GPS測量技術(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)《教育部財政部關(guān)于實施國家示范性高等職業(yè)院校建設(shè)計劃加快高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的意見》（教高[2006]14號）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》（教高[2006]16號）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“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)院五個重點建設(shè)專業(yè)及專業(yè)群的核心課程教材，涵蓋了煤礦開采技術(shù)、工程測量技術(shù)、機電一體化技術(shù)、建筑工程技術(shù)和計算機網(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)的課程標準，課程教材反映了行業(yè)新規(guī)范、新方法和新工藝；教材的編寫打破了傳統(tǒng)的學(xué)科體系教材編寫模式，以工作過程為導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計課程的內(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，對高職院校專業(yè)課程改革進行了有益嘗試。我們希望這套系列教材的出版，能夠推動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。

內(nèi)容概要

《GPS測量技術(shù)》是全國示范性高等職業(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，是高職高專工程測量技術(shù)專業(yè)主干課程教材。全書共十個學(xué)習(xí)情境，第一學(xué)習(xí)情境主要介紹了GPS的建立過程和組成概況；第二學(xué)習(xí)情境介紹了坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)；第三學(xué)習(xí)情境介紹GPS衛(wèi)星的星歷和坐標計算；第四學(xué)習(xí)情境介紹電磁波傳播和GPS衛(wèi)星的信號；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、作業(yè)計劃、觀測和數(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工程項目實訓(xùn)的方法和要求；第十學(xué)習(xí)情境介紹了GPS控制測量工程項目設(shè)計的方法和要求。其中的第二、三、四學(xué)習(xí)情境為基礎(chǔ)知識不全面的讀者掃清了掌握GPS測量技術(shù)的障礙。全書融理論教學(xué)和實踐技能訓(xùn)練于一體，重在能力培養(yǎng)，應(yīng)用性強。
《GPS測量技術(shù)》可作為高職高專院校工程測量技術(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測量工作的技術(shù)人員學(xué)習(xí)GPS
測量技術(shù)、提高GPS測量工作能力的參考書。全書由賀英魁任主編并定稿。

書籍目錄

學(xué)習(xí)情境1  GPS測量概論
  子情境1  GPS的組成概況
  子情境2  美國政府的限制性政策
  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)
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境2  GPS定位的坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)
  子情境1  坐標系統(tǒng)的類型
  子情境2  天球坐標系
  子情境3  協(xié)議地球坐標系
  子情境4  大地測量基準及其轉(zhuǎn)換
  子情境5  時間系統(tǒng)
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境3  衛(wèi)星運動與GPS衛(wèi)星的坐標計算
  子情境1  衛(wèi)星的無攝運動
  子情境2  衛(wèi)星的受攝運動
  子情境3  GPS衛(wèi)星的星歷
  子情境4  GPS衛(wèi)星的坐標計算
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境4  電磁波的傳播與GPS衛(wèi)星的信號
  子情境1  電磁波傳播的基本概念
  子情境2  大氣層對電磁波傳播的影響
  子情境3  GPS衛(wèi)星的測距碼信號
  子情境4  GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境5  GPS定位原理
  子情境1  GPS定位的方法與觀測量
  子情境2  觀測方程及其線性化
  子情境3  動態(tài)絕對定位原理
  子情境4  靜態(tài)絕對定位原理
  子情境5  相對定位原理
  子情境6  差分定位
  子情境7  GPS測速與測時簡介
  知識技能訓(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  觀測衛(wèi)星的幾何分布對絕對定位精度的影響
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境7  GPS施測與數(shù)據(jù)處理
  子情境1  GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計
  子情境2  GPS網(wǎng)的選點與標石埋設(shè)
  子情境3  靜態(tài)GPS接收機
  子情境4  外業(yè)觀測工作
  子情境5  GPS測量的數(shù)據(jù)處理
  子情境6  數(shù)據(jù)處理軟件
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境8  GPS測量技術(shù)的應(yīng)用
  子情境1  GPS在大地測量及控制測量中的應(yīng)用
  子情境2  GPS在工程測量中的應(yīng)用
  子情境3  GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用
  子情境4  GPS在地形測量中的應(yīng)用
  子情境5  GPS在其他方面的應(yīng)用
  知識技能訓(xùn)練
學(xué)習(xí)情境9  GPS控制測量工程項目實訓(xùn)
學(xué)習(xí)情境10  GPS控制測量工程項目設(shè)計
附錄
  附錄1  年積日計算表
  附錄2  GPS點之記
  附錄3  GPS點環(huán)視圖
  附錄4  GPS點標石類型與埋設(shè)要求
  附錄5  GPS外業(yè)觀測手簿
參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1958年12月，美國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)用物理實驗室合作，開始研制衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。因為這些衛(wèi)星沿地球子午線運行，故稱為子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（TRANSIT）。1959年9月開始發(fā)射試驗性子午衛(wèi)星，1963年12月開始發(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。從此揭開了星基無線電導(dǎo)航的歷史新篇章。1967年7月29日，美國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，大地測量由天文測量和三角測量時代進入到衛(wèi)星大地測量時代。利用衛(wèi)星多普勒導(dǎo)航定位技術(shù)進行大地測量，與傳統(tǒng)的三角測量相比較，具有“全球性”的特點?！扒u之國”的印度尼西亞，用常規(guī)的大地測量技術(shù)無法建立全國統(tǒng)一的大地測量控制網(wǎng)。但利用衛(wèi)星多普勒定位技術(shù)在“千島”之上共測設(shè)了200多個大地測量控制點，建成了全國統(tǒng)一的大地測量控制網(wǎng)。我國利用衛(wèi)星多普勒定位技術(shù)實現(xiàn)了西沙群島、南極長城站與大陸的連測。蘇聯(lián)在美國的壓力下，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)推向了一個新的發(fā)展時代，但相對于美國的軍事需要而言，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)，地面上一點所見到的兩次子午衛(wèi)星通過的時間間隔約為1.5h，而子午衛(wèi)星通過用戶上空的持續(xù)時間為10-18min，故不能連續(xù)定位。就大地測量而言，測站點上的觀測時間長達l～2天，才能達到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)星作為動態(tài)已知點進行的，致使定位精度局限在m級水平。其三是載波頻率低，難以補償電離層的影響。為了突破子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用局限性，滿足美國軍事部門對連續(xù)、實時、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)運而生。2.GPS全球定位系統(tǒng)的建立1973年，美國國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，簡稱GPS）。其建立過程到目前為止經(jīng)歷了以下4個階段：1973-1979年為概念構(gòu)思分析測試階段。這一階段是指出GPS構(gòu)成方案并驗證其可行性。在此期間，美國發(fā)射了兩顆概念驗證衛(wèi)星用于驗證GPS原理可行性。另外，還發(fā)射了一顆組網(wǎng)試驗衛(wèi)星，研制了3種類型的GPS接收機，建立了一處衛(wèi)星地面控制設(shè)施并完成了大量的測試項目。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)試驗衛(wèi)星BlockⅡ（其中一顆發(fā)射失?。┖蚻顆工作衛(wèi)星BlockⅡA，進一步完善了地面監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)展了GPS接收機。1984年測量領(lǐng)域成為第一個GPS商用用戶領(lǐng)域。1990-1999年為系統(tǒng)建成并進入完全運作能力階段。此間發(fā)射了多顆BlockⅡ和BlockⅡA衛(wèi)星，1993年實現(xiàn)24顆在軌衛(wèi)星滿星座運行，滿足民用的標準定位服務(wù)（100m）的要求，1995年實現(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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