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第1章 绪论1

1.1卫星定位技术发展概况1

1.1.1初期的卫星定位技术1

1.1.2卫星多普勒测量1

1.2GPS的特点2

1.2.1GPS相对于其他导航定位系统的特点2

1.2.2GPS定位技术相对于常规测量技术的特点3

1.3GPS系统的组成5

1.3.1空间星座部分5

1.3.2地面监控部分7

1.3.3用户设备部分8

1.4GPS的应用9

1.4.1GPS系统的应用前景9

1.4.2我国GPS定位技术的应用和发展概况9

习题11

第2章 GPS定位的坐标系统及时间系统12

2.1协议天球坐标系12

2.1.1天球的基本概念12

2.1.2天球坐标系13

2.1.3岁差与章 动的影响15

2.1.4协议天球坐标系的定义和转换16

2.2协议地球坐标系18

2.2.1地球坐标系18

2.2.2极移与协议地球坐标系19

2.3协议地球坐标系与协议天球坐标系的转换22

2.4国家坐标系与地方坐标系23

2.4.1地球参心坐标系23

2.4.2站心坐标系26

2.4.3独立坐标系27

2.4.4国家大地坐标系28

2.4.5高斯平面直角坐标系与UTM坐标系29

2.5WGS-84坐标系31

2.6时间系统32

2.6.1时间的概念32

2.6.2世界时系统33

2.6.3原子时34

2.6.4力学时35

2.6.5协调世界时36

2.6.6GPS时间系统36

习题37

第3章 卫星运动及GPS卫星信号38

3.1概述38

3.2卫星的无摄运动39

3.2.1二体意义下卫星的运动方程39

3.2.2开普勒定律39

3.2.3无摄卫星运动的轨道参数42

3.2.4真近点角fs的计算43

3.3卫星的瞬时位置与瞬时速度计算46

3.3.1卫星的瞬时位置计算46

3.3.2卫星运动的瞬时速度计算48

3.4地球人造卫星的受摄运动49

3.4.1卫星运动的摄动力及受摄运动方程49

3.4.2地球引力场摄动力对卫星轨道的影响51

3.4.3日、月引力对卫星轨道摄动影响54

3.4.4太阳光压对卫星轨道的影响55

3.4.5其他摄动力对卫星轨道的影响56

3.5GPS卫星星历56

3.5.1预报星历56

3.5.2GPS卫星的后处理星历57

3.6GPS卫星的伪随机测距码57

3.6.1码的概念57

3.6.2伪随机噪声码的产生59

3.6.3GPS的测距码信号61

3.7GPS导航电文62

3.7.1导航电文格式63

3.7.2导航电文的内容63

3.8伪距测量原理66

3.9卫星的载波信号及相位测量原理69

3.9.1GPS卫星的载波信号69

3.9.2GPS卫星信号的调制69

3.9.3GPS卫星信号的解调71

3.9.4载波相位测量原理74

3.10美国政府关于GPS卫星信号的SA政策76

3.10.1GPS卫星信号的SA技术76

3.10.2SA技术对定位的影响76

3.10.3GPS用户的反限制措施77

习题77

第4章 GPS定位原理79

4.1GPS绝对定位原理79

4.1.1测码伪距观测方程及其线性化80

4.1.2测相伪距观测方程及其线性化82

4.1.3动态绝对定位原理84

4.1.4静态绝对定位原理86

4.2观测卫星的几何分布与GPS授时88

4.2.1卫星几何分布精度因子88

4.2.2GPS测时90

4.3GPS相对定位原理91

4.3.1相对定位的概念91

4.3.2静态相对定位的观测方程及其解算94

4.4差分GPS测量原理101

4.4.1伪距差分原理101

4.4.2位置差分原理102

4.4.3载波相位差分原理103

4.5广域差分GPS105

4.5.1单基准站差分GPS（SRDGPS）105

4.5.2局部区域差分GPS系统（LADGPS）106

4.5.3广域差分GPS系统（WADGPS）107

4.6整周未知数的确定方法与周跳分析109

4.6.1整周未知数的静态求解方法110

4.6.2整周未知数的动态求解方法112

习题114

第5章 GPS测量的误差来源116

5.1GPS测量误差的分类116

5.2与GPS卫星有关的误差117

5.2.1GPS卫星星历误差117

5.2.2卫星钟误差119

5.2.3相对论效应120

5.3与卫星信号传播有关的误差121

5.3.1电离层折射误差121

5.3.2对流层折射误差125

5.3.3多路径效应127

5.4与接收机有关的误差128

5.4.1观测误差128

5.4.2接收机钟误差129

5.4.3载波相位观测的整周未知数129

5.4.4天线相位中心位置偏差130

5.5其他误差来源130

5.5.1地球自转的影响130

5.5.2地球潮汐改正131

习题132

第6章 GPS测量技术设计与外业施测133

6.1GPS测量的技术设计133

6.1.1GPS控制网技术设计的依据133

6.1.2GPS控制网的精度、密度设计134

6.1.3GPS控制网的基准设计135

6.1.4GPS控制网图形构成的基本概念和网的特征条件136

6.2GPS控制网的图形设计及设计原则138

6.2.1GPS网的图形设计138

6.2.2GPS网的图形设计原则141

6.3GPS控制网的优化设计142

6.3.1GPS控制网基准的优化设计142

6.3.2GPS网的精度设计144

6.4GPS测前准备及技术设计书的编写147

6.4.1测区踏勘及收集资料147

6.4.2器材准备及人员组织148

6.4.3外业观测计划的拟定148

6.4.4技术设计书编写150

6.5GPS测量外业实施150

6.5.1GPS控制点的选择151

6.5.2外业观测152

6.5.3数据预处理155

6.5.4观测成果外业检核157

6.5.5野外返工158

6.5.6GPS网平差处理159

6.6技术总结与上交资料159

6.6.1技术总结159

6.6.2上交资料160

习题160

第7章 GPS测量数据处理161

7.1概述161

7.1.1数据预处理161

7.1.2基线向量的解算162

7.2GPS基线向量的解算163

7.2.1双差基线模型164

7.2.2基线解算165

7.2.3精度评定167

7.2.4基线向量解算结果分析167

7.2.5基线解算中的几个问题168

7.3GPS控制网的三维平差169

7.3.1三维无约束平差169

7.3.2三维约束平差171

7.3.3GPS网与地面网的三维联合平差174

7.3.4GPS控制网三维平差的主要流程175

7.4GPS基线向量网的二维平差176

7.4.1基线向量网的二维投影变换176

7.4.2基线向量网的二维平差179

7.5GPS高程181

7.5.1高程系统181

7.5.2GPS水准高程183

7.5.3GPS重力高程185

7.5.4GPS高程精度187

习题187

第8章 GPS卫星信号接收机189

8.1GPS卫星信号接收机的分类189

8.1.1按接收机工作原理分类189

8.1.2按接收机的用途分类189

8.1.3按接收机接收的载波频率分190

8.1.4按接收机的通道数分191

8.2GPS接收机的组成及工作原理191

8.2.1GPS接收机天线192

8.2.2GPS接收机工作原理193

8.3几种常见GPS卫星信号接收机196

8.3.1Ashtech系列GPS接收机196

8.3.2天宝系列GPS接收机198

8.3.3法国泰雷兹（THALES）公司产品199

8.3.4Leica Wild GPS接收机产品200

8.4GPS卫星信号接收机的选用与检验201

8.4.1GPS接收机的选用201

8.4.2GPS接收机检验201

8.4.3GPS接收机的维护202

习题203

第9章 GPS测量技术在控制测量、精密工程测量及变形监测中的应用204

9.1概述204

9.2GPS在控制测量中的应用204

9.2.1全球或全国性的GPS网205

9.2.2区域性GPS大地控制网206

9.3GPS在精密工程测量中的作用207

9.3.1GPS建立精密工程控制网的可行性207

9.3.2GPS在工程测量中应用示例208

9.4GPS在工程变形监测中的应用210

9.4.1GPS用于工程变形监测的可行性211

9.4.2GPS在工程变形监测中应用示例212

习题214

第10章 GPS测量技术在航空遥感中的应用215

10.1概述215

10.2常规空中三角测量216

10.3GPS用于空中三角测量的可行性217

10.3.1精度分析217

10.3.2机载GPS天线相位中心位置的确定217

10.4机载GPS天线与摄影机偏心测量219

10.5GPS辅助空中三角测量220

10.5.1GPS辅助空中三角测量联合平差220

10.5.2GPS辅助空中三角测量结果分析221

习题223

第11章 GPS测量技术在土地资源调查中的应用224

11.1土地资源调查的目的与任务224

11.1.1土地资源调查的目的224

11.1.2土地资源调查的任务225

11.2土地资源调查的内容与方法226

11.2.1土地资源调查内容226

11.2.2土地资源调查的基本方法226

11.3实时动态测量系统229

11.3.1RTK GPS测量方法概述229

11.3.2RTK GPS测量系统的设备229

11.3.3RTK GPS测量作业模式及应用231

11.4GPS测量技术在土地资源调查中的应用232

11.4.1RTK技术在图根控制测量中的应用232

11.4.2RTK技术在碎部测量中的应用232

习题233

第12章 GPS在地质调查、地形测量、地籍测量及深水测量中的应用234

12.1概述234

12.2GPS在地质调查中的应用234

12.2.1地质图的作用234

12.2.2传统地质填图步骤235

12.2.3RTK技术在地质填图中的应用235

12.3GPS在地形测量中的应用235

12.3.1RTK技术在地形控制测量中的应用235

12.3.2RTK技术在地形测绘中的应用236

12.4RTK技术在地籍测量中的应用236

12.4.1地籍测量236

12.4.2RTK在地籍、房产测量中的应用236

12.5差分GPS在水深测量中的应用237

12.5.1测前准备239

12.5.2测量作业244

12.5.3内业处理246

习题248

第13章 GPS测量技术在其他领域中的应用249

13.1GPS测量技术在地球动力学及地震监测中的应用249

13.1.1首都圈GPS地壳形变监测网249

13.1.2青藏高原地球动力学监测网250

13.1.3龙门山GPS地壳形变监测网250

13.2GPS测量技术在城市规划中的应用251

13.2.1城市规划的任务251

13.2.2GPS技术在城市规划中的应用252

13.3GPS在气象信息测量中的应用252

13.3.1GPS气象学简介252

13.3.2GPS气象学分类253

13.3.3GPS气象学的原理253

13.3.4GPS/MET的应用前景255

13.4GPS在公安、交通系统中的应用256

13.4.1GPS车辆定位管理系统256

13.4.2差分GPS在车辆管理系统中的应用257

13.4.3应用前景259

13.5GPS测量技术在航海导航中的应用260

13.5.1差分GPS在船舶进出港口中的应用260

13.5.2差分GPS在船舶机动性能测定中的应用262

13.6GPS测量技术在航空导航中的应用265

13.7GPS在海洋测绘中的应用269

13.7.1概述269

13.7.2利用GPS定位技术进行精密海洋定位269

13.7.3我国沿海RBN/DGPS系统270

13.7.4利用GPS建立海洋大地控制网270

13.7.5GPS定位技术在海洋地形测绘中的应用271

13.8GPS定位技术在其他领域中的应用272

13.8.1GPS在农业中的应用272

13.8.2GPS在林业管理方面的应用273

13.8.3GPS在旅游及野外考察中的应用274

13.8.4GPS在考古中的应用274

习题275

参考文献276