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简介
吴浩、杨剑、黎华编著的这本《GPS原理及工程安全监测应用》是吴浩博士在广泛阅读和借鉴国内外GPS相关的经典教材和论文基础上，结合对武汉理工大学在土木和交通等优势学科规划发展的考量，以工程安全监测作为学科交叉点和出发点来组织撰写的，可以让学生全面地了解GPS基础知识和理论方法，并通过典型的工程监测应用案例来认识GPS在相关行业的应用方式及拓展应用潜力。吴浩博士在本书的编写过程中，不仅依托他多年从事GPS理论与方法教学的丰富经验，还特别融入了其团队近年来在武广高速客运专线、武汉二七长江大桥、大渡河流域水电开发等一批重大项目的安全监测方面的研究经历和成果。本书可作为土木交通、水利水电等专业卫星导航定位技术及工程监测应用方面的核心教材。本书内容充实、特色鲜明；基础知识、原理方法和工程应用三个组成部分有机搭配，层次清晰，有利于不同专业学生深入浅出地学习GPS相关知识，对全球定位系统的来龙去脉有一个完整而清晰的认识，并在实际安全生产和工程中加以灵活运用。
目录
基础篇
1 绪论
1.1 GPS概况与发展历程
1.1.1 早期的卫星定位技术
1.1.2 全球定位系统（GPS）发展历程
1.1.3 美国政府GPS政策与现代化进程
1.2 GPS组成及特点
1.2.1 GPS的组成
1.2.2 GPS的特点
1.3 其他卫星导航定位系统
1.3.1 全球导航卫星系统（GLONASS）
1.3.2 伽利略卫星导航定位系统（GALILEO）
1.3.3 北斗卫星导航系统（BDS或COMPASS）
2 GPS坐标系统和时间系统
2.1 天球坐标系
2.1.1 天球的基本概念
2.1.2 天球坐标系分类
2.2 地球坐标系
2.2.1 常用地球坐标系形式
2.2.2 参心坐标系和地心坐标系
2.3 协议坐标系
2.3.1 协议天球坐标系
2.3.2 协议地球坐标系
2.3.3 协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换
2.4 GPS常用坐标系统与高程系统
2.4.1 WGS-84坐标系
2.4.2 ITRF（国际地球参考框架）
2.4.3 我国常用大地坐标系
2.4.4 地方独立坐标系
2.4.5 GPS高程系统
2.5 GPS坐标转换与基准转换
2.5.1 坐标转换
2.5.2 基准转换
2.6 时间系统
2.6.1 时间系统概述
2.6.2 世界时系统
2.6.3 原子时（AtomicTime，AT）
2.6.4 力学时（DynamicalTime，DT）
2.6.5 协调世界时
2.6.6 GPS时间系统
原理篇
3 GPS卫星运动与信号构成
3.1 卫星的无摄运动
3.1.1 概述
3.1.2 开普勒定律
3.1.3 真近点角fs
3.2 卫星的受摄运动
3.2.1 卫星运动的摄动力
3.2.2 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响
3.2.3 日、月引力对卫星轨道摄动影响
3.2.4 太阳光压对卫星轨道的影响
3.2.5 其他摄动力对卫星轨道的影响
3.3 GPS卫星星历及卫星位置计算
3.3.1 预报星历
3.3.2 后处理星历
3.3.3 GPS卫星位置计算
3.4 GPS卫星信号
3.4.1 测距码
3.4.2 载波
3.4.3 导航电文
4 GPS定位误差
4.1 GPS定位误差概述
4.1.1 GPS定位误差分类
4.1.2 消除或削弱误差影响的方法和措施
4.2 与卫星有关的误差
4.2.1 卫星时钟误差
4.2.2 卫星星历误差
4.2.3 相对论效应误差
4.3 与信号传播有关的误差
4.3.1 电离层折射误差
4.3.2 对流层折射误差
4.3.3 多路径效应
4.4 与接收机有关的误差
4.4.1 接收机时钟误差
4.4.2 接收机位置误差
4.4.3 接收机天线相位中心位置误差
4.5 其他误差
4.5.1 地球自转的影响
4.5.2 地球潮汐的影响
4.5.3 引力延迟
5 GPS定位原理
5.1 GPS观测值及组合
5.1.1 码伪距观测值
5.1.2 载波相位观测值
5.1.3 多普勒观测值
5.1.4 组合观测值
5.2 单点定位
5.2.1 伪距单点定位
5.2.2 精密单点定位
5.2.3 单点定位的定位精度的评价
5.3 相对定位
5.3.1 静态相对定位
5.3.2 动态相对定位
5.3.3 周跳探测与修复方法
5.3.4 整周未知数的确定方法
5.4 差分GPS定位
5.4.1 差分GPS原理
5.4.2 实时动态差分定位技术（RTK）
5.4.3 连续运行参考站（CORS）
应用篇
6 水电站堆石坝心墙碾压过程监测与质量评价应用
6.1 引言
6.2 GPS支持下的心墙碾压过程监测与质量评价相关技术设计
6.2.1 总体技术路线
6.2.2 监测指标体系设计
6.2.3 监测硬件平台设计
6.2.4 监测软件系统设计
6.2.5 监测数据库结构设计
6.2.6 相关重要算法设计
6.3 应用案例——大渡河瀑布沟水电站大坝心墙碾压过程监测与质量评价系统
6.3.1 工程概况
6.3.2 硬件组装与校核
6.3.3 软件系统的开发
6.3.4 系统应用情况
7 高速客运专线施工控制网监测应用
7.1 引言
7.2 高速客运专线施工控制网监测技术
7.2.1 控制网选点
7.2.2 标石埋设
7.2.3 控制网图形设计
7.2.4 外业观测实施
7.2.5 内业数据处理
7.3 应用案例——石武客专郑州至武汉段精密工程控制测量
7.3.1 工程概况
7.3.2 外业实施
7.3.3 测量数据处理
7.4 应用展望
8 大型桥梁施工期安全监测与应急救援应用
8.1 引言
8.2 桥梁施工安全监测技术
8.2.1 基于GPS的桥梁安全监测方法
8.2.2 桥梁建设危险源分析
8.2.3 应急救援预案研究
8.3 应用案例——武汉二七长江大桥施工期安全监测与应急救援系统
8.3.1 工程概况
8.3.2 系统功能
8.3.3 系统实现
8.3.4 应用展望
参考文献
1 绪论
1.1 GPS概况与发展历程
1.1.1 早期的卫星定位技术
1.1.2 全球定位系统（GPS）发展历程
1.1.3 美国政府GPS政策与现代化进程
1.2 GPS组成及特点
1.2.1 GPS的组成
1.2.2 GPS的特点
1.3 其他卫星导航定位系统
1.3.1 全球导航卫星系统（GLONASS）
1.3.2 伽利略卫星导航定位系统（GALILEO）
1.3.3 北斗卫星导航系统（BDS或COMPASS）
2 GPS坐标系统和时间系统
2.1 天球坐标系
2.1.1 天球的基本概念
2.1.2 天球坐标系分类
2.2 地球坐标系
2.2.1 常用地球坐标系形式
2.2.2 参心坐标系和地心坐标系
2.3 协议坐标系
2.3.1 协议天球坐标系
2.3.2 协议地球坐标系
2.3.3 协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换
2.4 GPS常用坐标系统与高程系统
2.4.1 WGS-84坐标系
2.4.2 ITRF（国际地球参考框架）
2.4.3 我国常用大地坐标系
2.4.4 地方独立坐标系
2.4.5 GPS高程系统
2.5 GPS坐标转换与基准转换
2.5.1 坐标转换
2.5.2 基准转换
2.6 时间系统
2.6.1 时间系统概述
2.6.2 世界时系统
2.6.3 原子时（AtomicTime，AT）
2.6.4 力学时（DynamicalTime，DT）
2.6.5 协调世界时
2.6.6 GPS时间系统
原理篇
3 GPS卫星运动与信号构成
3.1 卫星的无摄运动
3.1.1 概述
3.1.2 开普勒定律
3.1.3 真近点角fs
3.2 卫星的受摄运动
3.2.1 卫星运动的摄动力
3.2.2 地球引力场摄动力对卫星轨道的影响
3.2.3 日、月引力对卫星轨道摄动影响
3.2.4 太阳光压对卫星轨道的影响
3.2.5 其他摄动力对卫星轨道的影响
3.3 GPS卫星星历及卫星位置计算
3.3.1 预报星历
3.3.2 后处理星历
3.3.3 GPS卫星位置计算
3.4 GPS卫星信号
3.4.1 测距码
3.4.2 载波
3.4.3 导航电文
4 GPS定位误差
4.1 GPS定位误差概述
4.1.1 GPS定位误差分类
4.1.2 消除或削弱误差影响的方法和措施
4.2 与卫星有关的误差
4.2.1 卫星时钟误差
4.2.2 卫星星历误差
4.2.3 相对论效应误差
4.3 与信号传播有关的误差
4.3.1 电离层折射误差
4.3.2 对流层折射误差
4.3.3 多路径效应
4.4 与接收机有关的误差
4.4.1 接收机时钟误差
4.4.2 接收机位置误差
4.4.3 接收机天线相位中心位置误差
4.5 其他误差
4.5.1 地球自转的影响
4.5.2 地球潮汐的影响
4.5.3 引力延迟
5 GPS定位原理
5.1 GPS观测值及组合
5.1.1 码伪距观测值
5.1.2 载波相位观测值
5.1.3 多普勒观测值
5.1.4 组合观测值
5.2 单点定位
5.2.1 伪距单点定位
5.2.2 精密单点定位
5.2.3 单点定位的定位精度的评价
5.3 相对定位
5.3.1 静态相对定位
5.3.2 动态相对定位
5.3.3 周跳探测与修复方法
5.3.4 整周未知数的确定方法
5.4 差分GPS定位
5.4.1 差分GPS原理
5.4.2 实时动态差分定位技术（RTK）
5.4.3 连续运行参考站（CORS）
应用篇
6 水电站堆石坝心墙碾压过程监测与质量评价应用
6.1 引言
6.2 GPS支持下的心墙碾压过程监测与质量评价相关技术设计
6.2.1 总体技术路线
6.2.2 监测指标体系设计
6.2.3 监测硬件平台设计
6.2.4 监测软件系统设计
6.2.5 监测数据库结构设计
6.2.6 相关重要算法设计
6.3 应用案例——大渡河瀑布沟水电站大坝心墙碾压过程监测与质量评价系统
6.3.1 工程概况
6.3.2 硬件组装与校核
6.3.3 软件系统的开发
6.3.4 系统应用情况
7 高速客运专线施工控制网监测应用
7.1 引言
7.2 高速客运专线施工控制网监测技术
7.2.1 控制网选点
7.2.2 标石埋设
7.2.3 控制网图形设计
7.2.4 外业观测实施
7.2.5 内业数据处理
7.3 应用案例——石武客专郑州至武汉段精密工程控制测量
7.3.1 工程概况
7.3.2 外业实施
7.3.3 测量数据处理
7.4 应用展望
8 大型桥梁施工期安全监测与应急救援应用
8.1 引言
8.2 桥梁施工安全监测技术
8.2.1 基于GPS的桥梁安全监测方法
8.2.2 桥梁建设危险源分析
8.2.3 应急救援预案研究
8.3 应用案例——武汉二七长江大桥施工期安全监测与应急救援系统
8.3.1 工程概况
8.3.2 系统功能
8.3.3 系统实现
8.3.4 应用展望
参考文献
GPS原理及工程安全监测应用
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