空間技術(shù)中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)目前已基本取代了無(wú)線電導(dǎo)航、天文測(cè)量、傳統(tǒng)大地測(cè)量技術(shù)而成為人類活動(dòng)中普遍采用的導(dǎo)航定位技術(shù)，并在精度、實(shí)時(shí)性、全天候等方面對(duì)這一領(lǐng)域產(chǎn)生了革命性的影響。

　　由于GPS的全球性、全天候、高精度、實(shí)時(shí)等性能，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面。目前的需求更向多學(xué)科技術(shù)融合、提高GPS使用可靠性、經(jīng)濟(jì)性、快速、高精度方向發(fā)展，充分使用GPS技術(shù)仍是國(guó)家和廣大用戶的迫切要求。目前以至近幾年廣大用戶的需求主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　1、GPS技術(shù)與其他信息源相集成應(yīng)用在智能交通系統(tǒng)、港口碼頭信息調(diào)度管理系統(tǒng)，以及困難特殊行業(yè)的調(diào)度系統(tǒng)等方面，如GPS技術(shù)與GIS技術(shù)、汔車電子技術(shù)等結(jié)合形成的車輛自主導(dǎo)航系統(tǒng)、集裝箱管理系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、危險(xiǎn)品運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)等。

　　2、GPS技術(shù)應(yīng)用與衛(wèi)星通信也有著密切關(guān)系，特別是GPS差分及完備性服務(wù)信息通過(guò)數(shù)字廣播衛(wèi)星，可傳送到各地移動(dòng)用戶，包括荒漠地區(qū)的廣大用戶是提高使用效益和可靠性的必要措施，也是特殊用戶監(jiān)控、救生的良好方式。

　　3、GPS技術(shù)的高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)在測(cè)繪、地震監(jiān)測(cè)、大氣物理探測(cè)、地球引力場(chǎng)探測(cè)、工程監(jiān)測(cè)等方面有發(fā)展的前景。

　　4、對(duì)于實(shí)時(shí)用戶來(lái)說(shuō)，迫切需要解決使用GPS技術(shù)時(shí)的完備性問(wèn)題。

　　5、對(duì)于測(cè)量用戶迫切需要解決統(tǒng)一的基準(zhǔn)，將空間定位參考系統(tǒng)一致性或方便、合理轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

　　一、GPS服務(wù)體系建設(shè)內(nèi)容

　　面對(duì)GPS如此廣泛的應(yīng)用，為了使廣大用戶能夠長(zhǎng)期、安全、經(jīng)濟(jì)、有效地利用GPS資源，規(guī)范GPS的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，需要系統(tǒng)地建立GPS多功能綜合服務(wù)體系。由此構(gòu)建的系統(tǒng)直接服務(wù)于各行各業(yè)的用戶，滿足他們多領(lǐng)域、多用途、多機(jī)型的毫米級(jí)、厘米級(jí)、分米級(jí)乃至米級(jí)、十米級(jí)、數(shù)十米級(jí)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)、快速、事后、動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的需要。用戶范圍將不斷擴(kuò)大：

　　 地球動(dòng)力學(xué)、大地測(cè)量、工程測(cè)量、地球物理資源勘探、氣象學(xué)、空間物理學(xué)；

　　城市測(cè)繪管理、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、地籍管理；

　　 GIS、RS、航空攝影、智能化交通、機(jī)器人、車輛自主導(dǎo)航、船舶導(dǎo)航、航空導(dǎo)航、航天測(cè)控、星載導(dǎo)航；

　　緊急救護(hù)、安全保障、監(jiān)控報(bào)警；

　　情報(bào)監(jiān)測(cè)、大壩監(jiān)測(cè)、精細(xì)農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)飛防、林業(yè)資源監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)；

　　精確授時(shí)、電力系統(tǒng)定時(shí)同步、個(gè)人通信、個(gè)人計(jì)算機(jī)、照相機(jī)、手表、旅游等等等。

　　GPS多功能綜合服務(wù)體系的建設(shè)主要包括三方面內(nèi)容：

　　1、建立GPS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站

　　“九五”期間，國(guó)家測(cè)繪局、中科院、交通部、中國(guó)地震局和總參測(cè)繪局等部門(mén)已經(jīng)建立了分布全國(guó)的30多個(gè)GPS連續(xù)跟蹤站，在管理上、技術(shù)上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但也存在設(shè)備老化、管理技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不同一、部門(mén)分割等問(wèn)題。

　　GPS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站建設(shè)應(yīng)該著眼于滿足未來(lái)5～10年的科研、生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的要求。數(shù)據(jù)成果共享，并且具有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用多種數(shù)據(jù)通信鏈路；基準(zhǔn)站網(wǎng)要基本覆蓋全國(guó)，分布密度可略有不同，涵蓋我國(guó)各主要大中城市并兼顧地殼塊體，既供科學(xué)研究需要，又能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的優(yōu)先使用，從而形成滿足多部門(mén)、多領(lǐng)域、多用途的高精度、全天候、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定運(yùn)行的GPS多功能服務(wù)體系的基礎(chǔ)框架設(shè)施。

　　2、建立GPS數(shù)據(jù)處理分析中心

　　GPS數(shù)據(jù)處理分析中心主要接收各基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理，獲得滿足不同用戶需要的數(shù)據(jù)信息和成果。GPS數(shù)據(jù)處理分析中心主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)維護(hù)軟件的研究與更新，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件研制與更新，系統(tǒng)服務(wù)軟件的研究、更新與推廣，系統(tǒng)運(yùn)作模式的更新、升級(jí)研究與實(shí)用化，應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)結(jié)果分析，提供數(shù)據(jù)信息和導(dǎo)航定位服務(wù)，并參與全球的地學(xué)等領(lǐng)域的國(guó)際合作。GPS數(shù)據(jù)處理分析中心必須建立相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等，具有推動(dòng)和促進(jìn)區(qū)域性的用戶對(duì)精密定位、快速和實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航的要求，及時(shí)滿足國(guó)土測(cè)繪、城市規(guī)劃建設(shè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、陸空交通監(jiān)控等現(xiàn)代信息化管理的需要。同時(shí)根據(jù)需要，處理和分析全國(guó)的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，完成特定業(yè)務(wù)（如地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、電離層監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、災(zāi)害性氣候預(yù)報(bào)等）。

　　3、建立通信鏈路系統(tǒng)

　　通信鏈路系統(tǒng)是基準(zhǔn)站、GPS數(shù)據(jù)處理分析中心以及用戶的聯(lián)系紐帶。包括GPS基準(zhǔn)站到GPS數(shù)據(jù)處理分析中心的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控處理、GPS差分修正信息實(shí)時(shí)廣播、GPS數(shù)據(jù)INTERNET網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及應(yīng)用效果反饋等。通信鏈路系統(tǒng)是GPS產(chǎn)業(yè)服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在發(fā)展規(guī)劃中，通信鏈路所采用的技術(shù)是一個(gè)重要因素。

　　在基準(zhǔn)站←→數(shù)據(jù)處理分析中心，數(shù)據(jù)處理分析中心→用戶信息服務(wù)中心的工作鏈路應(yīng)采用可靠、帶寬、經(jīng)濟(jì)的專用通信方式，主要有：INTERNET、DDN專線、VSAT、PSTN、微波等。

　　在用戶信息服務(wù)中心→導(dǎo)航定位、RTK用戶的服務(wù)鏈路，應(yīng)考慮方便、低廉、大容量的多類型通信鏈路。主要有：RDS廣播、數(shù)字衛(wèi)星直播、UHF/VHF、INTERNET、GSM、CDMA等。

　　GPS數(shù)據(jù)處理分析中心及其提供的數(shù)據(jù)信息及服務(wù)，將構(gòu)成整個(gè)GPS服務(wù)體系的中樞，為廣大用戶輸送多種服務(wù)信息：

　　建立和維持全國(guó)統(tǒng)一的、高精度的空間坐標(biāo)動(dòng)態(tài)參考框架，并與國(guó)際地球坐標(biāo)系參考框架（ITRF）相聯(lián)結(jié)

　　中國(guó)大地水準(zhǔn)面模型及參數(shù)，國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)等

　全國(guó)區(qū)域GPS衛(wèi)星精密星歷

　　GPS衛(wèi)星與跟蹤站（接收機(jī)）鐘差信息。

　　提供電離層信息。

　　為國(guó)家廣域差分GPS系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)

　　基準(zhǔn)站坐標(biāo)與位移速率。

　　維護(hù)時(shí)間的精確性

　　數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

　　二、國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系的建設(shè)

　　國(guó)家測(cè)繪局是最早引進(jìn)GPS定位技術(shù)，并十分重視將該技術(shù)推向?qū)嵱玫牟块T(mén)，在GPS應(yīng)用的諸多領(lǐng)域與環(huán)節(jié)上具有豐富的技術(shù)儲(chǔ)備與理論水平，在注重GPS應(yīng)用的同時(shí)也十分注重空間定位基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，向國(guó)際發(fā)展方向看齊。在“八五”期間完成了國(guó)家高精度GPS空間定位網(wǎng)的布測(cè)（818點(diǎn)），國(guó)家精密水準(zhǔn)網(wǎng)的復(fù)測(cè)（13萬(wàn)公里），“九五”期間完成了國(guó)家GPS跟蹤站網(wǎng)與數(shù)據(jù)處理中心建設(shè)，中國(guó)地殼觀測(cè)網(wǎng)建設(shè)，國(guó)家大地水準(zhǔn)面精化，國(guó)家垂直形變分析，GPS廣域差分工程性試驗(yàn)，GPS衛(wèi)星精確定軌，國(guó)家2000年重力基本網(wǎng)建設(shè)，有目標(biāo)、有步驟地完善國(guó)家框架基礎(chǔ)設(shè)施體系的建設(shè)。這些是空間技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)精確的空間對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（GPS+RS）最為基礎(chǔ)的工作。由此將逐步構(gòu)建和完善國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系的建設(shè)。

　　1、GPS跟蹤站網(wǎng)建設(shè)

　　在國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系空間定位基礎(chǔ)設(shè)施中，目前已建立了8個(gè)GPS跟蹤站，其中4個(gè)納入了國(guó)際IGS觀測(cè)站，同時(shí)有5個(gè)跟蹤站參加中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測(cè)。國(guó)家測(cè)繪局GPS跟蹤站分布在北京�？诠�爾濱烏魯木齊西安西寧拉薩武漢。下圖給出我國(guó)GPS連續(xù)運(yùn)行站的分布情況。

　　通過(guò)學(xué)習(xí)美國(guó)、德國(guó)GPS跟蹤站建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，擬定了一套建立我國(guó)自己的GPS跟蹤站建設(shè)思路。同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)狀況原因，提出了我國(guó)GPS跟蹤站的基本構(gòu)成框架：

　　GPS接收機(jī)及抗干擾天線

　　自動(dòng)氣象采集器

　　通訊設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器、VSAT衛(wèi)星）

　　計(jì)算機(jī)控制設(shè)備

　　太陽(yáng)能電池系統(tǒng)

　　跟蹤站控制、管理軟件

　　2、GPS數(shù)據(jù)處理分析中心

　　在北京國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心建立了GPS數(shù)據(jù)處理分析中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、管理和維護(hù)連續(xù)運(yùn)行的GPS跟蹤站，采集跟蹤站數(shù)據(jù)信息，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，將符合標(biāo)準(zhǔn)的成果在網(wǎng)上公布，滿足精密定位用戶、不同用戶的需求。同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)處理偵測(cè)GPS衛(wèi)星與跟蹤站形成的框架體系的基準(zhǔn)變化，從而維護(hù)數(shù)據(jù)框架的不斷更新。維護(hù)和建立國(guó)家的動(dòng)態(tài)地心參考框架，進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)處理分析、快速預(yù)報(bào)軌道、GPS數(shù)據(jù)產(chǎn)品發(fā)布、定期公告各站運(yùn)行狀況等。

　　GPS數(shù)據(jù)處理分析中心作為GPS服務(wù)體系的樞紐，具有較高的數(shù)據(jù)處理和分析能力。目前數(shù)據(jù)中心采用瑞士BERNESE和美國(guó)GAMIT軟件作為基本的GPS數(shù)據(jù)處理軟件。這兩種軟件在國(guó)際的知名度很高，而且經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)與改進(jìn)，已經(jīng)形成了具有自身特點(diǎn)的軟件包，加之我國(guó)的測(cè)繪工作者很早就對(duì)這兩種軟件進(jìn)行了培訓(xùn)與研究，對(duì)于軟件的掌握程度非常高，因此選擇這兩種軟件非常適合在我國(guó)的應(yīng)用。

　　國(guó)家測(cè)繪局于1999年頒布了GPS跟蹤站網(wǎng)管理技術(shù)規(guī)定（試運(yùn)行），GPS跟蹤站管理已經(jīng)進(jìn)入規(guī)范化、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)的下載與上傳都能夠在目前的數(shù)據(jù)通訊鏈路中得到很好的支持，因此在統(tǒng)一的時(shí)間內(nèi)可以得到各個(gè)跟蹤站傳送到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心通過(guò)自身編制的數(shù)據(jù)檢查軟件（主程序基于國(guó)際IGS組織提供的數(shù)據(jù)檢查軟件）對(duì)GPS原始的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)觀測(cè)的時(shí)間、數(shù)據(jù)可使用率統(tǒng)計(jì)、電離層對(duì)于數(shù)據(jù)采集的影響、多路徑效應(yīng)的影響等。

　　數(shù)據(jù)中心在UNIX工作站上編制了自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的預(yù)處理、方案解算功能。出于對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的時(shí)間要求，數(shù)據(jù)處理采用了IGS組織的預(yù)報(bào)精密星歷，精度較IGS最終星歷稍差，但是對(duì)于結(jié)果的影響并不明顯，這樣做的好處在于可及時(shí)計(jì)算出上一天的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于將來(lái)做我國(guó)快速精密軌道的確定工作提供時(shí)間上保障�；�本上參照國(guó)際上數(shù)據(jù)處理的思路，主要模塊是數(shù)據(jù)預(yù)處理、電離層模型的確定、對(duì)流層模型參數(shù)估計(jì)、精密定位及定軌等。我們參考了歐洲定軌中心及瑞士伯爾尼大學(xué)天文學(xué)院對(duì)于GPS精密定位和定軌的數(shù)據(jù)處理理念以及國(guó)際上流行的數(shù)據(jù)處理方法，建立一套簡(jiǎn)便、易使用的數(shù)據(jù)自動(dòng)處理程序，對(duì)于每天國(guó)家測(cè)繪局8個(gè)跟蹤站的數(shù)據(jù)，所需的定位時(shí)間大約在1-2小時(shí)，定軌時(shí)間5-7小時(shí)（這與所使用的計(jì)算機(jī)的情況有關(guān)）。

　　3、數(shù)據(jù)通信鏈路

　　目前國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系建設(shè)中，已具有的數(shù)據(jù)通信手段有：

　　Internet

　　利用國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心專線網(wǎng)，各跟蹤站上傳GPS數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)到北京GPS數(shù)據(jù)處理中心服務(wù)器上。

　　Telephone

　　各跟蹤站安裝電話，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式。GPS數(shù)據(jù)處理中心可遠(yuǎn)程訪問(wèn)和監(jiān)控跟蹤站。

　　VSAT

　　目前烏魯木齊、拉薩、武漢、西寧和北京房山跟蹤站安裝了衛(wèi)星通信設(shè)備（VSAT），實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸。

　　三、國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系的應(yīng)用

　　國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系的建設(shè)已具有一定的規(guī)模，面向廣大用戶開(kāi)展技術(shù)服務(wù)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，建立并開(kāi)通了自己的網(wǎng)站，為廣大GPS用戶提供數(shù)據(jù)信息服務(wù)。

　　服務(wù)內(nèi)容主要包括：

　　1、GPS數(shù)據(jù)服務(wù)

　　FTP服務(wù)：精密星歷、電離層參數(shù)、ITRF、IERS等

　　WWW服務(wù)：跟蹤站介紹、信息介紹、衛(wèi)星狀況、質(zhì)量評(píng)估、數(shù)據(jù)目錄信息等

　　2、GPS用戶服務(wù)

　　注冊(cè)登記、在線計(jì)算、技術(shù)論壇、意見(jiàn)反饋

　　3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)

　　GPS成果、三角成果、水準(zhǔn)成果、重力成果

　　4、技術(shù)介紹

　　大地測(cè)量介紹、重大項(xiàng)目介紹、技術(shù)服務(wù)介紹等

　　近幾年來(lái)，GPS服務(wù)體系在許多工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。與美國(guó)麻省理工學(xué)院合作布測(cè)天山地區(qū)GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)，其科學(xué)目的在于研究塔里木盆地和哈薩克平原的變化速率、確定相關(guān)獨(dú)立地質(zhì)板塊的形變速率。與德國(guó)地學(xué)研究中心（GFZ）合作，布測(cè)了新韁GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)，目的在于分析中亞地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)敏感地區(qū)的板塊運(yùn)動(dòng)機(jī)制。在監(jiān)測(cè)網(wǎng)中，GPS服務(wù)體系起到了基準(zhǔn)框架固定的作用，便于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。國(guó)家測(cè)繪局GPS服務(wù)體系的主要應(yīng)用有：

　　1、國(guó)家坐標(biāo)框架的維持

　　通過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)來(lái)分析連續(xù)運(yùn)行跟蹤站位置的變化趨勢(shì)及變化量，同時(shí)與其他國(guó)際IGS跟蹤站進(jìn)行同步觀測(cè)從而獲得這些站在國(guó)際坐標(biāo)參考框架下的精確坐標(biāo)，對(duì)我國(guó)坐標(biāo)框架的維持與更新起到了舉足輕重的作用。

　　GPS衛(wèi)星軌道的確定

　　2、軌道預(yù)報(bào)

　　利用GPS觀測(cè)資料以及精確的跟蹤站地心坐標(biāo)，可以預(yù)報(bào)GPS衛(wèi)星的位置變化即GPS衛(wèi)星的軌道，并提供給我國(guó)的差分GPS用戶，確保定位的精度。

　　3、GPS差分服務(wù)

　　各個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行的跟蹤站都具備了差分功能，可以向一定區(qū)域的GPS用戶發(fā)送位置改正信息，提高用戶快速定位精度。

　　4、氣象方面的研究

　　同樣利用精確的地心位置反演出大氣對(duì)于GPS信號(hào)在傳播路徑上的影響，從而得到大氣因子的分布情況，達(dá)到氣象預(yù)報(bào)的目的。

　　5、精密定位基準(zhǔn)

　　GPS服務(wù)體系可提供高精度的定位基準(zhǔn)，滿足科學(xué)、工程和研究等不同領(lǐng)域的目的要求。如：雅魯藏布大峽谷的科學(xué)探險(xiǎn)考察，為研究雅魯藏布大峽谷地區(qū)地質(zhì)變化提供有力的技術(shù)支持；建立長(zhǎng)江源紀(jì)念碑，確定了長(zhǎng)江源紀(jì)念碑準(zhǔn)確的地心位置；南沙綜合科學(xué)考察，及時(shí)、有效地確定了島礁的精確坐標(biāo)：“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星地面網(wǎng)的測(cè)定，為精確求定地面控制站位置提供基準(zhǔn)，確保云圖匹配正確。