GPS及其在精密单点定位中的应用中英双语译文

高凡：GPS技术在公路测量中的应用辽宁工程技术大学毕业设计（论文）PAGE54PAGE12附录A译文GPS及其在精密单点定位中的应用1概述GPS技术已成为测绘中建立控制大地控制网的有效手段。要实现这一技术，至少确切知道一点在WGS84坐标系中的绝对坐标。若某点在WGS84坐标系中的坐标未知，且要用它做控制点，则可利用单点定位技术，为了建立基准站，可以在该点位上进行连续3天数个小时的观测。这种方法可获得精确的二维平面坐标，但用这种方法所获得的高程精度却很低。然而，随着GPS技术的发展，其单点定位精度不断提高，因此，此项研究具有重要的意义。在测绘过程中，控制网的建立是一项重要的工作。测绘成果的精度直接取决于控制网的布设的好坏。控制网是由一组高精度且已知三维坐标（X，Y，Z）的点组成的，其质量由精度决定，而其它点位精度由控制点决定。所以，为了实现高精确度的定位，应采用可靠的而准确的测量方法。尽管现在的一些技术能够建立控制网，提供满足用户要求的三维坐标，但最好的定位技术是在满足上述条件外，还能使费用最少。GPS精密单点定位就是这样的一种技术。2GPS简介自从五七年第一颗人造卫星上天，六十年代的人造卫星导航定位技术，七十年代美国军方开始发展GPS（Global

Positioning

System）卫星导航定位系统，直至1995年4月27日美国国防部宣部“GPS系统已具备全部运作能力”。GPS计划的实现历时23年，耗资200多亿美元，前后共发射35颗卫星，目前仍在轨道上正常工作的有二25颗卫星，其中1颗为实验卫星，242.1GPS的组成由三大部分组成，即空间部分、地面监控部分、用户设备部分。2.2空间部分GPS系统的空间部分是指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。卫星轨道平面与地球赤道面倾角为55°，各个轨道平面的升交点赤经相差60°，轨道平均高度为20200km.卫星运行周期为11小时58分（恒星时），同一轨道上的各卫星的升交角距为90°，GPS卫星的上述时空配置，基本保证了地球上任何地点，在任何时刻均至少可以同时观测到4颗卫星，以满足地面用户实时全天候精密导航和定位。GPS卫星的主体呈圆柱形，直径约为1.5m，重约774kg，两侧各安装两块双叶太阳能电池板，能自动对日定向，以保证卫星正常工作用电。每颗卫星带有四台高精度原子钟，其中2台为铷钟，2台为铯钟。GPS卫星上设有微处理机，可以进行必要的数据处理工作，它主要的3个基本功能：根据地面监控指令接收和储存由地面监控站发来的导航信息，调整卫星姿态、启动备用卫星；向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息；通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。2.3地面监控部分由5个地面站组成。1个主控站，其位于美国本土科罗拉多斯平土（Colorado

Spings）的联合空间执行中心CSOC，3个注入站，其分别设在印度洋的迭哥加西、南大西洋的阿松森岛和南太平洋的卡瓦加兰。5个监控站，其中4个与主控站、注入站重叠，另外一个设在夏威夷。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系统的时间标准；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到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。2.4用户接收设备部分由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和定位，用后处理软件包对观测数据进行精加工，以获取精密定位结果。3GPS用于导航定位的特点GPS导航定位系统之所以在许多领域得到广泛应用，出现了与GPS系统相关的产业，这都得益于其本身所具有的诸多优点，概括起来主要有以下几个方面。·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10-6，100km～500km可达10-7，1000km以上可达10-9，在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解算，其平面位置误差小于1mm。基线边长越长越能突显是定位精度高的优势。·观测时间短由于GPS系统的不断完善，软件不断更新，目前20km以内相对静态定位，仅需15~20分钟，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1~2分钟，动态相对定位测量时，流动站出发时观测1~2分钟，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。·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。·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。·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。·全天候作业使用GPS测量，不受时间限制，24小时都可以工作，也不受起雾、刮风、下雨下雪等气候的影响。·功能多、应用广GPS系统不仅可用于测量，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系统的不断开发，其应用领域正在不断地扩大。4GPS定位的基本原理及方法GPS的工作原理实际上就是利用测距后方交会原理确定点位与导航，将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，由三个以上地面已知点（控制点）交会出卫星的位置，反之利用三个以上卫星的已知空间位置又可以交会出地面未知点（接收机）的位置。GPS卫星发射测距信号和导航电文，用户用GPS接收机在某一时刻i同时接收到三颗GPS卫星信号，测量出测站P到三颗GPS卫星的距离S1、S2、S3，并计算出该时刻GPS卫星的空间坐标为（Xj、Yj、Zj），j=1,2,3。用距离交会法解算出测站P的位置（Xp、Yp、Zp），其观测方程式为：因此，利用GPS卫星导航时，必须同时跟踪三颗以上GPS卫星。根据GPS导航定位的方式不同，可分为GPS绝对定位和相对定位，根据接收机天线是否处于运动状态，又可以分为静态定位和动态定位，GPS卫星导航实质上就是广义的GPS动态定位。GPS绝对定位也叫单点定位，即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS－84坐标系中相对于坐标原点（地球质心）的绝对位置。GPS相对定位也叫差分GPS定位，即至少用两台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定两台接收机天线之间的相对位置，它是目前GPS定位中精度最高的一种方法广泛用于大地测量、精密工程测量、地球动力学的研究和精密导航。现在又出现了一种叫载波相位动态实时差分RTK（Real-timekinematic）技术，实质也就是相对定位，只不过它能快速完成整周模糊度的搜索求解。其基本过程是基准站（已知点）通过数据链将其采集的观测数据和测站信息一起传送给流动站，流动站利用同步采集到的GPS观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。5GPS的应用美国政府最初开发GPS导航定位系统主要为用于军队导航、收集情报等军事目的，后来对民用领域开放，将GPS系统分为军用码和民用码，但两者的接收精度相差很大。由于GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益的特点，特别是随着GPS系统的不断改进，软、硬件的不断完善以及美国终止降低民用GPS接收机精度的作法，应用领域得到不断地开拓，目前已遍及国民经济各个部门，并开始进入人们的日常生活。人们可以开着装有先进GPS导航系统的汽车，随时为你指示行进方向，你可以带着手表式的接收机为你在原始森林里旅游探险指明方向。由于GPS系统具有精度高、速度快、费用省、操作简便，现今建立大地及工程控制网基本上是采取GPS定位技术，取代了常规手段。国家A级和B级GPS大地控制网分别于1996年和1997年建成并交付使用，A级网，30个点组成，其水平方向的重复精度达2×10-8，，垂直方向不低于7×10-8。B级网由800个点组成，其精度也分别好于4×10-7和8×10-7。国家A、B级网以其特有的高精度把我国传统大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统大地网的精度不均匀，系统误差较大等传统测量手段不可避免缺点，这一高精度三维空间大地坐标系的建成将为我国21世纪前10年的经济和社会持续发展提供基础测绘保障。据报道在三峡二期工程施工中采用GPS定位技术建立施工控制网，取得很好的效果，可以满足其相应的精度要求。6GPS单点定位6.1单点定位发展概述GPS从投入使用以来，其相对定位的定位方式发展的很快，从最先的码相对定位到现在的RTK，使GPS的定位精度不断升高。而绝对定位即单点定位发展的相对缓慢，传统的GPS单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的。其优点是数据采集和数据处理较为方便、自由、简单，用户在任一时刻只需用一台GPS接收机就能获得WGS284坐标系中的三维坐标。但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米；用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米，卫星钟改正数的误差为±20ns左右，只能用于导航及资源调查、勘探等一些低精度的领域中。随着海洋战略的实施，海洋科研、海洋开发、海洋工程等海上活动日益增加，对定位精度的要求也呈现出多样化，如精密的海洋划界、精密海洋工程测量等，要求能够达到十几或几十厘米的定位精度，而采用伪距差分定位只能提供米级的定位精度，如果使用RTK功能，作用距离又不能达到；对于这部分定位需求，现有的定位手段无法满足要求，需要寻求新的定位方式或技术。

精密单点定位(PrecisePointPositioning，PPP)技术由美国喷气推进实验室(JPL)的Zumberge于1997年提出。20世纪90年代末，由于全球GPS跟踪站的数量急剧上升，全球GPS数据处理工作量不断增加，计算时间呈指数上升。为了解决这个问题，作为国际GPS服务组(IGS)的一个数据分析中心，JPL提出了这一方法，用于非核心GPS站的数据处理。该技术的思路非常简单，在GPS定位中，主要的误差来源于三类,即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。如果采用双频接收机，可以利用LC相位组合，消除电离层延时的影响。如果选择地心地固系表示卫星轨道，计算的参考框架同为地心地固系，可以消去观测方程中的地球自转参数。于是，只要给定卫星的轨道和精密钟差，采用精密的观测模型，就能像伪距一样，单站计算出接收机的精确位置、钟差、模糊度以及对流层延时参数。据PPP技术的要求，定位中需要系统提供卫星的精密轨道和钟差。目前，国际GPS服务组织(IGS)的几个数据分析中心具备这个能力提供卫星的精密轨道和钟差，但是，这些都是后处理结果。根据IGS的产品报告，IGS提供的卫星轨道精度能够达到2～3cm，卫星钟差的精度优于0.02ns，这种精度的卫星钟差和轨道，能够满足任何精度的定位要求。近10年，由于IGS的努力，GPS卫星预报轨道的精度已经达到十几厘米，预报轨道的时间也由24h预报缩短到3h预报，卫星轨道的精度已经能够满足一般定位的要求。由于IGS现在不能提供实时和外推的精密卫星钟差，制约了实时PPP技术的应用，精密的卫星钟差仍然是PPP技术实时应用瓶颈，目前IGS只有后处理卫星钟差,，JPL和GFZ已经有能力提供快速卫星钟差。6.2精密单点定位的概念精密单点定位与差分GPS定位不同，精密单点定位是利用国际GPS服务机构IGS提供的或自己计算的GPS精密星历和精密钟差文件，以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测资料，对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计。用户通过一台含双频双码GPS接收机就可以实现在数千平方公里乃至全球范围内的高精度定位。它的特点在于各站的解算相互独立，计算量远远小于一般的相对定位。PPP与双差定位的主要区别在于，双差定位时部分参数和误差项通过站间和星间求差得以消除，而PPP必须采用精细的模型加以改正和用辅助参数进行估计，比如卫星天线相位中心偏差改正、固体潮改正、海洋负荷改正等。6.3精密单点定位在我国的研究现状即其应用6.3.1研究现状目前，国内外都对精密单点定位作了大量研究，武汉大学经过数年对精密单点定位理论与方法的深入研究，在国内率先成功研制了高精度的PPP数据处理软件TriP。利用PPP进行GPS数据处理，需在数据采集两周后进行，即需要在IGS网站上下载精密星历数据后，才能进行数据处理。6.3.2PPP在地籍测量中应用同RTK技术相比，精密单点定位技术的实时应用主要借助于移动通信技术和互联网技术，数据链不受空间的限制，也不必事先建立一个固定的基准站，而这恰恰是地籍测绘所遇到的困难，特别是在土地利用变更调查和监测工作中。所以，在任意地区，可以利用精密单点定位技术建立地籍控制网，进行高精度的界址点测量和地籍图测绘，方便地进行统一坐标系的土地利用变更调查和监测。同时，精密单点定位技术真正实现了测量个性化，在测区不需要高等级的测量控制点，不需要架设基准站，单人单机即可完成地籍测绘任务。由于精密单点定位技术提供的成果是ITRF坐标，它是国际通用的坐标系统，与我国的国家80坐标系和北京54坐标系之间的坐标转换极为方便。6.3.3PPP在航道测量中的应用采用一定的数据处理方法，目前动态精密单点定位的精度可以达到分米级。在内河航道或近海航道测量中，测量的水平和高程的几何精度厘米级到分米级之间。精密单点定位作为一种新的定位技术，由于其自身具有比GPS其他测量方式的优越性，随着精密单点定位技术的推广，以及越来越多的商业机构和科研队伍的介入。在精化误差改正模型、减小定位的系统性误差影响以及应用其他数据处理方法后，将使精密单点定位的精度进一步的提高，则足以完全满足现代航道测最的精度要求。由于精密单点定位测量方式简单易行，又不依赖于已知控制点，没有距离限制，能够实时动态的确定现在分米级和将来厘米级的定位精度等一系列的特点，完全可以满足航道洲量精度要求，符合航道测量的特点。因此，动态的精密单点定位技术在航道测量中是大有可为的。6.3.4PPP在像控测量中的应用GPS非差相位精密单点定位在像控测量中较静态定位或RTK还存在以下突出的优势：1)外业作业更简单。现存在的几种作业方式都需要两台或两台以上的接收机，静态测量还需要时间上的同步，RTK需要在基准站准备好了才能作业，精密单点定位只要一台接收机就可以作业，并在时间上没有要求，工作人员到点即可以施测。2)点位精度均匀稳定，整体精度连续性强。静态测量或RTK测量在测区较大的情况下，通常要进行分区施测，这将导致成果转化的时候不一致，存在某些系统误差。GPS非差相位精密单点定位得到的是高精度的ITRF框架坐标，它与作业面积的大小没有关系。因此，成果只有一套转换参数，精度是均匀的。3)与其它差分定位模型相比，非差相位精密单点定位模型具有可用观测值多；能直接得到测站坐标；不同测站的观测值不相关；测站与测站之间无距离限制等优点。6.3.5PPP在航空摄影测量中的应用精密单点定位可以实现亚分米级的飞机动态定位，能在不需要地面基准站的条件下达到短基线双差固定解相当的精度水平。因此，基于精密单点定位的技术可以实现无地面控制点的航空测量。当然，精密单点定位并不能取代传统的高精度相对定位。两者各有优势。如果所有模型处理正确，相对定位和精密单点定位的结果应该是一致的。精密单点定位中使用IGS数据处理中心发布的精密星历和卫星钟差产品，在充分考虑了所有的不能忽略的误差模型改正，且软件算法正确的前提下，精密单点定位的精度和可靠性在很大程度上取决于IGS产品的可靠性和精度。因此，IGS产品的质量分析是今后需要进一步研究的问题。由于精密单点定位中的非差组合模糊度不再具有整数特性．因此，精密动态单点定位的质量控制也需要进一步研究。此外，静态条件由于接收机静止不动，可以每数小时估计一个天顶对流层参数，并采用随机游走的方法来模拟对流层延迟的随机变化。但对于飞机等高动态载体，数小时已经飞行数百公里，大气的状态参数会发生很大的变化。因此，在高动态长距离的GPS精密单点定位中，对流层参数的估计方法还需要进一步研究。附录B外文文献GPSandItsApplicationinPrecisePointPositioning1OutlineGPStechniquehasbeenwellestablishedasameansforestablishmentofcontrolpointsinsurveyingandmapping.Incarryingoutthis,theabsolutecoordinatesofatleastonesitehavetobeknownaccuratelyinWGS84coordinatesystem.AsWGS84coordinatesforaparticularsitewasnotknownneitheritcouldbederived,inordertoestablishareferencestation,SinglePointPositioningtechniqueofGPShasbeenappliedforseveralhoursofobservationspanninginthreeconsecutivedaysandnight.Theobservedvalueshowspreciseplanimetricpositionbutgrosslyimpreciseinheight.However,withthedevelopmentofGPStechnology,thesingle-pointpositioningaccuracycontinuouslyincreased,therefore,thisstudystillhasimportantsignificance.Controlestablishmentisanimportantexerciseinmappingprocess.Themappingaccuracyisdirectlybasedontheaccuracyofcontrolnetwork.Thecontrolnetworkisformedbyagroupofpointswhoseposition(x,y,z)areknowntoahighdegreeofaccuracy.Accuracydefinesthequalityofacontrolnetwork.Thepositionsofotherfeaturesofinterestaredeterminedwithrespecttothesecontrolpointsformapping.Toachievesuchahighdegreeofaccuracyareliableandaccuratemethodofsurveyingisrequired.Thoughseveraltechniquesareusedtoproperlyestablishandprovideaccuratehorizontalandverticalcontrolnetworks,meetingtherequirementsoftheusercommunity,thebesttechniquewillbeonethatprovidesthecontrolnetworkswithrequiredmappingaccuracyattheleastcostintimeandmoney.GPSpointpositioningissuchatechnology.2IntroductionofGPSSince57yearfirstorbitingvehicleheaven,the60'sorbitingvehicleguidancelocalizationtechnologies,the70'sUSmilitarystartstodevelopGPS(GlobalPositioningSystem)thesatellitenavigationpositioningsystem,untilonApril27,1995AmericanDepartmentofDefenseinformationdepartment"theGPSsystemhashadcompletelyoperatesability".TheGPSplanimplementationlastsfor23years,spendsmorethan20billionUSdollars,aroundaltogetheremanates35satellites,atpresentstillthenormalworkhad225satellitesonthetrack,1fortestedthesatellite,24forworkedthesatellite.Ithasthesea,theland,theemptyomni-directionalreal-timethreedimensionalguidanceandthelocalizationability,istheAmerican.second-generationsatellitenavigationalsystem,itscharacteristicisall-weather,thehighaccuracy,appliesbroadly,wasuptonowthebestguidancepositioningsystem.Itsbroadapplicationvalue,hasarousedthevariouscountries'scientist'sinterestandtheresearch,formerSovietUnionandtheWesternEuropevariouscountriesscientistwhilepositivelyisdevelopingusestheGPSsignalresource,butalsodevotestotheresearchdevelopsrespectivesatellitenavigationpositioningsystem,ifformerSovietUnioncompletestheGLONASSsatellitenavigationalsystem,ourcountryalsoisdevotingtothedevelopmentfromalreadysatellitenavigationpositioningsystem.Atthesametime,itsappearancehasalsocausedamappingprofessionprofoundtechnologytransformation.2.1CompositionofGPSBythreemajorpartiscomposed,namelythespatialpart,thegroundmonitoringpart,thesubscriber'sequipmentarepartial.2.1.1spacepartTheGPSsystemspatialpartreferstotheGPSworksatelliteconstellation,itiscomposedby24satellites,21worksatellite,3sparesatellites,evenlydistributeon6tracks.ThesatelliteorbitplaneandEarthequatorialplaneinclinationanglefor55°,eachtrackplanetherightascensiondifference60°,thetrackaverageheightis20200km.Thesatellitetransitcycleis11hours58minute,ontheidenticaltrackvarioussatellitesrisetohandoverfor90°,theGPSsatelliteabovespaceandtimeconfiguration,hadbasicallyguaranteedontheEarthanyplace,atleastmaysimultaneouslyobserveinanytimeto4satellites,satisfiesthegrounduserreal-timeall-weatherpreciseguidanceandthelocalization.TheGPSsatellitemainbodyassumesthecylinder,thediameterapproximatelyis1.5m,heavyapproximately774kg,twosidesrespectivelyinstalltwodoubleleavessolarcellboard,automatedlytothedatedirectiondetection,guaranteethesatellitenormalworkuseselectricity.Eachsatellitehasfourhighaccuracyatomicclocks,aretherubidiumclocks,forcesiumclock.OntheGPSsatelliteisequippedwiththemicroprocessor,maycarryontheessentialdataprocessingwork,itsmain3basicfunctions:Accordingtothegroundmonitoringinstructionreceiveandthestoragetheguidanceinformationwhichsendsinbythegroundmonitoringstation,theadjustmentsatelliteposture,thestartsparesatellite;BroadcaststheguidancetelegramtexttotheGPSuser,providestheguidanceandthelocalizationinformation;Providestheprecisetimestandardthroughthehighaccuracysatelliteclocktotheuser.

2.1.2Iscomposedby5groundstations.1masterstation,itislocatedtheUSterritoryColoradoearth(ColoradoSpings)theunionspaceexecutescoreCSOCwest,3itseparatelyislocatedinIndianOceantheelderbrothertoadd,theSouthernUniversityWesternworld'sArabLeagueloosewoodsislandandsouththePacificOceanGarland.5monitoringstations,4withthemasterstation,overlap,moreoverislocatedinHawaii.Themasterstationprimarymissionis:Theobserveddataprovideswhichaccordingtovariousmonitoringstationscalculatedwriteseachsatellitethestarexperience,satelliteZhongChai,andtheatmosphererevisionparameterandthesedatatransfers;ProvidestheGPSsystemthetimestandard;Theadjustmentdeviationtracksatellite,causesitalongtheorbitalmotionwhichprearranges;Beginsusingworksatellitewhichthesparesatellitesubstitutesfails.Theprimarymissionis:Underthemasterstationcheck,eachkindofdataandtheinstructionwhichtransmitsthemasterstationandsooniscorrectandtimelypoursintotothecorrespondingsatellitememorysystem.Theinspectionstationprimarymissionis:Providestheobservationdatatothemasterstationguidancetelegramtext,eachmonitoringstationusestheGPSsignalreceiver,carriesonatimeofpseudodistancesurveyandintegralDopplertoeachobviouslysatelliteevery6secondsobserves,anddataandsoongatheringmeteorologicalelement.2.1.3UserequipmentpartArecomposedbytheGPSreceiverhardwareandcorrespondingdataprocessingsoftwareaswellasthemicroprocessoranditstheterminaldevice.ItsmainfunctionisreceivestheGPSsatelliteemanationthesignal,obtainstheessentialguidanceandthelocalizationinformationandtheviewsurvey,andafterthesimpledataprocessingimplementationreal-timeguidanceandthelocalization,carriesontheprecisionworkwiththepost-processingsoftwarepackagetotheobservationdata,extractsthepreciselocalizationresult.3characteristicsofGPSingeomaticandnavigationTheGPSguidancepositioningsystemthereforeobtainsthebroadapplicationinmanydomains,appearedwiththeGPSsystemcorrelationindustry,thisallbenefitsmanymeritswhichhastoitsitself,summarizesmainlyhasfollowingseveralaspects.·HighpositioningaccuracyThroughwereverymanyusingthepracticealreadyprovedthat,theGPSrelativepointingaccuracymightreachin50km10-6,100km~500kmmightreach10-7,the1000kmabovemightreach10-9,inthe300-1500mprojectpreciselocalization,thesolutionwhichabove1hourobservedcalculated,itsplanimetricpositionerrorwassmallerthan1mm.Thebaselinelengthofsideislongermorecansuddenlyrevealisthepointingaccuracyhighsuperiority.·ObservationhourshortAsaresultoftheGPSsystemunceasingconsummation,softwareunceasinglyupdates,atpresentin20kmrelativestaticlocalization,onlyneedsthe15~20minute,whenfaststaticrelativelocalizationsurvey,wheneachmobilestandsisdistancedwiththedatumstationwhen15km,mobilestandsonlymustobservethe1~2minute,whendynamicrelativelocalizationsurvey,themobilestationembarkswhenobservesthe1~2minute,thenmaylocateasnecessary,eachstationobservationonlyneedsseveralseconds.

·ObservationstationsneednotintervisibilityTheGPSsurveydoesnotrequirebetweenthesitethemutualintervisibility,onlyneedsthesurveystationskytobeopenthen.

·ProvidingthreedimensionalcoordinatesTheclassicalgeodeticsurveyusestheplaneandtheelevationthedifferentmethodtoexecutemeasured,butGPSmaysimultaneouslytheaccuratedeterminationthreedimensionalcoordinates,atpresenttheGPSstandardbepossibletoachievefourandsoonthelevellingprecision.

·OperationeasilyUnceasinglyimprovesalongwithGPScomputer,automaticitymoreandmorehigh,volumealsomoreandmoresmall,theweightismoreandmorelight,somehasreached"fool"thedegree.

·All-weatherworkUsestheGPSsurvey,thetimelimit,24hoursallmaynotwork,alsothehaze,doesnotblowthewind,rainssnowsandsoontheclimateinfluence.

·ApplicationbroadTheGPSsystemnotonlymayuseintosurvey,butalsomayuseintomeasurefast,measureswhen.Measuredthefastprecisionmayreach0.1m/s,measuredwhentheprecisionmayamounttoseveraldozensmilliseconds.AlongwiththepeopletotheGPSsystemunceasingdevelopment,itsapplicationdomainunceasinglyisexpanding.4GPSbasicprincipleandlocalizationmethodTheGPSprincipleofworkisinfactusesbehindtherangefinderthejunctiontomeettheprincipletruefixedpointpositionandtheguidance,movestotheradiosignaltransmittingstationfromtheplaceflourdimsumonthesatellite,composesasatellitenavigationpositioningsystem,appliestheradiorangefindingtohandovertheeetingtheprinciple,bythreeabovegroundsknownpoints(controloint)thejunctioncanleavethesatellitetheposition,otherwisesesthreeabovesatellitestheknownspacepositionsmayhandoveranleavethegroundunknownspot(receiver)theposition.TheGPSatelliteemanationrangefindersignalandtheguidancetelegramext,theuserwiththeGPSreceiverinsometimeisimultaneouseceptiontothreeGPSsatellitesignal,surveyssurveystationPtohreeGPSsatellitedistanceS1,S2,S3,andcalculatesthistimeGPSatellitethespacecoordinatesfor(Xj,Yj,Zj),j=1,2,3.WithiswayfromthesolutiontofigureoutsurveystationPtheosition(Xp,Yp,Zp),itsobservationequationis:Therefore,usestimetheGPSsatellitenavigation,mustsimultaneouslyrackthreeaboveGPSsatelliteifferentaccordingtotheGPSguidancelocalizationmode,mayivideintotheGPSabsolutefixandtherelativelocalization,ccordingtoreceiverantennawhetherisatthestateofmotion,alsoaydivideintothestaticlocalizationandthedynamiclocalization,ntheGPSsatellitenavigationessenceisthegeneralizedGPSdynamicocalization.TheGPSabsolutefixalsoiscalledthesimplepointocalization,namelyusesbetweentheGPSsatelliteandtheuserreceiverrangespottingvaluedirectdeterminationuserreceiverantennaisoppositeintheWGS-84coordinatesystemstotheoriginantennaisoppositeintheWGS-84coordinatesystemstotheoriginofcoordinates(theEarthnatureheart)theabsolutelocation.TheGPSrelativelocalizationalsoiscalledthedifferenceGPSlocalization,namelyatleastusestwoGPSreceiver,thesynchronizedobservationsameGPSsatellite,determinedbetweentworeceiverantennastherelativeposition,itisinthepresentGPSlocalizationtheprecisionhighestonemethodwidelyusesinthegeodeticsurvey,thepreciseprojectsurvey,theEarthdynamicsresearchandthepreciseguidanceNowalsoappearedonekindtocallcarrierphasedynamicreal-timeNowalsoappearedonekindtocallcarrierphasedynamicreal-timedifference-RTK(Real-timekinematic)thetechnology,theessencealsoistherelativelocalization,onlyitcouldfastcomplete.fuzzinesssearchsolution.Itsunitprocessisthedatumstands(knownpoint)transmitstogetherthroughthedatachainitsgatheringobservationdataandthesurveystationinformationforthemobilestation,mobilestandstheGPSobservationdatawhichgathersusingsynchronization,composesthedifferenceobservationvalueinthesystemtocarryonthereal-timeprocessing,simultaneouslyproducesthecentimeterlevellocalizationresult.5GPSapplicationTheAmericangovernmentdevelopstheGPSguidancepositioningsystemmainlyfortouseinatfirstmilitarytargetandsoonarmyguidance,collectioninformation,afterwardstocivildomainopen,dividesintotGPSsystemthemilitarycodeandthecivilcode,buttworeceivesteprecisionsdifferenceisverybig.BecauseGPShas,thehighaccuracy,automated,thehighbenefitcharacteristicall-weather,alongwiththeGPSsystemunceasingimprovement,isspeciallysoft,thehardwareunceasingconsummationaswellasUSexpiredreducesthecivilGPSreceiverprecisionthemethod,theapplicationdomainobtainsunceasinglydevelops,atpresenthasspreadnationaleconomyeachdepartment,andstartstoenterpeople'sdailylife.ThepeoplemayopentheclothingtohavetheadvancedGPSguidancesystemtheautomobile,foryouinstructedasnecessarymarchesforwardthedirection,youmaybringtobeginthemannerreceivertotraveltheexplorationforyouinthevirginforesttoindicatethedirection.BecausetheGPSsystemhastheprecisionhigh,thespeedquick,theexpenseprovince,theoperationsimple,nowadaysestablishestheearthandtheprojectchecknetworkbasicallyadoptstheGPSlocalizationtechnology,hassubstitutedfortheconventionalmethod.ThenationalAlevelandBthelevelGPSearthchecknetworkseparatelyandin1997completedandthedeliveryusein1996,theAlevelnetwork,30spotscompositions,itshorizontaldirectionredundantprecisionreached2×10-7,theverticaldirectionwasnotlowerthan7×10-8.TheBlevelnetworkiscomposedby800spots,itsprecisionalsodistinguishesgoodto4×10-7and8×10-7.NationalA,theBlevelnetworkcarriedonbyitsuniquehighaccuracytheourcountrytraditionbignetworkcomprehensivelyimprovedandstrengthens,thusovercamethetraditionalbignetworprecisionnon-uniformity,thesystemerrorhasbeenbiggerandsoonthetraditionalsurveymethodinevitableflaw,thishighaccuracythree-dimensionalspaceearthcoordinatesystemwillcompletecontinuesfortheourcountry21stcenturyprevious10yearseconomyandthesocietytodevelopprovidesthefoundationmappingsafeguard.ItisreportedusestheGPSlocalizationtechnologyestablishmentconstructionchecknetworkintheThreeGorgessecondphasedprojectsconstruction,obtainstheverygoodeffect,maysatisfyitscorrespondingprecisionrequirement.6PrecisepointpositioningusingGPS6.1OutlineofpointpositioningdevelopmentWiththeusingofGPS,themethodsofitsrelativepositioningdevelopveryquickly.FromthefirstcoderelativepositioningtocurrentRTKtechnique,thepositioningaccuracyofGPSisrisingfast.However,absolutepositioningthatpointpositioningdevelopmentrelativelyslow,traditionalGPSsingle-pointmeasurementcarryoutbyusingofpseudorangeobservationscodeandbroadcastephemeriswhichprovidedsatellitesandsatelliteorbitalparametersbellforcorrection.Theadvantageisthatdataacquisitionanddataprocessingisconvenient,free,andsimple,userscanabtainWGS284coordinatesthree-dimensionalcoordinatesatanytimeonlywithoneGPSreceiver.However,theaccuracyofpseudo-rangeobservationsisfromafewdecimeterstoafewmeters;Theerrorofthesatellitepositionisuptoseveraltotensofmeterswithbroadcastephemeris.TheerrorofSatellitebellcorrectionis±20nsaround.Soitcouldonlybeusedinnavigationandresourceinvestigation,explorationandsomeotherlow-precisionfields.Withtheimplementationofthestrategyforthemarine,marinescientificresearch,marinedevelopment,marineengineering,andothermarineactivitiesincreasing,therequirementsofpositioningaccuracyhavealsobecomediversified.Forexample,theprecisionofmaritimedelimitation,marineengineeringprecisionmeasurement,requiretomeetadozenordozensofcentimeterspositioningaccuracy.Buttheuseofpseudorangedifferentialpositioningcanonlyprovidethelevelofmeterpositioningaccuracy.IfuseRTKthedistancecannotbereached;Forthispartofdemand,presentpositioningmeanscannotmeettherequirements,sonewwaysofpositioningortechnologyneedtobeseen.Precisepositioning(PrecisePositioningPoint.PPP)technologywasprovidedbyZumbergewhoworkedintheUnitedStatesJetPropulsionLaboratory(JPL)in1997.1990s,thenumberofglobalGPStrackingstationshaverisensharply.GlobalGPSdataprocessingever-increasingworkload,computationtimeincreasesexponentially.Tosolvethisproblem,aspartoftheInternationalGPSService(IGS)ofadataanalysiscenter.Dwayneproposedthatthemethodforthenon-coreGPSdataprocessingstation.Thetechnologyisverysimpleideas,GPS,themainerrorfromthethreetypes,namelytrackerrorSatellitebellpoorandionosphericdelay.Ifweadoptthedual-frequencyreceivers,wecanusetheLCphasecomposition,eliminateionosphericdelayeffects.Ifselectedcarefullyandexpressedsolidsatelliteorbitcalculationofthesameframeofreferenceastocarefullysolidline,ObservingequationcaneliminatetheparametersoftheEarth'srotation.Therefore,aslongasthegivenorbitalsatellitesandsophisticatedbellpoor,usingsophisticatedobservationmodel,wewillbeabletoPseudorangelike,SingleStationReceivercalculatedthepreciselocation,bellpoor,andtheambiguityoftroposphericdelayparameters.AccordingtothePPPtechnicalrequirements,positioningsatellitesystemneedsofthesophisticatedorbitandtheclockerror.Currently,InternationalGPSService(IGS)ofafewdataanalysiscenterwiththeabilitytoprovidethesophisticatedsatelliteorbitandthebellworse,butthesearetheresultsaftertreatment.AccordingtotheIGSproduct,IGSprovidedbythesatelliteorbitaccuracycanbeachieved2~3cm,Satellitebellpooraccuracyofbetterthan0.02ns,theprecisionofthesatelliteorbitandthepoorbell,beabletomeetanyprecisionpositioningrequirements.Fornearly10years,duetotheeffortsofIGS,GPSsatelliteorbitpredictionaccuracyhasreached10centimeters.Forecasttrackbythetime24hforecastshortenedto3hforecasttheaccuracyofsatelliteorbithasbeenabletomeettherequirementsofthegeneralpositioning.AsIGScannotprovidereal-timeandextrapolationofthesophisticatedsatellitebellpoor,thereal-timeconstraintsPPPtechnology,PrecisesatellitebellPPPisstillpoortechnicalbottlenecksinreal-timeapplication,atcurrentIGSonlyhavinglocusprocessingsatellitebellworse,JPLandGFZhavetheabilitytoproviderapidsatelliteclockerror.6.2ConceptofPrecisePositioningPointPrecisepositioningisdifferentfromdifferentialGPS,PrecisepointpositioningusingGPSpreciseephemerisandprecisionClockErrordocumentsprovidedbyIGSofInternationalGPSservicesorcalculatedbyself,Theobservationaldataisconsistofcarrierphaseandpseudorangeobservationswhichwithouttheimpactoftheionosphere.finallyitestimatestheparametersofstationlocation,receiverclockerror,troposphericdelayandcompositionphaseambiguity.Userwithadual-frequencyGPSreceiver-codecanachievehigh-precisionPositioningeventhousandsofsquarekilometerswithinthescopeoftheglobal.Thefeatureisthateachstationofsolutionisindependento