课程编号： 1110221 总学时数：48.0 (其中讲课学时：40学时，实践学时：8学时)
学分：3.0
一、本大纲适用专业
测绘工程，地理信息系统。
二、考试目的
本课程是一门实践性很强的基础性学科，要求学生对基本的理论理解和掌握，同时具备较强的操作能力及采用GPS数据处理软件进行观测数据的处理与平差计算。
三、考试内容
第一章绪论
1、考试知识点
（1）GPS的产生与发展
（2）美国政府的GPS政策
（3）其他卫星导航定位系统概况
2、考试要求
（1）了解GPS的产生背景和发展历程
（2）掌握当前美国政府的GPS政策
（3）熟练掌握当前的几大卫星导航定位系统（所属国家及其特点）
第二章 GPS测量中涉及的时间系统和坐标系统
1、考试知识点
（1）时间基准需要满足的两个条件
（2）目前所使用的时间基准有哪几种？
（3）以地球自转作为时间基准的时间系统有哪几种？
（4）原子时的秒长是怎么定义的？恒星时和太阳时呢？
（5）美国政府的GPS政策
（6）其他卫星导航定位系统概况
（7）什么是岁差和章动?北天极在天球上是怎样运动的？
（8）什么是天球?简述天球上的主要点、线、圈?
（9）什么是极移？ 什么原因引起的？
（10）区别协议天球坐标系和地球坐标系
（11）ITRS与GCRS之间的转换步骤？
2、考试要求
（1）熟悉天球坐标系与地球坐标系
（2）熟悉WGS-84坐标系和我国大地坐标系的概念
（3）掌握坐标系统之间的转换原理和方法
（4）了解时间系统的概念
第三章全球定位系统的组成及信号结构
1、考试知识点
（1） GPS系统的组成？各部分的作用是什么？
（2） GPS接收机由哪几部分构成？
（3） GPS信号包括哪些？
（4） 什么是伪随机噪声码，它有什么特性？
（5） GPS的导航电文中包括哪些内容？
（6） 在轨运动的卫星会受到哪些摄动力？
（7） 开普勒轨道六参数是？各自的几何意义?
（8） GPS信号调制的基本原理（简述）？
2、考试要求
（1）掌握GPS系统的组成，了解GPS卫星功能，理解GPS地面监测部分的组成及监测站、主控站、注入站的功能，掌握GPS卫星星座的构成及基本参数，掌握GPS卫星运动轨道基本参数。
（2）掌握 GPS的载波频率数目、数值和类型, 掌握GPS的码和相位两种观测类型及各类码、相位观测的精度、可靠性。
（3）熟悉GPS码和载波相位两类卫星信号的具体内容，了解产生码和载波相位信号的一般原理，掌握码和载波相位的特点。
（4）了解GPS导航电文的含义、格式和内容。
第四章 GPS定位中的误差源
1、考试知识点
（1） GPS测量主要误差有哪几类？
（2） 消除或削弱GPS测量误差的方法有哪些？
（3） 求差法能消除哪些误差？
（4） 相对论效应的影响下，卫星钟频率是变快还是变慢？如何改正？
（5） 什么是物理同步误差和数学同步误差？
（6） 卫星钟差改正系数在导航电文中的位置？
（7） 比较广播星历与精密星历。
（8） 什么是电离层改正？
（9） 什么是色散效应？
（10）影响TEC的因素有哪些？
（11）消除电离层延迟的方式有哪几种？
（12）单频用户可以采用什么方式减弱电离层影响？
（13）列出必要公式来说明怎样利用双频观测值来消除电离层的误差？
（14）什么是大气折射指数？与哪些气象要素有关？
（15）普通GPS测量中所用的对流层延迟模型有哪几种？
（16）高精度GPS测量所用的对流层延迟改正方法有？
（17）目前最常用的投影函数？哪种模型的精度最高？
（18）什么是多路径误差？多路径误差的大小取决于哪些因素？
（19）在GPS测量中可采用哪些方法来消除或削弱多路径误差？
（20）什么是卫星天线相位中心偏差？如何改正？
（21）什么是接收机天线卫星中心偏差及其变化？在GPS测量中可用哪些方法来消除其影响？
（22）什么是天线相位缠绕？
2、考试要求
（1） 熟悉测码和测相伪距观测方程的基本表达式，掌握码和相位观测方程的线性化方法。
（2）了解电离层与对流层的性质和垂直结构，理解电离层自由电子密度的垂直分布规律及与太阳活动、昼夜变化的关系。
（3） 了解电离层对GPS信号的折射影响特点，熟悉电离层电子总含量与GPS频率、信号类型、观测高度角、距离（或时间）延迟的关系和相关的数学表达式，了解单、双频GPS信号的电离层延迟修正模型和方法。
（4） 了解对流层对GPS信号的折射影响特点，能够解释对流层折射的干分量与湿分量与大气压力、温度、湿度、观测高度角、距离（或时间）延迟的关系。
（5） 理解GPS主要误差源的分类方法，熟悉各类误差源的具体内容，掌握各类误差的系统性、偶然性及影响特点。
（6） 了解卫星钟差和轨道误差对GPS定位的影响特点。
（7） 了解多路径效应对GPS定位的影响特点。
第五章距离测量与定位方法
1、考试知识点
（1） 在GPS系统是如何用测距码来测定伪距的？
（2） 什么叫伪距？
（3） 用测距码来测定伪距的优点有哪些？
（4） 写出伪距测量的观测方程并详细阐述方程中各项的含义。
（5） 什么是载波重建？
（6） 重建载波的方法有几种？
（7） 码相关法的工作原理？
（8） 载波相位测量的实际观测值是什么？
（9） 载波相位测量与伪距测量观测方程的区别是？
（10）在接收机之间求一次差可以消除或削弱的误差项有哪些？
（11）什么是单差、双差和三差，它们各有什么特点？
（12）为什么在静态相对定位载波相位测量中广泛采用求差法？
（13）求差法有什么缺点？
（14）什么是宽巷观测值？使用它有什么好处？
（15）用户在使用GPS接收机进行伪距单点定位时，为何需要同时观测至少4颗GPS卫星？
（16）伪距单点定位的未知数有几类？精密单点定位呢？
（17）什么是精密单点定位？能达到什么定位精度？
（18）精密单点定位与伪距单点定位的区别在哪里？
（19）什么是静态相对定位？使用的观测值是？解算的未知数是？
（20）静态相对定位的数据处理流程是？
（21）静态相对定位的应用领域有哪些？
（22）什么是动态相对定位？
（23）动态相对定位确定整周模糊度的方法有哪些？
（24）什么是RTK？RTK的基本原理是？
（25） RTK需要配备的仪器设备有哪些？
（26） RTK的主要用途是？存在的缺点有？
（27）网络RTK的基本原理？能达到的精度？
（28）网络RTK的系统组成有哪几部分？
（29）目前的网络RTK使用的主要方法有哪几种？
（30）什么是CORS?
（31） CORS与网络RTK的区别是？
（32）差分GPS的基本原理？
（33）何为位置差分？
（34）何为距离差分？
（35）什么是广域差分GPS系统？系统构成部分有？
（36）广域差分GPS与局域差分GPS的基本区别在哪里？
（37）什么是WAAS？有何优点？
2、考试要求
（1） 熟悉伪距测量的原理
（2） 掌握载波相位测量的原理和方法
（3） 掌握整周跳变的修复方法
（4） 熟悉GPS绝对定位与相对定位
（5） 掌握差分GPS定位原理
（6） 了解绝对（相对）定位的概念、特点、类型和一般方法。
（7） 掌握GPS测码与测相伪距动态绝对（相对）定位的基本原理、观测方程、实施条件及应用特点，了解误差的处理方法。
（8） 掌握GPS测码与测相伪距静态绝对（相对）定位的基本原理、观测方程、实施条件及应用特点，了解误差的处理方法。
（9） 掌握理解绝对定位精度的评价标准, 了解平面、高程、空间位置、接收机钟差因子、几何精度因子的概念，了解卫星几何分布对精度因子的影响。
（10）了解实时动态(RTK)测量理论与方法。
（11）掌握GPS静态相对定位的单差法和双差法及相应的优点和相关的表达式，了解三差法。
（12）了解相对定位中整周模糊度的概念和主要确定方法，理解模糊度参数的浮点解和固定解的概念，了解周跳的概念、发生原因、修复方法。
第六章全球定位系统的应用
1、考试知识点
（1） GPS在测量领域中的应用
（2） GPS在大气科学中的应用
2、考试要求
（1） 掌握GPS在测量中的应用
（2） 了解GPS的其它应用领域
（3） 了解GPS气象学原理
第七章 GPS网及其建立
1、考试知识点
（1） GPS网的建立过程
（2） 观测时段；时段长度；同步观测；基线向量；闭合环；环闭合差；同步环；异步环；独立基线
（3） GPS网的质量及质量控制
（4） 影响GPS网质量的因素
2、考试要求
（1） 熟练掌握GPS网的建立过程
（2） 熟练掌握以下概念：观测时段；时段长度；同步观测；基线向量；闭合环；环闭合差；同步环；异步环；独立基线
（3） 掌握GPS网的质量及质量控制
（4） 熟练掌握影响GPS网质量的因素
第八章 GPS测量的技术设计
1、考试知识点
（1） GPS网的精度和密度设计
（2） GPS网的基准设计
（3） GPS网的布网形式
（4） GPS网的网线设计
（5） GPS网的设计准则
（6） GPS网的设计指标
（7） 技术设计书的编写
2、考试要求
（1） 了解GPS网的基本概念、精度和密度设计的内容。
（2） 掌握GPS网的布网形式、设计准则和设计指标。
（3） 掌握技术设计书的编写内容。
第九章 GPS测量的外业
1、考试知识点
（1） 选点与埋石
（2） 接收机的维护和保养
（3） 接收机的检验
（4） 观测方案设计
（5） 作业调度
（6） 观测作业
（7） 成果验收和上交资料
（8） 外业进度估算以及项目成本预算
2、考试要求
（1） 了解野外选点埋石、接收机维护和保养及其检验方法的相关知识；
（2） 掌握GPS网观测方案设计、作业调度和观测作业，
（3） 掌握GPS测量成果验收方式和上交资料内容。
第十章 GPS测量中的数据格式
1、考试知识点
（1） 什么是RINEX格式?有什么好处?
（2） RINEX文件的命名规则是什么?
（3） SP3是什么文件?
（4） SP3的命名规则是什么?
2、考试要求
（1） 掌握RINEX和SP3文件的命名规则
（2） 掌握RINEX和SP3文件的内部结构
第十一章 GPS基线解算
1、考试知识点
（1） 基线的解算模式
（2） 基线解算的过程及其结果
（3） 基线解算的质量控制
2、考试要求
（1） 掌握GPS数据处理的基本流程：数据传输；数据格式转换；基线处理；网平差。
（2） 掌握基线解算的几种模式，并掌握其解算过程和结果。
（3） 掌握基线解算的质量控制指标。
第十二章 GPS网平差
1、考试知识点
（1） 网平差的类型及作用
（2） 网平差的流程
（3） 网平差原理及质量控制
（4） 采用GPS技术建立独立坐标系
（5） GPS高程测量
2、考试要求
（1） 理解并掌握GPS测量的绝对定位、差分定位和相对定位原理和主要数学模型及计算方法
（2） GPS网平差原理和计算方法
（3） GPS高程测量原理和计算方法
（4） 采用GPS技术建立独立坐标系的方法
实验一 GPS接收机的认识、操作及静态观测
1、考试知识点
（1） GPS接收机的基本结构。
（2） GPS接收机的一般操作方法。
2、考试要求
（1） GPS接收机的主要构成单元。
（2） GPS接收机的静态测量、动态测量操作方法。
（3） GPS接收机工作时的基本状态信息。
实验二 GPS静态基线解算及其网平差
1、考试知识点
（1） GPS基线解算的过程、步骤和质量控制方法。
（2） 常用基线精细化处理的方法。
（3） GPS网平差的过程、步骤和质量控制方法。
（4） GPS网的平差处理及质量控制。
2、考试要求
（1） 掌握GPS基线解算的过程、步骤和质量控制方法。
（2） 掌握常用基线精细化处理的方法。
（3） 为后续的网平差提供合格的基线向量观测值。
（4） 掌握GPS网平差的过程、步骤和质量控制方法。
（5） 完成GPS网的平差处理及质量控制。
四、成绩考核
1、考核方式
考试
2、考核要求
考试以闭卷形式进行，占70%，平时作业和课堂考勤占30%。
五、教材和主要参考书目
1、教材
[1] 李征航 黄劲松编著，《GPS测量与数据处理》（第二版），武汉大学出版社，2010年。
[2] 黄劲松、李英冰编著，《GPS测量与数据处理实习教程》，武汉大学出版社，2010年。
2、主要参考书
[1] 周忠谟、易杰军、周琪编著，《GPS卫星测量原理与应用》，北京：测绘出版社，2006年。
[2] 孔祥元、郭际明、刘宗泉编，《大地测量学基础》，武汉大学出版社，2001年。
[3] 徐绍銓、张华海、杨志强、王泽民编著，《GPS测量原理及应用》，武汉大学出版社，2008年。
[4] 魏子卿、葛茂荣编著，GPS相对定位的数学模型，测绘出版社，1998年。
[5] 刘基余编著，《GPS卫星导航定位原理与方法》，科学出版社，2003年。
