摘要：GPS以全天侯、高精度、自动化、高效益等显著特点，成功地应用于大地测量、工程测量、资源勘查、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。本文介绍了GPS技术的概况和应用情况，并对GPS-RTK技术做出了简单的介绍，有一定参考价值。
关键词：GPS技术；数字化；地形测量
1、GPS技术
GPS系统包括3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卫星定位测量的基本原理是：利用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗或以上的GPS卫星信号，用户利用这些信息测量出测站点至3颗或以上GPS卫星的距离，并计算出该时刻GPS卫星的三维坐标，根据距离交会原理解算出测站点的三维坐标。该系统的功能是：监控站用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差（如图1所示可确定4个距离观测方程），采集气象数据，并将观测数据传送给主控点。主控站接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入自身的工作状态数据，及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站；控制和协调监测站间，注入时间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了GPS用户系统；诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置及姿态，调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。
图1对4颗卫星进行观测
2、GPS网技术设计
GPS技术分为外业施测和内业数据处理两部分工作。外业施测是内业工作的数据来源，也是整个GPS技术工作的基础。如何作好GPS野外作业，对确保GPS外业观测数据质量，提高整个GPS技术的成果精度，显得尤为重要。用于城市或工程的GPS网可根据相邻点的平均距离和精度参照《规程》中的二、三、四等和一、二级精度分级，见表2。在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设。各等级GPS相邻点间的弦长精度用下式表示 。式中，σ为GPS基线向量的弦长中误差（mm）；a为GPS接收机标称精度中的固定误差；b为GPS接收机标称精度中的比例误差系数；d为GPS网中相邻点间的距离。
表2GPS测量精度分级
3、GPS用于数字化地形测量的特点
3.1测量范围广
GPS技术由于由高策低，测量范围可以很大。可按需布设控制网，简化加密级别，省去联测过渡点。
3.2测量精度高。
随着GPS技术的日益成熟和快速发展，现今，生产性作业精度可达1-Z10-6mm，国外可达零点几10-6mm，可建立比常规测量精度更高的控制网。各个联测点之间不要求通视，不必建造高规标。
3.3观测自动化程度高
外业用电钮操作，内业用计算机处理数据，作业时间短，效率高。测量成果可得三维地心坐标，优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况，有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用。星座布置完成后，可24h观测，在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业。GPS技术是现代科学技术的结晶，它是卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端技术的综合产物，GPS技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进，完善和丰富地形测量方法。
4、数字化地形测量概述
随着测绘技术的飞速发展，GPS+全站仪+计算机的全数字化地形测量模式逐步成熟并基本普及，这种模式正在替代而且必将完全替代传统的大平板仪地形测量，成为地形测量的主流模式；另一方面，地形测量模式的更新又将对测绘单位仪器设备、人员素质、管理方式、作业组织等产生一系列的影响。
数字化地形测量的生产工序可概括为两个环节：一是控制测量与计算机辅助平差计算；二是碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带，即可平行施工又可顺序施工，与传统地形测量相比，压缩了大量的中间生产环节。
5、数字化地形测量的组织
数字化地形测量是工程施工与规划的基础，同时由于数字化地形测量需要较高的准确性和精确性，因而需要良好的组织。具体来说主要包括：
5.1测量工序
地形测量的工序主要分为两个环节：一是控制测量与计算机辅助平差计算；二是碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带，即可平行施工又可顺序施工，与传统地形测量相比，减少了大量的中间生产环节。
5.2测量方案
数字化地形测量项目的作业方案根据仪器设备条件确定，仪器设备条件不同，作业方案变化各异，一般可选用静态GPS网作基本控制，动态作加密控制，支导线补充测站点，动态碎部数据采集，进而计算机软件机助成图的作业方案。
5.3测量方法
在生产工序上，数字化地形测量不一定要遵守先控制、后测图的原则，控制测量、碎部测图可以同时进行，甚至可以是先测图后控制，只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。在控制点点之记的制作上，数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行，可依据最终成图编绘点之记。碎部测图在数字化地形测量中只是一个数据采集的过程，成图的大量工作已从外业转移到了内业，目前，碎部成图作业方法较多，因人而异。
6、GPS技术在数字化地形测量中的应用
6.1常规测量方法的缺陷
由于其技术含量有限，操作起来不仅耗费人力、物力，而且测量范围有限。搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，国测、军测、城市控制点往往混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，假如用不兼容的起算点，势必影响测量质量。
6.2国家大地点破坏严重，影响测量作业
由于国家基础控制点，大多为20世纪五六十年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50km以上均找不到导线的联测点。一般地形的控制点要求布设300m范围内。但由于通视的原因，这一条件难以满足，甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区，根本无法实施常规控制测量。
结束语
GPS以其高精度、高效率、全天候的优点被广泛应用到测量生产单位中。在实际测量过程中它有很多优秀的方面，但同时也有些技术限制，只有了解其劣势所在，才能避其利害，把有利于实际生产的技术带到工程应用中来。
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