全球定位系統Global Positioning System

　　第一顆試驗GPS衛星於1978年由美國發射，其後衛星陸續發射進入軌道，並於1993年完成發射營運用的第24顆衛星（曾清涼等，1999），才足以提供全面性且連續的定位服務。GPS原本使用於軍事用途，後來開放給民間使用。GPS係衛星單向的對地面廣播訊號，使用者於購買相關設備後不需要再支付後續的使用費用。由於衛星由天空向地面廣播的關係，使用者必須在天空無嚴重遮蔽下使用GPS才可獲得定位解；依聯立方程式解算未知數觀念，由於待測點具有空間坐標的3個參數（X,Y,Z）及時間參數（t），因此接收儀必須觀測至少4顆衛星才能取得4個觀測量以求解4個未知數。若能觀測到更多的衛星，便能取得多餘觀測進行平差（平差簡單的說，即是透過數學及統計方法合理的減小誤差而得到最佳解的手段），也就是說，觀測到愈多的衛星，可以提升精度；但是於不同地點的觀測，因透空程度及衛星分布不同（通常以DOP值衡量，值愈小代表分布愈佳），解算精度也有差異。為了讓世界各地在任何時間及地點均能觀測到4顆以上的衛星，因此GPS設計成24顆衛星分布在6個軌道面上，每個軌道平均分布4顆衛星，衛星軌道面夾角55度，衛星高度為20,200公里，衛星運行週期為11小時58分。

　　隨後（1982年開始）俄羅斯也發展出相似的衛星導航系統，稱為全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System, 簡稱GLONASS），該系統設計成21顆衛星分布於3個軌道面，衛星軌道面夾角64.8度，衛星高度為19,100公里。接收儀若能同時收到GPS與GLONAS兩種訊號（雙G），對即時性定位需求的使用者有很大的幫助。

　　GPS與GLONASS均以雙頻載波（L1及L2）訊號對地面進行廣播，接收儀觀測衛星訊號比對相位差求得距離、位置及時間。單點導航定位精度如果缺少差分訊息進行改正，精度最佳只有10公尺等級。

　　GPS測量誤差主要來自於GPS衛星的軌道誤差、衛星的時鐘差、對流層與電離層的延遲誤差、多路徑效應、天線相位中心偏移及接收儀的時鐘誤差等；多數的誤差可使用差分方式以不同測站的同步觀測量消除。由於GPS測量已無傳統三角、三邊測量必須保持各觀測點間通視的問題，因此GPS控制點已經無需設置於山頂、稜線或大樓頂，只需考量點位透空程度、所在地點是否穩固、附近無大面積反射物造成訊號多路徑效應、無強烈電波影響訊號接收及交通是否便利等條件。不同等級的觀測儀器可以得到不同的觀測精度，利用測量級的GPS（圖1）進行2小時左右的連續觀測，在數百公尺至數公里的短基線可到毫米（mm）級的相對定位精度；在數公里至數十公里的基線可達1~2 ppm的相對定位精度（王昆杰等，1990）。為了達到長期連續性觀測的需求，許多GPS連續觀測站（圖2）已經廣為設立。

　　GPS測量目前已廣泛應用於休閒娛樂、田野調查、導航、大地測量、航空攝影測量、光達（LiDAR）、海圖測量、工程測量、電離層研究及地殼變形觀測等各項領域（胡明城等，1994），GPS的發展成功對人類生活及研究提供重大的貢獻。