GPS 技术在航道测量工程中的应用

　摘要：由于

GPS 是一种全天候、高精度的连续的定位系统，并且具有定位速度快、费用低、

方法灵活多样和操作简便等特点，所以它不仅在测量学，而且在导航学及其相关学科领域
获得了及其广泛的应用。本文从

GPS 的组成部分和特点出发，结合 GPS 测量技术在航道测

量实际中的应用

,介绍了静态 GPS 测量技术和 RTK 技术在航道工程测量中的应用。 

　　关键词：

 GPS；航道工程；测量 

　　

1．GPS 测量简介 

　　

 全球定位系统(GPS)是美国国防部于 1973 年开始，历时约 20 年，耗资 300 亿美元，于

1993 年成功建立了全球定位系统。GPS 的出现已引起了测绘技术的一场革命，它可以高精
度、全天候、快速测定地面点的三维坐标，使传统的测量理论与方法产生了深刻变革，促进
了测绘科学技术的现代化。

GPS 系统由以下三部分组成.如下图所示: 

　　

 

　　（

1）空间星座部分：全球定位系统的空间星座部分由 24 颗工作卫星，3 颗可随时启

用的备用卫星。工作卫星均分布在

6 个近圆形轨道内，每个轨道面上有 4 颗卫星，卫星轨道

面相对地球赤道面的倾角为

55°，各轨道平面质检相距 60°，即轨道的升交点赤经各相差

60°，同一轨道上两卫星之间的升交角距相差 90°，轨道平均高度为 20200km，卫星运行周
期为

11h58min。同时在地平线以上的卫星数目随时间和地点而异，最少 4 颗，最多可达 11

颗，因此

GPS 是一种全球性全天候的连续实时定位系统 

　　地面监控部分：

GPS 地面监控系统主要由分布在全球五个地面站组成，并按功能分为

主控站、注入站和监测站三种。主控站负责协调和管理所有地面监控系统的工作，其具体任
务有：根据所有地面监测站的观测资料推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层修正参数
等，并把这些数据及导航电文传送到注入站；提供时间基准；调整卫星状态和启用备用卫
星等。监测站的主要任务是连续观测和接受所有

GPS 卫星发出的信号并检测卫星的工作状

况，将采集到的数据连同当地的气象观测资料和时间信息经初步处理后传送到主控站。

 

　　

 

　　（

3）GPS 信号接收机：任务是能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的

信号，跟踪这些卫星运行，并接收到

GPS 信号进行交换、放大和处理，以便测量出 GPS 信

号从卫星到接受天线的传播时间，解译出

GPS 卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站

的三维位置，甚至三维速度和时间。接收机硬件和机内软件以及

GPS 数据后处理软件包构

成了完整的

GPS 用户设备。GPS 信号接收机的结构分为天线单元和接受单元两部分。 

　　

 

　　

2．GPS 在航道工程测量中的应用 

　　

2.1 静态 GPS 测量技术在航道工程测量中的应用 

　　静态

GPS 测量技术主要用于建立航道首级控制网，之后再利用其它测量方法进行加密

的附合导线测量。控制网的建立过程如下：

 

　　

 第一步：到测量任务区进行实地勘察，选择 GPS 点，查看附近高等级 GPS 点以便进

行联测，校核精度

 

　　

 第二步：GPS 控制网的布设应根据航道两岸地形地物、作业时卫星状况、精度要求等因

素进行综合设计。