《GPS测量与数据处理》.pdf

... ... ....
G P S 测量与数据处理
GPS Surveying and Data Processing
李征航黄劲松编著
武汉大学出版社
... ... ....
... ... ....
内容提要
全球定位系统( GPS) 已在国民经济和国防建设的各个领域中得到了广泛的应用。作者结
合教学、科研和生产实践从定位原理、测量作业、数据处理等方面对 GPS 定位技术作了较详细
的介绍。全书共分 11 章, 其主要内容为: 绪论, 全球定位系统的组成及信号结构, GPS 定位中
的误差源, 距离测量与 GPS 定位, GPS 测量的技术设计, 数据采集, 时间标示法, 地球坐标参照
系, 常用的数据格式, GPS 基线向量解算和网平差及 GPS 高程测量等。
本书可作为高等学校测绘工程及其相关专业本科生和研究生的教材, 教师可根据专业性
质、学时数和学生的层次从中选择所需的内容。本书也可供测绘、交通、石油、地质、水利、农林
等部门的相关科研工作人员参考。
1
... ... ....
前言
全球定位系统在交通、运输、测绘、通信、军事、石油勘探、资源调查、农林渔
业、时间比对、大气研究、气象预报、地质灾害的监测和预报等部门和领域中有广
泛的应用前景。全球定位系统的出现使导航技术和定位技术产生了一场深刻的
变革, 促进了相关行业的整体技术进步。因而 GPS 导航定位技术已成为高等学校
各相关专业中的一门重要课程。
自 20 世纪 70 年代起, 我院( 系) 就紧跟学科发展前沿, 用空间大地测量技术
对原专业进行改造和建设, 对旧的课程体系进行了大规模的调整。在培养具有新
的知识结构的符合社会需要的大批人才的同时, 我院( 系) 还承担了大量的科研项
目和科技开发( 生产) 项目, 将一个逐渐老化且生源和需求都严重不足的老专业改
造建设成为一个欣欣向荣、充满活力的用高新技术武装起来的新专业。“跟踪学
科发展前沿, 改造和建设大地测量专业的研究和实践”获湖北省和国家教学成果
一等奖。目前“GPS 测量原理及其应用”不仅是武汉大学测绘学院、遥感信息工程
学院、资源和环境学院中相关专业的必修课程, 而且也成为面向全校的一门公选
课。
本书是武汉大学“十五”规划教材, 其内容涵盖“ GPS 测量原理及其应用”( 省
级优质课程) 和“GPS 数据处理”两门课程。根据我们的经验, 这两门课程的难点
为: 载波相位测量的原理, 观测值的线性组合, 周跳的探测修复, 整周模糊度的确
定以及网平差( 无约束平差, 约束平差, 联合平差) 等内容, 因此本教材对这些问题
作了较为详细的阐述。考虑到卫星导航定位系统正处于迅速发展和变革的时期,
所以在教材中对 GLONASS 系统、伽利略系统、我国的北斗系统以及 GPS 的现代化
等内容也作了简要介绍。按武汉大学测绘学院的教学计划, 有关时间系统, 坐标
系统, 卫星轨道理论的基本知识和卫星应用等方面的内容已在“大地测量学基
础”、“空间大地测量理论基础”和“卫星应用概论”等前期课程中讲过, 故本书中
不再作介绍, 以免造成过多的重叠。但为了顾及外校和其他相关专业学生使用的
需要, 对一些必要的内容仍作了简单介绍。此外, 为了保持两门课程相对的独立
性和完整性, 编写时允许有极少量内容相互交叉和重叠。
全书共分三编。第一编为 GPS 定位原理、方法与数学模型, 共分 4 章。第 1
章绪论简要介绍了全球定位系统的产生、发展、前景以及在各个领域中的应用, 对
其他卫星导航定位系统也作了简要介绍。第 2 章介绍了全球定位系统的组成和
信号结构, 以及卫星位置的计算。第 3 章介绍了影响 GPS 定位的各种误差源以及
1
... ... ....
消除或削弱误差影响的方法。第 4 章介绍了测定卫地距的方法以及 GPS 定位的
方法。第二编为技术设计与数据采集, 共分 2 章。第 5 章介绍了技术设计的依据
和方法。第 6 章介绍了选点与埋石, 接收机检验, 外业观测, 成果验收等内容。第
三编为数据处理, 共分 5 章。第 7 章介绍了常用的时间标示方法及相互换算的方
法。第 8 章介绍了 GPS 测量中常用的坐标系和参考框架。第 9 章介绍了 GPS 数
据处理中常用的 RINEX 格式和 SP3 格式。第 10 章介绍了 GPS 基线向量解算和
网平差中的各种问题。第 11 章介绍了 GPS 高程测量。其中第一、二编( 前 6 章)
由李征航编写, 第三编( 后 5 章) 由黄劲松编写, 最后由李征航负责统稿。其中部
分标注有“* * ”的内容主要供