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第1章　绪论1

第2章　打桩定位的基本概念4

2.1　桩及其空间的表达4

2.2　打桩船7

2.3　打桩定位的技术方案8

第3章　坐标系统及相互转换10

3.1　坐标系统10

3.1.1　参心坐标系10

3.1.2　地心坐标系11

3.1.3　高斯投影坐标系11

3.2　坐标系统间的相互转换12

3.2.1　同一坐标系统下不同坐标形式之间的转换12

3.2.2　不同坐标系间的转换14

3.3　适用于小角度旋转的坐标转换参数求解与精度分析17

3.3.1　简化的Bursa模型7参数的计算方法17

3.3.2　转换参数求取时应注意的问题18

3.4　适用于大角度旋转的坐标转换与精度分析19

3.4.1　数学模型20

3.5　基于多参数正则化的空间坐标转换与精度分析24

3.5.1　数学模型24

3.5.2　正则化参数的确定26

3.5.3　正则化参数个数的选择27

3.5.4　模拟算例与精度分析27

3.6　坐标转换系统与实例说明29

3.6.1　系统功能介绍29

3.6.2　实例说明31

第4章　全站仪打桩定位理论、方法与软件44

4.1　传统打桩定位方法介绍44

4.1.1　直方桩定位测量的传统方法44

4.1.2　斜方桩定位测量的传统方法45

4.1.3　圆桩定位测量的传统方法47

4.2　全站仪四点法打桩定位50

4.2.1　四点法计算的数学模型50

4.2.2　四点法计算流程图56

4.2.3　四点法试验数据计算57

4.3　全站仪四方向法打桩定位57

4.3.1　四方向法计算的数学模型57

4.3.2　四方向法试验数据计算60

4.3.3　四方向法计算流程图61

4.4　全站仪四方向一点法打桩定位62

4.4.1　四方向一点法计算的数学模型62

4.4.2　四方向一点法试验数据计算63

4.4.3　四方向一点法计算流程64

4.5　全站仪母线切线法打桩定位65

4.5.1　母线切线法计算的数学模型65

4.5.2　母线切线法计算流程图68

4.5.3　母线切线法试验数据计算69

4.6　全站仪三点定位圆桩69

4.6.1　三点定位圆桩的数学模型70

4.7　全站仪三点定位方桩73

4.7.1　数学模型74

4.7.2　计算步骤76

4.8　PDA全站仪打桩定位的软件实现77

4.8.1　NET Compact Framework 2.0简介77

4.8.2 Visual Studio 2005介绍78

4.8.3　.NET Compact Framework 2.0串口开发技术介绍78

4.8.4 SOKKIA SET530R全站仪双向数据通讯79

4.8.5　程序框架81

4.8.6　程序实现82

4.8.7　算例82

4.9 Matlab全站仪打桩定位的软件实现83

4.9.1 Matlab6.5软件介绍83

4.9.2　软件使用介绍84

4.9.3 Matlab打桩定位软件框架图87

4.10　误差分析87

4.10.1　向量的方向观测值与单位化向量三维分量之间的误差传递87

4.10.2　误差分析89

第5章　全球定位系统及RTK技术、VRS技术91

5.1　全球定位系统的发展与现状91

5.1.1　美国GPS系统自身的更新91

5.1.2　欧洲伽利略计划91

5.1.3　卫星基站增强系统（SBAS）91

5.1.4　我国“北斗一号”导航定位系统92

5.2　全球定位系统GPS的组成与特点92

5.2.1 GPS的组成92

5.2.2 GPS的特点93

5.3 RTK技术94

5.3.1 RTK测量系统的组成94

5.3.2 RTK测量的实施95

5.3.3 RTK测量的误差96

5.3.4 RTK测量的数据处理96

5.4　虚拟参考站技术97

5.4.1　虚拟参考站技术概述97

5.4.2　虚拟参考站技术基本原理99

5.4.3 VRS参考站技术的优点104

5.4.4　国内VRS网应用现状104

5.5 RTCM差分数据及其Internet传输105

5.5.1 GPS差分数据概述105

5.5.2 RTCM差分数据的格式及其解码106

5.5.3 RTCM差分数据在Internet中的传输协议——NTRIP协议113

5.6 VRS系统的建立117

5.6.1　基站建设117

5.6.2　硬件设备组成与安装118

5.6.3　软件组成与安装119

5.7 Trimble VRSTM技术120

5.7.1　Trimble VRSTM介绍120

5.7.2 GPSNet软件的参数设置122

第6章　RTK技术用于海上打桩定位计算的数学模型127

6.1　船固坐标系的建立与坐标转换127

6.1.1　系统地建立船固三维坐标127

6.1.2　坐标系统及其相互转换129

6.2　设计高程面桩中心三维船固坐标及桩顶高程的计算131

6.2.1　粗略定位模式下桩中心船固坐标的计算131

6.2.2　精密定位模式下桩中心船固坐标及桩顶高程的计算132

6.2.3　纵轴线方位角的计算137

6.2.4　桩架倾斜度的控制137

6.3　二维坐标转换与精度分析137

6.3.1　二维坐标转换及其误差137

6.3.2　平面转换参数的计算138

6.3.3　待转换点的精度评定138

6.3.4　各种GPS接收机组合方案对精度的影响138

6.3.5　打桩中心的位置对精度的影响139

6.4　顾及纵横倾斜条件的大旋转角空间坐标转换模型的精度分析140

第7章　系统设计框架与软件介绍143

7.1　系统需求与配置143

7.1.1　系统需求143

7.1.2　系统设备配置144

7.2　系统主要功能145

7.3　程序流程图145

7.3.1　主流程图146

7.3.2　定位流程图147

7.3.3　系统的核心计算模块147

7.4　界面介绍148

7.4.1　系统新建工程148

7.4.2　主菜单功能界面152

7.4.3　视图界面154

7.5　数据库结构158

第8章　近景摄影测量与GPS结合用于打桩164

8.1　像平面坐标系与船固坐标系的转换164

8.1.1　基本概念164

8.1.2　传统的外方位元素解法介绍165

8.1.3　适合于大角度旋转的算法165

8.2　桩边缘的提取167

8.2.1　划定范围167

8.2.2　灰度化、黑白化和边缘化167

8.2.3　获取精确直线边缘169

8.3　数学模型与精度分析171

8.3.1　适用算法171

8.3.2　精度评定171

8.4　实例验证176

8.4.1　数据采集176

8.4.2　过程数据177

8.4.3　结果178

第9章　海桩8号打桩船实例应用179

9.1　海桩8号打桩船的设备安装与设备船固坐标的测定179

9.2　打桩前的准备工作182

9.2.1　坐标转换参数的计算182

9.2.2　接收机配置文件的修改184

9.2.3　配置文件的传输186

9.2.4　参考站的架设和已知控制点的检核188

9.2.5　GPGGA标准数据格式的系统设置188

9.3　应用情况汇总189

9.4　应用与误差分析190

参考文献191