全球定位系統（GPS）詳解

全球定位系統（GPS）詳解
什么是全球定位系統（GPS）
全球定位系統（Global Positioning System - GPS）是美國從本世紀70年代開始研制，歷
時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航
與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經近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，并成功地應用
于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監測、工程變形監
測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。
全球定位系統(Global Positioning System,縮寫GPS)是美國第二代衛星導航系統。是在子
午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，它采納了子午儀系統的成功經驗。和子午儀系統一
樣，全球定位系統由空間部分、地面監控部分和用戶接收機三大部分組成。
按目前的方案，全球定位系統的空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的衛星組成衛星星座。
21+3顆衛星均為近圓形軌道，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的全球
導航能力。
地面監控部分包括四個監控間、一個上行注入站和一個主控站。監控站設有GPS用戶接
收機、原子鐘、收集當地氣象數據的傳感器和進行數據初步處理的計算機。監控站的主要任
務是取得衛星觀測數據并將這些數據傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。它對地面
監控部實行全面控制。主控站主要任務是收集各監控站對GPS衛星的全部觀測數據，利用這
些數據計算每顆GPS衛星的軌道和衛星鐘改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的
任務主要是在每顆衛星運行至上空時把這類導航數據及主控站的指令注入到衛星。這種注入
對每顆GPS衛星每天進行一次，并在衛星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。
全球定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。隨著全球
定位系統的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓， 目前已遍及國民
經濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。
2.GPS如何定位
　　GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息；用于預報未來幾個月內衛
星所處概略位置的預報星歷；用于計算定位時所需衛星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十
米（各個衛星不同，隨時變化）；以及GPS系統信息，如衛星狀況等。
　　GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離，由于含有接收機衛星鐘的誤差及
大氣傳播誤差，故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼
測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。
　　GPS接收機對收到的衛星信號，進行解碼或采用其它技術，將調制在載波上的信息去掉
后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒
頻 移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振蕩產生信號相位之差。一般在接收機鐘確定
的歷元時刻量測，保持對衛星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收
機和衛星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷元的相位整數也是不知道的，即整周模糊
度，只能在數據處理中作為參數解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊
度，因此只有在相對定位、并有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優于米級
的定位 精度也只能采用相位觀測值。
　　按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據一臺
接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略
導航定位。相對定位（差分定位）是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相
對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應采用
相位觀測值進行相對定位。
　　在GPS觀測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定
位計算時還要受到衛星廣播星歷誤差的影響，在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削
弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤
差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應選用雙頻接收
機。
　　在定位觀測時，若接收機相對于地球表面運動，則稱為動態定位，如用于車船等概略導
航定位的精度為30一100米的偽距單點定位，或用于城市車輛導航定位的米級精度的偽距差
分定位，或用于測量放樣等的厘米級 的相位差分定位（RTK），實時差分定位需要數據鏈
將 兩個或多個站的觀測數據實時傳輸到一起計算。 在定位觀測時，若接收機相對于地球表
面靜止，則稱為靜態定位，在進行控制網觀測時，一般均采用這種 方式由幾臺接收機同時
觀測，它能最太限度地發揮GPS的定位精度，專用于 這種目的的接收機被稱為大地型接 收
機，是接收機中性能最好的一類。目前，GPS已經能 夠達到地殼形變觀測的精度要求，IGS
的常年觀測臺站已 經能構成毫米級的全球坐標框架。
3.GPS系統如何組成
GPS系統包括三大部分：空間部分—GPS衛星星座；地面控制部分—地面監控系統；用戶設備
部分—GPS信號接收機。
GPS衛星星座；
GPS工作衛星及其星座 由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座，記作（21+3）
GPS星座。 24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內，軌道傾角為55度，各個軌道平面之間相距
60度， 即軌道的升交點赤經各相差60度。每個軌道平面內各顆衛星之間的升交角距相差90
度， 一軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面上的相應衛星超前30度。
在兩萬公里高空的GPS衛星，當地球對恒星來說自轉一周時，它們繞地球運行二周， 即繞地
球一周的時間為12恒星時。這樣，對于地面觀測者來說，每天將提前4分鐘見到同一顆GPS
衛星。位于地平線以上的衛星顆數隨著時間和地點的不同而不同，最少可見到4顆， 最多可
見到11顆。在用GPS信號導航定位時，為了結算測站的三維坐標，必須觀測4顆 GPS衛星，稱
為定位星座。這4顆衛星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對于某地
某時，甚至不能測得精確的點位坐標，這種時間段叫做“間隙段”。但這種 時間間隙段是
很短暫的，并不影響全球絕大多數地方的全天候、高精度、連續實時牡己蕉ㄎ徊飭俊?GPS工
作衛星的編號和試驗衛星基本相同。
地面監控系統
對于導航定位來說，GPS衛星是一動態已知點。星的位置是依據衛星發射的星歷—描述衛星
運動及其軌道的 的參數算得的。每顆GPS衛星所播發的星歷，是由地面監控系統提供的。衛
星上的各種設備是否正常 工作，以及衛星是否一直沿著預定軌道運行，都要由地面設備進
行監測和控制。地面監控系統 另一重要作用是保持各顆衛星處于同一時間標準—GPS時間系
統。這就需要地面站監測 各顆衛星的時間，求出鐘差。然后由地面注入站發給衛星，衛星
再由導航電文發給用戶設備。 GPS工作衛星的地面監控系統包括一個主控站、三個注入站和
五個監測站。
GPS信號接收機
GPS 信號接收機的任務是：能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號，
并跟蹤這些衛星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號
從衛星 到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛星所發送的導航電文，實時地計算出測站的
三維位置， 位置，甚至三維速度和時間。
靜態定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛星的過程中固定不變，接收機高精度 地測量GPS
信號的傳播時間，利用GPS衛星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的 三維坐標。
而動態定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收機 所位于的運動
物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等）。載體上 的GPS接收機天線
在跟蹤GPS衛星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地 測得運動載體的狀態參
數（瞬間三維位置和三維速度）。
接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的后處理軟件包，構成完整的GPS用戶設備。GPS接收機
的結構 分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成 兩
個獨立的部件，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的適當地方， 用
電纜線將兩者連接成一個整機。也有的將天線單元和接收單元制作成一個整體，觀測時將
其 安置在測站點上。
GPS接收機一般用蓄電池做電源。同時采用機內機外兩種直流電源。設置機內電池的目的 在
于更換外電池時不中斷連續觀測。在用機外電池的過程中，機內電池自動充電。 關機后，
機內電池為RAM存儲器供電，以防止丟失數據。
近幾年，國內引進了許多種類型的GPS測地型接收機。各種類型的GPS測地型接收機用于 精
密相對定位時，其雙頻接收機精度可達5mm+1PPM.D，單頻接收機在一定距離內精度可達
10mm+2PPM.D。用于差分定位其精度可達亞米級至厘米級。 目前，各種類型的GPS接收機體
積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。GPS和GLONASS 兼容的全球導航定位系統接收
機已經問世。
4.GPS接收機如何分類
GPS衛星發送的導航定位信號，是一種可供無數用戶共享的信息資源。對于陸地、 海洋和空
間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設備， 即GPS信
號接收機。可以在任何時候用GPS信號進行導航定位測量。根據使用目的的不同， 用戶要求
的GPS信號接收機也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產GPS接收機， 產品也有幾百
種。這些產品可以按照原理、用途、功能等來分類。
按接收機的用途分類
導航型接收機 此類型接收機主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速
度。這類接收機 一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±25mm，有SA影
響時為±100mm。 這類接收機價格便宜，應用廣泛。根據應用領域的不同，此類接收機還可
以進一步分為： 車載型——用于車輛導航定位； 航海型——用于船舶導航定位； 航空
型——用于飛機導航定位。由于飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機 要求能適應
高速運動。 星載型——用于衛星的導航定位。由于衛星的速度高達7km/s以上，因此對接收
機的要求更高。
測地型接收機
測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。定位精度高。儀器結構復雜，價格較
貴。 授時型接收機 這類接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標準進行授時，常用于
天文臺及無線電通訊中時間同步。
按接收機的載波頻率分類
單頻接收機 單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進行定位。由于不能有
效消除 電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。
雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，
可以消除電離層 對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密
定位。
按接收機通道數分類
GPS接收機能同時接收多顆GPS衛星的信號，為了分離接收到的不同衛星的信號，以實現對衛
星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據接收機所具有的
通道種類可分為： 多通道接收機 序貫通道接收機 多路多用通道接收機
按接收機工作原理分類
碼相關型接收機 碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。
平方型接收機 平方型接收機是利用載波信號的平方技術去掉調制信號,來恢復完整的載波信
號 通過相位計測定接收機內產生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距
觀測值。
混合型接收機 這種儀器是綜合上述兩種接收機的優點，既可以得到碼相位偽距，也可以得
到載波相位觀測值。
干涉型接收機 這種接收機是將GPS衛星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距
離。
5.如何使用GPS接收機（一）
　　 GPS作為野外定位的最佳工具，在戶外運動中有廣泛的應用，在國內也可以越來越經常
地看見有人使用了。GPS不象電視或收音機，打開就能用，它更象一架相機，你需要有一定
的技巧。現在介紹一些GPS使用辦法和經驗。
　　首先大家要弄清使用GPS時常碰到的一些術語：
　　1.坐標(coordinate) 　　
有2維、3維兩種坐標表示，當GPS能夠收到4顆及以上衛星的信號時，它能計算出本地的3微
坐標：經度、緯度、高度，若只能收到3顆衛星的信號，它只能計算出2維坐標：精度和緯
度，這時它可能還會顯示高度數據，但這數據是無效的。大部分GPS不僅能以經/緯度
(Lat/Long)的方式，顯示坐標，而且還可以用UTM(Universal Transverse Mercator)等坐標
系統顯示坐標但我們一般還是使用LAT/LONG系統，這主要是由你所使用的地圖的坐標系統決
定的。坐標的精度在Selective Availability(美國防部為減小GPS精確度而實施的一種措
施)打開時，GPS的水平精度在100-50米之間，視接受到衛星信號的多少和強弱而定，若根據
GPS的指示，說你已經到達，那么四周看看，應該在大約一個足球場大小的面積內發現你的
目標的。
　　在SA關閉時(目前是很少見的，但美政府計劃將來取消SA)，精度能達到15米左右(GPS性
能介紹上說的精度都給的是no SA值，唬人的)。高度的精確性由于系統結構的原因，更差
些。經緯度的顯示方式一般都可以根據自己的愛好選擇，一般
有"hddd.ddddd","hddd*mm.mmm""，"hddd*mm"ss.s"""(其中的“*”代表“度”，以下同)地
球子午線長是39940.67公里，緯度改變一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8
米，赤道圈是40075.36公里，北京地區緯在北緯40度左右，緯度圈長為40075*sin(90-40),
此地經度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以選定某個顯示方式，并把
各位數字改變一對應地面移動多少米記住，這樣能在經緯度和實際里程間建立個大概的對
應。大部分GPS都有計算兩點距離的功能，可給出兩個坐標間的精確距離。高度的顯示會有
英制和公制兩種方式，進GPS的SETUP頁面，設置成公制，這樣在其他象速度、距離等的顯示
也都會成公制的了。
　　2.路標(Landmark or Waypoint)
　　GPS內存中保存的一個點的坐標值。在有GPS信號時，按一下"MARK"鍵，就會把當前點記
成一個路標，它有個默認的一般是象"LMK04"之類的名字，你可以修改成一個易認的名字(字
母用上下箭頭輸入)，還可以給它選定一個圖標。路標是GPS數據核心，它是構成“路線”
(見3)的基礎。標記路標是GPS主要功能之一，但是你也可以從地圖上讀出一個地點的坐標，
手工或通過計算機接口輸入GPS，成為一個路標。一個路標可以將來用于GOTO功能(見5)的目
標，也可以選進一條路線Route，見3.)作為一個支點。一般GPS能記錄500個或以上的路
標。
　　3.路線(ROUTE)
　　路線是GPS內存中存儲的一組數據，包括一個起點和一個終點的坐標，還可以包括若干
中間點的坐標，每兩個坐標點之間的線段叫一條"腿"(leg)。常見GPS能存儲20條線路，每條
線路30條"腿"。各坐標點可以從現有路標中選擇，或是手工/計算機輸入數值，輸入的路點
同時做為一個路標(Waypoint/Landmark)保存。實際上一條路線的所有點都是對某個路標的
引用，比如你在路標菜單下改變一個路標的名字或坐標，如果某條路線使用了它，你會發現
這條線路也發生了同樣的變化。可以有一條路線是"活躍"(Activity)的。“活躍”路線的路
點是導向(見5)功能的目標
。 　　4.前進方向(Heading)
　　GPS沒有指北針的功能，靜止不動時它是不知道方向的。但是一旦動了起來，它就能知
道自己的運動方向。GPS每隔一秒更新一次當前地點信息，每一點的坐標和上一點的坐標一
比較，就可以知道前進的方向，請注意這并不是GPS頭指的方向，它老人家是不知道自己的
腦袋和運動路線是成多少度角的。不同GPS關于前進方向的算法是不同的，基本上是最近若
干秒的前進方向，所以除非你已經走了一段并仍然在走直線，否則前進方向是不準確的，尤
其是在拐彎的時候你會看到數值在變個不停。方向的是以多少度顯示的，這個度數是手表表
盤朝上，12點指向北方，順時針轉的角度。有很多GPS還可以用指向羅盤和標尺的方式來顯
示這個角度。一般同時還顯示前進平均速度，也是根據最近一段的位移和時間計算的。
　　5.導向(Bearing)
　　導向功能在以下條件下起作用：
　　1.)以設定"走向"(GOTO)目標。"走向"目標的設定可以按"GOTO"鍵，然后從列表中選擇
一個路標。以后"導向"功能將導向此路標
。 　　2.)目前有活躍路線(Activity route)。活躍路線一般在設置->路線菜單下設定。如
果目前有活動路線，那么"導向"的點是路線中第一個路點，每到達一個路點后，自動指到下
一個路點。
　　在"導向"頁面上部都會標有當前導向路點名稱("ROUTE"里的點也是有名稱的)。它是根
據當前位置，計算出導向目標對你的方向角，以與"前進方向"相同的角度值顯示。同時顯示
離目標的距離等信息。讀出導向方向，按此方向前進即可走到目的地。有些GPS把前進方向
和導向功能結合起來，只要用GPS的頭指向前進方向，就會有一個指針箭頭指向前進方向和
目標方向的偏角，跟著這個箭頭就能找到目標。
　　6.日出日落時間(Sun set/raise time)
　　大多數GPS能夠顯示當地的日出、日落時間，這在計劃出發/宿營時間時是有用的。這個
時間是GPS根據當地經度和日期計算得到的，是指平原地區的日出、日落時間，在山區因為
有山脊遮擋，日照時間根據情況要早晚各少半個小時以上。GPS的時間是從衛星信號得到的
格林尼制時間，在設置(setup)菜單里可以設置本地的時間偏移，對中國來說，應設+8小
時，此值只與時間的顯示有關。
　　7.足跡線(Plot trail)
　　GPS每秒更新一次坐標信息，所以可以記載自己的運動軌跡。一般GPS能記錄1024個以上
足跡點，在一個專用頁面上，以可調比例尺顯示移動軌跡。足跡點的采樣有自動和定時兩種
方式自動采樣由GPS自動決定足跡點的采樣方式，一般是只記錄方向轉折點，長距離直線行
走時不記點；定時采樣可以規定采樣時間間隔，比如30秒、一分鐘、5分鐘或其他時間，每
隔這么長時間記一個足跡點。在足跡線頁面上可以清楚地看到自己足跡的水平投影。你可以
開始記錄、停止記錄、設置方式或清空足跡線。“足跡”線上的點都沒有名字，不能單獨引
用，查看其坐標，主要用來畫路線圖(計算機下載路線?)和“回溯”功能。很多GPS有一種叫
做“回溯”(Trace back)的功能，使用此功能時，它會把足跡線轉化為一條“路線”
(ROUTE)，路點的選擇是由GPS內部程序完成的一般是選用足跡線上大的轉折點。 　　同
時，把此路線激活為活動路線，用戶即可按導向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般會
把回溯路線放進某一默認路線(比如route0)中，看你GPS的說明書，使用前要先檢查此線路
是否已有數據，若有，要先用拷貝功能復制到另一條空線路中去，以免覆蓋。回溯路線上的
各路點用系統默認的臨時名字如"T001"之類，有的GPS定第二條回溯路線時會重用這些名
字，這時即使你已經把舊的路線做了拷貝，由于路點引用的名字被重用了，所以路線也會改
變，不是原來那條回溯路線了。請查看你GPS的使用說明書，并試用以明確你的情況。有必
要的話，對于需要長期保存的TraceBack路線，要拷貝到空閑路線，并重命名所有路點名
字。
6.如何使用GPS接收機（二）
　　GPS比較費電池，多數GPS使用四節堿性電池一直開機可用20-30小時，說明書上的時間
并不是很準確的，長時間使用時要注意攜帶備用電池。大部分GPS有永久的備用電池，它可
以在沒有電池時保證內存中的各種數據不會丟失。由于GPS在靜止時沒有方向指示功能，所
以同時帶上一個小巧的指北針是有用的。標記路標時，GPS提供一個默認的路標名，比如
LMK001之類，難于記憶，雖可改成一個比較好記一些的名字，但一是輸入不便，用上下箭頭
選字母很費勁，二是一般只能起很短的英文名字，比如6或9個字母，仍然不好記，同時再帶
上一個小的錄音機/采訪機隨時記錄，是個不錯的主意。
　　1.有地圖使用
　　GPS與詳細地圖配合使用時有最好的效果，但是國內大比例尺地圖十分難得，GPS使用效
果受到一定限制。“萬一”你有目的地附近的精確地圖，則可以預先規劃線路，先做地圖上
規劃，制定行程計劃，可以按照線路的復雜情況和里程，建立一條或多條線路(ROUTE)，讀
出路線特征點的坐標，輸入GPS建立線路的各條“腿”(legs),并把一些單獨的標志點作為路
標(Landmark/Waypoint)輸入GPS。GPS手工輸入數據，是一項相當煩瑣的事情，請想一下，
每個路標就要輸入名字、坐標等20多個字母數字，每個字母數字要按最多到十幾次箭頭才能
出來，哈哈，這就是有人舍得花很多錢來買接線和軟件，用計算機來上載/下載數據的原
因。帶上地圖！行進時用一是利用GPS確定自己在地圖上的位置，二是按照導向功能指示的
目標方向，配合地圖找路向目標前進。同時一定要記錄各規劃點的實際坐標，最好再針對每
條規劃線路建立另一條實際線路，即可作為原路返回時使用，又可回來后作為實際路線資料
保存，供后人使用。
　　2.無圖使用這是更為常見的使用方式。
　　1.)使用路點定點：常用于確定巖壁坐標、探洞時確定洞口坐標或其他象線路起點、轉
折、宿營點的坐標。用法簡單，MARK一個坐標就行了。找點：所要找的地點坐標必須已經以
路標(landmark/waypoint)的形式存在于GPS的內存中，可以是你以前MARK的點或者是從以前
去過的朋友那里得到的數據，手工/計算機上載成的路標數據。按GOTO鍵，從列表中選擇你
的目的路標，然后轉到“導向”頁面，上面會顯示你離目標的距離、速度、目標方向角等數
據，按方向角即可。
　　2.)使用路線輸入路線：若能找到以前去過的朋友記錄的路線信息，把它們輸入GPS形成
線路，或者(常見于原路返回)把以前記錄的路標編輯成一條線路。路線導向：把某條路線激
活，按照和“找點”相同的方式，“導向”頁會引導你走向路線的第一個點，一旦到達，目
標點會自動更換為下一路點，“導向”頁引導你走向路線的第二個點...若你偏離了路線，
越過了某些中間點，一旦你再回到路線上來，“導向目標”會跳過你所繞過的那些點，定為
線路上你當前位置對應的下一個點。
　　3.)回溯回溯功能實際是輸入線路(route)的一種特殊方法，它在原路返回時十分好使。
但有些注意事項，
由于國內大比例尺不宜得到，所以朋友們每次出去玩希望都能帶一組正確數據回來，有地圖
時整理一套地圖+實測路線坐標，沒地圖時整理一套線路描述+實測坐標，發到網上，逐漸積
攢起來，形成咱們自己的地理數據庫，以后再有朋友走這條線路就可以免除雇向導和迷路之
苦了！
7.什么是RTK技術
常規的GPS測量方法，如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的
精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，它采用了載波相位動態實
時差分（Real - time kinematic）方法，是GPS應用的重大里程碑，它的出現為工程放樣、
地形測圖，各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業效率。
高精度的GPS測量必須采用載波相位觀測值，RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動
態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精
度。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。
流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要采集GPS觀測數據，并在系統內組成差
分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，歷時不到一秒鐘。流動站可處于靜止狀
態，也可處于運動狀態；可在固定點上先進行初始化后再進入動態作業，也可在動態條件下
直接開機，并在動態環境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知數解固定后，即可進行每
個歷元的實時處理，只要能保持四顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動
站可隨時給出厘米級定位結果。
RTK技術的關鍵在于數據處理技術和數據傳輸技術，RTK定位時要求基準站接收機實時地把觀
測數據（偽距觀測值，相位觀測值）及已知數據傳輸給流動站接收機，數據量比較大，一般
都要求9600的波特率，這在無線電上不難實現。
8.RTK技術如何應用
1． 各種控制測量 傳統的大地測量、工程控制測量采用三角網、導線網方法來施測，不僅
費工費時，要求點間通視，而且精度分布不均勻，且在外業不知精度如何，采用常規的GPS
靜態測量、快速靜態、偽動態方法，在外業測設過程中不能實時知道定位精度，如果測設完
成后，回到內業處理后發現精度不合要求，還必須返測，而采用RTK來進行控制測量，能夠
實時知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質量
如何，這樣可以大大提高作業效率。如果把RTK用于公路控制測量、電子線路控制測量、水
利工程控制測量、大地測量、則不僅可以大大減少人力強度、節省費用，而且大大提高工作
效率，測一個控制點在幾分鐘甚至于幾秒鐘內就可完成。
2． 地形測圖 過去測地形圖時一般首先要在測區建立圖根控制點，然后在圖根控制點上架
上全站儀或經緯儀配合小平板測圖，現在發展到外業用全站儀和電子手簿配合地物編碼，利
用大比例尺測圖軟件來進行測圖，甚至于發展到最近的外業電子平板測圖等等，都要求在測
站上測四周的地形地貌等碎部點，這些碎部點都與測站通視，而且一般要求至少2-3人操
作，需要在拼圖時一旦精度不合要求還得到外業去返測，現在采用RTK時，僅需一人背著儀
器在要測的地形地貌碎部點呆上一二秒種，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實時知道點
位精度，把一個區域測完后回到室內，由專業的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖，這樣
用RTK僅需一人操作，不要求點間通視，大大提高了工作效率，采用RTK配合電子手簿可以測
設各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設，公路管線地形圖的測設，配合測
深儀可以用于測水庫地形圖，航 海海洋測圖等等。
3． 放樣程放樣是測量一個應用分支，它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設計好的點
位在實地給標定出來，過去采用常規的放樣方法很多，如經緯儀交會放樣，全站儀的邊角放
樣等等，一般要放樣出一個設計點位時，往往需要來回移動目標，而且要2-3人操作，同時
在放樣過程中還要求點間通視情況良好，在生產應用上效率不是很高，有時放樣中遇到困難
的情況會借助于很多方法才能放樣，如果采用RTK技術放樣時，僅需把設計好的點位坐標輸
入到電子手簿中，背著GPS接收機，它會提醒你走到要放樣點的位置，既迅速又方便，由于
GPS是通過坐標來直接放樣的，而且精度很高也很均勻，因而在外業放樣中效率會大大提
高，且只需一個人操作。
9.什么叫導航
導航是一個技術門類的總稱，它是引導飛機、船舶、車輛以及個人（總稱作運載體）安
全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地的一種手段。導航的基本功能是回答：我現在
在哪里？我要去哪里？如何去？
導航應由導航系統完成，包括裝在運載體上的導航設備以及裝在其他地方與導航設備配
合使用的導航臺。從導航臺的位置來看，主要有：
陸基導航系統： 即導航臺位于陸地上，導航臺與導航設備之間用無線電波聯系。
星基導航系統：導航臺設在人造衛星上，擴大覆蓋范圍。
導航是人類從事政治、經濟和軍事活動所必不可少的信息技術。今天，隨著人類活動的
發展，對導航的要求越來越高。