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一、建立和维持全球性的参考框架

目前 GPS 已成为建立、维持全球性参考框架的重要手段。以精度最高、测站数最多的国际地球参考框架 ITRF 2000 为例, 依据这些测站所提供的长期的高精度的 GPS 观测值、VLBI 观测值、SLR 观测 值、LLR 观测值及 DORIS 观测 值, 经综合数据处理而求得 的。ITRF2000 中, 枢纽站的地心坐标精度优于 ±4mm, 比例尺的精度优于 ±0. 5 ppb。在这些测站中,GPS 站的数量占了相当大的部分, 其精度也已经与 VLBI、SLR、LLR 等大致相仿, 因而在建立参考框架的过程中起了特别重要的作用。自从 1992 年国际 GPS 服务 IGS 开始工作以来, 就在不断地增加测站数, 提高定位精度以支持 ITRF 系列( ITRF91, ITRF92, ITRF93, ITRF94, ITRF96,ITRF97, ITRF2000) 的建立和维持工作。

二、建立各级国家平面控制网

由于 GPS 定位技术具有高精度、全天候、测站间无需保持通视等优点, 因而已基本取代传统方法而成为建立各级平面控制网的主要手段。利用 GPS 定位技术来建立国家平面控制网时可采用两种方法。

1、第一种方法是仍然仿照原一、二、三、四等点的布网方式

分别在全国范围内布设 A 级网和 B 级网, 然后再由各省或用户进行加密, 布设 C 级网及 D 级、E 级网。

2、第二种方法是建立国家长期连续运行的卫星导航定位服务系统

并利用这些连续运行的参考站网来建立和维持全国的坐标框架, 在此基础上再在全国布设数千个 GPS 点以组成国家的平面控制网。连续运行的参考站网的坐标可逐年解算( 或每半年解算一次) , 以便给出最新的站点坐标值以及这些站点坐标的年变化率。显然, 采用这种方法建立的坐标系可以与时俱进, 反映站点坐标的最新数值及其随时间变化的规律。

三、布设城市控制网、工程测量控制网, 进行各种工程测量

国内外资料表明, 利用 GPS 来布设国家控制网、城市控制网、工程测量控制网时, 所需的工天数大约为常规方法的 1 /6, 所需费用在国外为常规方法的 1 /3 左右, 在国内为常规方法的1 /6左右( 主要是由于国内的劳动力相对较为廉价) , 而且精度也比常规方法好, 因而已得到了广泛的应用。

此外, GPS 定位技术在变形监测、水利建设、输电线路施测、道路( 如铁路、公路)测量、水下地形测量( 如航道测量、水库容量测量) 等方面也都得到了广泛应用。利用 GPS 进行大坝等建筑物的变形监测时, 若采用连续监测的模式, 则可以通过平滑滤波等方式来滤除噪声, 提取变形信息, 由此所求得的平面位移精度和垂直位移精度均可优于 ±1mm。

四、在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用

航空摄影测量是制作各种比例尺地形图的重要手段。在传统的航空摄影测量作业模式中, 需在测区中布设一定数量的大地控制点, 在困难地区这是一项十分艰巨的任务。此外, 利用遥感卫星对他国进行航天遥感时, 我们更不可能到他国去布测大地控制点。利用安置在航测飞机上的 GPS 接收机来测定航空摄影仪的光学中心在曝光瞬间的三维坐标, 并将其作为附加观测值来参加空中三角测量的联合平差的话, 就可大量减少甚至不需要地面的大地控制点,从而引发了航空摄影测量的一场重大技术革命。下表 列出了空中三角测量对 GPS 定位的要求。

 

地籍测量是调查和测定土地( 宗地或地块) 及其附着物的界线、位置、面积、权属和利用现状等基本情况及其几何形状的测绘工作。我们不但可以利用静态 GPS 测量的模式来进行高等级的地籍控制测量, 还可以利用 RTK等模式来进行低等级的控制测量( 如图根控制测量) 以及界址点坐标的测定工作。

GPS 定位技术还被用于海洋大地测量和海底地形测量。海洋大地控制网是由分布在海边、岛屿、暗礁以及海底的控制点组成的。

海底地形测量通常由配备了 GPS 接收机和声呐测深仪的测量船来完成。海底地形点的平面位置由差分 GPS 测量来确定, 高程则根据测深仪的读数计算而得。根据对海底地形点的密度要求不难确定出测量船航行时两条航线间的距离, 根据船的航速还可以确定合适的采样率。