GPS又稱為全球定位系統(tǒng)(Global Positioning SystemGPS)是美國(guó)從上世紀(jì)70年代開始研制歷時(shí)20年耗資200億美元于1994年3月完成其整體部署實(shí)現(xiàn)其全天候、高精度和全球的覆蓋能力現(xiàn)在GPS于現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合使得測(cè)定地球表面三維坐標(biāo)的方法叢靜態(tài)發(fā)展到動(dòng)態(tài)叢數(shù)據(jù)后處理發(fā)展到實(shí)時(shí)的定位與導(dǎo)航極大地?cái)U(kuò)展了它地應(yīng)用廣度和深度。載波相位差分法GPS技術(shù)可以極大提高相對(duì)定位精度。在小范圍內(nèi)可以達(dá)到厘米級(jí)精度。此外由于GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)間地通視和幾何圖形等方面地要求比常規(guī)測(cè)量方法靈活、方便已完全可以用來施測(cè)各種等級(jí)地控制網(wǎng)。GPS全站儀的反展在地形和土地測(cè)量以及各種工程、變形、;地表沉陷監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性。 
　　(1)GPS系統(tǒng)的組成
　　GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分—GPS衛(wèi)星星座;地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng);用戶設(shè)備部分—GPS信號(hào)接收機(jī)。
　　GPS衛(wèi)星星座：
　　由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座記作(21+3)GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)軌道傾角為55度各個(gè)軌道平面之間相距60度即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差60度。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。
　　在兩萬公里高空的GPS衛(wèi)星當(dāng)?shù)厍驅(qū)�恒星來說自轉(zhuǎn)一周時(shí)它們繞地球運(yùn)行二周即繞地球一周的時(shí)間為12恒星時(shí)。這樣對(duì)于地面觀測(cè)者來說每天將提前4分鐘見到同一顆GPS衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間和地點(diǎn)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(hào)導(dǎo)航定位時(shí)為了結(jié)算測(cè)站的三維坐標(biāo)必須觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星稱為定位星座。這4顆衛(wèi)星在觀測(cè)過程中的幾何位置分布對(duì)定位精度有一定的影響。對(duì)于某地某時(shí)甚至不能測(cè)得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)這種時(shí)間段叫做“間隙段”。但這種時(shí)間間隙段是很短暫的并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位測(cè)量。GPS工作衛(wèi)星的編號(hào)和試驗(yàn)衛(wèi)星基本相同。
　　地面監(jiān)控系統(tǒng)：
　　對(duì)于導(dǎo)航定位來說GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。
　　(2)GPS的定位原理
　　GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息用戶接收到這些信息后經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。
　　(3)GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)
　　GPS系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛等。
　　定位精度高應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明GPS相對(duì)定位精度在 50KM以內(nèi)可達(dá)10-6100-500KM可達(dá)10-71000KM可達(dá)10-9。在300-1500M工程精密定位中1小時(shí)以上觀測(cè)的解其平面其平面位置誤差小于1mm與ME-5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定得邊長(zhǎng)比較其邊長(zhǎng)較差最大為0.5mm校差中誤差為0.3mm。
　　觀測(cè)時(shí)間短隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善軟件的不斷更新目前20KM以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位僅需15-20分鐘;快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí)流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需1-2分鐘然后可隨時(shí)定位每站觀測(cè)只需幾秒鐘。
　　測(cè)站間無須通視GPS測(cè)量不要求測(cè)站之間互相通視只需測(cè)站上空開闊即可因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費(fèi)用。由于無需點(diǎn)間通視點(diǎn)位位置可根據(jù)需要可稀可密使選點(diǎn)工作甚為靈活也可省去經(jīng)典大地網(wǎng)中的傳算點(diǎn)、過渡點(diǎn)的測(cè)量工作。
　　可提供三維坐標(biāo)經(jīng)典大地測(cè)量將平面與高程采用不同方法分別施測(cè)。GPS可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。
　　操作簡(jiǎn)便隨著GPS接收機(jī)不斷改進(jìn)自動(dòng)化程度越來越高有的已達(dá)“傻瓜化”的程度;接收機(jī)的體積越來越小重量越來越輕極大地減輕測(cè)量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度。使野外工作變得輕松愉快。
　　全天候作業(yè)目前GPS觀測(cè)可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響功能多、應(yīng)用廣。