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第1章　绪论1

1.1　卫星定位技术的发展历史1

1.1.1　早期的卫星定位技术1

1.1.2　卫星多普勒定位系统2

1.2　GPS的组成2

1.2.1　卫星星座部分3

1.2.2　地面监控部分4

1.2.3　用户设备部分5

1.3　GPS的特点及用途6

1.3.1　GPS相对于常规测量技术的特点6

1.3.2　GPS相对于其他导航定位系统的特点8

1.3.3　GPS的应用前景与现代化进程9

1.4　GALILEO系统10

1.4.1 系统简介10

1.4.2　GALILEO系统的体系结构11

1.4.3　GALILEO系统精度分析12

1.4.4　GALILEO系统的管理和实施12

1.5　我国卫星定位技术发展与应用概况12

1.5.1　卫星多普勒定位技术在我国的应用和发展12

1.5.2　GPS在我国的应用和发展13

1.5.3　我国卫星导航定位技术的发展14

习题17

2.1.1 坐标系统18

2.1.2　时间系统18

2.1　概述18

第2章　GPS定位的坐标系统与时间系统18

2.2　协议天球坐标系19

2.2.1　天球的基本概念19

2.2.2　天球坐标系19

2.2.3 岁差与章动的影响20

2.2.4　协议天球坐标系及其转换21

2.3　协议地球坐标系23

2.3.1　地球坐标系23

2.3.2　协议地球坐标系24

2.3.3　协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换25

2.4　国家坐标系与地方坐标系26

2.4.1　地球参心坐标系26

2.4.2　站心坐标系28

2.4.3 国家大地坐标系29

2.4.4　地方独立坐标系30

2.4.5　高斯平面直角坐标系31

2.5　WGS-84坐标系33

2.6　时间系统33

2.6.1　时间系统概述33

2.6.2　世界时系统34

2.6.3　原子时35

2.6.4 力学时36

2.6.5　协调世界时36

2.6.6　GPS时间系统36

习题37

3.1.2　开普勒定律38

3.1.1　概述38

3.1　卫星的无摄运动38

第3章　卫星运动与GPS卫星信号38

3.1.3　卫星运动轨道参数描述40

3.1.4　真近点角fs的计算41

3.2　卫星瞬时位置与瞬时速度的计算43

3.2.1　卫星的瞬时位置43

3.2.2　卫星的运行速度45

3.3　卫星的受摄运动48

3.4　GPS卫星的星历51

3.4.1　预报星历51

3.4.2　后处理星历52

3.5　GPS卫星信号53

3.6　GPS卫星的导航电文54

3.6.1　导航电文的内容55

3.6.2　RINEX数据格式58

习题62

第4章　GPS卫星定位原理63

4.1　概述63

4.1.1　伪距测量64

4.1.2　载波相位测量64

4.2 GPS　绝对定位原理66

4.2.1　测码伪距观测方程66

4.2.2　测相伪距观测方程68

4.2.3　静态绝对定位70

4.3　相对定位原理72

4.3.1　静态相对定位的概念72

4.3.2　观测方程及其解算73

4.4　差分GPS定位原理78

4.4.1　位置差分原理78

4.4.2　伪距差分原理79

4.4.3　载波相位差分原理79

4.4.4　局部区域GPS差分技术80

4.5　广域差分GPS系统80

4.5.1 广域差分GPS系统的基本思想81

4.5.2　广域差分GPS系统的工作流程81

4.5.3　广域差分GPS系统的特点81

4.5.4　我国建立广域差分GPS系统的方案82

4.5.5　我国广域差分GPS系统C/A码单点定位试验83

4.6　周跳与整周未知数的确定83

4.6.1　整周跳变修复83

4.6.2　整周未知数N0的确定84

习题85

第5章　GPS接收机基本工作原理86

5.1　GPS接收机的分类86

5.2　GPS接收机工作原理87

5.3　几种常用的GPS接收机89

5.3.1　Trimble GPS接收机89

5.3.2　Leica GPS接收机91

5.3.3　Ashtech GPS接收机92

5.3.4　中海达GPS接收机94

5.3.5　发展趋势95

5.4　GPS仪器的检验与维护96

5.4.1　GPS接收机的检验96

习题97

5.4.2　GPS接收机的维护97

6.1　GPS测量误差的分类98

6.2　与卫星有关的误差98

6.2.1　卫星星历误差98

第6章　GPS测量的误差来源与减弱措施98

6.2.2　卫星钟误差101

6.2.3　相对论效应的影响101

6.3　与信号传播有关的误差102

6.3.1 电离层折射误差102

6.3.2　对流层折射误差105

6.3.3　多路径效应误差106

6.4　与接收机有关的误差108

6.5　其他误差109

6.5.1　地球自转的影响109

6.4.2　接收机安置误差109

6.4.3　天线相位中心位置偏差109

6.4.1　接收机钟误差109

6.5.2　地球潮汐的影响110

习题111

第7章　GPS测量技术设计与实施112

7.1　GPS测量技术设计112

7.1.1　GPS网技术设计依据112

7.1.2　GPS网的精度设计112

7.1.3　GPS网的基准与网形设计114

7.2　GPS测量的测前准备与技术设计书编写119

7.2.1　测区踏勘与资料收集119

7.2.2　外业观测计划的拟定119

7.2.3　仪器准备与人员组织120

7.2.4　技术设计书的编写122

7.3　GPS测量的实施123

7.3.1 选点123

7.3.2　埋设标志123

7.3.3　观测124

7.3.4　GPS测量的作业模式127

7.4　GPS数据预处理与成果质量检核130

7.4.1　GPS数据预处理130

7.4.2　观测成果的外业检核131

7.4.3　野外返工132

7.5　技术总结与提交资料133

7.5.1　技术总结133

7.4.4　GPS网平差处理133

7.5.2　提交资料134

习题134

第8章 GPS测量数据处理135

8.1　GPS数据处理的基本步骤135

8.1.1　数据输入135

8.1.2　预处理136

8.1.3　基线向量解算及网平差137

8.2　GPS基线向量的解算137

8.2.1　双差观测值模型137

8.2.2　法方程组成及解算140

8.2.3　精度评定141

8.2.4　基线向量解算结果分析141

8.3.1 GPS定位结果的表示方法142

8.3　GPS定位成果的坐标转换142

8.3.2　GPS定位成果至国家／地方参考椭球的二维转换143

8.3.3　GPS定位成果转换至国家／地方参考椭球的三维转换145

8.3.4　GPS定位成果转换至国家大地直角坐标系的转换146

8.3.5　坐标转换中协因数阵的转换147

8.4　GPS基线向量网平差147

8.4.1　GPS基线向量网的无约束平差148

8.4.2　GPS基线向量网的约束平差149

8.4.3　GPS网与地面网联合平差153

8.5　GPS高程154

8.5.1 高程系统154

8.5.2　GPS水准高程155

8.5.3　GPS重力高程157

8.5.4 GPS三角高程158

习题159

第9章　GPS的工程应用160

9.1　GPS在大地控制测量中的应用160

9.2　GPS在形变监测中的应用161

9.2.1　GPS形变监测网的设计162

9.2.2　GPS在大坝变形监测中的应用164

9.2.3　GPS在高层建筑物动态位移监测中的应用167

9.3　GPS在线路勘测中的应用169

9.3.1　概述169

9.3.2　GPS线路控制网的布设170

9.3.3　GPS线路控制网的网形170

9.3.4 内业平差优化处理的方法170

9.4.1　概述171

9.4　GPS在桥梁工程中的应用171

9.4.2　润扬长江公路大桥施工控制网的建立172

9.5　GPS在水下地形测量中的应用175

9.5.1　概述175

9.5.2　水下地形测量系统简介176

习题181

第10章　GPS/GIS技术的集成应用182

10.1　基于GIS的GPS车辆监控系统182

10.1.1　概述182

10.1.2　GPS车辆监控系统的组成及工作原理182

10.1.3　基于GIS的GPS车辆监控系统设计183

10.1.4　GPS车辆监控系统的电子地图设计185

10.1.5　GPS车辆监控系统属性数据库设计187

10.2　GPS/PDA在土地变更调查中的应用189

10.2.1　我国土地详查的历史沿革189

10.2.2　我国土地变更调查技术的现状190

10.2.3　GPS/PDA土地变更调查的流程191

10.2.4　GPS基站测设方案191

10.2.5　GPS/PDA在土地变更调查中的应用实例193

习题197

附录198

附录A　TGO数据处理软件及其使用198

附录B　HDS2003数据处理软件213

附录C　Trimble GPS RTK测量操作222

参考文献230