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发布时间：2022-04-25 22:28
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时间：2023-10-16 02:54
（1）GPS系统的组成
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。
GPS卫星星座：
由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内轨道倾角为55度各个轨道平面之间相距60度即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道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行二周即绕地球一周的时间为12恒星时。这样对于地面观测者来说每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点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何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时甚至不能测得精确的点位坐标这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。
地面监控系统：
对于导航定位来说GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给卫星卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。
GPS信号接收机：
GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号并跟踪这些卫星的运行对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间解译出GPS卫星所发送的导航电文实时地计算出测站的三维位置位置甚至三维速度和时间。
GPS卫星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。
静态定位中GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变接收机高精度地测量GPS信号的传播时间利用GPS卫星在轨的已知位置解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰空中的飞机行走的车辆等）。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。
接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说两个单元一般分成两个独立的部件观测时将天线单元安置在测站上接收单元置于测站附近的适当地方用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体观测时将其安置在测站点上。
GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电以防止丢失数据。
近几年国内引进了许多种类型的GPS测地型接收机。各种类型的GPS测地型接收机用于精密相对定位时其双频接收机精度可达5MM+1PPM.D单频接收机在一定距离内精度可达10MM+2PPM.D。用于差分定位其精度可达亚米级至厘米级。
目前各种类型的GPS接收机体积越来越小重量越来越轻便于野外观测。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。
（2）GPS的定位原理
GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息用户接收到这些信息后经过计算求出接收机的三维位置三维方向以及运动速度和时间信息。
（3）GPS系统的特点
GPS系统具有以下主要特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。
定位精度高应用实践已经证明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工程精密定位中1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于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校差中误差为0.3mm。
观测时间短随着GPS系统的不断完善软件的不断更新目前20KM以内相对静态定位仅需15-20分钟；快速静态相对定位测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间只需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测量不要求测站之间互相通视只需测站上空开阔即可因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视点位位置可根据需要可稀可密使选点工作甚为灵活也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。
可提供三维坐标经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。
操作简便随着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重量越来越轻极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。
全天候作业目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响功能多、应用广。
从这些特点中可以看出GPS系统不仅可用于测量、导航还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1M/S测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。GPS系统的应用前景当初设计GPS系统的主要目的是用于导航收集情报等军事目的。但是后来的应用开发表明GPS系统不仅能够达到上述目的而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位米级至亚米级精度的动态定位亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此GPS系统展现了极其广阔的应用前景。
（4）GPS的用途
GPS最初就是为军方提供精确定位而建立的至今它仍然由美*方控制。军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标给海中的军舰导航为军用飞机提供位置和导航信息等。
目前GPS系统的应用已将十分广泛我们可以应用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航导弹的制导大地测量和工程测量的精密定位时间的传递和速度的测量等。对于测绘领域GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网测定全球性的地球动态参数；用于建立陆地海洋大地测量基准进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘；用于监测地球板块运动状态和地壳形变；用于工程测量成为建立城市与工程控制网的主要手段。用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图导致地理信息系统、全球环境遥感监测的技术*。
许多商业和*机构也使用GPS设备来跟踪他们的车辆位置这一般需要借助无线通信技术。一些GPS接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端来适应车队管理的需要。
由于多元化空间资源环境的出现 使得GPSGLONASSINMARSAT等系统都具备了导航定位功能形成了多元化的空间资源环境。这一多元化的空间资源环境促使国际民间形成了一个共同的策略即一方面对现有系统充分利用一方面积极筹建民间GNSS系统待到2010年前后GNSS纯民间系统建成全球将形成GPS/GLONASS/GNSS三足鼎立之势才能从根本上摆脱对单一系统的依赖形成国际共有、国际共享的安全资源环境。世界才可进入将卫星导航作为单一导航手段的最高应用境界。国际民间的这一策略反过来有影响和迫使美国对其GPS使用*作出更开放的调整。总之由于多元化空间资源环境的确立给GPS的发展应用创造了一个前所未有的良好的国际环境。
地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information
Systems，简称GIS）是介于信息科学，空间科学和地球科学之间的交叉学科。它由计算机系统、各种地理数据和和用户组成，通过计算机对各种地理数据统计、分析、合成和管理，生成并输出用户所需要的各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及*各部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。
地理信息系统20世纪60年代初萌芽于加拿大，作为一种通用技术，地理信息系统在最近30多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于经济建设的各个领域。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始，通过多年的努力，在地理信息系统技术上的应用开创了新的局面，并在全国性应用、区域规划管理和决策中取得了实际的经济效益。自90年代开始，步入快速发展阶段，执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化。总之，中国的地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。
遥感
遥感（英文名称为Remote
Sensing，缩写为RS）是利用遥感器从空中探测地面物体性质的。它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，来识别地面上各类物体，具有遥远地感知事物的意思。也就是利用航空飞机、飞船、卫星等飞行物的遥感器收集地面数据资料，从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地表物体。
遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年，美国发*第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。经过几十年发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象、地质科学和地理等领域，成为一门实用的、先进的空间探测技术。在未来的十年中，预计遥感技术将步入一个能快速，及时提供多种对地观测数据的新阶段，其应用领域随空间技术的发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。
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时间：2023-10-16 02:54
全球定位系统
和许多高新技术一样，全球定位系统（Global Positioning
System，简称GPS）最早出于军事目的而产生。早在上个世纪六十年代越南战争期间美军就有一个有四颗卫星组成的TRASIT系统。为彻底解决精确导航问题，美国国防部与1973年正式启动GPS计划，到1995年开始全面启用。此后，美*方开通了专为民用的导航频率。
GPS造价昂贵，但工作原理并不复杂，即通俗三点定位法。在GPS系统中，根据三颗位置已知悬在空中的卫星和它们到被测点的距离可以判断被测点。即以三颗卫星为圆心的，被测点到卫星的距离为半径的三个圆的交点，从而可以算出被测点的位置。若增加到四颗卫星，还可计算出被测点的海拔高度。
三维导航是GPS系统的基本功能，在包括军事，交通运输，道路桥梁工程，环境监测，天文观测，科学研究以及个人应用等领域中有着越来越广泛的应用。GPS系统由空间工程系统，地面监控系统，用户接收系统三部分组成。我国于2000年10月31日发*第一颗导航试验卫星，是我国自行建立的第一代卫星导航定位系统枣北斗导航系统的重要一环，也标志着我国在GPS系统技术领域迈入世界先进行列。
地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information
Systems，简称GIS）是介于信息科学，空间科学和地球科学之间的交叉学科。它由计算机系统、各种地理数据和和用户组成，通过计算机对各种地理数据统计、分析、合成和管理，生成并输出用户所需要的各种地理信息，从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及*各部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。
地理信息系统20世纪60年代初萌芽于加拿大，作为一种通用技术，地理信息系统在最近30多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于经济建设的各个领域。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始，通过多年的努力，在地理信息系统技术上的应用开创了新的局面，并在全国性应用、区域规划管理和决策中取得了实际的经济效益。自90年代开始，步入快速发展阶段，执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化。总之，中国的地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。
遥感
遥感（英文名称为Remote
Sensing，缩写为RS）是利用遥感器从空中探测地面物体性质的。它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理，来识别地面上各类物体，具有遥远地感知事物的意思。也就是利用航空飞机、飞船、卫星等飞行物的遥感器收集地面数据资料，从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地表物体。
遥感是以航空摄影技术为基础，在本世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，自1972年，美国发*第一颗陆地卫星后，标志着航天遥感时代的开始。经过几十年发展，目前遥感技术已广泛应用于资源环境、水文、气象、地质科学和地理等领域，成为一门实用的、先进的空间探测技术。在未来的十年中，预计遥感技术将步入一个能快速，及时提供多种对地观测数据的新阶段，其应用领域随空间技术的发展，尤其是地理信息系统和全球定位系统技术的发展及相互渗透，将会越来越广泛。
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