GPS測(cè)量技術(shù)

前言

本套系列教材是重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院國(guó)家示范高職院校專業(yè)建設(shè)的系列成果之一。根據(jù)《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施國(guó)家示范性高等職業(yè)院校建設(shè)計(jì)劃加快高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的意見(jiàn)》（教高[2006]14號(hào)）和《教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》（教高[2006]16號(hào)）文件精神，重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院以專業(yè)建設(shè)大力推進(jìn)“校企合作、工學(xué)結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式改革，在重構(gòu)以能力為本位的課程體系的基礎(chǔ)上，配套建設(shè)了重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)和專業(yè)群的系列教材。本套系列教材主要包括重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院五個(gè)重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)及專業(yè)群的核心課程教材，涵蓋了煤礦開(kāi)采技術(shù)、工程測(cè)量技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、建筑工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)及專業(yè)群的最新改革成果。系列教材的主要特色是：與行業(yè)企業(yè)密切合作，制定了突出專業(yè)職業(yè)能力培養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，課程教材反映了行業(yè)新規(guī)范、新方法和新工藝；教材的編寫(xiě)打破了傳統(tǒng)的學(xué)科體系教材編寫(xiě)模式，以工作過(guò)程為導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容，融“教、學(xué)、做”為一體，體現(xiàn)了高職教育“工學(xué)結(jié)合”的特色，對(duì)高職院校專業(yè)課程改革進(jìn)行了有益嘗試。我們希望這套系列教材的出版，能夠推動(dòng)高職院校的課程改革，為高職專業(yè)建設(shè)工作作出我們的貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

《GPS測(cè)量技術(shù)》是全國(guó)示范性高等職業(yè)院校建設(shè)教材，由重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院組織編寫(xiě)，是高職高專工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)主干課程教材。全書(shū)共十個(gè)學(xué)習(xí)情境，第一學(xué)習(xí)情境主要介紹了GPS的建立過(guò)程和組成概況；第二學(xué)習(xí)情境介紹了坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)；第三學(xué)習(xí)情境介紹GPS衛(wèi)星的星歷和坐標(biāo)計(jì)算；第四學(xué)習(xí)情境介紹電磁波傳播和GPS衛(wèi)星的信號(hào)；第五學(xué)習(xí)情境介紹GPS定位原理；第六學(xué)習(xí)情境介紹GPS測(cè)量的誤差分析；第七學(xué)習(xí)情境介紹GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)、作業(yè)計(jì)劃、觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理的方法及要求；第八學(xué)習(xí)情境介紹GPS的應(yīng)用領(lǐng)域；第九學(xué)習(xí)情境介紹GPS工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的方法和要求；第十學(xué)習(xí)情境介紹了GPS控制測(cè)量工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方法和要求。其中的第二、三、四學(xué)習(xí)情境為基礎(chǔ)知識(shí)不全面的讀者掃清了掌握GPS測(cè)量技術(shù)的障礙。全書(shū)融理論教學(xué)和實(shí)踐技能訓(xùn)練于一體，重在能力培養(yǎng)，應(yīng)用性強(qiáng)。
《GPS測(cè)量技術(shù)》可作為高職高專院校工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)教材，也可作為成人教育GPS培訓(xùn)教材和從事GPS測(cè)量工作的技術(shù)人員學(xué)習(xí)GPS
測(cè)量技術(shù)、提高GPS測(cè)量工作能力的參考書(shū)。全書(shū)由賀英魁任主編并定稿。

書(shū)籍目錄

學(xué)習(xí)情境1  GPS測(cè)量概論
  子情境1  GPS的組成概況
  子情境2  美國(guó)政府的限制性政策
  子情境3  GPS的重大發(fā)展
  子情境4  其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境2  GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)
  子情境1  坐標(biāo)系統(tǒng)的類型
  子情境2  天球坐標(biāo)系
  子情境3  協(xié)議地球坐標(biāo)系
  子情境4  大地測(cè)量基準(zhǔn)及其轉(zhuǎn)換
  子情境5  時(shí)間系統(tǒng)
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境3  衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計(jì)算
  子情境1  衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)
  子情境2  衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)
  子情境3  GPS衛(wèi)星的星歷
  子情境4  GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)計(jì)算
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境4  電磁波的傳播與GPS衛(wèi)星的信號(hào)
  子情境1  電磁波傳播的基本概念
  子情境2  大氣層對(duì)電磁波傳播的影響
  子情境3  GPS衛(wèi)星的測(cè)距碼信號(hào)
  子情境4  GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境5  GPS定位原理
  子情境1  GPS定位的方法與觀測(cè)量
  子情境2  觀測(cè)方程及其線性化
  子情境3  動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位原理
  子情境4  靜態(tài)絕對(duì)定位原理
  子情境5  相對(duì)定位原理
  子情境6  差分定位
  子情境7  GPS測(cè)速與測(cè)時(shí)簡(jiǎn)介
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境6  GPS誤差分析
  子情境1  GPS定位的誤差分類
  子情境2  與衛(wèi)星有關(guān)的誤差
  子情境3  衛(wèi)星信號(hào)的傳播誤差
  子情境4  與接收設(shè)備有關(guān)的誤差
  子情境5  其他誤差影響
  子情境6  觀測(cè)衛(wèi)星的幾何分布對(duì)絕對(duì)定位精度的影響
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境7  GPS施測(cè)與數(shù)據(jù)處理
  子情境1  GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)
  子情境2  GPS網(wǎng)的選點(diǎn)與標(biāo)石埋設(shè)
  子情境3  靜態(tài)GPS接收機(jī)
  子情境4  外業(yè)觀測(cè)工作
  子情境5  GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理
  子情境6  數(shù)據(jù)處理軟件
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境8  GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
  子情境1  GPS在大地測(cè)量及控制測(cè)量中的應(yīng)用
  子情境2  GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用
  子情境3  GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
  子情境4  GPS在地形測(cè)量中的應(yīng)用
  子情境5  GPS在其他方面的應(yīng)用
  知識(shí)技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境9  GPS控制測(cè)量工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)
學(xué)習(xí)情境10  GPS控制測(cè)量工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)
附錄
  附錄1  年積日計(jì)算表
  附錄2  GPS點(diǎn)之記
  附錄3  GPS點(diǎn)環(huán)視圖
  附錄4  GPS點(diǎn)標(biāo)石類型與埋設(shè)要求
  附錄5  GPS外業(yè)觀測(cè)手簿
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1958年12月，美國(guó)海軍為了滿足軍用艦艇導(dǎo)航的需要，與霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)始研制衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。因?yàn)檫@些衛(wèi)星沿地球子午線運(yùn)行，故稱為子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（TRANSIT）。1959年9月開(kāi)始發(fā)射試驗(yàn)性子午衛(wèi)星，1963年12月開(kāi)始發(fā)射子午工作衛(wèi)星并逐步形成由6顆工作衛(wèi)星組成的子午衛(wèi)星星座。從此揭開(kāi)了星基無(wú)線電導(dǎo)航的歷史新篇章。1967年7月29日，美國(guó)政府宣布解密子午衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文的部分內(nèi)容供民用。從此，大地測(cè)量由天文測(cè)量和三角測(cè)量時(shí)代進(jìn)入到衛(wèi)星大地測(cè)量時(shí)代。利用衛(wèi)星多普勒導(dǎo)航定位技術(shù)進(jìn)行大地測(cè)量，與傳統(tǒng)的三角測(cè)量相比較，具有“全球性”的特點(diǎn)?！扒u之國(guó)”的印度尼西亞，用常規(guī)的大地測(cè)量技術(shù)無(wú)法建立全國(guó)統(tǒng)一的大地測(cè)量控制網(wǎng)。但利用衛(wèi)星多普勒定位技術(shù)在“千島”之上共測(cè)設(shè)了200多個(gè)大地測(cè)量控制點(diǎn)，建成了全國(guó)統(tǒng)一的大地測(cè)量控制網(wǎng)。我國(guó)利用衛(wèi)星多普勒定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)了西沙群島、南極長(zhǎng)城站與大陸的連測(cè)。蘇聯(lián)在美國(guó)的壓力下，于1965年建立了類似的子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，稱為CICADA。子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)雖將導(dǎo)航和定位技術(shù)推向了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)代，但相對(duì)于美國(guó)的軍事需要而言，還有明顯不足。其一是衛(wèi)星少，不能連續(xù)導(dǎo)航定位。子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一般有5～6顆工作衛(wèi)星，在低緯度地區(qū)，地面上一點(diǎn)所見(jiàn)到的兩次子午衛(wèi)星通過(guò)的時(shí)間間隔約為1.5h，而子午衛(wèi)星通過(guò)用戶上空的持續(xù)時(shí)間為10-18min，故不能連續(xù)定位。就大地測(cè)量而言，測(cè)站點(diǎn)上的觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)l～2天，才能達(dá)到0.5m的定位精度。其二是軌道低，難以精密定軌。子午衛(wèi)星平均飛行高度僅1070km，地球引力場(chǎng)模型誤差及空氣阻力等因素影響導(dǎo)致衛(wèi)星定軌誤差較大。而衛(wèi)星多普勒定位是以衛(wèi)星作為動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)進(jìn)行的，致使定位精度局限在m級(jí)水平。其三是載波頻率低，難以補(bǔ)償電離層的影響。為了突破子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用局限性，滿足美國(guó)軍事部門(mén)對(duì)連續(xù)、實(shí)時(shí)、精密、三維導(dǎo)航和武器制導(dǎo)的需要，第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——GPS全球定位系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。2.GPS全球定位系統(tǒng)的建立1973年，美國(guó)國(guó)防部組織海陸空三軍聯(lián)合研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，稱為全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS）。其建立過(guò)程到目前為止經(jīng)歷了以下4個(gè)階段：1973-1979年為概念構(gòu)思分析測(cè)試階段。這一階段是指出GPS構(gòu)成方案并驗(yàn)證其可行性。在此期間，美國(guó)發(fā)射了兩顆概念驗(yàn)證衛(wèi)星用于驗(yàn)證GPS原理可行性。另外，還發(fā)射了一顆組網(wǎng)試驗(yàn)衛(wèi)星，研制了3種類型的GPS接收機(jī)，建立了一處衛(wèi)星地面控制設(shè)施并完成了大量的測(cè)試項(xiàng)目。1980-1989年為系統(tǒng)建設(shè)階段。這一階段完成的主要工作是發(fā)射了11顆組網(wǎng)試驗(yàn)衛(wèi)星BlockⅡ（其中一顆發(fā)射失?。┖蚻顆工作衛(wèi)星BlockⅡA，進(jìn)一步完善了地面監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)展了GPS接收機(jī)。1984年測(cè)量領(lǐng)域成為第一個(gè)GPS商用用戶領(lǐng)域。1990-1999年為系統(tǒng)建成并進(jìn)入完全運(yùn)作能力階段。此間發(fā)射了多顆BlockⅡ和BlockⅡA衛(wèi)星，1993年實(shí)現(xiàn)24顆在軌衛(wèi)星滿星座運(yùn)行，滿足民用的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（100m）的要求，1995年實(shí)現(xiàn)了精密定位服務(wù)（10m）。2000-2030年為GPS現(xiàn)代化更新階段。

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《GPS測(cè)量技術(shù)》：國(guó)家示范性高等院校核心課程規(guī)劃教材,工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)及專業(yè)群教材

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