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全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术转入民用后，率先在测量领域得到广泛应用。电力工程所处地形条件复杂，常规测量难以满足精度及工期要求，GPS控制测量则充分显示其优越性。本文介绍GPS在电力工程测量中的应用，并提出几点体会。
一．GPS简介
1．GPS构成
GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。
(1)GPS空间卫星星座由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°；卫星的平均高度为20200km，运行周期为11小时58分。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。
(2)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。
(3)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。
2．GPS定位原理
GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图1所示，在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗(或3颗以上)卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心(测站点)至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标(Xj，Yj，Zj)，j=1，2，3，从而由下式解算出Q点的三维坐标(X，Y，Z)：
(2)设计基准和网形如图2所示，控制网共12个点，其中联测已知平面控制点2个(I12，I13)，高程控制点5个(I12，I13，I05，I09，I10，其高程由四等水准测得)。采用4台GPS接收机观测，网形布设成边连式。
(3)观测计划根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度(空间位置因子PDOP)，选择最佳观测时段(卫星不少于5颗，且分布均匀，PDOP值小于6)，并编排作业调度表。
2．GPS测量的外业实施
(1)选点GPS测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑：每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和日后使用：选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。
(2)观测根据GPS作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角15°，时段长度45min，采样间隔10秒。在3个点上同时安置3台接收机天线(对中、整平、定向)，量取天线高，测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。
3．6PS测量的数据处理
GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件TGO完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到GPS控制点的三维坐标(见表1)，其各项精度指标符合技术设计要求。
三．结束语
通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。
(1)GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短(平均边长不到300m)，基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
(2)GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。
(3)GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少(仅联测5个)，致使控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
作者单位：湖南省电力勘测设计院
一．GPS简介
1．GPS构成
GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。
(1)GPS空间卫星星座由2l颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°；卫星的平均高度为20200km，运行周期为11小时58分。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。
(2)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。
(3)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。
2．GPS定位原理
GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图1所示，在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗(或3颗以上)卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心(测站点)至卫星的距离ρ1、ρ2、ρ3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标(Xj，Yj，Zj)，j=1，2，3，从而由下式解算出Q点的三维坐标(X，Y，Z)：
(2)设计基准和网形如图2所示，控制网共12个点，其中联测已知平面控制点2个(I12，I13)，高程控制点5个(I12，I13，I05，I09，I10，其高程由四等水准测得)。采用4台GPS接收机观测，网形布设成边连式。
(3)观测计划根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度(空间位置因子PDOP)，选择最佳观测时段(卫星不少于5颗，且分布均匀，PDOP值小于6)，并编排作业调度表。
2．GPS测量的外业实施
(1)选点GPS测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑：每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和日后使用：选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。
(2)观测根据GPS作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角15°，时段长度45min，采样间隔10秒。在3个点上同时安置3台接收机天线(对中、整平、定向)，量取天线高，测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。
3．6PS测量的数据处理
GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件TGO完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到GPS控制点的三维坐标(见表1)，其各项精度指标符合技术设计要求。
三．结束语
通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。
(1)GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短(平均边长不到300m)，基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
(2)GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。
(3)GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少(仅联测5个)，致使控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
作者单位：湖南省电力勘测设计院