臺灣博碩士論文加值系統

臺灣目前已普遍運用GPS衛星定位測量技術辦理各項控制測量作業，均使用測量型雙頻GPS接收儀，但價格卻較為昂貴。過去單頻GPS接收儀雖有低價的優勢，唯儀器僅有C/A code電碼觀測量及L1相位觀測量，在測量應用上，因無雙頻資料可消除電離層誤差，在測量距離上受到限制而未被推廣應用。但隨著美國政府取消SA效應及衛星數目及民用頻率的增多，低價單頻GPS接收儀在相對於雙頻GPS接收儀成本較低的情況下，其應用將可重新考量。
本研究使用國產低成本ACC TU820 L1單頻GPS 接收儀，在內政部國土測繪中心頂樓超短基線衛星定位儀校正場，實施連續觀測2天測試結果顯示，最大較差約8mm，符合儀器廠商宣稱精度（10mm+5ppm）及儀器校正追溯品質管制規定。在不同距離基線測試成果顯示，在7公里以內基線與雙頻較差約小於3公分，符合基本測量實施規則規範要求，已知點位距離較差應在30mm範圍內之合格門檻（30mm+6ppm）。在南投縣埔里地區雙頻接收儀辦理之加密控制測量作業區測試成果顯示，強制附合已知點成果後，新布設點位與雙頻成果比較，在平面(N、E)方向較差最大值約1.7公分，高程方向較差最大值約4.4公分，符合加密控制測量作業規範要求，足以辦理一般加密控制測量作業。未來在降低成本考量下，將可提供應用在短距離高精度衛星接收儀基線實務作業上的一個選擇。

Global Positioning System (GPS) technology has been widely used for various control points surveying works in Taiwan currently. Receivers with dual frequencies L1/L2 are commonly used for control survey operations. The prices are comparatively higher than single frequency receivers. Although with the only advantage, lower price, single frequency receivers had C/A code and L1-band which offer no elimination chance on the errors from ionosphere attracted less interest for control surveying uses. After the cancellation of SA, along with the increments both on satellites and bands, the uses of the low-cost single frequency receivers can be reconsidered.
A low-cost domestic product of single frequency GPS receiver, ACC TU-0820, was used in this study. Firstly, the receiver was tested at the calibration site established by the National Land Surveying and Mapping Center to make sure the possibility of measurement. It was proved to have met the nominal precision claimed by the instrument producer. The results of baseline tests at different distances showed that it fit the bills of the regulations of the basic control surveying. The control point network located at Puli Township Nantou County where the densification work of control point network was performed with dual frequencies receivers was chosen as the study area. Single frequency GPS receivers were used at the same network. The test results revealed the feasibility of low-cost single frequency GPS receiver for performing the densification work of control point network. With the consideration of lower down the cost, it also offers the choice of using GPS receivers to perform high precision positioning works within short distances.

摘 要 iii
Abstract iv
目 錄 v
表 目 錄 vii
圖 目 錄 ix
第一章 緒 論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 3
1-3 文獻回顧 7
1-4 論文架構及研究流程 9
第二章 GPS測量原理與方法 11
2-1 GPS定位原理 12
2-2 GPS觀測量 13
2-2-1 虛擬距離量測 13
2-2-2 載波相位量測 15
2-3 GPS測量方法 17
2-3-1 靜態(Static)基線測量 19
2-3-2 快速(Rapid)靜態測量 20
2-3-3 半動態(Semi-Kinematic或Stop-and-Go)測量 20
2-3-4 虛擬動態(Pseudo-Kinematic)快速測量 21
2-3-5 動態(Kinematic)測量 21
2-4 GPS測量誤差 23
2-4-1 與衛星有關的誤差 24
2-4-2 衛星訊號傳播的誤差 25
2-4-3 與接收設備有關的誤差 27
2-4-4 其他誤差 28
2-5 GPS 差分 31
2-5-1 一次差 (Single difference） 31
2-5-2 二次差（Double difference） 33
2-5-3 三次差（Triple difference） 33
第三章 GPS衛星測量辦理加密控制測量作業現況 37
3-1 臺灣地區控制點坐標現況 37
3-1-1 地籍坐標系統 37
3-1-2 TWD67坐標系統 37
3-1-3 TWD97坐標系統 38
3-2 國土測繪法 40
3-3 基本控制測量實施規則 42
3-3-1 加密控制測量實施程序 43
3-3-2 加密控制測量精度規範 44
3-4 地籍圖重測作業規範 46
3-5 國內地政機關現況 56
第四章 實驗設計測試與分析 57
4-1 低成本ACC TU820 L1單頻GPS接收儀儀器介紹 57
4-2 超短基線測試 61
4-2-1 超短基線場成果 61
4-2-2 單頻接收儀於超短基線場測試 65
4-3 不同距離基線測試 69
4-3-1 8小時之基線計算成果 72
4-3-2 1小時之基線計算成果 75
4-4 埔里測試區成果分析 78
4-5 成本效益分析 91
4-5-1 儀器購置成本 92
4-5-2 儀器維修成本 92
第五章 結論與建議 94
5-1 結論 94
5-2 建議 96
參考文獻 98
附 錄 102

1.內政部，內政部90年5月2日台內地字第9060856號令，臺北，2001。
2.內政部，國土測繪法，臺北，2007。(法規輯要)
3.內政部，基本測量實施規則，臺北，2007。(法規輯要)
4.內政部，地籍測量實施規則，臺北，2006。(法規輯要)
5.內政部，數值法地籍圖重測作業手冊，臺北，2008。(法規輯要)
6.內政部國土測繪中心，辦理四等控制點衛星測量作業手冊，臺中，2008。(法規輯要)
7.朱康文，利用多參考站模式化相對對流層天頂向延遲以進行GPS 動態定位，國立中央大學土木工程研究所碩士論文，2007。
8.吳敏達，GPS單頻載波相位以序貫演算法進行即時靜態定位之研究，成功大學碩士論文，台南，1995。
9.周忠謨、易杰軍、周琪， GPS衛星測量原理與應用，測繪出版社，1997。
10.林文亮，e-GPS系統應用於圖根控制測量之探討 -以臺中縣龍井鄉重測區為例，國立中興大學土木工程學系碩士論文，2007。
11.林世賢，地籍測量學會GPS講義，2007。
12.洪本善，衛星定位定位系統(GPS) 講義，2008。
13.高書屏，衛星定位測量教材講義，2009。
14.張四明，成本效益分析在政府決策上的應用與限制，行政暨政策學報 第三期，第45～80 頁，2001。
15.黃文祥，REV-2000 GPS單頻模組相對定位精度分析，國立成功大學測量及空間資訊研究所碩士論文，台南，2004。
16.陳春盛、蘇宣翰，改善GPS單頻觀測定位精度之方法研究，第16屆測量學術研討會論文集，第243-252頁，1997。
17.陳鶴欽，結合低價單頻GPS接收儀與虛擬參考站定位精度之研究，成功大學博士論文，台南，2009。
18.曾清凉、儲慶美，GPS衛星測量原理與應用，國立成功大學衛星資訊研究中心，1999。(書)
19.馮倩君，以多參考站為基礎之GPS即時動態定位演算法發展，成功大學碩士論文，台南，2004。
20.楊名，GPS靜態與動態測量，國立成功大學衛星資訊研究中心，1997。
21.盧金胡，動態GPS衛星測量之載波相位未定值搜尋演算法，成功大學碩士論文，台南，1994。
22.聯勤總部測量署，台灣地區基本控制點檢測工作總結報告，聯勤總部測量署印製，1980。
23.蘇宣翰，提昇單頻GPS接收儀觀測量定位精度之研究，交通大學碩士論文，新竹，1996。
24.Blewitt, G., Carrier phase ambiguity resolution for the global positioning system applied to geodetic baselines up to 2000 km, Journal of Geophysical Research, 94, 1187-1203, 1989.
25.Brinker, R.C. and Minnick, R., The Surveying Handbook Second Eition, Chapman & Hall, New York, 1995.
26.Chen, H.C., Huang, Y.S., Chiang, K.W., Yang, M., Rau, R.J., The performance comparison between GPS and BeiDou-2/Compass: A perspective from Asia, Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol. 32, No. 5, 679-689, 2009.
27.Chen, H.Y., Rizos, C., Han, S., From simulation to implementation: low-cost densification of permanent GPS networks in support of geodetic applications, Journal of Geodesy, 75, 515-526, 2001.
28.Craig, R., Cedric, S., Chris, R., Graeme, H., Low-cost deformation measurement system for volcano monitoring, Jakarta, Indonesia, October 3-7, 2004.
29.Leick, A., GPS Satellite Surveying. Second Edition.John Wiley and Sons, Inc., New York, U.S.A, 1995.
30.Melbourne, W.G., The case for ranging in GPS based geodetic system, edited by Clyde Goad, Proceedings of. 1st International Symposium on precise positioning with GPS, with GPS Rockville, Maryland, 373-386, 1985.
31.Remondi, B.W., Performing Centimeter Accuracy relative surveys in seconds using GPS carrier phase, editd by Clyde Goad, Proceedings of 1st International Symposium on precise positioning with GPS, with GPS Rockville, Maryland, 789-797, 1985.
32.Satirpod, C., Rizons, C., Wang J, GPS single point positioning with SA off: how accurate can we get? , Survey Review, Vil.36, No.282, 255-262, 2001.
33.Talbot N.C., High-precision real-time GPS positioning concepts : modeling and results, Navigation, Journal of The Institute of Navigation, Vol. 38 No. 2, 147-161, 1991.
34.u-Blox homepage: http://www.u-blox.com/
35.Volker, J., Roberts, C., Rizos, C., Abidin, H.Z., Low-Cost GPS-based Volcano Deformation Monitoring at Mt. Papandayan Indonesia, Journal of Volcano and Geothermal Research, 115, 139-151, doi:10.1016/S0377-0273(01)00312-2, 2002.
36.Wells, D.E., N. Beck, D.Delikaraogiou, A. Kleusberg, E.J. Krakiswsky, G. Lachapelle, R.B. Langley, M. Nakiboglou, K.P Schwarz, J. Tranquilla, and P. Vanicek, Guide to GPS Positioning, Canadian GPS Associates, Fredericton, New Brunswich, Canada, 1998.
37.Wubbena, G., Software developments for geodetic positioning with GPS using TI 4000 code and carrier measurements, editd by Clyde Goad, Proc. 1st International Symposium on precise positioning with GPS, with GPS Rockville, Maryland, 403-412, 1985.
38.Yu, S. B, H.Y. Chen, and L.C. Kuo, Velocity field of GPS stations in the Taiwan area. Tectonophysics, 274, 41-59, 1997.