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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GPS 105

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