全球定位系統

全球衛星定位系統(Globle Positioning System) 是一種結合衛星及通訊發展的技術，利用導航衛星進行測時和測距。全球衛星定位系統(簡稱GPS) 是美國從上世紀70 年代開始研製，歷時20 余年，耗資200 億美元，於1994 年全面建成。具有海陸空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經過近十年我國測繪等部門的使用表明，全球衛星定位系統以全天候、高精度、自動化、高效益等特點，成功地應用於大地測量、工程測量、航空攝影、運載工具導航和管制、地殼運動測量、工程變形測量、資源勘察、地球動力學等多種學科，取得了好的經濟效益和社會效益。

現有的衛星導航定位系統有美國的全球衛星定位系統(GPS) 和俄羅斯的全球衛星定位系統( Globle Naviga2tion Satellite System) ,簡稱GLONASS，以及中國北斗星，歐洲伽利略。

GPS全球衛星定位系統由三部分組成：空間部分—GPS星座；地面控制部分—地面監控系統; 用戶設備部分—GPS 信號接收機。

1.空間部分

GPS的空間部分是由24 顆工作衛星組成，它位於距地表20 200km的上空，均勻分佈在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外，還有4 顆有源備份衛星在軌運行。衛星的分佈使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星，並能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。GPS 衛星產生兩組電碼, 一組稱為C/ A 碼( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一組稱為P 碼(Procise Code 10123MHz) ,P 碼因頻率較高，不易受干擾，定位精度高，因此受美國軍方管制，並設有密碼，一般民間無法解讀，主要為美國軍方服務。C/ A 碼人為採取措施而刻意降低精度后，主要開放給民間使用。

2.地面控制部分

地面控制部分由一個主控站,5 個全球監測站和3 個地面控制站組成。監測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續測量到所有可見衛星的接受機。監測站將取得的衛星觀測數據，包括電離層和氣象數據，經過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時鐘參數，然後將結果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛星運行至上空時，把這些導航數據及主控站指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS 衛星每天一次，並在衛星離開注入站作用範圍之前進行最後的注入。如果某地面站發生故障，那麼在衛星中預存的導航信息還可用一段時間，但導航精度會逐漸降低。

3.用戶設備部分

用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后，即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬體和機內軟體以及GPS 數據的后處理軟體包構成完整的GPS 用戶設備。GPS 接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般採用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在於更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止數據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便於野外觀測使用。

俄羅斯GLONASS系統系統也由衛星星座、地面支持系統和用戶設備三部分組成。

1.GLONASS星座

GLONASS星座由24顆工作星和3顆備份星組成，所以GLONASS星座共由24顆衛星組成。24顆星均勻地分佈在3個近圓形的軌道平面上，這三個軌道平面兩兩相隔120度，每個軌道面有8顆衛星，同平面內的衛星之間相隔45度，軌道高度1.91萬公里，運行周期11小時15分，軌道傾角64.8度

2 地面支持系統

地面支持系統由系統控制中心、中央同步器、遙測遙控站（含激光跟蹤站）和外場導航控制設備組成。地面支持系統的功能由前蘇聯境內的許多場地來完成。隨著蘇聯的解體，GLONASS系統由俄羅斯航天局管理，地面支持段已經減少到只有俄羅斯境內的場地了，系統控制中心和中央同步處理器位於莫斯科，遙測遙控站位於聖彼得堡、捷爾諾波爾、埃尼謝斯克和共青城。

3 用戶設備

GLONASS用戶設備(即接收機)能接收衛星發射的導航信號，並測量其偽距和偽距變化率，同時從衛星信號中提取並處理導航電文。接收機處理器對上述數據進行處理並計算出用戶所在的位置、速度和時間信息。GLONASS系統提供軍用和民用兩種服務。GLONASS系統絕對定位精度水平方向為16米，垂直方向為25米。目前，GLONASS系統的主要用途是導航定位，當然與GPS系統一樣，也可以廣泛應用於各種等級和種類的定位、導航和時頻領域等。

北斗星導航定位系統(簡稱北斗系統)由空間星座、地面控制中心繫統和用戶終端三部分構成。

1、空間星座

建設中的中國北斗導航系統(COMPASS)空間段計劃由五顆靜止軌道衛星和三十顆非靜止軌道衛星組成，提供兩種服務方式，即開放服務和授權服務。距離地面36000km,分別位於東經80和140的赤道上空，執行地面控制中心與用戶終端的雙向無線電信號的中繼任務。另外還有一顆備份衛星定位於東經115.5的赤道上空。衛星重980kg,壽命不少於8年，

2、地面控制中心繫統

北斗系統地面控制中心包括主控、測軌站、測高站、校正站和計算中心，主要用來測量和收集校正導航定位參數，完成測軌和調整衛星的運行軌道，姿態，編製星曆，形成用戶定位修正數據和對用戶進行定位，即負責無線電信號的發送接收及對整個工作系統的監控管理。

3、用戶設備

根據北斗用戶機和應用環境和功能的不同，通常北斗用戶機有五種類型：

普通型。該型用戶機只能進行定位和點對點的通信，適合於一般車輛、船舶及便攜等用戶的定位導航應用，可接收和發送定位及通信信息，與中心站及其它用戶終端雙向通信。

通信型。適合於野外作業，水文測量、環境檢測等各類數據採集和數據傳輸用戶，可接收和發送簡訊息、報文，與中心站和其它用戶終端進行雙向或單向通信。

授時型。適合於授時、校時、時間同步等用戶，可提供數十納秒級的時間同步精度。

指揮型。指揮型用戶機是供擁有一定數量用戶的上級集團管理部門所使用，除具有普通用戶機所有功能外，還能夠播發通播信息和接收中心控制系統發給所屬用戶的定位通信信息。指揮型用戶機又可分為一、二、三級。其中一級指揮型用戶機，所轄用戶為普通型用戶機；二級指揮用戶機，所轄用戶為一級指揮機用戶；三級指揮型用戶機，所轄用戶為二級指揮機用戶。

多模型用戶機。此種用戶機既能接收北斗衛星定位和通信信息，又可利用GPS系統或GPS增強系統導航定位，適合於對位置信息要求比較高的用戶。

1、星座系統

“伽利略”計劃是一種中高度圓軌道衛星定位方案。“伽利略”衛星導航 定位系統的建立將於2007年底之前完成，2008年投入使用，總共發射30顆衛星，其中27顆衛星為工作衛星，3顆為候補衛星。衛星高度為24126公里，位於3個傾角為56度的軌道平面內。

2、地面控制系統

包括全球地面控制段、全球地面任務段、全球域網、導航管理中心、地面支持設施、地面管理機構

3、用戶系統

用戶端主要就是用戶接收機及其等同產品，伽利略系統考慮將與GPS、GLONASS的導航信號一起組成複合型衛星導航系統，因此用戶接收機將是多用途、兼容性接收機。

自1978年以來已經有超過50顆GPS和NAVSTAR衛星進入軌道.

GPS系統的前身為美軍研製的一種子午儀衛星定位系統(Transit），1 958年研製，64年正式投入使用。該系統用5到6顆衛星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，並且無法給出高度-{A|zh-cn:信息;zh-tw:資訊}-，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，並驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS系統的研製埋下了鋪墊。由於衛星定位顯示出在導航方面的巨大優越性及子午儀系統存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛星導航系統。為此,美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛星組成10000km高度的全球定位網計劃，並於67年、69年和74年各發射了一顆試驗衛星，在這些衛星上初步試驗了原子鐘計時系統，這是GPS系統精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛星組成3至4個星群的計劃，這些衛星中除1顆採用同步軌道外其餘的都使用周期為24h的傾斜軌道 該計劃以偽隨機碼(PRN)為基礎傳播衛星測距信號，其強大的功能，當信號密度低於環境雜訊的1%時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS系統得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用於為艦船提供低動態的2維定位，空軍的計劃能供提供高動態服務，然而系統過於複雜。由於同時研製兩個系統會造成巨大的費用而且這裡兩個計劃都是為了提供全球定位而設計的，所以1973年美國國防部將2者合二為一，並由國防部牽頭的衛星導航定位聯合計劃局（JPO)領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰隊、交通部、國防製圖局、北約和澳大利亞的代表。

最初的GPS計劃在聯合計劃局的領導下誕生了，該方案將24顆衛星放置在互成120度的三個軌道上。每個軌道上有8顆衛星，地球上任何一點均能觀測到6至9顆衛星。這樣，粗碼精度可達100m,精碼精度為10m。由於預算壓縮，GPS計劃部得不減少衛星發射數量，改為將18顆衛星分佈在互成60度的6個軌道上。然而這一方案使得衛星可靠性得不到保障。1988年又進行了最後一次修改：21顆工作星和3顆備份星工作在互成30度的6條軌道上。這也是現在GPS衛星所使用的工作方式。

GPS計劃的實施共分三個階段：

第一階段為方案論證和初步設計階段。

從1978年到1979年，由位於加利福尼亞的范登堡空軍基地採用雙子座火箭發射4顆試驗衛星，衛星運行軌道長半軸為26560km,傾角64度。軌道高度20000km。這一階段主要研製了地面接收機及建立地面跟蹤網，結果令人滿意。

第二階段為全面研製和試驗階段。

從1979年到1984年，又陸續發射了7顆稱為BLOCK I的試驗衛星，研製了各種用途的接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準，利用粗碼定位，其精度就可達14米。

第三階段為實用組網階段。

1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，這一階段的衛星稱為BLOCK II 和 BLOCK IIA。此階段宣告GPS系統進入工程建設狀態。1993年底實用的GPS網即（21+3）GPS星座已經建成，今後將根據計劃更換失效的衛星。

在測試架上的GPS衛星GPS衛星是由洛克菲爾國際公司空間部研製的，衛星重774kg，使用壽命為7年。衛星採用蜂窩結構，主體呈柱形，直徑為1.5m。衛星兩側裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板(BLOCK I)，全長5.33m接受日光面積為7.2m2。對日定向系統控制兩翼電池帆板旋轉，使板面始終對準太陽，為衛星不斷提供電力，並給三組15Ah鎘鎳電池充電，以保證衛星在地球陰影部分能正常工作。在星體底部裝有12個單元的多波束定向天線，能發射張角大約為30度的兩個L波段（19cm和24cm波）的信號。在星體的兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用於與地面監控網的通信。此外衛星還裝有姿態控制系統和軌道控制系統，以便使衛星保持在適當的高度和角度，準確對準衛星的可見地面。

由GPS系統的工作原理可知，星載時鐘的精確度越高，其定位精度也越高。早期試驗型衛星採用由霍普金斯大學研製的石英振蕩器，相對頻率穩定度為10 − 11/天。誤差為14米。1974年以後，gps衛星採用銣原子鐘，相對頻率穩定度達到10 − 12/天，誤差8m。1977年，BOKCK II型採用了馬斯頻率和時間系統公司研製的銫原子鐘后相對穩定頻率達到10 − 13/天，誤差則降為2.9m。1981年，休斯公司研製的相對穩定頻率為10 − 14/天的氫原子鐘使BLOCK IIR型衛星誤差僅為1m。

當蘇聯發射了第一顆人造衛星后，美國約翰·霍布斯金大學應用物理實驗室的研究人員提出既然可以已知觀測站的位置知道衛星位置，那麼如果已知衛星位置，應該也能測量出接收者的所在位置。這是導航衛星的基本設想。GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾，這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進位碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重複周期一毫秒，碼間距1微秒，相當於300m；P碼頻率10.23MHz，重複周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星曆、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中-{A|zh-cn:解調製;zh-tw:解調變}-出來，以50b/s-{A|zh-cn:調製;zh-tw:調變}-在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重複一次，每小時更新一次。后兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊，其中最重要的則為星曆數據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛星時間並將其與自己的時鐘做對比便可得知衛星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛星星曆數據推算出衛星發射電文時所處位置，用戶在WGS-84-{A|zh-cn:大地坐標系;zh-tw:大地坐標系}-中的位置速度等信息便可得知。可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而，由於用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維-{A|zh-cn:坐標;zh-tw:坐標}-x、y、z外，還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作為未知數，然後用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛星的信號。

為了使民用的精確度提升，科學界發展另一種技術，稱為差分全球定位系統(Differential GPS), 簡稱DGPS。亦即利用附近的已知參考坐標點(由其它測量方法所得), 來修正 GPS 的誤差。再把這個即時(real time)誤差值加入本身坐標運算的考慮, 便可獲得更精確的值。

GPS有2D導航和3D導航分，在衛星信號不夠時無法提供3D導航服務，而且海拔高度精度明顯不夠，有時達到10倍誤差。但是在經緯度方面經改進誤差很小。衛星定位儀在高樓林立的地區撲捉衛星信號要花較長時間。

精確定時：廣泛應用在天文台、通信系統基站、電視台中 工程施工：道路、橋樑、隧道的施工中大量採用GPS設備進行工程測量

勘探測繪：野外勘探及城區規劃中都有用到

導航：

武器導航：精確制導導彈、巡航導彈

車輛導航：車輛調度、監控系統

船舶導航：遠洋導航、港口/內河引水

飛機導航：航線導航、進場著陸控制

星際導航：衛星軌道定位

個人導航：個人旅遊及野外探險

定位：

車輛防盜系統

手機，PDA，PPC等通信移動設備防盜，電子地圖，定位系統

兒童及特殊人群的防走失系統

農業勘測

有許多對GPS的增強可以使GPS滿足用戶在定位、導航和定時（PNT）方面的特殊要求。增強是一個提高定位、導航和定時的精確性、完整性、可靠性和可用性的系統，這個增強部分是GPS本身原來並不具有的。它包括、但不僅限於如下的各項:

◆全國範圍差分GPS系統（NDGPS）: NDGPS是由聯邦鐵路管理局、美國海岸警衛隊和聯邦公路管理局經營和維護的地面增強系統，它為地面和水面的用戶提供更精確和完全的GPS。現代化的工作包括正在開發的高精度NDGPS系統（HA－NDGPS），用來加強性能使整個覆蓋範圍內的精確度達到10至15厘米。NDGPS是按照國際標準建造，世界上五十多個國家已經採用了類似的標準。

◆廣域增強系統（WAAS）: WAAS是由美國聯邦航空管理局（FAA）經營的一個以衛星為基地的增強系統，它為飛行器航行的各階段提供導航。今天，這種功能已經被廣泛地運用到其他領域，因為這種類似GPS的信號可以由簡單的接收機處理，並不需要額外的設備。使用國際民航組織（ICAO）的標準，FAA繼續與其他國家合作來為任何區域的所有用戶提供完善的服務。其他ICAO標準的空間增強系統包括：歐洲的歐洲對地靜止衛星導航重疊系統（EGNOS），印度的GPS和地球導航增強系統（GAGAN），以及日本的多功能傳送衛星（MTSAT）衛星增強系統（MSAS）。所有這些國際的應用都是以GPS為基礎的。FAA將改善WAAS以利用未來的GPS生命安全信號和提供更好的服務，並且還要在全球推廣實行這些新的功能。

◆持續運行參照站（CORS）: 美國CORS網路是由國家海洋大氣管理局管理，它負責保存和分發GPS數據，主要通過後期處理為精確定位和大氣模型的應用服務。CORS正在被現代化更新以支持實時的用戶。

◆全球差分GPS（GDGPS）： GDGPS是由噴氣推進實驗室（JPL）開發的高精度GPS增強系統，用來支持美國宇航局（NASA）科學任務所要求的實時定位、定時和軌道確定需要。NASA今後的計劃包括利用跟蹤和數據轉播系統（TDRSS）通過衛星發布一個實時差分改正信息。這個系統被稱作TDRSS增強服務衛星（TASS）。

◆國際GNSS服務（IGS）: IGS是由來自80個國家的200個組織提供的350個GPS監控站所組成的一個網路。它的使命是按照全球導航衛星系統（GNSS）的標準提供最高質量的數據和產品來支持地球科學研究、跨學科應用和教育事業，並且促進其他有益於社會的用途。大約有100個IGS監控站可以在收集后一小時之內播出他們的跟蹤數據。

在世界範圍內還有其他的增強系統，包括政府的和商業的。這些系統使用差分的、靜態的或實時的技術。

第一，全天候，不受任何天氣的影響；

第二，全球覆蓋（高達98%）；

第三，七維定點定速定時高精度；

第四，快速、省時、高效率；

第五，應用廣泛、多功能；

第六，可移動定位。

其他衛星定位系統

目前正在運行的全球衛星定位系統有美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統。

歐盟1999年初正式推出“伽利略”計劃，部署新一代定位衛星。該方案由27顆運行衛星和3顆預備衛星組成，可以覆蓋全球，位置精度達幾米，亦可與美國的GPS系統兼容，總投資為35億歐元。該計劃預計於2010年投入運行。

另外，中國還獨立研製了一個區域性的衛星定位系統——北斗導航系統。該系統的覆蓋範圍限於中國及周邊地區，不能在全球範圍提供服務，主要用于軍事用途。

美國致力於一個廣泛的現代化項目，包括對GPS衛星採用第二和第三民用信號。第二民用信號將增加民用服務的準確性並改進某些有關生命安全的應用。第三信號將進一步提高民用服務的能力，主要目的是用於生命安全，比如航空。

圖表示新加的額外信號對服務質量的改進（圖標題“新加信號后單獨GPS平面性能概念圖”；下箭頭圖標“增加新信號后的民用服務”；上箭頭圖標“只有一個信號的民用服務”）

除了經度、緯度和海拔，全球定位系統（GPS）提供一個關鍵的第四維參數－時間。每一個GPS衛星都裝有多台原子鐘為GPS信號提供非常精確的時間數據。GPS接收 機可以將這些信號解碼，有效地使每一個接收機與那些原子鐘同步。這就使用戶能夠以萬億分之一秒的精確度確定時間，卻不需要自己擁有原子鐘。

全球定位系統（GPS）的使用和精確性可以增加高速公路和街道上以及公共交通系統的車輛的安全和效率。由於GPS的幫助，許多商用車輛的分派和調度的問題明顯地減少了。同樣，公交系統、道路維修和急救車輛所面臨的問題也大大地減輕。

隨著GPS的不斷現代化，我們可以預期會出現更為有效的系統來預防撞車、警告危難、通知位置、提供電子地圖以及有語音指示的車內導航裝置。

全球定位系統（GPS）徹底改變和更新了許多國家在空間運作的方式，從載人飛船的導航系統到對通訊衛星群的管理、跟蹤和控制，到從空間監視地球。使用GPS的益處包括：

解決導航問題――用現有的達到空間使用水平的GPS 設備和最少的地面工作人員提供高精度的軌道確定。

解決高度問題――由低成本的多重GPS天線和專門的演演算法程序取代高成本的機載高度感受器。

解決定時問題――由低成本的、具有精確時間的GPS接收機取代昂貴的航天器原子鐘。

衛星群控制――為大量的空間器如通訊衛星群的軌道維護控制提供單一的聯絡點。

編隊飛行――由地面人員最少干預達到精確的衛星編隊。

虛擬的平台――為高級的科學追蹤行動，如干涉測量，提供自動化的“空間站保持”和相對位置服務。

發射航天器跟蹤――以高精度、低成本的GPS設備取代或增強跟蹤雷達以保證射程安全和自動的飛行終止。

世界各地的飛行員利用GPS來提高飛行安全和效率。由於它的精確性、連續性和全球的性能，GPS可以提供完美的衛星導航服務，滿足航空用戶的許多要求。以空間為基地的定位和導航可以在飛行的所有階段確定三維的位置，從起飛、飛行和降落，到機場的地面導航。

運用區域導航概念的趨勢說明GPS擔當了更加重要的角色。區域導航允許飛機在用戶選擇的路線上從一定點飛到另一定點，而這些定點並不需要地面基礎設施的參照。一些程序已經被擴展以在飛行的各個階段利用GPS及其增強服務。在飛行區域內沒有適當的地面導航幫助或監控設備時更是如此。

全球定位系統（GPS）與地理信息系統（GIS）的結合使發展和應用精準農業以及 從事因地制宜的耕種成為可能。這些技術使實時的數據收集與精確的定位信息得以合二為一，從而使大量的地理空間數據得到有效的操作與分析。在精準種植中，GPS可應用於耕種規劃、耕地繪圖、土壤取樣、拖拉機導航、莊稼監測、變率應用以及收成繪圖等。GPS讓農民能夠在雨、塵、霧及黑暗等能見度低的條件下工作。

全球定位系統（GPS）改變了世界的運作方式。這一點在包括搜救在內的海上業務方面尤為如此。GPS為海運業者提供了最快也最準確的導航、測速及定位方法。它提高了全世界海運業者的安全和效率水平。

世界很多地方的鐵路系統都把全球定位系統（GPS）與各類感測器、電腦及通訊系統結合起來使用，以提高安全、保安以及運作效率。這些技術有助於減少事故、晚點及運作成本。鐵路系統高效運作的一個必要的前提是得到有關機車、車廂、機動保養車、以及道旁設施的準確、實時的定位信息。

要想在保持地球環境的同時平衡人類的需求，就需要根據最新信息來作出更好的決定。對於需要作出這類決定的政府與私人組織來說，準確和及時地收集信息是一個極大的挑戰。全球定位系統（GPS）有助於滿足這個需要。

任何一個成功的救援行動，其關鍵因素是時間。了解地標、街道、建築、緊急服務資源以及救災地點的準確位置有助於減少延誤並拯救生命。對於救援和公共安全人員來說，要保護生命、減少財產損失，這類信息極為重要。作為輔助技術，全球定位系統（GPS）滿足了這些需要。

隨著全球技術的進化和擴展，勘測和測繪地圖界正在不斷地 重新開發所需的工具來增加工作能力和得到高度精確的數據。

利用GPS及其地面增強系統提供的針尖般的精確度，測量者可以迅速得到高精度的勘測和地圖測繪結果，從而可以大幅減少使用傳統測繪技術通常所需的設備和工時。如今，一個勘測員在一天里就可以完成過去一個勘測隊數周才能完成的任務。GPS不受雨、風和陽光不足的影響，它正在全世界迅速地被專業勘測員和地圖測繪人員採用。

全球定位系統（GPS）通過提供精確位置的能力排除了許多常見娛樂活動中的危險。GPS接收機使許多常見的問題簡單化，從而擴大了戶外活動的範圍，增加了樂趣，比如保持行走在正確的山路上或回到最好的釣魚地點。

戶外探險活動本身帶有許多危險，其中最重要的一點就是在不熟悉和不安全的區域走失的可能性。徒步旅行者、騎自行車的人和戶外探險者越來越依賴GPS而不是傳統的紙上地圖，指南針或地面標誌。紙上地圖常常是過時的，指南針和地面標誌不一定能提供確切的位置信息以避免誤入不熟悉的地區。另外，黑暗和惡劣天氣也會造成不確切的導航結果。