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一、 GPS 是什么
全球定位系統(tǒng)屬于美國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。該系統(tǒng)的空間部分使用 24 顆高度約 2.02 萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。 21+3 顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為 11 小時 58 分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為 55 度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（ DOP ）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?
GPS 衛(wèi)星已發(fā)展至 Block II 型式的定位衛(wèi)星， 由 Rockwell International 制造，在軌道上重量約 1,900 磅，太陽能接收板長度約 17 呎，于 1994 年完成第 24 顆衛(wèi)星的發(fā)射。因此目前太空中有 24 顆 GPS 衛(wèi)星可供定位運用，繞行地球一周需 12 恒星時，每日可繞行地球 2 周，這也就是說，不論任何時間，任何地點，至少有 4 顆以上的衛(wèi)星出現(xiàn)在我們的上空。
目前全球有五個地面衛(wèi)星監(jiān)控站，分布于夏威夷、亞森欣島、迪亞哥加西亞、瓜加林島、科羅拉多泉，這些衛(wèi)星地面控制站，同時監(jiān)控 GPS 衛(wèi)星的運作狀態(tài)及它們在太空中的精確位置，主地面控制站更負責傳送衛(wèi)星瞬時常數(shù) (Ephemeras Constant) 及時脈偏差 (Clock Offsets) 的修正量，再由衛(wèi)星將這些修正量提供給 GPS 接收器做為定位運用。
二 、 GPS 的發(fā)展
1957 年由蘇聯(lián)發(fā)射的史波尼克 (Sputnik) 人造衛(wèi)星，它是人類歷史上的第一顆人造衛(wèi)星，至第二次大戰(zhàn)時，美國麻省理工學院無線電實驗室成功的開發(fā)了精密導(dǎo)航系統(tǒng)，以利用陸地上的無線電基地臺為架構(gòu)，計算無線電波長及電波到達的時間并以三角定位法計算出自己所在的位置，以當時的技術(shù)來說，雖然誤差到達一公里以上，但在當時的運用卻是相當廣泛。
當蘇聯(lián)成功的發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星時，美國約翰霍普金斯大學 (John Hopkims Univer--sity) 展示了可以由人造衛(wèi)星的無線電訊號的杜卜勒移動現(xiàn)象來定出個別的衛(wèi)星運行軌道參數(shù)，雖然這只是邏輯上的一點小進展，但假如我們能夠得到衛(wèi)星運行軌道參數(shù)，那么我們就能計算出在地球上的位置。
1960 ~ 1970 年之間，美國和蘇聯(lián)開始研究利用軍事衛(wèi)星來做導(dǎo)航用途，到了 1974 年，軍方對 GPS 做 了整合，即是我們現(xiàn)在所熟知的 Navstar 系統(tǒng)。
1980 年代后期開始，所有 Navstar 系統(tǒng)的商業(yè)運用均歸美國海岸防衛(wèi)隊負責，現(xiàn)在 GPS 已和地面基地臺為架構(gòu)的 LORAN 和OMEGA 無線電導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合，成為美國國家導(dǎo)航信息服務(wù)的一環(huán)。
GPS 實施計劃共分三個階段：
第一階段為方案論證和初步設(shè)計階段。從 1973 年到 1979 年，共發(fā)射了 4 顆試驗衛(wèi)星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網(wǎng)。
第二階段為全面研制和試驗階段。從 1979 年到 1984 年，又陸續(xù)發(fā)射了 7 顆試驗衛(wèi)星，研制了各種用途接收機。實驗表明， GPS 定位精度遠遠超過設(shè)計標準。
第三階段為實用組網(wǎng)階段。 1989 年 2 月 4 日第一顆 GPS 工作衛(wèi)星發(fā)射成功，表明 GPS 系統(tǒng)進入工程建設(shè)階段。 1993 年底實用的 GPS 網(wǎng)即（ 21+3 ） GPS 星座已經(jīng)建成，今后將根據(jù)計劃更換失效的衛(wèi)星。
全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓， 目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。經(jīng)近 10 年我國測繪等部門的使用表明， GPS 以全天候、高精度、 自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。
