所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式，即采用什么方法来表示空间位置。如直角坐标系、极坐标系等。在测量中，常用的坐标系有以下几种： ①空间直角坐标系
空间直角坐标系的坐标系(见下图)原点位于参考椭球的中心O，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于赤道面上，且按右手系与X轴呈90°夹角。
②空间大地坐标系
空间大地坐标系(见下图)是采用大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。
③平面直角坐标系
平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大 地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambuda投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。 (2) GPS测量中常用的坐标系统 ①WGS-84 坐标系
WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数 就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH 1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。 WGS-84系所采用椭球参数为：
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a?6378137mf?1/298.257223563C20??484.16685?10?6?1
??7.292115?10?53rad?s?2GM?398600.5km?s②1954年北京坐标系
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球。椭球长半轴6378245米，扁率298.3；X轴加常数为0，Y轴加常数为500000米。 ③1980年西安大地坐标系
椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向1968.0 JYD地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好；椭球长半轴6378140米，扁率298.257；X轴加常数为0，Y轴加常数为500000米；高程系统以56年黄海平均海水面为高程起算基准。 6、工作原理 (1) 卫星三角测量:
①地球上任何一点坐标都能通过测量一组卫星到该点的距离计算而得。
假定某卫星与该点的距离为A1,则该点位于以该卫星为中心,半径为A1的地球球面上(如图1)。
②如第二个卫星与该点的距离为A2，则该点落在两球面相交的圆上（如图2）。 ③增加第三个卫星时，则该点落在三个球面相交的2个点（如图3）,此时只能得出一个点的经纬度，无法得到高程，属于两维。
④再增加一个卫星，就可以唯一确定一个点（如图4），此时点的属性是三维，包括经度、纬度、高程。
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(2) 卫星测距码
卫星与测点间距离是通过测量卫星信号到达接收机所需时间来计算的。 ①要知道卫星信号到达接收机所需时间就需知道信号是什么时候离开卫星。
图1
图2
图3
图4
②当卫星信号离开卫星时，卫星同时广播一种伪随机码（测距码）附加在信号中。 ③当接收机接收到信号时也产生同样的伪随机码，并与卫星信号中附加的伪随
机码作比较并计算出卫星信号的传播时间延迟，再用时间差(△t)×光速(300,000,000米/秒)就可算出卫星与接收机之间的距离。
(3) 精确的时间
①GPS工作卫星都安设有4台原子钟，一般是两台铷原子钟和两台铯原子钟。 ②GPS接收机则装一个普通的石英钟，用接收4个卫星来消除时钟误差。
③卫星和接收机的时钟都正确（无误差），那么4个卫星的测量结果应穿过同 一个点。
④若卫星和接收机时钟存在误差时，测量结果无法相交于一个点时，接收机的处理器开始调整时钟，直到它们相交于一个点为止。
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(4) 卫星的分布
①卫星在约20200公里的高空轨道上运行，监测站不断的监测每个卫星，并向主 控站提供数据。
②主控站计算卫星星历、时钟改正数并编辑成导航电文传送注入站。 ③注入站将导航电文注入卫星。 (5) 误差的调整
①卫星原子钟误差、卫星星历误差和卫星轨道（地球自转）误差由主控站调整。 ②电离层折射、对流层折射使得信号穿过大气层时速度变慢，导致误差，接收 机一般会做调整。
③多路效应误差，信号接近地球表面时可能会被反射，反射信号会干扰直线信 号，抗干扰天线有助于减少这种误差。
④S/A政策：现已取消该政策，使单机误差定位达15m的精度。 7、差分原理
(1)GPS差分定位技术：差分是一种GPS定位技术,能极大提高精度。
它需要一台接收机在一个已知点(点的经/纬度已知)上接收GPS信号(基准 站),其他接收机在未知点同时进观测（如下图）。它利用已知点的精确坐标来计算出观测误差值,再利用该值来修正其他接收机在同一卫星、同一时刻的观测值。
(2)差分GPS定位原理:
由安装在已知点位的基准站接收机测量出到GPS卫星的距离-伪距。其中包括到这颗卫星的真实距离加上几种误差。由于基准站的位置是已知的，可以利用卫星星历数据计算出基准站接收机到卫星的距离，计算出的距离与已知坐标之间的差包括上述几种误差值，将这一差值作为距离改正数传送给用户接收机，用户接收机就得到一个“校正过”的距离改正值。接收机接收的伪距经过改正值改正后可得到较准确的距离，这就是差分原理。
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(3)差分GPS定位的种类: ①依差分的时间分：
实时差分：基准站计算出观测值后，通过电台广播出去，移动站接收到该值后实时改正自
己的观测值，并把结果显示在屏幕上。
后处理差分：基准站计算出误差后记录成文件，移动站采集的数据也记录成计算机文件，
野外作业回来后把文件导入PC机中，通过GPS软件，用基准站文件来对移动站文件进行差分，得出改正后的文件。
②依基准站发送信息方式分：
位置差分:最简单的差分方法,基准站对每4颗卫星进行解算，得到一组改正数，基准站和
移动站许需接收同一组卫星才能使用。
伪距差分:目前普遍使用的查分方法，基准站上的接收机利用一个（α-β）滤波器将解算
的差值滤波，并求出其偏差,然后将所有卫星的测距误差传输给用户,用户利用改正后的伪距求出本身的位置。
相位平滑伪距差分:GPS接收机获得载波多普勒频率计数的功能,这个载频多普勒计数能反
映载波相位信息--即反映伪距变化率的特性,利用这个载波信息来辅助码伪距测量就可获得比单独采用码伪距离测量更高的精度。
相位差分:载波相位差分技术又称为RTK技术，可达 mm级的精度。
8. GPS系统应用
（1）导航：GPS能以较好精度瞬时定出接收机所在位置的三维坐标，实现实时导航，因而
GPS可用于海船、舰艇、飞机、导弹、出租车、交通车辆定位、110、120、119等。
（2）授时: （3）高精度、高效率的地面测量
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