全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）是美軍70年代初在"子午儀衛(wèi)星導航定位"技術(shù)上發(fā)展起來的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候優(yōu)勢的導航定位、定時、測速系統(tǒng)，由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)三大子系統(tǒng)構(gòu)成，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用等眾多領(lǐng)域。在發(fā)達國家，GPS技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于交通運輸和道路工程之中。目前，我國在這方面的應(yīng)用還剛剛起步。
　　
　　 GPS在道路工程中的應(yīng)用
　　 在道路工程中，GPS目前主要用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點等。高等級公路的迅速發(fā)展對勘測技術(shù)提出了更高的要求，由于線路長、已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內(nèi)已逐步采用GPS技術(shù)建立線路首級高精度控制網(wǎng)，如滬寧、滬杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點位誤差只有2cm左右，達到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時大大提前了工期。浙江省測繪局利用Wild 200 GPS接收機的快速靜態(tài)定位功能，實測了線路的全部初測導線，快速、高精度地建立了數(shù)百公里的高速公路控制網(wǎng)，取得了良好的效果。

　　 GPS技術(shù)同樣應(yīng)用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構(gòu)成較強的網(wǎng)形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。如在江陰長江大橋的建設(shè)中，首先用常規(guī)方法建立了高精度邊角網(wǎng)，然后利用GPS對該網(wǎng)進行了檢測，GPS檢測網(wǎng)達到了毫米級精度，與常規(guī)精度網(wǎng)的比較符合較好。GPS技術(shù)還在隧道測量中具有廣泛的應(yīng)用前景，其測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。

　　 差分動態(tài)GPS在道路勘測方面主要應(yīng)用于數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、控制點的加密、中線放樣、縱斷面測量以及無需外控點的機載GPS航測等方面。1994年6月，在同濟大學試驗了KART實時相位差分衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在1km范圍內(nèi)達到了優(yōu)于2cm的精度，因此，能夠用于線路控制網(wǎng)的加密。GPS測量包含有三維信息，可用于數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣以及縱斷面測量。在中線平面位置放樣的同時，可獲得縱斷面，在中線放樣中需實時把基準站的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)鏈傳到移動站，從而提供移動站的實時位置。由于GPS儀器不像經(jīng)緯儀那樣可以指示方向，因此，需與CAD系統(tǒng)相結(jié)合，從而可在計算機屏幕上看到目前位置與設(shè)計坐標之間的差異。機載動態(tài)差分GPS應(yīng)用于航測，在德國和加拿大已取得了成功，用載波相位差分測出每個攝影中心的三維坐標，而不再需要外控點測量，取得了良好的效果。

　　 GPS在汽車導航和交通管理中的應(yīng)用

　　 三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統(tǒng)是在GPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新技術(shù)。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器、LCD顯示器組成。

　　 GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛(wèi)星信號（三顆以上），得到該點的經(jīng)緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位的精度，通常采用差分GPS技術(shù)。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)可自動導入自律導航系統(tǒng)，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數(shù)據(jù)處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數(shù)據(jù)，即使在更換輪胎暫時停車時，系統(tǒng)也可以重新設(shè)定。

　　 由GPS衛(wèi)星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線統(tǒng)一，需采用地圖匹配技術(shù)，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關(guān)匹配，并做自動修正，此時，地圖匹配電路通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數(shù)據(jù)等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關(guān)信息。 　　
GPS導航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，例如：
　　1. 車輛跟蹤 　　
利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上；還可實現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤，利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。
　　2. 提供出行路線的規(guī)劃和導航 　　
　　規(guī)劃出行路線是汽車導航系統(tǒng)的一項重要輔助功能，包括：
　　　·自動線路規(guī)劃 由駕駛員確定起點和終點，由計算機軟件按照要求自動設(shè)計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數(shù)最少的路線等。
　　　·人工線路設(shè)計 由駕駛員根據(jù)自己的目的地設(shè)計起點、終點和途經(jīng)點等，自動建立線路庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。
　　3. 信息查詢 　　
　　為用戶提供主要物標，如旅游景點、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內(nèi)任意目標的所在位置進行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。
　　4. 話務(wù)指揮 　　
　　指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛的運行狀況，對被監(jiān)控車輛進行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。
　　5. 緊急援助 　　
　　通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規(guī)劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進行應(yīng)急處理。

　　GPS技術(shù)在汽車導航和交通管理工程中的研究與應(yīng)用目前在中國剛剛起步，而國外在這方面的研究早已開始并已取得了一定的成果。加拿大卡爾加里大學設(shè)計了一種動態(tài)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)、兩臺GPS接收機和一臺微機，可測定已有道路的線性參數(shù)，為道路管理系統(tǒng)服務(wù)。美國研制了應(yīng)用于城市的道路交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用GPS和GIS建立道路數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中包含有各種現(xiàn)時的數(shù)據(jù)資料，如道路的準確位置、路面狀況、沿路設(shè)施等，該系統(tǒng)于1995年正式運行，為城市道路交通管理起到了重要作用。

　　 近些年來，國外研制了各種用于車輛誘導的系統(tǒng)，其中對車輛位置的實時確定主要依靠慣性測量系統(tǒng)以及車輪傳感器。隨著技術(shù)的發(fā)展，GPS大有取代前兩種方法的趨勢。用于城市車輛誘導的GPS定位一般是在城市中設(shè)立一個基準站，車載GPS實時接收基準站發(fā)射的信息，經(jīng)過差分處理便可計算出實時位置，把目前所處位置與所要到達的目標在道路網(wǎng)中進行優(yōu)化計算，便可在道路電子地圖上顯示出到達目標的最優(yōu)化路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務(wù)。

　　GPS是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。相信隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，以及高等級公路的快速修建和GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工程和交通運輸中的應(yīng)用也會更加廣泛和深入，并發(fā)揮出更大的作用。