GPS（GlobalPositioningSystem）是美國研制的新一代衛星導航定位系統，可向全球用戶提供連續、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。為了進一步挖掘GPS的潛力，世界最著名的跨國測繪儀器公司Leica推出了局域GPS參考站系統（CORS系統）和集成了GPS系統的電子全站儀---Smart-Station。GPS系統的特點是定位精度高（單機定位精度優于10米，采用差分定位精度可達毫米級）、觀測時間短（20km以內相對靜態定位僅需15-20分鐘；RTK定位每站觀測只需幾秒鐘）、可提供三維坐標、操作簡便、可全球及全天候作業、功能多、應用廣（測速的精度可達0.1m/s，測時的精度可達幾十毫微秒）、測站間無須通視、重量輕、體積小、耗電省、可長時間連續作業。
GPS定位技術是通過地面上用戶接收機實時地連續接收高空中GPS衛星向地面發射的L波段載頻無線電測距信號，借助專門的計算程序獲取地面用戶接收機接收天線所在的三維位置。因此，GPS定位系統主要是由GPS衛星星座（空間部分）、地面監控系統（地面控制部分）、GPS信號接收機（用戶設備部分）三個部分組成的，這三個部分各有其獨立的功能和作用，對于整個全球定位系統來說，它們都是不可缺少的。GPS系統的空間部分由GPS衛星組成，稱為衛星星座，衛星星座的分布設置要保證地球上任何地點，任何時刻至少可以同時觀測到四顆衛星。GPS衛星主要由銫原子鐘、計算機、2塊7m2的太陽能翼板、無線電收發兩用機、導航荷載（接收數據，發射測距和導航數據）、姿態控制和太陽能板指向系統幾個部分組成，在衛星體兩端面上裝有全向遙測遙控天線（用于與地面監控網通信）。GPS衛星的基本功能可概括為5個方面，即接收和存儲由地面監控站發來的導航信息，接收并執行監控站的控制指令；利用衛星上的微處理機對不必要的數據進行處理；通過星載的原子鐘提供精密的時間標準；向用戶發送定位信息；在地面監控站的指令下，通過推進器調整衛星姿態和啟用備用衛星。GPS地面監控部分是GPS地面跟蹤網，GPS的地面監控部分由分布在全球的5個地面站組成，GPS地面控制部分的作用是負責監控全球定位系統的工作，監測站是主控站直接控制下的數據自動采集中心，主控站是核心可協調和管理地面監控系統。GPS用戶部分由GPS信號接收機及相關設備組成。GPS接收機是接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的無線電設備。GPS接收機主要由天線、接收機、處理器、控制顯示單元、電源等部分組成。GPS接收機的作用是接收GPS衛星發射的無線電信號，以獲得必要的定位信息和觀測量，并經過數據處理而完成定位工作。GPS接收機的基本類型主要分為大地型、導航型和授時型三種。測量應采用大地型接收機，大地型接收機按接收載波信號的差異分為單頻（L1）型和雙頻（L1，L2）型。
為了打破美國***對衛星導航技術的壟斷地位，一些國家已經或正在獨立或聯合構建其它的衛星導航系統。這些系統包括國際民航組織（ICAO）的GNSS系統、俄羅斯的GLONASS系統、歐洲空間局的NAVSAT系統、歐洲空間局的Galileo系統、國際海事衛星（INMASAT）系統、中國的北斗導航衛星系統。目前已經運行并使用的是俄羅斯的GLONASS系統（GlobalNavigationSatelliteSystem--全球導航衛星系統）。GLONASS系統類似于GPS系統，是俄羅斯以空間為基礎的無線電導航系統。
圖6-4-1Leica的連續運行參考站系統圖6-4-2GPS參考站設備安裝連接示意圖
CORS系統（連續運行衛星定位服務系統）是建立在現代GNSS（GlobalNavigationSateliteSystem--全球導航衛星系統）技術、計算機網絡技術、網絡化實時定位服務技術、現代移動通信技術基礎之上的大型區域性定位與導航綜合服務網絡，它是衛星導航定位技術、測繪學、氣象學、地理信息系統、計算機技術與現代通訊技術等的有機結合，是大區域“空間數據基礎設施”的最為重要的組成部分，也是大區域數字化多種空間數據采集的基準參考框架，是大區域自動化獲取和采集各類空間信息的位置、時間和與此相關的動態變化的一種基礎設施。系統通常是由分布于整個區域內的若干衛星基準站、系統控制中心、發播系統、用戶應用系統等組成，各種數據服務通過各種無線或有線公眾數據網絡完成（如因特網、手機通訊網及廣播網等）。由于其服務方式符合國際標準，因此整個區域及鄰近地區的不同用戶都可以使用其數據服務，完成各種精密定位、快速和實時定位、導航等工作。CORS系統的出現可滿足城市規劃、國土測繪、地籍管理、城鄉建設、環境監測、防災減災、船舶、車輛導航、交通監控等多種現代信息化管理的社會需求。CORS系統的技術目前已經非常成熟，國內、外運用較多，我國在較大地理區域建成并運行的CORS系統目前只有廣東和江蘇。Leica的連續運行參考站系統（CORS系統）見圖6-4-1，GPS參考站（CORS系統）設備安裝連接見圖6-4-2（示意圖）。
GPS測量采用廣播星歷時其相應坐標系為世界大地坐標系WGS-84。GPS測量采用GPS時間系統，因此測量時應采用世界協調時（UTC）。
GPS測量的精度
我國目前將GPS測量按其精度劃分為AA、A、B、C、D、E等6個等級。
GPS測量控制網技術設計
GPS網布測前應進行技術設計以得到最優的布測方案。
GPS測量的選點要求
實地選點前應收集有關布網任務與測區的資料（包括測區1：50000或更大比例地形圖，已有各類控制點、衛星跟蹤站的資料等），應充分了解和研究測區情況（特別是交通、通訊、供電、氣象及大地點等情況）。GPS點的基本要求主要有8點，即點位應便于安置接收設備和操作且視野開闊（視場內障礙物高度角不宜超過15o）；應遠離大功率無線電發射源（比如到電視臺、電臺、微波站、等的直線距離應不小于200m，到高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道的最近距離應不小于50m）；附近不應有強烈反射衛星信號的物體（比如大型建筑物、等）；交通應方便并有利于其他測量手段的擴展和聯測；地面基礎應穩定且易于點位的保存；AA、A、B級GPS點應選在能長期保存的地方；應充分利用符合要求的舊有控制點；應盡可能使測站附近的小環境（比如地形、地貌、植被、等）與周圍大環境保持一致以減少氣象元素的代表性誤差。在非基巖的AA、A級GPS的附近應埋設1~3個輔助點并測定其與GPS點的距離和高差（精度應優于±5mm）。
GPS點測量標石的安置
GPS點的標石類型及其適用級別分別為基巖天線墩（AA、A級）、巖層天線墩（AA、A級）、基巖標石（B級）、巖層普通標石（B~E級）、土層天線墩（AA、A級）、普通基本標石（B~E級）、凍土基本標石（B級）、固定沙丘基本標石（B）、普通標石（B~E級）、建筑物上的標石（B~E級），C級以下臨時性工程網點可埋設簡易標志。各種類型的標石應設有中心標志，基巖和基本標識的標石中心標志應用銅或不銹鋼***，普通標石的中心標志可用鐵或堅硬的復合材料***，標志中心應可有清晰、精細的十字線或嵌入不同顏色金屬（不銹鋼或銅）***的直徑小于0.5mm的中心點并應在標志表面制有“GPS”及施測單位名稱。各種天線墩必須附有強制對中裝置。
各級GPS點的標石應用混凝土灌制。
GPS測量系統的基本要求
GPS接收機的選用可根據具體情況選擇，具體見表6-4-3。
表6-4-3不同等級GPS網對接收機的基本要求
GPS網等級
AA
A
B
C
D、E
單頻/雙頻
雙頻/全波長
雙頻/全波長
雙頻
雙頻或單頻
雙頻或單頻
觀測量至少有
L1、L2載波相位
L1、L2載波相位
L1、L2載波相位
L1載波相位
L1載波相位
同步觀測接收機數量（臺）
≥5
≥4
≥4
≥3
≥2
GPS接收機等儀器應指定專人保管，不論采用何種運輸方式均要求專人押運并應采取防震措施且不得碰撞、倒置和重壓，軟盤驅動器在運輸中應插入保護片或廢磁盤進行保護。GPS作業時必須嚴格遵守技術規定和操作要求，作業人員須經培訓合格后方可上崗操作，未經允許非作業人員不得擅自操作儀器。GPS接收儀器應注意防震、防潮、防曬、防塵、防蝕、防輻射，應定期分別用清洗盤和專用清潔劑清洗軟盤驅動器或磁帶機的磁頭，電纜線不得扭折也不得在地面拖拉、碾砸（其接頭和聯結器要始終保持清潔）。GPS作業結束后應及時擦凈接收機上的水汽和塵埃并及時存放在儀器箱內，儀器箱應置于通風、干燥陰涼處，箱內干燥劑呈粉紅色時應及時更換。GPS儀器交接時應按規定的一般檢視項目進行檢查并填寫交接情況記錄。GPS接收機在外接電源前應檢查電壓是否正常，電池正負極切勿接反。當天線置于樓頂、高標及其他設施的頂端作業時應采取加固措施，雷雨天氣時應有避雷設施或停止觀測。接收機在室內存放期間，室內應定期通風并每隔1~2個月通電檢查一次，接收機內電池要保持充滿電的狀態，外接電池應按電池要求按時充放電。嚴禁拆卸接收機各個部件，天線電纜不得擅自切割改裝、改換型號或接長。GPS發生故障時應認真記錄并報告有關部門請***人員維修。GPS定位測量所用的通風干濕表與空盒氣壓表應定期送計量檢定部門檢驗并在有效期內使用。
GPS觀測的基本要求
各級GPS測量的基本技術規定見表6-4-4。
表6-4-4各級GPS測量基本技術要求規定
項目級別
AA
A
B
C
D
E
衛星截止高度角（o）
10
10
15
15
15
15
同時觀測有效衛星總數
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
有效觀測衛星總數
≥20
≥20
≥9
≥6
≥4
≥4
觀測時段數
≥10
≥6
≥4
≥2
≥1.6
≥1.6
時段長度min
靜態
≥720
≥540
≥240
≥60
≥45
≥40
快
速
靜
態
雙頻+P（Y）
—
—
—
≥10
≥5
≥2
雙頻全波
—
—
—
≥15
≥10
≥10
單頻或雙頻半波
—
—
—
≥30
≥20
≥15
采樣間隔s
靜態
30
30
30
10~30
10~30
10~30
快速靜態
—
—
—
5~15
5~15
5~15
時段中任意衛星有效觀測時間min
靜態
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
快
速
靜
態
雙頻+P（Y）
—
—
—
≥1
≥1
≥1
雙頻全波
—
—
—
≥3
≥3
≥3
單頻或雙頻半波
—
—
—
≥5
≥5
≥5
注：1、在時段中觀測的衛星應為有效觀測衛星。2、計算有效觀測衛星總數時應將各時段的有效觀測衛星數扣除其間的重復衛星數。3、觀測時段長度應為開始記錄數據到結束紀錄的時間段。4、觀測時段數≥1.6指每站觀測一時段，至少60%測站再觀測一時段。
GPS測量作業所獲得的成果紀錄應包括觀測記錄（磁盤、光盤或磁帶存儲）、測量手簿、其他紀錄（主要有觀測計劃、偏心觀測資料、等）。
GPS天線墩上天線高h的測定應用天線高量測桿或小鋼卷尺從廠家規定的天線高量測基準面彼此相隔120°的三個位置分別量取到天線墩中心標志面的垂直距離（互差應小于2mm）取平均值作為天線高。
GPS觀測的數據處理
目前的GPS接收機均可利用機內的固化軟件自動處理數據。C級及以下各級GPS網基線解算及B級GPS網及基線預處理可采用隨接收機配備的商用軟件，AA、A、B級GPS網基線精處理須采用專門的軟件，計算結果中應包括相對定位坐標和協方差陣等平差所需的元素。
GPS觀測數據的解算應根據外業施測精度要求和實際情況、軟件功能和精度采用多基線解或單基線解，每個同步觀測圖形只能選定一個起算點，快速靜態定位測量應以觀測單元為單位指定解算方案。AA、A、B級網基線精處理應采用精密星歷，B級GPS網基線外業預處理和C級以下各級網基線處理時可采用廣播星歷，各級GPS觀測值均應加入對流層延遲修正（對流層延遲修正模型中的氣象元素可采用標準氣象元素），基線解算通常可按同步觀測時段為單位進行（按多基線解時每個時段須提供一組獨立基線向量及完全的方差~協方差陣，按單基線解算時須提供每條基線分量及其方差~協方差陣），B級以上各級GPS網的基線解算可采用雙差解、單差解或非差解，C級以下各級GPS網可根據基線長度采用不同的數據處理模型（但15km內的基線必須采用雙差固定解，15km以上的基線允許在雙差固定解和雙差浮點解中選擇最優結果），所有同步觀測時間短于35min的快速定位基線必須采用合格的雙差固定解作為基線解算的最終結果。
Leica1200系列GPS接收機的使用***
GPS網常用的布網形式有跟蹤站式、會戰式、多基準站式（樞紐點式）、同步圖形擴展式、單基準站式、等幾種。
Leica的GPS1200系列接收機主要由GPS天線、主機、天線電纜以及配套的數據鏈、等組成。Leica1230接收機測量操作的基本流程為：根據需要的測量形式編輯靜態或動態（RTK基準站或流動站）測量配置集（即測量參數設置）→新建作業→測量。
圖6-4-4Leica的GPS1200圖6-4-5Leica1230手薄界面圖6-4-6配置管理
