第一章 绪论1

学习目标1

第一节 卫星大地测量及其发展1

一、大地测量的发展概况1

二、卫星大地测量的起源2

三、GPS定位的基本概念4

四、中国GPS卫星跟踪网5

第二节 导航定位卫星及其星座7

一、GPS卫星及星座7

二、前苏联GLONASS全球卫星导航系统9

三、欧洲空间局的NAVSAT卫星导航系统10

四、伽利略全球卫星导航系统12

五、中国的北斗导航卫星定位系统13

第三节 GPS在国民经济建设中的应用14

一、GPS在大地测量中的应用14

二、GPS在工程测量中的应用16

三、GPS在航空摄影测量中的应用17

四、GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用17

五、GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用18

六、GPS在水下地形测量中的应用18

七、GPS在其他领域中的应用19

本章小结19

思考题与习题20

第二章 GPS定位的坐标系统和时间系统21

学习目标21

第一节 参心坐标系22

一、概述22

二、1954年北京坐标系[BJZ54（原）]23

三、1980年国家大地坐标系（GDZ80) 23

四、1954年新北京坐标系（BJZ54) 26

第二节 地心坐标系26

一、建立地心坐标系的意义和方法26

二、地心坐标系的表述形式27

三、WGS-84大地坐标系27

四、地方独立坐标系28

五、ITRF坐标框架简介28

第三节 天球坐标系29

一、天球上的点和圈29

二、岁差与章动29

三、天球坐标系的建立30

第四节 时间系统31

一、概述31

二、世界时（UT) 32

三、历书时（ET) 33

四、原子时（ATI) 33

五、协调世界时（UTC) 33

六、力学时（DT) 34

七、GPS时（GPST) 34

八、区时（Tn) 34

本章小结35

思考题与习题35

第三章 GPS系统的组成与GPS信号36

学习目标36

第一节 GPS定位系统的组成36

一、地面监控部分36

二、空间卫星部分38

三、用户接收部分39

第二节 卫星的运行及其轨道39

一、理想情况下的卫星运动40

二、卫星运行的轨道41

三、摄动力对卫星运行轨道的影响43

第三节 卫星星历与卫星位置计算43

一、GPS卫星星历44

二、卫星在其轨道平面内的位置计算45

三、卫星在地心空间直角坐标系中的位置计算46

第四节 GPS卫星信号47

一、GPS卫星信号的内容47

二、GPS信号的结构49

三、测距码的产生49

四、GPS信号的传播50

五、导航电文51

第五节 GPS信号的接收54

一、信号接收设备的组成54

二、天线单元55

三、接收单元55

本章小结58

思考题与习题58

第四章 GPS卫星定位的基本原理59

学习目标59

第一节 GPS定位概述59

一、静态定位与动态定位60

二、单点定位和相对定位60

三、主动式测距和被动式测距61

四、用GPS定位的基本方法61

第二节 伪距法定位62

一、测定伪距的方法62

二、伪距法定位的原理63

三、伪距法定位的计算64

四、伪距定位法的应用65

第三节 载波相位测量66

一、载波相位测量原理66

二、载波相位测量观测方程67

三、载波相位测量差分法69

第四节 GPS动态定位原理71

一、动态定位的特点71

二、单点动态定位72

三、伪距差分动态定位73

四、GPS测速74

五、GPS定时75

本章小结76

思考题与习题76

第五章 GPS卫星定位的误差来源及其影响78

学习目标78

第一节 GPS测量的主要误差分类78

第二节 与卫星有关的误差79

一、卫星星历误差79

二、卫星钟的钟误差80

三、相对论效应81

第三节 卫星信号传播误差82

一、电离层折射82

二、对流层折射84

三、多路径误差85

第四节 接收设备误差与图形强度86

一、接收机钟误差86

二、天线相位中心位置误差86

三、等效距离误差87

四、几何图形强度87

第五节 整周跳变分析与整周未知数的确定88

一、整周跳变分析88

二、整周未知数N0的确定90

本章小结91

思考题与习题91

第六章 GPS卫星定位测量的设计与实施93

学习目标93

第一节 建立GPS控制网的技术依据94

一、GPS测量的精度分级94

二、GPS点的密度95

三、测量作业基本技术规定95

第二节 GPS定位网的布设97

一、技术设计中应考虑的因素97

二、GPS网的布网原则98

三、GPS网的联测设计98

四、卫星空间分布的几何图形强度设计99

五、野外选点99

六、标石埋设101

第三节 GPS接收机的选择101

一、接收机的类型选择101

二、最佳GPS接收机具备的条件103

三、GPS接收机简介103

第四节 GPS定位网的测设方案106

一、两台接收机相对定位的测设方案106

二、多台接收机的同步网测设方案107

三、多台接收机的异步网测设方案108

第五节 外业观测109

一、接收设备及其检验109

二、制定实测方案110

三、选择最佳观测时段111

四、编排作业调度表111

五、天线安置112

六、观测作业112

七、外业成果记录113

第六节 观测成果的外业检核及处理114

一、野外数据检核114

二、数据后处理115

三、技术总结与上交资料116

本章小结117

思考题与习题117

第七章 GPS控制网的数据处理119

学习目标119

第一节 观测数据的预处理119

一、概述119

二、预处理的准备工作121

三、数据预处理的内容121

第二节 GPS基线向量的解算124

一、误差方程的列立124

二、法方程的组成与解算126

三、精度评定127

四、解算结果分析128

第三节 GPS基线网独立平差129

一、概述129

二、基线网按经典自由网平差129

三、基线网按亏秩自由网平差131

第四节 坐标系统的转换132

一、空间直角坐标与大地坐标的转换132

二、不同空间直角坐标系之间的坐标转换133

三、不同大地坐标系之间的坐标转换136

四、在高斯平面坐标系统中的坐标转换模型136

第五节 GPS网与地面网的三维平差139

一、概述139

二、在空间直角坐标系中的三维约束平差139

三、在大地坐标系统中的三维约束平差142

四、三维联合平差144

五、GPS网三维平差的若干问题145

第六节 GPS网与地面网的二维平差145

一、二维无约束平差146

二、二维约束平差147

三、二维联合平差148

第七节 GPS的高程计算151

一、概述151

二、拟合法确定正常高程151

三、GPS水准应用152

本章小结153

思考题与习题153

第八章 GPS实时动态定位154

学习目标154

第一节 RTK概述154

一、RTK的工作原理154

二、RTK的系统组成155

第二节 RTK系统基准站的组成和作用156

第三节 RTK流动站的组成和作用157

第四节 RTK定位测量的外业准备工作158

第五节 RTK的作业方法158

一、架设基准站159

二、启动基准站159

三、启动流动站160

四、开始测量160

第六节 GPS网络RTK技术160

一、概述160

二、VRS的系统构成及工作原理161

三、VRS系统的优势162

本章小结163

思考题与习题163

附录164

附录一 某市GPS三等平面控制网测量技术设计示例164

附录二 Trimble Geomatics Office (TGO)软件的使用169

参考文献183 2100433B