距离一般很远，传统的测量仪器没有办法进行精度较高的测量工作。
上周，美国媒体一篇关于欧洲“伽利略”卫星导航系统的报道，使这个中国也有参加合作开发的项目再次成为关注的焦点。
美国一些官员以担心该系统被敌对国家与美国进行战争时使用为借口，威胁在不利情况发生时攻击该系统的卫星。
自从俄罗斯的“格洛纳斯”卫星导航系统(Glonass)受前苏联剧变影响一蹶不振之后，美国的全球定位系统(GPS)几乎独霸全球卫星定位服务市场，随着俄罗斯国力的逐渐增强，Glonass将在未来三四年里恢复使用，而欧盟的“伽利略”卫星导航系统(Galileo)也要在2008年投入运营，届时，卫星导航服务将由美国一家独霸转为三国分立，面对这样的局面，美国官员的激进言论也就不足为奇。
回顾Galileo此前的筹划历程，处处可以看到美国阻碍该计划的身影，这表明，美国对卫星导航领域可能即将到来的三国时代依然抱着敌视态度，尽管如此，在中欧俄三方的合作下，这一时代也将很快来临。
“欧版GPS”挑战美国自冷战结束后，美国在空间领域的军事和民用技术开发上逐渐呈现出绝对优势，目前在全球卫星定位和导航服务上几乎独霸全球，美国的GPS(全球定位系统)自投入使用近20年来，不仅为美国本土提供了周到的民用服务，而且为美军军事行动立下了汗马功劳。
GPS 在军事应用上给人们留下深刻的印象是在海湾战争时期。
在美军攻击伊拉克的一个水电厂时，为了达到立即打击敌人、同时减少损失的效果，美军使用依靠GPS导航的“斯拉姆”空地导弹，他们先发射了第一枚导弹将电厂的围墙炸开一个洞，紧跟着，第二枚导弹像长了眼睛一样穿洞而入，一举摧毁了发电厂的核心部位，而附近的水闸却完好无损。
这种“千里穿杨”的功夫着实令世界为之动容。
欧洲的卫星定位服务一直由美国免费提供，但美国出于自身利益长期只为欧洲提供精度百米以上服务，而GPS在美国的民用领域精度可以达到30米，军事用途更达到了10米。
内外有别的“二等服务”让欧洲人甚为不满，在这种涉及军事应用以及巨大民用利益的技术上，欧洲人决心打造自己的卫星导航系统，摆脱对美国的依赖。
GPS定位系统的发展历史及应用前景首先，我们来了解一下GPS。
全球定位系统（Global Positioning System，通常简称GPS）是美国国防部研制的一种全天候的，空间基准的导航系统，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续地精确地确定三位位置和三位运动及时间的需要。
它是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。
它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高精度的时间标准。
该系统由三部分组成：空间部分———太空中的24颗GPS 卫星；地面控制部分———地面上的1个主控站、3个数据注入站和5个监测站；用户设备部分———GPS 信号接收机。
最少只需其中4颗卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫星数越多，解码出来的位置就越精确。
GPS信号分为民用的标准定位服务（sps,standard positioning service)和军规的精密定位服务（pss,precise positioning service)两类。
民用讯号中加有误差，其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。
2000年以后，克林顿政府决定取消对民用信号所加的误差。
因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。
发展历史首先，我们来了解一下GPS系统的前身：子午卫星导航系统（NNSS）。
该系统又称多普勒卫星定位系统，它是58年底由美国海军武器实验室开始研制,于64年建成的“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System）。
这是人类历史上诞生的第一代卫星导航系统。
子午卫星导航系统的组成（1）卫星星座：子午卫星星座，由六颗独立轨道的极轨卫星组成。
（2）地面系统：地面设有4个卫星跟踪站； 1个计算中心；1个控制中心；2个注入站；1个天文台（海军天文台）。
子午卫星导航系统的不足之处一次定位所需时间过长，无法满足高速用户的需要。
一次测量定位的过程中，要求卫星对于测点的起、止观测角度θ必须在90°左右。
卫星是导航系统的核心所在，了解卫星技术演进，对透彻理解导航系统具有重要意义。
当前，全球卫星导航系统由美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲GALILEO、中国北斗等组成，其中美国GPS 系统出现最早、发展最为完善。
近年来，我国大力发展北斗卫星导航系统。
根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》，至2020年我国卫星导航产业规模将达到4000亿元。
分析GPS 卫星技术演进及最新发展趋势，将为我国发展北斗卫星导航系统带来启发。
GPS 卫星演进路线与发展趋势文/汪志斌GPS系统即全球定位系统（Global Positioning System），其空间段由覆盖地球的24颗卫星组成，该系统可以保证在任意时刻、地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以便采集该观测点的经纬度和高度，从而实现导航、定位、授时等功能，具有高精度、高效率、低成本的特点。
GPS试验性导航卫星GPS系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候、全球性的导航服务，最初被用于情报收集、核爆监测、应急通讯等军事目的。
具有实验性质的GPS Block-1卫星，在GPS发展历史上的地位类似于北斗一代卫星在CAMPASS系统的地位。
1974年，洛克维尔公司获得美国空军的合同，于1978～1985年期间发射了11颗GPS Block-1卫星，除了1颗发射失败之外，其余10颗卫星均能正常工作，这些卫星大部分超过了为期5年的设计寿命，有些卫星寿命甚至超过10年。
GPSBlock-1发射质量763.2kg，入轨质量444kg。
太阳电池功率410W。
星上两个导航信号频段分别为：L1，中心频率1575.42MHz；L2，中心频率1227.60MHz。
在L1频段播发1个C/A码民用导航信号，在L1和L2频段各播发1个P（Y）码军用导航信号。
第一代GPS导航卫星GPS Block-2卫星GPS Block-2卫星是美国GPS系统的第1个工作星型号，主承包商为洛克维尔公司，共生产GPS Block-2卫星10颗，其中9颗卫星发射成功。
GPS 的发展与现状随着科学技术以及社会的发展，GPS 已经被大多数人所熟知。
何为 GPS 它 在我们生活中起到了什么作用？它将来又会有什么发展? GPS 是英文 Global Positioning System （全球定位系统）的简称。
20实际70年代由美国海陆空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
主要目的是为军事领域提供导航服务。
到 1994年3月，全球覆盖率高达GPS 是 98%勺24颗GPS 卫星星座已布设完成。
GPS 的构成GPS 是由空间部分、地面控制系统和用户设备这三个部分构成。
其中,空间部分是由24颗工作卫星组成，它位于距地表20200千米的上空，均 匀分布在6个轨道面上（每个4颗），轨道倾角为55度。
除此之外，还 有3颗有源备份卫星在轨运行。
地面控制系统是由监测站、主控制站和 地面天线组成。
用户设备部分就是 GPS 信号接收机。
GPS 定位原理GPS 定位的基本原理是根据告诉运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。
GPS 的特点GPS 可以实现全球全天候的工作，其定位精度高、观测时间短，功能多应用广泛。
全球定位系统的主要用途：（1）陆地应用，主要包括车辆导航、应急 反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；（2）海洋应用，包括远洋船最佳 航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文 地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；（3）航空航天应用, 包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航 空救援和载人航天器防护探测等。
GPS 最早是用于军事领域的。
1989年，一群认真专注的工程师和一个伟大的产品构想，造就了今日全球卫星定位导航系统的领导品牌GARMI —兼具最佳的销售成绩与专业技术。
由制造当初在波斯湾战争中被联军采用的第一台手持 GPS 到现今成为 GPS 的第一品牌,GARMIN 勺产品以更优良的功能和用途远远超越传统为GPS 立下一崭新的里程碑。
GPS的发展历程以及世界三大GPS系统发展历程：GPS的英文全名叫：Global Posting System，中文名字叫全球卫星导航系统，简称GPS。
GPS的上一代产品是美国海军1964年研制的“子午仪”导航卫星，属于低轨道卫星。
主要用途是为核潜艇和水面舰艇的导航之用，兼做大地测量功能。
它最重要的功能是为北极星核导弹提供精确的定位，以便迅速发动核打击。
第一颗是子午仪1B号，用来对导航卫星方案及其关键技术进行试验鉴定，并验证双频多普勒测速定位导航原理，结果证明卫星导航可行。
1963 年12月发射第一颗实用导航卫星子午仪 5B-2号；1964 年6月发射第一颗定型导航卫星子午仪 5C - 1号，并交付海军使用；1967 年7月子午仪号导航卫星组网实用并允许民用。
1972年开始执行子午仪改进计划（TIP ），共发射3颗卫星，主要试验扰动补偿系统，对大气阻力和太阳辐射压力等引起的轨道摄动作实时补偿，大大提高了轨道预报精度，故称无阻力卫星。
1981 年5月发射经过改进的实用型子午仪号卫星，改名为新星号（NOVA）。
为了解决“子午仪”存在的众多问题，美国国防部70年代投资100亿美元开发新的卫星导航系统，即我们熟悉的GPS，从当时到1993年GPS建成投入使用，共耗资300亿美元以上。
GPS在当时隶属于“星球大战”的组成部分受到了相当高的重视，80年代美国放弃星球大战计划后，GPS仍然得以存活发展。
GPS的发展．．大约经历了几个阶段:第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。
研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。
实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。
1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。
1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS 星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
1GPS定位技术的详细发展历程1．早期的卫星定位技术GPS定位技术是利用人造地球下星进行点位测量的技术。
当初，人造地球卫星仅仅作为一种空间的观测目标，由地面观测站对它进行摄影观测，测定测站至卫星的方向，建立卫星三角网；也可以用激光技术对卫星进行距离观测，测定测站至卫星的距离，建立卫星测距网。
这种对卫星的几何观测能够解决用常规大地测量技术难以实现的远距离陆地海岛联测定位的问题。
20世纪60一70年代．美国国家大地测量局在英国和德国测绘部门的协助下，用卫星三角测量的方法花了几年时间测设了有45个测站的全球三角网，点位精度5M但是这种观测方法受卫星可见条件及天气的影响，费时费力，不仅定位精度低，而且不能测得点位的地心坐标。
因此，卫星三角测量很快就被卫星多普勒定位所取代，使卫星定位技术从仅仅把卫星作为空间观测目标的低级阶段，发展到了把卫星作为动态已知点的高级阶段。
2.子午卫星导航系统的应用及其缺陷20世纪50年代末期，美国开始研制用多普勒卫星定位技术进行测速、定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统(NN5s)。
子午卫星导航系统的问世，开创了海空导航的新时代．揭开了卫星大地测量学的新篇章。
70年代，部分导航电文解密交付民用。
自此，卫星多普勒定位技术迅速兴起。
多晋勒定位具有经济快速、精度均匀、不受天气和时间的限制等优点。
只要在测点上能收到从子午卫星上发来的无线电信号，便可在地球表面的任何地方进行单点定位或联测定位，获得测站点的三维地心坐标o 70年代中期，我国开始引进多普勒接收机，进行了西沙群岛的大地测量基准联测。
国家测绘局和总参测绘局联合泅设了全国卫星多普勒大地网，石油和地质勘探部门也在西北地区测设了卫星多普勒定位网。
在美因子午卫星导航系统建立的同时，前苏联也于1965年开始建立了一个卫星导航系统，叫做clcJ叨A o该系统有12颗所谓宇宙卫星。
NNsl和cicMA卫星导航系统虽然将导航和定位推向了一个新的发展阶段，但是它们仍然存在着一些明显的缺陷，比如卫星少、不能实时定位。
上周，美国媒体一篇关于欧洲“伽利略”卫星导航系统的报道，使这个中国也有参加合作开发的项目再次成为关注的焦点。
美国一些官员以担心该系统被敌对国家与美国进行战争时使用为借口，威胁在不利情况发生时攻击该系统的卫星。
自从俄罗斯的“格洛纳斯”卫星导航系统(Glonass)受前苏联剧变影响一蹶不振之后，美国的全球定位系统(GPS)几乎独霸全球卫星定位服务市场，随着俄罗斯国力的逐渐增强，Glonass将在未来三四年里恢复使用，而欧盟的“伽利略”卫星导航系统(Galileo)也要在2008年投入运营，届时，卫星导航服务将由美国一家独霸转为三国分立，面对这样的局面，美国官员的激进言论也就不足为奇。
回顾Galileo此前的筹划历程，处处可以看到美国阻碍该计划的身影，这表明，美国对卫星导航领域可能即将到来的三国时代依然抱着敌视态度，尽管如此，在中欧俄三方的合作下，这一时代也将很快来临。
“欧版GPS”挑战美国自冷战结束后，美国在空间领域的军事和民用技术开发上逐渐呈现出绝对优势，目前在全球卫星定位和导航服务上几乎独霸全球，美国的GPS(全球定位系统)自投入使用近20年来，不仅为美国本土提供了周到的民用服务，而且为美军军事行动立下了汗马功劳。
GPS 在军事应用上给人们留下深刻的印象是在海湾战争时期。
在美军攻击伊拉克的一个水电厂时，为了达到立即打击敌人、同时减少损失的效果，美军使用依靠GPS导航的“斯拉姆”空地导弹，他们先发射了第一枚导弹将电厂的围墙炸开一个洞，紧跟着，第二枚导弹像长了眼睛一样穿洞而入，一举摧毁了发电厂的核心部位，而附近的水闸却完好无损。
这种“千里穿杨”的功夫着实令世界为之动容。
欧洲的卫星定位服务一直由美国免费提供，但美国出于自身利益长期只为欧洲提供精度百米以上服务，而GPS在美国的民用领域精度可以达到30米，军事用途更达到了10米。
内外有别的“二等服务”让欧洲人甚为不满，在这种涉及军事应用以及巨大民用利益的技术上，欧洲人决心打造自己的卫星导航系统，摆脱对美国的依赖。
