GPS测量定位技术 第1章 绪论

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1、第一章绪论学习目标第一节卫星大地测量及其发展第二节导航定位卫星及其星座第三节GPS在国民经济建设中的应用本章小结思考题与习题GPS测量定位技术GPS测量定位技术第一章绪论了解GPS系统的构成，卫星的个数及寿命，卫星的运行周期及发射功率，原子钟的精度，定位信号频率。GPS的地面控制系统和用户设备。理解GPS系统的应用和发展前景，其相对于其它定位系统的特点和GPS应用于测量工作的特点。美国的GPS政策。掌握GPS定位的基本原理，差分GPS的基本原理，GPS定位技术的发展及在测量中的应用。学习目标GPS测量定位技术第一节卫星大地测量及其发展一、大地测量的发展概况大地测量的发展，大

2、体上可分为古代大地测量、经典大地测量和现代大地测量三个阶段。1.古代大地测量阶段古代大地测量要追溯到两千多年前，从人们确认地球是个圆球并测量它的大小算起，到18世纪中叶以前为止。GPS测量定位技术2.经典大地测量阶段从18世纪中叶牛顿、克莱劳建立了地球为扁球的理论并用几何和物理的方法测定其形状和大小，到20世纪中叶莫洛琴斯基在斯托克斯理论的基础上建立现代地球形状理论基础为止的这200年时间为经典大地测量阶段。在这一阶段中，其主要任务是为测量地形图服务。为了提高点位测量的精度和速度，人们在测量方法、测量仪器、椭球计算和数据处理等方面作了大量的研究工作，并取得了丰硕的成果。这些

3、成果现在仍被广泛应用，如三角测量、最小二乘法、重力测量等。GPS测量定位技术3.现代大地测量阶段现代大地测量阶段从20世纪中期开始，是在电子技术和空间技术迅猛发展的推动下形成的。电磁波测距、全站仪、电子计算机改变了经典测量中全靠测角的低精度状况，将测量成果精度提高到10-6量级以上；并缩短了作业周期，且使过去无法实现的严密理论计算得以实行；特别是人造卫星和空间技术的发展，突破了经典大地测量在点位、时间、应用、精度等方面的局限性，使测量产生了划时代的飞跃和质的变革。现代大地测量的主要任务是研究和解决地面点的几何定位、地球重力场的测定、点位和重力场的变化等问题，具体包括：（1）

4、建立与维护国家、地区及全球的大地网，并研究其变化；（2）测量并研究地极移动、地壳运动、潮汐等地球动力现象；（3）测定地球重力场及其变化。GPS测量定位技术二、卫星大地测量的起源卫星大地测量是大地测量的新分支。就是利用卫星信息实现大地测量的目的，其作用分为如下几方面：（1）精确测定地面点地心（质心）坐标系内的坐标，从而能够将全球大地网连成整体，建成全球统一的大地测量坐标系统。（2）精确测量地球的大小和形状、地球外部引力场、地极运动、大陆板块间的相对运动以及大地水准面的形状，为大地测量和其他科学技术服务。（3）广泛地应用于空中和海上导航，地质矿产勘探及军事等方面。GPS测量定位

5、技术二、卫星大地测量的起源卫星大地测量初期（1962-1965），美国斯密森天体物理天文台（SAO）。曾用光学摄影法进行了全球性的卫星测量，对北美NAD、欧洲EUA、澳大利亚AND、日本JAD、阿根廷ARG、夏威夷HAW等大地系统进行了联测，利用39个站的观测资料计算并发布了“标准地球Ⅱ”。1966-1971年间又用更多的观测站进行了观测，当时的方向观测精度为±0.3″-1.5″，点位中误差为±6.7m，地心坐标中误差为±17-32m。可见其精度是有限的，且观测条件受限制，底片处理也很复杂，所以以后就较少应用。与此同时，激光测距法伴随出现，即在地面测站上用激光测距仪对卫星进

6、行测距，以达到定轨定位的目的，测距精度可达到厘米级，但用这种定位要有四个站组成较好的图形，实行同步观测，这对大面积布网来说是很困难的，因此未能普及。由于前述两种方法的精度和使用条件受到限制，人们便采用无线电技术，即利用卫星发射的无线电波进行距离测量，这种方法具有全天候等优点，因而发展很快，卫星多普勒定位就是在这一时期发展起来的。GPS测量定位技术二、卫星大地测量的起源美国海军导航卫星系统（NNSS）是美国第一代卫星导航系统，由于该系统卫星轨道都通过地球极点，故也称“子午（Transit）卫星系统”，该系统于1964年建成，1967年7月该系统解密，提供民用。该系统由三部分（

7、即空间部分、地面监控部分和用户部分）组成。由于该系统不受气象条件的影响，自动化程度较高，且具有良好的定位精度，所以它的出现也立即引起大地测量学者的极大关注，尤其在该系统提供民用之后，在大地测量方面，进行了大量的应用研究和实践。如在美洲大陆及其附近测设了大约500个多普勒点；西欧各国在1976年5月和1977年4月分别进行了两次多普勒会战（EDOC—1，2）,在16个国家测设了30多个多普勒点，后者参加了欧洲三角网的重新平差；法国地理院不仅在本国建立了多普勒网，而且还为阿尔及利亚、利比亚、圭亚那和加蓬等国家测设了11