目标定位理论与方法

本书主要介绍各类目标定位的基本概念和原理，帮助学生建立以测绘导航技术为基础的目标定位知识体系，了解目标定位的常用技术和方法。主要内容包括与目标定位相关的误差理论、最小二乘法、大地坐标系、地图投影和地图的若干知识，全面介绍以角度距离测量为基础的传统测量定位、基于航空航天遥感图像的定位、卫星导航定位和经典的大地天文测量定位理论和方法等。本书既可作为高等院校目标工程、摄影测量与遥感、测绘工程、地理信息科学专业本科生和研究生教材，也可供科研院所相关工程技术人员和管理人员阅读参考。

前言
第1章绪论1
1.1目标定位发展简史1
1.1.1从视觉观察定位到天文定位1
1.1.2无线电定位与惯性导航定位2
1.1.3卫星导航定位3
1.1.4航空航天摄影测量定位4
1.2目标定位系统概述5
1.2.1坐标系5
1.2.2典型观测设备8
1.2.3定位基本原理11
练习和思考题13
第2章误差理论基础14
2.1测量误差概述14
2.1.1真值和真误差14
2.1.2测量误差的来源14
2.1.3观测的分类15
2.1.4测量误差分类16
2.1.5偶然误差的特性17
2.2精度估计的标准19
2.2.1精度19
2.2.2中误差19
2.2.3相对误差20
2.2.4极限误差20
2.3算术平均值及其中误差21
2.3.1算术平均值21
2.3.2观测值的改正数21
2.3.3观测值的中误差22
2.4误差传播定律23
2.4.1误差传播定律的推导23
2.4.2误差传播定律的应用25
2.5最小二乘法26
2.5.1基本概念26
2.5.2解算方法27
练习和思考题30
第3章大地坐标系31
3.1引言31
3.2地球形状32
3.2.1椭球面32
3.2.2大地水准面34
3.3坐标系的建立35
3.3.1球面大地坐标系35
3.3.2空间直角坐标系36
3.3.3高程系统37
3.4坐标系的形式38
3.4.1天球参考系39
3.4.2参心坐标系39
3.4.3地心坐标系40
3.5坐标系的转换42
3.5.1坐标旋转变换的数学原理42
3.5.2球面坐标系与空间直角坐标系的转换45
3.5.3大地坐标系与空间直角坐标系的转换45
3.5.4不同空间直角坐标的转换47
3.5.5不同大地坐标的转换48
练习和思考题51
第4章投影与地图52
4.1投影概述52
4.1.1投影的意义52
4.1.2投影方程52
4.1.3投影变形53
4.2圆柱投影54
4.2.1圆柱投影及一般公式55
4.2.2等角正圆柱投影56
4.3高斯投影57
4.3.1基本概念57
4.3.2投影分带58
4.3.3高斯平面直角坐标系59
4.3.4高斯投影正反算60
4.4地理格网62
4.4.1美军军事网格参考系统62
4.4.2我国的地理格网66
4.5地图、地形图和比例尺67
4.5.1地图67
4.5.2地形图68
4.5.3比例尺69
4.6地形图的分幅与编号70
4.6.1基本比例尺地形图的分幅与编号70
4.6.2大比例尺地形图的分幅与编号73
练习和思考题74
第5章普通测量定位75
5.1角度测量75
5.1.1水平角75
5.1.2垂直角76
5.1.3经纬仪的整置76
5.1.4水平角观测与记录78
5.1.5垂直角观测与记录80
5.2距离测量82
5.2.1钢尺量距82
5.2.2电磁波测距84
5.3全站仪测量91
5.3.1概述91
5.3.2全站仪的基本功能91
5.4测角交会测量97
5.4.1余切公式及交会图形97
5.4.2前方交会、侧方交会和单三角形的坐标计算98
5.4.3后方交会100
5.5测边交会与边角后方交会102
5.5.1测边交会102
5.5.2边角后方交会102
5.6三角高程测量103
5.6.1三角高程测量原理103
5.6.2高差计算公式104
5.6.3地球曲率和大气折光对高差的影响104
5.6.4高程计算106
练习和思考题106
第6章航空摄影测量定位108
6.1坐标系及内外方位元素108
6.2共线条件方程111
6.3单像空间后方交会113
6.3.1角锥体法113
6.3.2共线条件方程法115
6.4基于单张像片的目标定位117
6.5基于立体像对的目标定位120
6.5.1相对方位元素121
6.5.2绝对方位元素123
6.5.3相对定向124
6.5.4空间前方交会126
6.5.5绝对定向128
练习和思考题132
第7章航天摄影测量定位133
7.1相关坐标系及其转换133
7.1.1像方坐标系133
7.1.2卫星相关坐标系134
7.1.3物方坐标系136
7.2基于严密成像模型的目标定位137
7.2.1基于共线方程的传感器模型137
7.2.2严密传感器模型的解算139
7.3基于通用成像模型的目标定位143
7.3.1多项式模型方法143
7.3.2直接线性变换模型方法144
7.3.3有理函数模型方法147
练习和思考题155
第8章卫星导航定位156
8.1卫星导航系统简介156
8.1.1中国北斗系统156
8.1.2美国GPS系统157
8.1.3俄罗斯GLONASS系统158
8.1.4欧盟Galileo系统158
8.2定位误差源分析159
8.2.1与卫星有关的误差159
8.2.2与信号空间传播有关的误差160
8.2.3与接收机相关的误差161
8.2.4其他误差161
8.3卫星导航定位基本原理161
8.3.1伪距测量162
8.3.2载波相位测量163
8.3.3绝对定位和相对定位166
8.3.4差分GNSS定位原理173
8.3.5CORS技术176
8.4GNSS测量的作业模式176
练习和思考题178
第9章大地天文测量定位179
9.1发展现状179
9.1.1传统的天文测量179
9.1.2基于电子经纬仪的大地天文测量180
9.1.3基于CCD技术的自动大地天文测量180
9.2天球181
9.2.1天球的基本概念181
9.2.2天球上的标识181
9.2.3天体的视运动182
9.3空间坐标系183
9.3.1地平坐标系184
9.3.2时角坐标系185
9.3.3赤道坐标系186
9.3.4黄道坐标系187
9.4时间基准187
9.4.1时间的基本概念187
9.4.2恒星时与太阳时189
9.4.3历书时191
9.4.4原子时与协调世界时192
9.4.5大地天文测量定位中的时间工作194
9.5天顶距法测量原理195
9.5.1纬度测量195
9.5.2经度测量196
9.6数字天顶仪197
9.6.1系统概述197
9.6.2工作原理198
练习和思考题203
主要参考文献204