кто знает как связаны между собой система GPS и система 3D нивелирования? никак не могу понять.

Нивелировка на местности определяет превышение по высоте между фундаментальным (неподвижным) репером и интересующей нас точкой, например маркой находящейся в фундаменте здания.
Здание после постройки оседает, и величину этой просадки относительно неподвижного репера мы можем оценить сделав два измерения превышений, в начале строительства и в конце.
В результате этих замеров мы получим 2D картину. На сколько мм просела марка по вертикали.
Но иногда важно не только проседание по вертикали, но и сдвиг марки по горизонтали. Например, всё сооружение стоит на сдвигающихся грунтах (оползень) , или сооружение испытывает горизонтальные нагрузки (стенки шлюзов, тело плотины) . Тогда нужно делать оценки в трёх координатах, 3D.
Раньше это можно было делать только триангуляцией, или тахеометром, но для этого нужна прямая видимость с неподвижным репером. Сейчас это можно делать, установив на марку приёмник GPS, который даст нам как положение в мировых координатах (до 1 мм) , так и высоту, то есть мы получим уже трехмерную картину - 3D. Необходимое условие, чтобы приёмник GPS "видел" не менее 4 спутников.
Сделав такие измерения, например в начале строительства и в конце, мы выясним не только как опустилась или поднялась марка за это время, но и как она сместилась вправо-влево.