全球定位系统技术在地理信息系统中的应用
一、GPS技术的概述
全球定位系统（GPS），是由美国发起和控制的卫星导航系统。GPS系统由一组24颗卫星、地面控制站和用户设备组成，能够提供全球覆盖的三维导航和定位服务。GPS技术的普及和发展在工程、农业、测绘、航空、航海、安全等领域中得到广泛应用。
二、GPS在地理信息系统中的应用
GPS在地理信息系统（GIS）中发挥着重要作用。GIS会从用户收集的经纬度和高程数据中生成空间特定的分析和地图结果。地图缩放、添加地形、建筑物、路线规划和交通管制等操作需要依赖GPS技术。
1. 位置和导航
GPS系统提供了位置、方向和速度信息，可用于导航和路线规划。GPS技术还广泛应用于自动驾驶汽车、持续监控和地理信息采集等领域。
2. 动态空间数据收集
GIS需要广泛应用于实时数据，GPS提供了在特定时间和位置的动态空间数据，为GIS提供实时更新和监视服务。GIS会从传感器采集的实时数据，并将其与GPS数据结合使用，从而生成实时地图。
3. 卫星影像
高分辨率卫星影像可以用来对以下方面进行测量：土地利用变化、城市化和气候变化。GPS技术能够通过将移动设备与卫星连接，准确的记录卫星影像NBV（nadir视图角）。
4. 土地测量和其他测量领域的应用
GPS测量技术在土地测量、建筑测量、道路测量和水文测量领域中得到了广泛应用。精确的距离、方向、速度和位置数据能够对地形地貌进行精细的测量。
5. 3D可视化
GPS系统提供了被三维测量仪所控制的精确测量数据，这些数据还可以用于三维可视化，提供更为直观的结果，并且允许用户在3D场景中进行导航，建立VR模型和实现颜色定量显示。
三、结论
在GIS领域中，GPS技术的应用得到了广泛的应用。通过捕获现场GPS位置数据，GIS能够生成精确的地图、可视化和实时监测，满足各种空间分析和地理信息系统需求。借助GPS技术，GIS便可以在短时间内完成数据采集、测量、制图等工作，大大提高了生产率，降低了运营成本，因此，未来在GIS领域的 GPS技术发挥着重要作用。
全球卫星定位系统（ GPS ）
24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
全球定位系统属于美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。该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（ DOP ）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。
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全球卫星定位系统简介
作者：于吉海
来源：《地理教育》2009年第06期
一、卫星定位系统如何导航
全球定位系统(GPS)由三部分构成：地面控制部分(由主控站、地面天线、监测站和通讯辅助系统组成)、空间部分(由24颗卫星组成，分布在6个道平面上)、用户装置部分(主要由GPS接收机和卫星天线组成)。
24颗GPS卫星在离地面1.2万千米的高空上，以12小时为周期环绕地球运行，使得在任意时刻，地面上任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。整个系统昼夜不停地向地面发送导航定位信息，提供精确、连续的三维位置和速度、时间信息。通过GPS终端，用户在地球表面的任何地方，仅需几秒钟到十几秒钟就能够确定自己的位置和精确时间，获得相关的导航信息。
二、世界各国的卫星定位系统
1，美国GPS系统
GPS全球卫星导航定位系统，是由美国国防部研制部署和控制的军民两用卫星导航定位系统。美国国防部从1973年开始研制，1978年首次发射，在1978--1985年问共发射了第一代试验型全球导航定位系统卫星11颗。到1994年3月，完成了由24颗第三代全球导航定位系统卫星组成的导航定位星座系统。
现在运行的GPS全球卫星导航定位系统由24颗工作卫星和4颗备用卫星组成。它们分布在6个等间距的轨道平面上，轨道高度为2，01836万千米，周期约12小时，用户在任何时间都至少能看到4～6颗卫星，定位一次仅需几秒钟，可实现全球范围连续、近实时的定位、测速与授时。
GPS全球卫星导航定位系统所发射的信号编码有精码与粗码之分。精码保密，主要提供给本国和盟国的军事用户使用，粗码提供给本国众和全世界使用。 龙源期刊网
1991年海湾战争期间，美军将GPS全球卫星导航定位系统首次应用于实战，并获得了巨大成功。10多年来，GPS全球卫星导航定位系统一直在运转，从美国本土到世界各地，从军用到民用，从南极的科考队员到伊拉克的美军士兵身上，处处可以发现它的身影。
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GPS：定位全世界
作者：
来源：《CHIP新电脑》2014年第07期
在20世纪中后期，美国军方意识到他们需要一个定位系统。60年代，卫星导航系统Transit投入使用，但它的精确度只能达到15m～500m的级别。
1973年，美国国防部决定开发一个更精确的定位系统。经过一段时间的方案论证，第一颗GPS卫星于1978年发射进入其20 200km高的运行轨道。1985年前，美国又发射了另外10颗GPS卫星。但在1983年，美国政府便决定对用于非军用目的的设备开放全球定位系统。促成这一决定的是当年韩国民航班机被苏联击落的事件，而造成此次事件的原因之一就是韩国航班的飞行员不了解飞机的方位导致迷路。不过民用的GPS远不会有军用版本那么精确。
美国政府在全球定位系统上花费了超过120亿美元，而这些投入大多用于怎样能够让这个目的仅为定位的系统更加精确，最终达到米级别的精确度。但是他们同时实施了选择性干扰系统，使得民用GPS的信号变得更加不精确。其背后的原因是美国军方想对这项最新技术有所保留。GPS信号的精确度大约只有200m级别，除非使用来自军方的特殊密钥。
不过这样的精确度对于民用设备来讲已经足够了，而且在1995年以前，用于GPS的卫星群组并不能覆盖全球，直到1995年7月17日完成拼图的那颗卫星发射，全球定位系统才真正可以对全球任何一个角落进行定位。而选择性干扰系统也一直在运行中，直到2000年5月1日，美国军方宣布解除对GPS卫星信号的选择性干扰，使得民用GPS的精确度达到了15m级别。最初的民用GPS应用来自地理领域，通过对位置信息的精确监测，地标系统可以跟踪大陆板块的运动，从而支持对地震的研究。
现在，对GPS的非军事应用已经远远超过了军事应用：根据IEMR公司的市场预测，2015年能够接收GPS信号的设备将达到9.467亿台，跟2014年相比将会有15.8%的增长，这也将是历史上最高的增长率了。现在几乎每一部智能手机中都集成了GPS模块，并将从全球定位系统中获取的精确位置信息传输给各种网站以获取基于位置的服务，而这正是当初美国军方试图避免的事情。 龙源期刊网
