MIT求学记 GPS野外观测（1） 戈壁柳2009-03-29 17:10:07

                               （一）

  GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的简称，它是美国国防部在20世纪70年代研制和发展出的主要是用于军事用途的卫星系统，耗资100多亿美金。GPS由24颗卫星（还有几颗备用卫星也在轨道上随时准备替换过时的卫星）组成，分布在2万公里高空6个等角度交叉的轨道平面上。它们提供了全天候，高精度，覆盖全球的实时定位功能。GPS卫星发布两套讯息，精码（P码）是军用的，定位精度在几十公分，粗码（C/A码）供民用，精度在十几米。

  在70年代中期，MIT的一位教授Charles Counselman就提出不用GPS的码，而用运载这些码的电磁波载波的相位也可以定位，并且定位精度可以大大提高到厘米级（现在的载波相位定位精度已经达到毫米级，正在向亚毫米级迈进）。这一革命性的想法刚提出时，全世界绝大部分科学家还是持怀疑态度。虽然这种方法理论上是成立的，能不能实现还很难说。1980年，Counselman和他的助手们在Haystack天文台的停车场上，第一次用研制的GPS接收仪实现了载波相位定位，并且达到了厘米级精度。当年冬天，Counselman在美国地球物理年会上汇报了这项成果，整个会场一下子轰动了。由此开始，GPS的研究和应用变得如火如荼，一发不可收拾，如今它的应用已开始走进千家万户的日常生活。多亏了GPS的发展，也养活了包括我在内的一大帮闲人。如果没有它，说不定至今我还在中餐馆里洗盘子呢。

  我进入MIT的时候，GPS还刚起步不久，它没有象现在这么普及，还只有很少一些人知道它。MIT是全美国从事GPS研究最早的学院之一，航天系Counselman教授率领的小组侧重于GPS基本技术研究，象电波讯号设计和天线设计。地球系Jordan教授率领的小组侧重于GPS数据处理和地球物理应用的研究，这两个小组经常联系交流研究成果。我加入Jordan的研究小组时，有两位美国研究生已开始从事GPS应用方面的研究，我有幸成为第三位，也是MIT第一位从事GPS应用研究的外国研究生。后来我才发现，我们竟然是美国最早的一批，恐怕也是全世界最早的一批，专攻GPS方面研究的研究生之一。

  Jordan当时得到美国科学基金会(NSF)资助的项目是利用GPS观测资料研究南加州的板块构造运动和区域性形变场。这是以MIT打头加上好几个加州大学的联合科研项目，我们的第一期任务是用GPS技术测定几十年前甚至一百多年前的老观测点的位置，测定值和老观测值的差别（扣除了系统差和其它因素造成的移动以后）就主要是构造运动产生的台站位移。
  这个项目要求我们每年至少去一次加州作野外观测，它使我有机会体尝了和当年上山下乡完全不同的美国野外观测生活，这真是一段难忘的日子。

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