GPS原理及工程安全監(jiān)測應(yīng)用

基礎(chǔ)篇

1緒論

1.1GPS概況與發(fā)展歷程

1.1.1早期的衛(wèi)星定位技術(shù)

1.1.2全球定位系統(tǒng)（GPS）發(fā)展歷程

1.1.3美國政府GPS政策與現(xiàn)代化進(jìn)程

1.2GPS組成及特點(diǎn)

1.2.1GPS的組成

1.2.2GPS的特點(diǎn)

1.3其他衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)

1.3.1全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GLONASS）

1.3.2伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GALILEO）

1.3.3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS或COMPASS）

2GPS坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)

2.1天球坐標(biāo)系

2.1.1天球的基本概念

2.1.2天球坐標(biāo)系分類

2.2地球坐標(biāo)系

2.2.1常用地球坐標(biāo)系形式

2.2.2參心坐標(biāo)系和地心坐標(biāo)系

2.3協(xié)議坐標(biāo)系

2.3.1協(xié)議天球坐標(biāo)系

2.3.2協(xié)議地球坐標(biāo)系

2.3.3協(xié)議天球坐標(biāo)系與協(xié)議地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

2.4GPS常用坐標(biāo)系統(tǒng)與高程系統(tǒng)

2.4.1WGS—84坐標(biāo)系

2.4.2ITRF（國際地球參考框架）

2.4.3我國常用大地坐標(biāo)系

2.4.4地方獨(dú)立坐標(biāo)系

2.4.5GPS高程系統(tǒng)

2.5GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換

2.5.1坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

2.5.2基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換

2.6時(shí)間系統(tǒng)

2.6.1時(shí)間系統(tǒng)概述

2.6.2世界時(shí)系統(tǒng)

2.6.3原子時(shí)（AtomicTime，AT）

2.6.4力學(xué)時(shí)（DynamicalTime，DT）

2.6.5協(xié)調(diào)世界時(shí)

2.6.6GPS時(shí)間系統(tǒng)

原理篇

3GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)與信號(hào)構(gòu)成

3.1衛(wèi)星的無攝運(yùn)動(dòng)

3.1.1概述

3.1.2開普勒定律

3.1.3真近點(diǎn)角fs

3.2衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)

3.2.1衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的攝動(dòng)力

3.2.2地球引力場攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星軌道的影響

3.2.3日、月引力對(duì)衛(wèi)星軌道攝動(dòng)影響

3.2.4太陽光壓對(duì)衛(wèi)星軌道的影響

3.2.5其他攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星軌道的影響

3.3GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星位置計(jì)算

3.3.1預(yù)報(bào)星歷

3.3.2后處理星歷

3.3.3GPS衛(wèi)星位置計(jì)算

3.4GPS衛(wèi)星信號(hào)

3.4.1測距碼

3.4.2載波

3.4.3導(dǎo)航電文

4GPS定位誤差

4.1GPS定位誤差概述

4.1.1GPS定位誤差分類

4.1.2消除或削弱誤差影響的方法和措施

4.2與衛(wèi)星有關(guān)的誤差

4.2.1衛(wèi)星時(shí)鐘誤差

4.2.2衛(wèi)星星歷誤差

4.2.3相對(duì)論效應(yīng)誤差

4.3與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差

4.3.1電離層折射誤差

4.3.2對(duì)流層折射誤差

4.3.3多路徑效應(yīng)

4.4與接收機(jī)有關(guān)的誤差

4.4.1接收機(jī)時(shí)鐘誤差

4.4.2接收機(jī)位置誤差

4.4.3接收機(jī)天線相位中心位置誤差

4.5其他誤差

4.5.1地球自轉(zhuǎn)的影響

4.5.2地球潮汐的影響

4.5.3引力延遲

5GPS定位原理

5.1GPS觀測值及組合

5.1.1碼偽距觀測值

5.1.2載波相位觀測值

5.1.3多普勒觀測值

5.1.4組合觀測值

5.2單點(diǎn)定位

5.2.1偽距單點(diǎn)定位

5.2.2精密單點(diǎn)定位

5.2.3單點(diǎn)定位的定位精度的評(píng)價(jià)

5.3相對(duì)定位

5.3.1靜態(tài)相對(duì)定位

5.3.2動(dòng)態(tài)相對(duì)定位

5.3.3周跳探測與修復(fù)方法

5.3.4整周未知數(shù)的確定方法

5.4差分GPS定位

5.4.1差分GPS原理

5.4.2實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)（RTK）

5.4.3連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）

應(yīng)用篇

6水電站堆石壩心墻碾壓過程監(jiān)測與質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)用

6.1引言

6.2GPS支持下的心墻碾壓過程監(jiān)測與質(zhì)量評(píng)價(jià)相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)

6.2.1總體技術(shù)路線

6.2.2監(jiān)測指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

6.2.3監(jiān)測硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

6.2.4監(jiān)測軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

6.2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6.2.6相關(guān)重要算法設(shè)計(jì)

6.3應(yīng)用案例——大渡河瀑布溝水電站大壩心墻碾壓過程監(jiān)測與質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)

6.3.1工程概況

6.3.2硬件組裝與校核

6.3.3軟件系統(tǒng)的開發(fā)

6.3.4系統(tǒng)應(yīng)用情況

7高速客運(yùn)專線施工控制網(wǎng)監(jiān)測應(yīng)用

7.1引言

7.2高速客運(yùn)專線施工控制網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)

7.2.1控制網(wǎng)選點(diǎn)

7.2.2標(biāo)石埋設(shè)

7.2.3控制網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)

7.2.4外業(yè)觀測實(shí)施

7.2.5內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

7.3應(yīng)用案例——石武客專鄭州至武漢段精密工程控制測量

7.3.1工程概況

7.3.2外業(yè)實(shí)施

7.3.3測量數(shù)據(jù)處理

7.4應(yīng)用展望

8大型橋梁施工期安全監(jiān)測與應(yīng)急救援應(yīng)用

8.1引言

8.2橋梁施工安全監(jiān)測技術(shù)

8.2.1基于GPS的橋梁安全監(jiān)測方法

8.2.2橋梁建設(shè)危險(xiǎn)源分析

8.2.3應(yīng)急救援預(yù)案研究

8.3應(yīng)用案例——武漢二七長江大橋施工期安全監(jiān)測與應(yīng)急救援系統(tǒng)

8.3.1工程概況

8.3.2系統(tǒng)功能

8.3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

8.3.4應(yīng)用展望

參考文獻(xiàn)2100433B

《GPS原理及工程安全監(jiān)測應(yīng)用》可作為安全工程、土木工程、水利工程、鐵路工程領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)科研人員和從事衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等工程技術(shù)人員的參考書，也可作為高等院校有關(guān)專業(yè)本科生及研究生的教材。

內(nèi)容提要

本書為中國全球定位系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用協(xié)會(huì)《教育與發(fā)展》專業(yè)委員會(huì)組織編寫，旨在

普及GPS知識(shí)，推廣GPS應(yīng)用技術(shù)。本書系統(tǒng)論述GPS的基本原理、測量方法、應(yīng)用范

圍、測量技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)施，數(shù)據(jù)處理與實(shí)用數(shù)學(xué)模型。本書特點(diǎn)概念清晰，通俗易懂，適

應(yīng)面寬，應(yīng)用性強(qiáng)?？勺鱃PS 課程（40學(xué)時(shí)）的教材，可作測量工程技術(shù)人員參考用書。

系統(tǒng)地介紹了GPS全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)及其發(fā)展，包括系統(tǒng)的組成、與衛(wèi)星定位相關(guān)的坐標(biāo)和時(shí)間參考系統(tǒng)、衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星信號(hào)、定位原理、GPS信號(hào)接收機(jī)及全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GNSS）的近期發(fā)展動(dòng)態(tài)。書中重點(diǎn)介紹了GPS靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位的原理，討論了GPS衛(wèi)星定位中的有關(guān)誤差及其處理措施、GPS測量中網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施作業(yè)；詳細(xì)介紹了GPS定位中的數(shù)據(jù)處理?！?1世紀(jì)高等院校教材:GPS測量原理及應(yīng)用》還較全面地概述了GPS定位測量技術(shù)的應(yīng)用，最后對(duì)幾種常用的空間大地測量技術(shù)作了簡要介紹。

《21世紀(jì)高等院校教材:GPS測量原理及應(yīng)用》可作為高等院校測繪類本科生或相關(guān)專業(yè)研究生教材，也可作為測繪專業(yè)的科技人員和從事定位與導(dǎo)航工作的科技人員及高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考書。