GPS测量技术的原理是什么？

Question

有谁知道国内哪些建筑使用了GPS测量技术的？如果建筑没有或不知道的话，道路桥梁铁路隧道等等的也说说。
GPS测量的原理是什么？GPS不是也有分辨率的吗？好像最好的也只能精确到地面的厘米，这个哪有全站仪测量精确呢？怎么书上说GPS测量最精确呢？

Answer 1

GPS的原理是：天空上多个卫星同时发送信号，地面的接收装置与各卫星的距离不一样，到达的时间当然就不一样，利用时间差来计算出接收机的经纬度。

例如：你的左边和右边各有一个人，他们同时向你发出声音，左边的是1秒钟听到，右边的是2秒钟听到，也就是说左边的人距离你340米，而右边的人距离你680米，如果已知二个人的距离，就可以计算出你与左右二人的的距离。

GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分———GPS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作为最新型的定位技术正在广泛的应用于军事、科学、汽车定位、及我们生活的手机定位等等，GPS的诞生使我们的生活发生了巨大的变化，科学研发也有了很大的突破，GPS使很多事情变的更精准化，工作效率化，GPS的灵活、方便使它的应用范围变的广泛起来。

扩展资料：

GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。

GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备(如计算机)等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心(测站点)的三维坐标。

GPS方格网点位精度高、误差分布均匀，不但能够满足规范要求，而且具有较大的精度储备。

采用点位中误差作为方格网测量精度指标是可行的，它比用相对中误差表示精度指标更为合理。

采用GPS方法布设大地控制网，因其图形强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度。网形优化比较方便。

采用GPS-RTK测设建筑方格网与常规测量法相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。一个参考站可有多台流动站作业，流动站不需基准站指挥，单人即可独立作业。

参考资料：百度百科——GPS技术

Answer 2

GPS测量技术原理为：

　在GPS 测量中,卫星主要被作为位置已知的空间观测目标,从而形成了不需要地面点的后方交会, 每台接收机都是一个独立的控制点,经过接受到的数据解算出点的经纬坐标(WGS-84),在多台接收机同时接收数据便形成了很多三角网形参与平差解算, 自由网无约束平差解算出WGS-84 坐标, 然后把己知的控制点进行约束平差得到BJ-54坐标。
　　考虑到测区的实际情况,选多于4 台GPS 接收机为一套设备,以两台仪器为一组,成对布设GPS 点。在组成良好网形的前提下,每一对GPS 点必须通视良好,其间距一般500 米左右,以便于以后作为全站仪导线点的起始点。
　　GPS联测和高等级导线采用软件平差解算。在做较长距离导线时就会产生投影变形, 投影变形处理与否将直接影响整个控制网精度是否达到要求。

　1.1工程测量平面坐标系的建立原理
　　(1)高斯投影长度变形公式
　　高斯投影长度变形公式地面上的边长归化至平均海水面上,再投影至高斯平面,变形公式如式(1):
　　

　　其中:△S为地面长度归化的高斯投影面的总改正值;S为地面两点间距离;△S1为地面长度归化至海平面的改正,△S2 为海平面距离投影到高斯平面的改正;V1为地面长度归化至海平面的改正系数,V2为海平面距离投影到高斯平面的改正系数;Hm 为归算边高出海平面的平均高程,h 为平均海水面与参考椭球体之间的高差;Rn 为归算边方向平均海水面法截弧的曲率半径,ym 为归算边两端点y 坐标的平均值:Rm为平均海水面的平均曲率半径。
　　上面公式中的Rn 和Rm 相差很少,在计算时,为了简便,一般用地球平均半径R代替,h一般也忽略不计,通常用下面的近似公式(2):
　　

　　人们无论从测图、设计用图到施工放样, 都希望边长改正△S 改正值尽量的小,使实地实测距离与坐标间反算距离、实测图上的距离吻合。因此《城市测量规范》《公路勘测规范一JTGC10—2007》中,均明确规定,每公里的改正不大于2.5cm。
　　1.2工程测量平面坐标系建立的方法
　　从上面的公式中,可以看出,当测区平均高程Hm 在1O0m 以下,Y 坐标平均值在40km以下,高斯投影改正每公里小于2.5cm。能满足相应规范的要求。
　　每公里距离改正2.5cm,即为:
　　

　　从公式中的△S1、△S2 两项改正,符号相反,故对以上要求,还可适当放宽。然而,有一些测区,往往难以使。

　　为此,需通过选择某一独立的平面坐标系来解决,具体方法是:根据测区的具体情况,将投影的中央子午线选在测区的中央,地面观测值归算到测区平均高程面上, 按高斯正形投影计算平面直角坐标,可以有效的实现两种长度变形改正的补偿。

Answer 3

即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个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，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。
全球定位系统(GPS)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 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分———GPS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定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点，使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。

◆GPS的前身
GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此，美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道 该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1％时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将2者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局（JPO)领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。

常用术语（这里解释全球定位系统已经太多了，我就不啰嗦了，把它设成超级链接，想看就点击吧）
1.坐标（Cordinate)
有二维和三维两种表示。
2.路标（Landmark or waypoint)
GPS内存的一个坐标值。
3.路线（Route)
路线是GPS内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标之间的线段叫一条腿。
4.前进方向（Heading)
GPS没有指北针的功能，静止不动时是不知道方向的。
5.导向（Bearing）
6.日出日落时间(Sun set/raise time)
7.足迹线(Plot trail)

参考资料：http://baike.baidu.com/view/7773.htm

Answer 4

GPS的原理是：天空上多个卫星同时发送信号，地面的接收装置与各卫星的距离不一样，到达的时间当然就不一样，利用时间差来计算出接收机的经纬度。
例如：你的左边和右边各有一个人，他们同时向你发出声音，左边的是1秒钟听到，右边的是2秒钟听到，也就是说左边的人距离你340米，而右边的人距离你680米，如果已知二个人的距离，就可以计算出你与左右二人的的距离。

Answer 5

目前普通手持GPS接收机成本较低（几百至几千价位），这类接收机一般采用C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低，一般为±10m，有SA影响时为±100m。
专业级的GPS设备一般使用RTK解决方案：（Real - time kinematic）实时动态差分法。这种GPS测量方法采用了载波相位动态实时差分方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，但是一套设备价格一般在六万至几十万之间（包括固定站与移动终端）。
可精确到厘米级的CORS解决方案：利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System），CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物，由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成（其中用户需要投资的只有用户应用系统），各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。采用这种方案不需要自己搭建固定站，只需要RTK方案中的移动GPS接收机，成本单台2万元左右，同时需要向CORS服务供应商购买账号