12.6. GPS系统¶
Space-based Topographic Operations
在这篇冗长的序言之后，我们现在将集中讨论空间测量对地球地形不断扩大的作用。这些信息具有广泛的应用：地质学（例如与板块构造效应相关）；地球物理学（例如，均衡失衡的分布）；气候学（例如，海洋环流；地形障碍）；水文学（例如，流域特征）；冰川学（例如，冰盖厚度）；生态学（例如，生态带分布）位置）；以及在天文学中（例如，比较全球催眠术） [高程频率分布] ）迄今为止，地面测量和航空摄影所进行的许多操作现在都可以通过卫星进行，卫星上装有适合于测定地表变化的仪器。随着时间的推移，最终结果将是各种规模地图的可用性和质量的显著提高，特别是对于世界上仍然缺乏这些地图的地区而言。令人惊讶的是，到1988年为止，全世界的地图非常零散和不完整，如图所示：
计划和任务已经提出，其中一些正在实施中，以应用空间技术，最终获得数字数据集，这些数据集在多个尺度上提供全球范围的高程和位置。这将导致地形图的水平分辨率从100米到1公里（单元格大小），垂直分辨率从1米到10米（等高线间隔）。高分辨率区域覆盖（水平约100米，垂直约1米）技术上是可以实现的，即使现在。海况测量也需要类似的分辨率。
全球定位卫星（GPS）
依靠这些外层空间平台作为信号源的一个优势是消除了可能干扰地面平台的地面障碍物。精确定位是通过测量员三角测量方法的三维变体（固定在三个分离点上）实现的。导航星无线电信号以球面波阵的形式传播，因此任何三颗卫星（作为视点）发出的信号都可以被视为与接收器相交。它的位置现在变成了确定信号球半径（距离）的问题。第四颗卫星有助于确定具体高度，第五颗卫星进一步提高了精度。俄罗斯太空计划已经开发了一个类似的系统，格洛纳斯，现在正在运行。
通过分析以光速传播的无线电信号，伪测距确定了到每个卫星的距离（以伪随机噪声（prn）码的形式发送其唯一标识）。该信号包含调制的带时间标签的数据位，该数据位允许传输（因此行程）时间被确定为起始时间和到达时间之间的差。每颗卫星的位置必须在任何时候通过知道其星历表（确定卫星相对于某个地面基准的轨道参数）而紧密固定，该星历表可以通过发送到控制站网络的信号进行计算。卫星上也必须有高精度原子钟（铯和铷各两个），任何需要定位的地面接收器上都必须有相应的时钟。接收器上的电子和计算机处理有助于计算协调世界时（UTC）（实际上是格林威治标准时间），然后将其调整为GPS时间，从而可以高精度地确定来自多个卫星的相应信号之间的时间差。
以粗采集（C/A）模式发送的民用信号，仅限于L1输出，任何使用接收器的人都可以使用，成本仅为500美元。该装置的标准精度为~100 m水平和156 m垂直。使用更昂贵（高达40000美元）的接收器，在精确（P）模式下运行，L1和L2（后者也用于纠正电离层干扰），在最佳情况下的精度可以达到水平17.9 m和垂直27.7 m；这种模式目前仅限于军事和经批准的科学用途。为了达到这一精度，已经设计了几种专门的技术，包括编码相位跟踪（用于导航）和载波相位跟踪（用于测量），这需要两个接收机串联工作；另一种则使用差分GPS校正。全球定位系统在世界舞台上的结果是，地面测量点的设置只能通过瞄准接收器，而不是通过经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬仪经纬有许多条目可以在互联网上进一步讨论/描述GPS；只需在搜索程序中输入“GPS”。
11-16: Mention two civilian uses of the global position system. `ANSWER <answers.html#11-16>`__