第3版：钢结构工程中的GPS测量定位技术应用成果

全球定位系统（GPS）是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。

GPS主要由三大部分组成，即空间部分、地面监控部分、用户设备部分。GPS的空间部分是指GPS工作卫星星座，其由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星，均匀分布在6个轨道上。GPS的地面监控部分由5个地面站组成，即1个主控站、3个注入站和5个监控站。主控站的主要任务为：根据各监控站提供的观测资料推算编制各颗卫星的星历、卫星钟差和大气层修正参数并把这些数据传送到注入站；提供GPS的时间标准；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；启用备用卫星以取代失效的工作卫星。注入站的主要任务为：在主控站的控制下，把主控站传来的各种数据和指令等正确并适时地注入相应卫星的存储系统。监测站的主要任务为：给主控站编算导航电文提供观测数据，每个监控站均用GPS信号接收机，对每颗可见卫星每6秒钟进行一次伪距测量和积分多普勒观测，并采集气象要素等数据。GPS的用户设备部分由GPS接收机硬件和相应的数据处理软件以及微处理机及其终端设备组成。其主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理实现实时导航。

GPS之所以在许多领域得到广泛应用，是因为其本身所具有的诸多优点，概括起来主要有以下几个方面：

（1）定位精度高。通过很多应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10－6，100～500km可达10－7，1000km以上可达10－9，在300～1500m工程精密定位中，1h以上观测的解算，其平面位置误差小于1mm，基线边长越长越能突显定位精度高的优势。

（2）观测时间短。由于GPS的不断完善，软件不断更新，目前20km以内相对静态定位，仅需15～20min，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，流动站只需观测1～2min，动态相对定位测量时，流动站出发时观测1～2min，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。

（3）测站间无须通视。GPS测量不要求站点间相互通视，只需测站上空开阔即可。(www.xing528.com)

（4）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施测，而GPS可同时精确测定测站点的三维坐标，目前GPS水准可达到四等水准测量的精度。

（5）操作简便。随着GPS机不断改进，自动化程度越来越高，体积也越来越小，重量越来越轻，有的已达“傻瓜化”的程度。

（6）全天候作业。使用GPS测量，不受时间限制，24h都可以工作，也不受起雾、刮风、下雨、下雪等天气的影响。

（7）功能多、应用广。GPS不仅可用于测量，还可用于测速、测时。测速精度可达0.1m/s，测时精度可达几十毫秒。随着人们对GPS的不断开发，其应用领域正在不断地扩大。

在工程测量领域中，由于GPS定位技术自身独特而强大的功能，充分显示了它在该领域实际测量工作中比常规控制测量具有更大的优越性和适应性，GPS具有其他测量仪器和测量方法所不能比拟的优点，同时也存在一些不足，还有待于进一步研究改善来适应实际测量工作。随着该技术的飞速发展和普及以及相关技术的应用，GPS定位技术将在城市建设及工程测量中得到更加广泛的应用。