空間技術(shù)中，衛星導航定位技術(shù)目前已基本取代了無(wú)線(xiàn)電導航、天文測量、傳統大地測量技術(shù)而成為人類(lèi)活動(dòng)中普遍采用的導航定位技術(shù)，并在精度、實(shí)時(shí)性、全天候等方面對這一領(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)濟性、快速、高精度方向發(fā)展，充分使用GPS技術(shù)仍是國家和廣大用戶(hù)的迫切要求。目前以至近幾年廣大用戶(hù)的需求主要體現在以下幾個(gè)方面：

　　1、GPS技術(shù)與其他信息源相集成應用在智能交通系統、港口碼頭信息調度管理系統，以及困難特殊行業(yè)的調度系統等方面，如GPS技術(shù)與GIS技術(shù)、汔車(chē)電子技術(shù)等結合形成的車(chē)輛自主導航系統、集裝箱管理系統、倉儲數據庫管理系統、危險品運輸倉儲管理系統等。

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

　　3、GPS技術(shù)的高時(shí)空分辨率的數據在測繪、地震監測、大氣物理探測、地球引力場(chǎng)探測、工程監測等方面有發(fā)展的前景。

　　4、對于實(shí)時(shí)用戶(hù)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、對于測量用戶(hù)迫切需要解決統一的基準，將空間定位參考系統一致性或方便、合理轉換問(wèn)題。

　　一、GPS服務(wù)體系建設內容

　　面對GPS如此廣泛的應用，為了使廣大用戶(hù)能夠長(cháng)期、安全、經(jīng)濟、有效地利用GPS資源，規范GPS的應用和開(kāi)發(fā)，需要系統地建立GPS多功能綜合服務(wù)體系。由此構建的系統直接服務(wù)于各行各業(yè)的用戶(hù)，滿(mǎn)足他們多領(lǐng)域、多用途、多機型的毫米級、厘米級、分米級乃至米級、十米級、數十米級的實(shí)時(shí)、準實(shí)時(shí)、快速、事后、動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的需要。用戶(hù)范圍將不斷擴大：

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

　　城市測繪管理、國土管理、城市規劃、地籍管理；

　　 GIS、RS、航空攝影、智能化交通、機器人、車(chē)輛自主導航、船舶導航、航空導航、航天測控、星載導航；

　　緊急救護、安全保障、監控報警；

　　情報監測、大壩監測、精細農業(yè)、農業(yè)飛防、林業(yè)資源監測、環(huán)境監測、防災減災；

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

　　GPS多功能綜合服務(wù)體系的建設主要包括三方面內容：

　　1、建立GPS連續運行基準站

　　“九五”期間，國家測繪局、中科院、交通部、中國地震局和總參測繪局等部門(mén)已經(jīng)建立了分布全國的30多個(gè)GPS連續跟蹤站，在管理上、技術(shù)上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，但也存在設備老化、管理技術(shù)規范標準不同一、部門(mén)分割等問(wèn)題。

　　GPS連續運行基準站建設應該著(zhù)眼于滿(mǎn)足未來(lái)5～10年的科研、生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的要求。數據成果共享，并且具有統一技術(shù)標準，采用多種數據通信鏈路；基準站網(wǎng)要基本覆蓋全國，分布密度可略有不同，涵蓋我國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(mǎn)足經(jīng)濟發(fā)達地區的優(yōu)先使用，從而形成滿(mǎn)足多部門(mén)、多領(lǐng)域、多用途的高精度、全天候、實(shí)時(shí)、穩定運行的GPS多功能服務(wù)體系的基礎框架設施。

　　2、建立GPS數據處理分析中心

　　GPS數據處理分析中心主要接收各基準站的觀(guān)測數據，進(jìn)行數據存儲和處理，獲得滿(mǎn)足不同用戶(hù)需要的數據信息和成果。GPS數據處理分析中心主要負責系統維護軟件的研究與更新，系統數據庫管理軟件研制與更新，系統服務(wù)軟件的研究、更新與推廣，系統運作模式的更新、升級研究與實(shí)用化，應用軟件開(kāi)發(fā)和數據結果分析，提供數據信息和導航定位服務(wù)，并參與全球的地學(xué)等領(lǐng)域的國際合作。GPS數據處理分析中心必須建立相應技術(shù)標準、數據交換標準、服務(wù)標準等，具有推動(dòng)和促進(jìn)區域性的用戶(hù)對精密定位、快速和實(shí)時(shí)定位導航的要求，及時(shí)滿(mǎn)足國土測繪、城市規劃建設、環(huán)境監測、防災減災、陸空交通監控等現代信息化管理的需要。同時(shí)根據需要，處理和分析全國的基準站數據，完成特定業(yè)務(wù)（如地震監測預報、電離層監測預報、災害性氣候預報等）。

　　3、建立通信鏈路系統

　　通信鏈路系統是基準站、GPS數據處理分析中心以及用戶(hù)的聯(lián)系紐帶。包括GPS基準站到GPS數據處理分析中心的觀(guān)測數據傳輸，實(shí)現數據實(shí)時(shí)監控處理、GPS差分修正信息實(shí)時(shí)廣播、GPS數據INTERNET網(wǎng)絡(luò )發(fā)布及應用效果反饋等。通信鏈路系統是GPS產(chǎn)業(yè)服務(wù)基礎設施的重要組成部分，在發(fā)展規劃中，通信鏈路所采用的技術(shù)是一個(gè)重要因素。

　　在基準站←→數據處理分析中心，數據處理分析中心→用戶(hù)信息服務(wù)中心的工作鏈路應采用可靠、帶寬、經(jīng)濟的專(zhuān)用通信方式，主要有：INTERNET、DDN專(zhuān)線(xiàn)、VSAT、PSTN、微波等。

　　在用戶(hù)信息服務(wù)中心→導航定位、RTK用戶(hù)的服務(wù)鏈路，應考慮方便、低廉、大容量的多類(lèi)型通信鏈路。主要有：RDS廣播、數字衛星直播、UHF/VHF、INTERNET、GSM、CDMA等。

　　GPS數據處理分析中心及其提供的數據信息及服務(wù)，將構成整個(gè)GPS服務(wù)體系的中樞，為廣大用戶(hù)輸送多種服務(wù)信息：

　　建立和維持全國統一的、高精度的空間坐標動(dòng)態(tài)參考框架，并與國際地球坐標系參考框架（ITRF）相聯(lián)結

　　中國大地水準面模型及參數，國家坐標系統轉換參數等

　全國區域GPS衛星精密星歷

　　GPS衛星與跟蹤站（接收機）鐘差信息。

　　提供電離層信息。

　　為國家廣域差分GPS系統提供數據信息服務(wù)

　　基準站坐標與位移速率。

　　維護時(shí)間的精確性

　　數據庫系統

　　二、國家測繪局GPS服務(wù)體系的建設

　　國家測繪局是最早引進(jìn)GPS定位技術(shù)，并十分重視將該技術(shù)推向實(shí)用的部門(mén)，在GPS應用的諸多領(lǐng)域與環(huán)節上具有豐富的技術(shù)儲備與理論水平，在注重GPS應用的同時(shí)也十分注重空間定位基礎設施建設，向國際發(fā)展方向看齊。在“八五”期間完成了國家高精度GPS空間定位網(wǎng)的布測（818點(diǎn)），國家精密水準網(wǎng)的復測（13萬(wàn)公里），“九五”期間完成了國家GPS跟蹤站網(wǎng)與數據處理中心建設，中國地殼觀(guān)測網(wǎng)建設，國家大地水準面精化，國家垂直形變分析，GPS廣域差分工程性試驗，GPS衛星精確定軌，國家2000年重力基本網(wǎng)建設，有目標、有步驟地完善國家框架基礎設施體系的建設。這些是空間技術(shù)發(fā)展，實(shí)現精確的空間對地觀(guān)測系統（GPS+RS）最為基礎的工作。由此將逐步構建和完善國家測繪局GPS服務(wù)體系的建設。

　　1、GPS跟蹤站網(wǎng)建設

　　在國家測繪局GPS服務(wù)體系空間定位基礎設施中，目前已建立了8個(gè)GPS跟蹤站，其中4個(gè)納入了國際IGS觀(guān)測站，同時(shí)有5個(gè)跟蹤站參加中國地殼運動(dòng)觀(guān)測網(wǎng)絡(luò )基準網(wǎng)的觀(guān)測。國家測繪局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GPS連續運行站的分布情況。

　　通過(guò)學(xué)習美國、德國GPS跟蹤站建設的經(jīng)驗，并結合我國的實(shí)際情況，擬定了一套建立我國自己的GPS跟蹤站建設思路。同時(shí)考慮到經(jīng)濟狀況原因，提出了我國GPS跟蹤站的基本構成框架：

　　GPS接收機及抗干擾天線(xiàn)

　　自動(dòng)氣象采集器

　　通訊設備（調制解調器、VSAT衛星）

　　計算機控制設備

　　太陽(yáng)能電池系統

　　跟蹤站控制、管理軟件

　　2、GPS數據處理分析中心

　　在北京國家基礎地理信息中心建立了GPS數據處理分析中心，負責協(xié)調、管理和維護連續運行的GPS跟蹤站，采集跟蹤站數據信息，并對采集的數據信息按照標準進(jìn)行處理，將符合標準的成果在網(wǎng)上公布，滿(mǎn)足精密定位用戶(hù)、不同用戶(hù)的需求。同時(shí)通過(guò)數據處理偵測GPS衛星與跟蹤站形成的框架體系的基準變化，從而維護數據框架的不斷更新。維護和建立國家的動(dòng)態(tài)地心參考框架，進(jìn)行GPS數據處理分析、快速預報軌道、GPS數據產(chǎn)品發(fā)布、定期公告各站運行狀況等。

　　GPS數據處理分析中心作為GPS服務(wù)體系的樞紐，具有較高的數據處理和分析能力。目前數據中心采用瑞士BERNESE和美國GAMIT軟件作為基本的GPS數據處理軟件。這兩種軟件在國際的知名度很高，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，加之我國的測繪工作者很早就對這兩種軟件進(jìn)行了培訓與研究，對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的應用。

　　國家測繪局于1999年頒布了GPS跟蹤站網(wǎng)管理技術(shù)規定（試運行），GPS跟蹤站管理已經(jīng)進(jìn)入規范化、自動(dòng)化、數據的下載與上傳都能夠在目前的數據通訊鏈路中得到很好的支持，因此在統一的時(shí)間內可以得到各個(gè)跟蹤站傳送到數據中心的數據。數據中心通過(guò)自身編制的數據檢查軟件（主程序基于國際IGS組織提供的數據檢查軟件）對GPS原始的觀(guān)測數據進(jìn)行檢查。檢查內容包括：數據觀(guān)測的時(shí)間、數據可使用率統計、電離層對于數據采集的影響、多路徑效應的影響等。

　　數據中心在UNIX工作站上編制了自動(dòng)化數據處理程序，實(shí)現了數據的預處理、方案解算功能。出于對數據結果的時(shí)間要求，數據處理采用了IGS組織的預報精密星歷，精度較IGS最終星歷稍差，但是對于結果的影響并不明顯，這樣做的好處在于可及時(shí)計算出上一天的觀(guān)測數據，對于將來(lái)做我國快速精密軌道的確定工作提供時(shí)間上保障�；�本上參照國際上數據處理的思路，主要模塊是數據預處理、電離層模型的確定、對流層模型參數估計、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)院對于GPS精密定位和定軌的數據處理理念以及國際上流行的數據處理方法，建立一套簡(jiǎn)便、易使用的數據自動(dòng)處理程序，對于每天國家測繪局8個(gè)跟蹤站的數據，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)（這與所使用的計算機的情況有關(guān)）。

　　3、數據通信鏈路

　　目前國家測繪局GPS服務(wù)體系建設中，已具有的數據通信手段有：

　　Internet

　　利用國家基礎地理信息中心專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)，各跟蹤站上傳GPS數據和氣象數據到北京GPS數據處理中心服務(wù)器上。

　　Telephone

　　各跟蹤站安裝電話(huà)，實(shí)現了數據點(diǎn)對點(diǎn)傳輸方式。GPS數據處理中心可遠程訪(fǎng)問(wèn)和監控跟蹤站。

　　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星通信設備（VSAT），實(shí)現衛星通信數據傳輸。

　　三、國家測繪局GPS服務(wù)體系的應用

　　國家測繪局GPS服務(wù)體系的建設已具有一定的規模，面向廣大用戶(hù)開(kāi)展技術(shù)服務(wù)和應用，實(shí)現數據交換網(wǎng)絡(luò )，建立并開(kāi)通了自己的網(wǎng)站，為廣大GPS用戶(hù)提供數據信息服務(wù)。

　　服務(wù)內容主要包括：

　　1、GPS數據服務(wù)

　　FTP服務(wù)：精密星歷、電離層參數、ITRF、IERS等

　　WWW服務(wù)：跟蹤站介紹、信息介紹、衛星狀況、質(zhì)量評估、數據目錄信息等

　　2、GPS用戶(hù)服務(wù)

　　注冊登記、在線(xiàn)計算、技術(shù)論壇、意見(jiàn)反饋

　　3、網(wǎng)絡(luò )數據庫

　　GPS成果、三角成果、水準成果、重力成果

　　4、技術(shù)介紹

　　大地測量介紹、重大項目介紹、技術(shù)服務(wù)介紹等

　　近幾年來(lái)，GPS服務(wù)體系在許多工程項目中得到了廣泛應用。與美國麻省理工學(xué)院合作布測天山地區GPS監測網(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)獨立地質(zhì)板塊的形變速率。與德國地學(xué)研究中心（GFZ）合作，布測了新韁GPS監測網(wǎng)，目的在于分析中亞地區地殼運動(dòng)敏感地區的板塊運動(dòng)機制。在監測網(wǎng)中，GPS服務(wù)體系起到了基準框架固定的作用，便于監測數據分析。國家測繪局GPS服務(wù)體系的主要應用有：

　　1、國家坐標框架的維持

　　通過(guò)長(cháng)期的觀(guān)測來(lái)分析連續運行跟蹤站位置的變化趨勢及變化量，同時(shí)與其他國際IGS跟蹤站進(jìn)行同步觀(guān)測從而獲得這些站在國際坐標參考框架下的精確坐標，對我國坐標框架的維持與更新起到了舉足輕重的作用。

　　GPS衛星軌道的確定

　　2、軌道預報

　　利用GPS觀(guān)測資料以及精確的跟蹤站地心坐標，可以預報GPS衛星的位置變化即GPS衛星的軌道，并提供給我國的差分GPS用戶(hù)，確保定位的精度。

　　3、GPS差分服務(wù)

　　各個(gè)GPS連續運行的跟蹤站都具備了差分功能，可以向一定區域的GPS用戶(hù)發(fā)送位置改正信息，提高用戶(hù)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于GPS信號在傳播路徑上的影響，從而得到大氣因子的分布情況，達到氣象預報的目的。

　　5、精密定位基準

　　GPS服務(wù)體系可提供高精度的定位基準，滿(mǎn)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)探險考察，為研究雅魯藏布大峽谷地區地質(zhì)變化提供有力的技術(shù)支持；建立長(cháng)江源紀念碑，確定了長(cháng)江源紀念碑準確的地心位置；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：“風(fēng)云二號”氣象衛星地面網(wǎng)的測定，為精確求定地面控制站位置提供基準，確保云圖匹配正確。