GNSS工程控制测量技术与应用PDF电子书下载

第1章 GNSS定位基本原理 1

1.1 全球卫星导航系统（GNSS） 1

1.2 GNSS发展现状 1

1.2.1 GPS 1

1.2.2 GLONASS 2

1.2.3 BDS 2

1.2.4 GALILEO 3

1.2.5 其他区域卫星导航系统及星基增强系统 3

1.3 GNSS定位基本原理 4

1.3.1 接收机观测量 4

1.3.2 载波相位定位模型 4

1.4 GNSS主要定位模式 11

1.4.1 单点定位、精密单点定位 11

1.4.2 相对定位 11

1.4.3 差分定位 14

1.5 GNSS工程测量应用优势与前景 14

1.5.1 GNSS定位技术应用优势 14

1.5.2 GNSS定位技术应用前景 15

第2章 GNSS工程控制测量技术设计 16

2.1 控制测量技术设计 16

2.1.1 设计原则 16

2.1.2 基准设计 16

2.1.3 外业观测及数据处理 17

2.2 控制网优化设计 17

2.2.1 优化设计内容 17

2.2.2 优化设计的质量准则 18

2.2.3 分级优化设计 23

2.3 控制网精度确定原则 27

2.3.1 精度设计依据 27

2.3.2 放样误差分析及精度指标确定 27

2.4 控制网精度估算 28

2.4.1 基线向量的方差阵估算方法 28

2.4.2 精度估算 32

2.4.3 方向中误差估算 33

2.5 洞外GNSS控制测量对隧洞贯通的误差影响 35

2.5.1 贯通误差的定义 35

2.5.2 贯通误差的允许值 36

2.5.3 洞外GNSS控制测量对隧洞贯通的误差影响 36

2.6 工程控制网技术设计实践 38

2.6.1 项目概况 38

2.6.2 网形设计 38

2.6.3 技术设计要点 39

2.6.4 控制网优化设计 40

2.6.5 控制网精度评估 41

第3章 GNSS控制网星历预报与测前规划 44

3.1 星历预报与观测调度 44

3.1.1 背景与主要思路 44

3.1.2 基于可见卫星及同步观测基线的星历预报 45

3.1.3 基线精度评估及观测调度 61

3.2 测前规划评估案例 69

第4章 GNSS测量误差分析 73

4.1 测量主要误差分类 73

4.2 钟差、轨道误差及地球潮汐影响分析与处理 74

4.2.1 钟差 74

4.2.2 卫星轨道（星历）误差 75

4.2.3 地球潮汐影响 76

4.3 观测值系统误差分析与处理 77

4.3.1 电离层延迟 77

4.3.2 对流层延迟 79

4.3.3 天线相位中心偏差 81

4.4 多路径和衍射影响分析与处理 90

4.4.1 多路径和衍射影响分析 90

4.4.2 多路径和衍射影响对策 92

第5章 工程测量坐标系建立 94

5.1 测绘基准和常用坐标系 94

5.1.1 测绘基准 94

5.1.2 大地测量坐标系统 96

5.1.3 平面直角坐标系统 97

5.1.4 高程系统 98

5.1.5 重力测量系统 98

5.2 工程参考椭球参数确定 99

5.2.1 工程参考椭球确定的必要性 99

5.2.2 一种新的工程参考椭球确定方法 100

5.2.3 基于尺度比关系的椭球参数确定 108

5.2.4 案例分析 110

5.2.5 工程参考椭球参数确定小结 117

5.3 坐标系统转换 117

5.3.1 坐标系统之间的转换 117

5.3.2 坐标基准变换 119

5.4 工程测量坐标系建立关键技术 122

5.4.1 工程分类及特点 122

5.4.2 工程测量坐标系作用及要求 123

5.4.3 工程测量坐标系建立关键技术 123

第6章 工程测量控制网投影 126

6.1 工程测量投影与分类 126

6.2 常用投影方法 127

6.2.1 高斯投影 127

6.2.2 墨卡托投影 131

6.2.3 高斯投影与UTM投影关系 132

6.2.4 兰勃特投影 133

6.2.5 斜轴等角切圆柱投影简述 136

6.2.6 常用投影模型投影变形特征分析 136

6.3 加权工程投影面选择 138

6.3.1 桥梁工程投影面选择 138

6.3.2 水电站工程投影面选择 141

6.4 工程独立平面坐标系统建立 142

6.4.1 工程独立坐标系统建立的目的 142

6.4.2 工程独立坐标系统建立思路 142

6.4.3 基于新大地坐标系的特殊投影 143

6.5 减小高斯投影变形基本方法 143

6.5.1 抵偿投影面高斯正形投影 143

6.5.2 任意带高斯正形投影 144

6.5.3 变换尺度 144

6.5.4 投影面转换方法 145

6.6 工程最优高斯正形投影参数确定 146

6.6.1 抵偿投影面的确定 146

6.6.2 选定轴线投影变形最小抵偿投影面的确定 147

6.6.3 投影变形平方和最小确定抵偿投影面 149

6.6.4 最大投影变形最小确定抵偿投影面 151

6.7 最优任意带高斯正形投影参数确定 152

6.7.1 轴线投影变形最小投影参数确定 152

6.7.2 综合投影变形最小投影参数确定 155

6.7.3 最大投影变形最小投影参数确定 158

6.8 基于尺度比的工程投影面确定 161

6.9 投影参数最大可适用范围确定 161

6.10 组合投影 162

第7章 GNSS工程测量控制网基线解算 164

7.1 观测文件及广播星历 164

7.1.1 观测数据文件及其质量检查 164

7.1.2 导航电文文件 168

7.2 IGS服务与精密星历 168

7.2.1 精密星历 168

7.2.2 国际IGS服务 169

7.2.3 网外IGS辅助站数量的选择及结果分析 170

7.3 基线解算及网平差 174

7.3.1 单基线解和多基线组合解 174

7.3.2 GNSS基线解算的数学模型 174

7.3.3 多星系统联合处理基线的数学模型 177

7.3.4 基线解质量检核 178

7.3.5 基线网最小二乘平差概述 178

7.3.6 基线解算的主要过程 179

7.4 基于GAMIT/GLOBK的高精度基线解算 180

7.4.1 数据准备 181

7.4.2 GAMIT分步运行 185

7.4.3 观测时段长短对基线解算结果影响 187

7.4.4 GLOBK平差 188

7.4.5 GAMIT与TBC解算结果简要分析 188

7.5 GNSS高精度基线解算类型及系统性误差处理 189

7.5.1 基线解算类型 189

7.5.2 基线向量解算的系统性误差 189

7.6 不同处理策略短基线解算结果分析 190

7.6.1 常用不同解算类型策略及精度评估 190

7.6.2 高山峡谷地区基线处理 193

7.6.3 IGS不同类型星历对工程控制网影响 196

7.6.4 不同来源星历对CORS站级别数据处理精度影响分析 198

7.7 观测时长与截止高度角对定位精度的影响 202

7.7.1 不同观测时长对定位精度的影响 202

7.7.2 截止高度角与定位精度之间的关系 208

7.8 基线解算质量控制指标 211

7.8.1 数据剔除率 212

7.8.2 RATIO值 212

7.8.3 RMS值 212

7.8.4 无约束平差点位精度 212

7.8.5 基线较差及基线重复性 212

7.8.6 同步环闭合差 213

7.8.7 异步环闭合差 213

第8章 GNSS工程测量控制网平差 214

8.1 GNSS网平差分类及平差基本流程 214

8.1.1 GNSS网平差分类 214

8.1.2 GNSS网平差流程 214

8.2 GNSS网平差基本原理 215

8.2.1 基线向量提取与组网 216

8.2.2 三维无约束平差 216

8.2.3 三维约束平差 218

8.2.4 二维约束平差与联合平差 219

8.3 控制网起算数据检验及平差约束误差对精度的影响 220

8.3.1 GNSS网平差中起算数据的检验 220

8.3.2 平差约束误差对控制网精度的影响及处理方法 220

8.4 基于IGS站获取CGCS2000坐标成果的探讨 226

8.4.1 CGCS2000国家大地坐标的计算方法 226

8.4.2 CGCS2000坐标获取结果对比 228

8.5 GNSS高精度测量控制网测量案例 229

8.5.1 控制网技术设计 229

8.5.2 测量控制网精度评估 231

8.5.3 基线解算及网平差方案 231

8.5.4 数据采集、基线解算及控制网平差案例分析 232

8.6 联合平差综述 247

8.6.1 多种方法联合测量作业的现实需求 247

8.6.2 联合平差中需要进一步解决的问题 248

8.7 GNSS网与边角网联合平差尺度一致性归算 248

8.7.1 尺度比加权计算方法 248

8.7.2 GNSS与精密测距边长尺度比差异抗差估计 253

8.8 GNSS观测值和地面数据的联合平差模型 259

8.8.1 联合平差公共坐标系 259

8.8.2 观测量的表示 259

8.8.3 三维坐标系中GNSS基线与测距边长联合平差模型 262

8.8.4 GNSS基线向量与边角网的二维联合平差模型 266

8.8.5 基于序贯平差的联合平差方法 272

第9章 GNSS工程控制网高程测量 278

9.1 GNSS高程测量原理 278

9.1.1 高程表示方式 278

9.1.2 GNSS高程转换 279

9.2 基于重力场模型拟合残差的高程拟合 281

9.2.1 重力测量方法 281

9.2.2 数学模型拟合方法 282

9.3 基于高阶次重力场模型的高程拟合实现 286

9.3.1 数据输入 286

9.3.2 参数确定及高程拟合计算 286

9.3.3 高程拟合及精度评定 287

9.3.4 结果文件 288

9.3.5 文件格式 289

9.4 高程拟合案例 290

9.4.1 平原及丘陵地区的高程拟合案例分析 290

9.4.2 高山地区高程拟合案例分析 294

9.5 基于工程区域椭球模型的高程拟合方法 298

9.5.1 拟合原理 298

9.5.2 椭球参数解算 298

9.5.3 新椭球参数下重力场模型的利用 301

9.6 GNSS跨河高程测量 302

9.6.1 GNSS跨河高程测量计算思路 302

9.6.2 GNSS跨河高程传递场地布置与观测 303

9.6.3 GNSS跨河正常高高差未知参数计算 305

9.7 高程网联合平差 307

第10章 GNSS变形监测技术 309

10.1 GNSS变形监测特点及主要监测模式 309

10.1.1 常用表面变形监测方法及GNSS变形监测特点 309

10.1.2 GNSS地表变形监测主要模式 310

10.2 变形监测控制网技术设计 310

10.2.1 监测网优化设计 310

10.2.2 工作基准网的设计 311

10.2.3 峡谷地区GNSS监测计划制定 313

10.3 GNSS监测实施要点与数据处理 314

10.3.1 GNSS监测网观测纲要 314

10.3.2 GNSS监测网的数据处理 315

10.3.3 监测项目无整周问题的基线解算方法 316

10.3.4 峡谷地区数据处理措施简述 319

10.4 GNSS自动化监测系统 322

10.4.1 传感器子系统 323

10.4.2 数据传输（通信）子系统 324

10.4.3 数据处理与控制子系统 324

10.4.4 自动化监测案例 325

第11章 GNSS RTK工程控制测量技术 328

11.1 GNSS RTK控制测量技术 328

11.1.1 GNSS RTK定位及其特点 328

11.1.2 GNSS RTK控制测量基本技术要求 328

11.1.3 GNSS RTK参数解算 329

11.2 GNSS RTK控制测量误差 329

11.2.1 GNSS RTK误差分析 329

11.2.2 常见误差解决方案 330

11.2.3 参数转换误差 335

11.2.4 观测方案等主观因素影响 336

11.2.5 网络RTK误差分析 336

11.3 RTK定位精度的检测与分析 337

11.3.1 GNSS RTK定位精度检测 337

11.3.2 网络RTK定位精度分析方法 337

11.3.3 多系统定位精度评定 343

11.4 RTK测量问题应对措施与测量校正模式 345

11.4.1 网络RTK无固定解应对措施 345

11.4.2 GNSS RTK测量校正模式探讨 347

11.5 GNSS RTK测量代替等级控制测量的验证及评估 350

参考文献 353