全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，是一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，它在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、車行速度及精確的時間信息。GPS衛(wèi)星接收機種類很多，根據(jù)型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型;根據(jù)用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。
GPS是目前成用最為成功的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，被譽為人類定位技術(shù)的一個里程碑。歸納起來，系統(tǒng)具有以下特點：
1、全球，全天候連續(xù)不斷的導(dǎo)航定位能力。GPS能為全球任何地點或近地空間的各類用戶提供連續(xù)的、全天候的導(dǎo)航定位能力，用戶不用發(fā)射信號，因而能滿足多用戶使用。
2、實時導(dǎo)航，定位精度高，觀測時間短。利用GPS定位時，在1s內(nèi)可以取得幾次位置數(shù)據(jù)，這種近乎實時的導(dǎo)航能力對于高動態(tài)用戶具有很大的意義，同時能為用戶提供連續(xù)的三維位置、三維速度和精確的時間信息。目前利用C/A碼的實時定位精度可達(dá)20-50m，速度精度為0.1m/s，利用特殊處理可達(dá)0.005m/s，相對定位精度可達(dá)毫米級。
隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善和軟件的不斷更新，目前20km以內(nèi)相對靜態(tài)定位僅需15-20min，快速靜態(tài)相對定位測量時，當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在15km以內(nèi)時，流動站觀測時間只需1-2min，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒。
3、測站無需通視：GPS測量只要求測站上空開闊，不要求測站之間互相通視，因此可節(jié)省大量的造標(biāo)費用(一般造標(biāo)費用占總經(jīng)費的30%、50%)。由于無需點間通視，點位位置可根據(jù)需要可疏可密，這樣就使得選點工作變得非常靈活，也可省去經(jīng)典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。
4、可提供全球統(tǒng)一的三維地心坐標(biāo)：GPS測量可同時精確測定測站平面位置和大地高程。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測量的精度，另外，GPS定位是在全球統(tǒng)一的WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中計算的，因此全球不同地點的測量成果是相互關(guān)聯(lián)的。
5、儀器操作簡便：隨著GPS接收機的不斷改進，GPS測量的自動化程度越來越高。在觀測巾測量員只需安置儀器，連接電纜線，量取天線高，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其他觀測工作，如衛(wèi)星的捕扶，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成，結(jié)束測量時，僅需關(guān)閉電源，收好接收機，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
如果往一個測站上需做長時間的連續(xù)觀測，還可以通過數(shù)據(jù)通信方式將所采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，實現(xiàn)全自動化的數(shù)據(jù)采集與處理。另外，接收機的體積也越來越小，相應(yīng)的重量也越來越輕，極大地減輕測量作者的勞動強度，使野外工作變得更為輕松。
6、抗干擾能力強、保密性好：GPS采用擴頻技術(shù)和偽碼技術(shù)，用戶只需接收GPS信號，自身不會發(fā)射信號，出而不會受到外界其他信號源的干擾。
7、功能多、應(yīng)用廣泛：GPS是軍、民兩用系統(tǒng)，其應(yīng)用范圍十分廣泛。具體的應(yīng)用實例包括：汽車導(dǎo)航和交通管理、巡線車輛管理、道路工程、個人定位以及導(dǎo)航儀等。
GPS定位包括偽距單點定位、載波相位定位和實時差分定位。
1、偽距測量及偽距單點定位
偽距測量就是測定衛(wèi)星到接收機的距離，即由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達(dá)GPS接收機的傳播時間乘以光速所得的距離。偽距法單點定位，就是利用GPS接收機在某一時刻測定與4顆以上GPS衛(wèi)星的偽距，及從衛(wèi)星導(dǎo)航電文中獲得的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，采用距離交會法求出天線在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
2、載波相位測量及載波相位定位
載波相位測量是測定GPS衛(wèi)星載波信號到接收機天線之間的相位延遲。GPS衛(wèi)星載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，接收機接收到衛(wèi)星信號后，先將載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲得載波，稱為重建載波。GPS接收機將衛(wèi)星重建載波與接收機內(nèi)由振蕩器產(chǎn)生的本振信號通過相位計比相，即可得到相位差。
3、實時差分定位
GPS實時差分定位的原理是在已有的精確地心坐標(biāo)點上安放GPS接收機(稱為基準(zhǔn)站)，利用已知的地心坐標(biāo)和星歷計算GPS觀測值的校正值，并通過無線電通信設(shè)備(稱為數(shù)據(jù)鏈)將校正值發(fā)送給運動中的GPS接收機(稱為流動站)。流動站利用校正值對自己的GPS觀測值進行修正，以消除上述誤差，從而提高實時定位精度。GPS動態(tài)差分方法有多種，主要有位置差分、偽距差分(RTD)、載波相位實時差分(RTK)和廣域差分等。