GPS原理及應(yīng)用

前言

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的成就，導(dǎo)致大地測(cè)量學(xué)出現(xiàn)重大的技術(shù)突破，其具體實(shí)現(xiàn)就是以全球定位系統(tǒng)（GPS）、衛(wèi)星激光測(cè)距（SLR）和甚長(zhǎng)基線(xiàn)干涉（VLBI）為代表的空間大地測(cè)量技術(shù)手段。大地測(cè)量學(xué)中的這些嶄新的技術(shù)手段使距離和點(diǎn)位測(cè)定能在全球任意空間尺度上達(dá)到10-8～10-9的相對(duì)精度，并能以數(shù)小時(shí)、數(shù)分鐘甚至數(shù)秒鐘的高效率確定一個(gè)地面點(diǎn)的位置，這就從根本上突破了傳統(tǒng)大地測(cè)量的時(shí)空局限性?，F(xiàn)代大地測(cè)量已經(jīng)能夠跨越時(shí)空和惡劣自然環(huán)境的限制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人工干預(yù)的自動(dòng)連續(xù)觀(guān)測(cè)和數(shù)據(jù)預(yù)處理的精密技術(shù)系統(tǒng)。可提供幾乎是任意時(shí)刻分辨率的觀(guān)測(cè)序列，并具有檢測(cè)瞬時(shí)地學(xué)事件和解決眾多與時(shí)間相依的科學(xué)工程問(wèn)題的能力。而在大地測(cè)量學(xué)的這些新技術(shù)手段中，又?jǐn)?shù)GPS能以高精度、自動(dòng)化、全天候和高效益運(yùn)作，同時(shí)兼有靈活方便的技術(shù)特征，更能實(shí)現(xiàn)上述大地測(cè)量的新目標(biāo)。GPS在監(jiān)測(cè)和描述地球各種動(dòng)力現(xiàn)象、解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中與各種工程技術(shù)和國(guó)計(jì)民生相關(guān)聯(lián)的定位、導(dǎo)航等方面的問(wèn)題，正在發(fā)揮著巨大的作用?？梢哉f(shuō)，GPS已經(jīng)深入到各個(gè)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。GPS的這種徹底的技術(shù)革命和巨大的應(yīng)用潛力，使它在我國(guó)的許多相關(guān)學(xué)科和行業(yè)中受到普遍的重視和關(guān)注。相應(yīng)地在我國(guó)高校中無(wú)論是測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)還是非測(cè)繪類(lèi)的其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)，都設(shè)置了GPS方面的專(zhuān)門(mén)課程，或者在測(cè)量學(xué)中增加GPS方面的內(nèi)容?！禛PS原理及應(yīng)用》一書(shū)就是西北大學(xué)地理信息系統(tǒng)教研室李天文教授為地理信息系統(tǒng)（GIS）專(zhuān)業(yè)GPS課程編寫(xiě)的教材。這本教材是李天文教授閱讀并參考了近百種國(guó)內(nèi)外有關(guān)GPS及與GPS有關(guān)的專(zhuān)著、教材和論文，按照課程大綱的要求，結(jié)合他本人長(zhǎng)期從事GPS教學(xué)和科研的心得編寫(xiě)而成。其目的是讓GIS專(zhuān)業(yè)的學(xué)生比較全面地了解GPS的基本理論、定位原理、實(shí)際作業(yè)和GPS在相關(guān)學(xué)科、行業(yè)中的各種應(yīng)用。由于本書(shū)所參考的是一些在GPS方面具有頗多理論成果和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的文獻(xiàn)，因此本書(shū)的取材較好。從教材的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，本教材內(nèi)容編排有序、脈絡(luò)清晰，理論、實(shí)踐和應(yīng)用三大部分搭配恰當(dāng)。

內(nèi)容概要

　　《GPS原理及應(yīng)用(第2版)》是作者在多年從事GPS衛(wèi)星測(cè)量教學(xué)與應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)而成的。全書(shū)共13章，第1～4章主要介紹了GPS衛(wèi)星測(cè)量的基本原理；第5～7章主要介紹了GPS衛(wèi)星測(cè)量的誤差來(lái)源、技術(shù)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理；第8章主要介紹了GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的使用與檢驗(yàn)；第9～13章主要介紹了GPS衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用。《GPS原理及應(yīng)用(第2版)》重點(diǎn)介紹了GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的使用與檢驗(yàn)，特別是對(duì)GPS衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)在有關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用作了詳細(xì)論述。　　《GPS原理及應(yīng)用(第2版)》可作為GIS專(zhuān)業(yè)本科生及研究生教材，同時(shí)也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生、研究人員及測(cè)繪專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員參考。

書(shū)籍目錄

第二版修編說(shuō)明第一版序第一版前言第1章 緒論1.1 衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展概況1.2 GPS的特點(diǎn)1.3 GPS系統(tǒng)的組成1.4 GPS的應(yīng)用第2章 GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)及時(shí)間系統(tǒng)2.1 協(xié)議天球坐標(biāo)系2.2 協(xié)議地球坐標(biāo)系2.3 協(xié)議地球坐標(biāo)系與協(xié)議天球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換2.4 國(guó)家坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系2.5 WGS-84坐標(biāo)系2.6 時(shí)間系統(tǒng)第3章 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及GPS衛(wèi)星信號(hào)3.1 概述3.2 衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)3.3 衛(wèi)星的瞬時(shí)位置與瞬時(shí)速度計(jì)算3.4 地球人造衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)3.5 GPS衛(wèi)星星歷3.6 GPS衛(wèi)星的偽隨機(jī)測(cè)距碼3.7 GPS導(dǎo)航電文3.8 偽距測(cè)量原理3.9 衛(wèi)星的載波信號(hào)及相位測(cè)量原理3.10 美國(guó)政府關(guān)于GPS衛(wèi)星信號(hào)的SA政策第4章 GPS定位原理4.1 GPS絕對(duì)定位原理4.2 觀(guān)測(cè)衛(wèi)星的幾何分布與GPS授時(shí)4.3 GPS相對(duì)定位原理4.4 差分GPS測(cè)量原理4.5 廣域差分GPS4.6 整周未知數(shù)的確定方法與周跳分析第5章 GPS測(cè)量的誤差來(lái)源5.1 GPS測(cè)量誤差的分類(lèi)5.2 與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差5.3 與衛(wèi)星信號(hào)傳播有關(guān)的誤差5.4 與接收機(jī)有關(guān)的誤差5.5 其他誤差來(lái)源第6章 GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)與外業(yè)施測(cè)6.1 GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)6.2 GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則6.3 GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)6.4 GPS測(cè)前準(zhǔn)備及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)6.5 GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施6.6 技術(shù)總結(jié)與上交資料第7章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理7.1 概述7.2 GPS基線(xiàn)向量的解算7.3 GPS控制網(wǎng)的三維平差7.4 GPS基線(xiàn)向量網(wǎng)的二維平差7.5 GPS高程第8章 GPS衛(wèi)星信號(hào)接受機(jī)8.1 GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的分類(lèi)8.2 GPS接收機(jī)的組成及工作原理8.3 幾種常見(jiàn)GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)8.4 GPS衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的選用與檢驗(yàn)第9章 GPS測(cè)量技術(shù)在控制測(cè)量、精密工程測(cè)量及變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用9.1 概述9.2 GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用9.3 GPS在精密工程測(cè)量中的作用9.4 GPS在工程變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用第10章 GPS測(cè)量技術(shù)在航空遙感中的應(yīng)用10.1 概述10.2 常規(guī)空中三角測(cè)量10.3 GPS輔助空中三角測(cè)量10.4 機(jī)載GPS天線(xiàn)與攝影機(jī)偏心測(cè)量10.5 GPS輔助空中三角測(cè)量第11章 GPS測(cè)量技術(shù)在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用11.1 土地資源調(diào)查的目的與任務(wù)11.2 土地資源調(diào)查的內(nèi)容與方法11.3 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)11.4 GPS測(cè)量技術(shù)在土地資源調(diào)查中的應(yīng)用第12章 GPS在地質(zhì)調(diào)查、地形測(cè)量、地籍測(cè)量及深水測(cè)量中的應(yīng)用12.1 概述12.2 GPS在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用12.3 GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用12.4 RTK技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用12.5 差分GPS在水深測(cè)量中的應(yīng)用第13章 GPS測(cè)量技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用13.1 GPS測(cè)量技術(shù)在地球動(dòng)力學(xué)及地震監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用13.2 GPS測(cè)量技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用13.3 GPS在氣象信息測(cè)量中的應(yīng)用13.4 GPS在公安、交通系統(tǒng)中的應(yīng)用13.5 GPS測(cè)量技術(shù)在航海導(dǎo)航中的應(yīng)用13.6 GPS測(cè)量技術(shù)在航空導(dǎo)航中的應(yīng)用13.7 GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用13.8 GPS在水土保持生態(tài)建設(shè)中的應(yīng)用13.9 GPS定位技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用主要參考文獻(xiàn)附錄 GPS靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)處理

章節(jié)摘錄

插圖：不斷的試驗(yàn)活動(dòng)為GPS精密定位技術(shù)在測(cè)量工作中的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的前景。相對(duì)于經(jīng)典的測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)，GPS定位技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：1.觀(guān)測(cè)站之間無(wú)需通視既要保持良好的通視條件，又要保障測(cè)量控制網(wǎng)的良好結(jié)構(gòu)，這一直是經(jīng)典測(cè)量技術(shù)在實(shí)踐方面的難題之一。而GPS測(cè)量不需觀(guān)測(cè)站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)，這一優(yōu)點(diǎn)既可大大減少測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間（一般造標(biāo)費(fèi)用約占總經(jīng)費(fèi)的30％～50％），同時(shí)也使點(diǎn)位的選擇變得更加靈活，經(jīng)濟(jì)效益不斷提高。然而，也應(yīng)指出，GPS測(cè)量雖不要求觀(guān)測(cè)站之間相互通視，但必須保持觀(guān)測(cè)站的上空開(kāi)闊（凈空），以便接收的GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。2.定位精度高大量實(shí)驗(yàn)表明，目前在小于50km的基線(xiàn)上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10-8～2×10-6，而在100～500km的基線(xiàn)上可達(dá)10-8～10-7，隨著觀(guān)測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理軟件及方法的不斷改善，其定位精度還將進(jìn)一步提高。在大于1000km的距離上，相對(duì)定位精度達(dá)到或優(yōu)于10-8。3.觀(guān)測(cè)時(shí)間短目前，利用經(jīng)典的靜態(tài)定位方法，測(cè)量一條基線(xiàn)的相對(duì)定位所需要的觀(guān)測(cè)時(shí)間，根據(jù)要求精度的不同，一般約為1～3h。為了進(jìn)一步縮短觀(guān)測(cè)時(shí)間，提高作業(yè)速度，利用短基線(xiàn)（不超過(guò)20km）快速相對(duì)定位法，其觀(guān)測(cè)時(shí)間僅需數(shù)分鐘。4.提供三維坐標(biāo)GPS測(cè)量中，在精確測(cè)定觀(guān)測(cè)站平面位置的同時(shí)，亦可精確測(cè)定觀(guān)測(cè)站的大地高程。GPS測(cè)量的這一特點(diǎn)，不僅為研究大地水準(zhǔn)面的形狀和確定地面點(diǎn)的高程開(kāi)辟了新途徑，同時(shí)也為其在航空物探、航空攝影測(cè)量及精密導(dǎo)航中的應(yīng)用，提供了重要的高程數(shù)據(jù)。5.操作簡(jiǎn)便如何減少野外的作業(yè)時(shí)間及強(qiáng)度，是測(cè)繪工作者探索的重大課題之一，而GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高，在觀(guān)測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)只是安裝并開(kāi)關(guān)儀器、量取儀器高程、監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)和采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)，而其他觀(guān)測(cè)工作，如衛(wèi)星的捕獲、跟蹤觀(guān)測(cè)和記錄等均由儀器自動(dòng)完成。另外，GPS接收機(jī)一般重量較輕、體積較小，例如NovAtelRPK-L1／L2型GPS接收機(jī)，重量約為1.0kg，體積為1085cm3，攜帶和搬運(yùn)都很方便，從而極大地減少了外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。

編輯推薦

《GPS原理及應(yīng)用(第2版)》特點(diǎn)：內(nèi)在結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，組織形式新穎。內(nèi)容編排有序，脈絡(luò)清晰，層層遞進(jìn)，理論、實(shí)踐和應(yīng)用三大部分搭配恰當(dāng)，實(shí)踐與理論并重。由基礎(chǔ)理論到實(shí)踐操作，再到GPS技術(shù)的應(yīng)用，理論與工程實(shí)例結(jié)合緊密，反映了當(dāng)前GPS衛(wèi)星測(cè)量發(fā)展的最新技術(shù)。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    GPS原理及應(yīng)用 PDF格式下載

---