GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging / Global Positioning System的縮寫,意為利用衛星導航進行測時和測距,以構成全球衛星定位系統。自1973年美國軍方批準成立聯合計劃局開始GPS的研究工作到1993年系統建成,該工程歷時20年，耗資300億美元，成為繼阿波羅登月計劃和航天飛機計劃之后的第三項龐大空間計劃。它從根本上解決了人類在地球上的導航和定位問題，在軍事和工農業等領域得到了廣泛的應用。給導航和定位技術帶來了巨大的變化。同樣，GPS技術在土地資源調查，土地侵蝕調查，農作物估產與監測，災害監測與評估等方面都正得到應用，將從為農業服務發展到直接參與農業生產的全過程，推動實現農業生產的信息化。
2 GPS基本原理
GPS主要包括三大部分：
（1） GPS衛星（空間部分）
（2） 地面支撐系統（地面監控部分）
（3） GPS接收機（用戶部分）
下面簡單加以介紹：
2.1 GPS衛星
最終的GPS方案是由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成。衛星分布在互成60°的6個軌道平面上，軌道傾角為55°。這樣的衛星配置基本上保證了在地球任何位置均能同時觀測到4顆衛星。衛星的運行軌道呈圓形，長半軸為26560KM，傾角為64°，軌道高度約20000KM。衛星重774Kg，主體呈柱形，直徑為1.5M,星體兩側裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板,全長5.33M,接受日光面積7.2平方米,以保證衛星正常工作的供電。
2.2 地面支撐系統
在導航定位中，首先必須知道衛星的位置。而位置是由衛星星歷計算出來的，地面支撐系統測量和計算每顆衛星的星歷，編輯成電文發送給衛星，再由衛星實時地播發給用戶。這就是衛星提供的廣播星歷。工作衛星的地面支撐系統包括1個主控組、3個注入站和5個監測站。如圖1所示。
監測站的主要任務是對每顆衛星進行觀測，并向主控站提供觀測數據。每個監測站配有GPS接收機，對每顆觀測數據送往主控站。
主控站擁有大型電子計算機，用作主體數據采集、計算、傳輸、診斷和編輯等。主要完成：
（1） 采集數據
（2） 編輯導航電文
（3） 診斷
（4） 調整衛星
主控站將編輯的衛星電文傳送到三個注入站，定時將這些信息注入各個衛星。
3.3 用戶接收機
上述的兩大部分是由專門機構投資建立，維護和運行的，一旦工作，就晝夜不停地發送導航定位信息，可供無數用戶免費共享。因此，世界各國的公司、研究機構陸續研制出各種類型的接收機。GPS接收機的種類眾多，但其結構基本一致。GPS接收機可分為天線單元和接收單元兩部分。 GPS手機http://www.baidugps.cn
1) 天線單元由接收天線和前置放大器組成。前置放大器是關鍵性部件，要求具有噪聲系數小、增益高和動態范圍大的特點。
2) 接收單元由信號通道單元、存儲單元和計算與顯示等單元組成：
a.信號通道單元，用于接收來自天線單元的信號。通常有1－12個通道，每一通道在某一時刻只能跟蹤一顆衛星。當此衛星被瑣定后，便占據了這一通道。
b.存儲單元，用以存儲實時的各種數據，原始觀測量及計算結果，供事后處理用。
c.計算和顯示單元，用于根據采集到的衛星星歷，偽距觀測值計算三維坐標和速度。
3美國的S/A政策
GPS設計時，計劃提供兩種服務，一種為標準定位服務（SPS），精度約為100M，提供給民間用戶使用。另一種為精密定位服務（PPS），精度可達10M，提供給軍方和得到特許的民間用戶使用。但在試驗衛星應用階段，多次試驗表明，實際定位精度遠高于此值。SPS可達14M，而PPS可達3M。于是美國政府采取了SA政策（Selective Availatility），人為地將誤差引入衛星時鐘和衛星數據中，以降低GPS的定位精度，防止未經許可用于軍事目的。按SA政策，水平定位精度為100M，垂直定位精度為157M。這就大大降低了GPS的實用性。因此各家公司和研究單位紛紛研制在實施SA政策下提高實時定位精度的技術。顯然，無論采用那種技術，都會提高應用的成本。其中比較重要的是差分GPS技術（DGPS），下面逐一加以介紹： gps地圖http://www.baidugps.cn
3.1差分GPS（DGPS）
差分技術的原理并不復雜，它使用一臺基準GPS接收機和一臺用戶接收機，利用實時或事后的處理技術就可以消去用戶測量時公共的誤差。差分GPS需要增設基站和通訊設施，投資較高，而且僅適用用于基站周圍200公里左右范圍內的用戶。
3.2移動式差分GPS
針對差分GPS的不足，目前已開發出移動式差分GPS，即可根據需要在某一基準點，臨時架設可移動的基站，這一方法適用于非實時的測量場合，投資較省。
3.3信標差分GPS
這一方法的原理同差分GPS，信標站是我國交通部在沿海建立的一系列差分基站，為船舶導航提供免費服務，因此，在沿海地區，只需購置特制的信標機，就能實現差分GPS，大大降低了投資成本。但使用范圍有限。
3.4雙星定位GPS
GPS的精度取決同時能觀察到的衛星個數，雙星定位GPS接收機不但能接收到美國GPS的衛星信號，而且能接收到俄羅斯的GLONASS的衛星信號，保證了在每一接收點至少可接收到6-8顆衛星信號，通過復雜的計算機和得到高精度的位置坐標。
4 GPS在農業中的應用
隨著知識經濟時代的到來，傳統的農業將向“精細農業（Precision Agriculture）”發展，著名美國未來學家托夫勒夫婦撰文指出，農業革命的基礎是生物技術和信息技術的突破性進展及其在農業領域的成功應用。
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九十年代以來，三S（RS、GPS、GIS），即遙感、全球定位系統和地理信息系統在農業上的應用已成為最有吸引力的前沿性研究領域，主要包括利用三S技術實現：（1）合理利用農業資源（2）提高農作物產量（3）降低生產成本（4）改善生態環境等。
4.1降低生產成本
現代農業正走向大農業和機械化道路，大量采用飛機播種、除草、施肥等工作。利用GPS合理地布設航線和準確地引導飛機。可以大大節省飛機作業的費用，據報導，可降低成本約50%。
4.2控制化肥數量
由于農田的土地性質不同，要求施加的肥料品種和數量也不相同。利用GIS和 GPS技術可有效地解決這一問題。首先，利用空中攝影或土地采樣方法區別不同土地類型，及對施肥的要求，利用GIS技術繪制成土地施肥圖，在作業時利用GPS進行精密定位，嚴格按照已設計好的土地施肥圖和標準進行施肥，真正做到按需施肥和肥盡其用，據報導可節約化肥和提高效率達10%以上。
4.3在品種資源研究中的應用
在野外考察和引種研究中，利用GPS技術可以準確定位野生群落和引種區的經緯度和高度，結合GIS技術，可在二、三維地圖上加以標注，并計算出區域的面積，查詢到該區域的氣候條件等。通過定期考察，可進一步觀察到特定野生群落區域的變遷，并掌握當地生態環境的狀況。GPS的應用前景十分廣闊，研究人員可從自身的研究對象出發，開發出新的應用，開拓新的研究領域。
