高等學(xué)校測(cè)繪工程系列教材·普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：空間大地測(cè)量學(xué)
定 價(jià)：30 元
- 作者：李征航 ，等 著
- 出版時(shí)間：2010/3/1
- ISBN：9787307075740
- 出 版 社：武漢大學(xué)出版社
- 中圖法分類：P228
- 頁(yè)碼：304
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開(kāi)本：16開(kāi)
利用自然天體或人造天體來(lái)精確測(cè)定點(diǎn)的位置，確定地球的形狀、大小、外部重力場(chǎng)，以及它們隨時(shí)間的變化狀況的一整套理論和方法稱為空間大地測(cè)量學(xué)。全書共8章，分別介紹了傳統(tǒng)大地測(cè)量的局限性，空間大地測(cè)量產(chǎn)生的必然性和可能性；空間大地測(cè)量中所涉及的各種時(shí)間系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng)；甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量、激光測(cè)衛(wèi)、衛(wèi)星測(cè)高、衛(wèi)星軌道攝動(dòng)、衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星、衛(wèi)星梯度測(cè)量等空間大地測(cè)量方法的基本原理、數(shù)學(xué)模型、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用等內(nèi)容。
《空間大地測(cè)量學(xué)》是供本科生和研究生使用的一本合編教材。教師可根據(jù)課時(shí)數(shù)、教學(xué)大綱、前期課程等具體情況從中選擇合適的內(nèi)容使用�！犊臻g大地測(cè)量學(xué)》也可作為測(cè)繪及相關(guān)專業(yè)、領(lǐng)域的教師和科研人員的參考書。
空間大地測(cè)量學(xué)是整個(gè)大地測(cè)量學(xué)中最為活躍、發(fā)展最為迅速的一個(gè)分支。利用空間大地測(cè)量方法所求得的點(diǎn)位精度、地球定向參數(shù)（極移、日長(zhǎng)變化等）的精度以及地球重力場(chǎng)模型的分辨率和精度都比以前有了極大的提高，有的提高幅度達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而且還具有測(cè)站間無(wú)需保持通視，可同時(shí)精確確定三維坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，從而導(dǎo)致大地測(cè)量學(xué)經(jīng)歷了一場(chǎng)劃時(shí)代的革命性的變革。目前，空間大地測(cè)量已成為建立和維持國(guó)際天球參考框架、國(guó)際地球參考框架以及測(cè)定它們之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)、確定地球重力場(chǎng)的主要方法，已成為研究地殼形變和各種地球動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象、監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的主要手段之一，從而使大地測(cè)量處于各種地球科學(xué)分支學(xué)科的交匯處，成為推動(dòng)地球科學(xué)發(fā)展的一個(gè)前沿學(xué)科，加強(qiáng)了大地測(cè)量學(xué)在地球科學(xué)中的戰(zhàn)略地位。
本教材可同時(shí)供本科生和研究生使用，任課教師可根據(jù)具體情況（如各校的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱、學(xué)時(shí)數(shù)及課程的銜接情況等）從中選取合適的部分使用。全書共分8章，第1章介紹了傳統(tǒng)大地測(cè)量的局限性以及空間大地測(cè)量產(chǎn)生的必要性和可能性。第2章介紹了一些常用的時(shí)間系統(tǒng)，如世界時(shí)、歷書時(shí)、原子時(shí)和協(xié)調(diào)世界時(shí)以及將來(lái)可能使用的精度更高的脈沖星時(shí)，對(duì)原子鐘的工作原理、特性、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)也作了簡(jiǎn)要介紹。本章還對(duì)空間大地測(cè)量中經(jīng)常涉及的地球動(dòng)力學(xué)時(shí)TDT（地球時(shí)TT）、太陽(yáng)系質(zhì)心動(dòng)力學(xué)時(shí)。TDB、地心坐標(biāo)時(shí)。TCG和質(zhì)心坐標(biāo)時(shí)TcB以及它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系作了介紹。第3章在介紹歲差、章動(dòng)、極移等現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，對(duì)空間大地測(cè)量中經(jīng)常涉及的天球坐標(biāo)系（CRS）和地球坐標(biāo)系（TRS）以及相應(yīng)的參考框架進(jìn)行了較為全面的闡述，并對(duì)GCRS和ITRS之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法作了介紹和說(shuō)明。第4章和第5章分別介紹了甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）以及激光測(cè)衛(wèi)（sLR）和激光測(cè)月（LLR）的基本原理、數(shù)學(xué)模型、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，以及它們?cè)诮⒑途S持全球和區(qū)域性的坐標(biāo)框架，確定地球定向參數(shù)、地球重力場(chǎng)的低階項(xiàng)及萬(wàn)有引力常數(shù)與地球質(zhì)量的乘積等方面的應(yīng)用狀況。第6章和第7章則對(duì)利用衛(wèi)星測(cè)高、衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星、衛(wèi)星梯度測(cè)量和衛(wèi)星軌道攝動(dòng)等衛(wèi)星重力學(xué)方法來(lái)反演地球重力場(chǎng)的基本原理、數(shù)學(xué)模型、觀測(cè)數(shù)據(jù)的精化以及當(dāng)前進(jìn)行的CHAMP、GRAcE、GOCE計(jì)劃作了較全面的闡述。此外還對(duì)上述方法在大地測(cè)量、地球物理、海洋學(xué)研究、地震研究和預(yù)報(bào)、大氣探測(cè)和研究等方面的應(yīng)用狀況作了簡(jiǎn)要介紹。第8章簡(jiǎn)要介紹了子午衛(wèi)星系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和DORIs系統(tǒng)等衛(wèi)星導(dǎo)航定位定軌系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及應(yīng)用狀況；還對(duì)正在研究中的脈沖星導(dǎo)航技術(shù)作了簡(jiǎn)要介紹。
本書第1、2、3、8章由李征航教授編寫，第4章由魏二虎教授編寫，第5章由中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所的彭碧波研究員和魏二虎教授共同完成，第6、7章由王正濤副教授編寫，最后由李征航教授負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。
第1章 緒論
1.1 傳統(tǒng)大地測(cè)量的局限性
1.1.1 定位時(shí)要求測(cè)站間保持通視
1.1.2 無(wú)法同時(shí)精確測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)
1.1.3 觀測(cè)受氣象條件的限制
1.1.4 難以避免某些系統(tǒng)誤差的影響
1.1.5 難以建立地心坐標(biāo)系
1.2 空間大地測(cè)量的產(chǎn)生
1.2.1 時(shí)代對(duì)大地測(cè)量提出的新要求
1.2.2 空間大地測(cè)量產(chǎn)生的可能性
1.3 空間大地測(cè)量的定義、任務(wù)及幾種主要技術(shù)
1.3.1 什么是空間大地測(cè)量
1.3.2 空間大地測(cè)量的主要任務(wù)
1.3.3 幾種主要的空間大地測(cè)量技術(shù)
第2章 時(shí)間系統(tǒng)
2.1 相關(guān)的預(yù)備知識(shí)
2.1.1 有關(guān)時(shí)間的一些基本概念
2.1.2 天球的基本概念
2.1.3 時(shí)鐘的主要技術(shù)指標(biāo)
2.2 恒星時(shí)和太陽(yáng)時(shí)
2.2.1 恒星時(shí)(siderealTime，sT)
2.2.2 太陽(yáng)時(shí)(solarTime，sT)
2.3 歷書時(shí)(EpIlemerisTime，ET)
2.4 原子時(shí)(AtomicTime，AT)
2.5 原子鐘
2.5.1 發(fā)展歷史
2.5.2 原子鐘的基本工作原理
2.5.3 原子鐘的分類
2.5.4 原子鐘的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
2.6 脈沖星時(shí)
2.6.1 脈沖星
2.6.2 脈沖星時(shí)
2.7 相對(duì)論框架下的時(shí)間系統(tǒng)
2.8 時(shí)間傳遞
2.8.1 短波無(wú)線電時(shí)號(hào)
2.8.2 長(zhǎng)波無(wú)線電時(shí)號(hào)
2.8.3 電視比對(duì)
2.8.4 搬運(yùn)鐘法
2.8.5 利用衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)間比對(duì)
2.8.6 電話和計(jì)算機(jī)授時(shí)
2.8.7 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間戳服務(wù)(TimeStamp)，
2.9 空間大地測(cè)量中用到的一些長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)方法
2.9.1 歷法(Calendar)
2.9.2 儒略日與簡(jiǎn)化儒略日
第3章 坐標(biāo)系統(tǒng)
3.1 歲差
3.1.1 赤道歲差
3.1.2 黃道歲差
3.1.3 總歲差和歲差模型
3.1.4 歲差改正
3.2 章 動(dòng)
3.2.1 章 動(dòng)的基本概念
3.2.2 黃經(jīng)章 動(dòng)和交角章 動(dòng)
3.3 極移
3.3.1 極移的發(fā)現(xiàn)
3.3.2 平均緯度、平均極和極坐標(biāo)
3.3.3 極移的測(cè)定
3.3.4 極移的成分
3.4 天球坐標(biāo)系
3.4.1 基本概念
3.4.2 瞬時(shí)天球赤道坐標(biāo)系
3.4.3 平天球赤道坐標(biāo)系
3.4.4 協(xié)議天球坐標(biāo)系
3.4.5 國(guó)際天球參考框架(InternationalCelestialReferenceFFame，ICRF)
3.5 站心天球坐標(biāo)系
3.5.1 歸心改正
3.5.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
3.6 地球坐標(biāo)系
3.6.1 參心坐標(biāo)系和地心坐標(biāo)系
3.6.2 地球坐標(biāo)系的兩種常用形式
3.6.3 協(xié)議地球坐標(biāo)(參考)系和協(xié)議地球坐標(biāo)(參考)框架
3.6.4 國(guó)際地球參考系和國(guó)際地球參考框架
3.6.5 1984年世界大地坐標(biāo)系
3.6.6 2000中國(guó)大地坐標(biāo)系
3.7 國(guó)際地球參考系與地心天球參考系間的坐標(biāo)
3.7.1 前言
3.7.2 天球中間極和無(wú)旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)
3.7.3 基于無(wú)旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)NRO的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換新方法
3.7.4 基于春分點(diǎn)的經(jīng)典坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法
3.7.5 計(jì)算軟件及計(jì)算步驟
第4章 VLBI原理及應(yīng)用
4.1 射電天文學(xué)的誕生
4.1.1 大氣窗口
4.1.2 射電天文學(xué)的誕生
4.2 射電干涉測(cè)量技術(shù)
4.2.1 聯(lián)線干涉測(cè)量技術(shù)
4.2.2 甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)(VLBI)
4.2.3 空間甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)(sVLBI)
4.2.4 實(shí)時(shí)VLBI?(eal—timeVLBI)
4.3 VLBI系統(tǒng)組成
4.3.1 天線系統(tǒng)
4.3.2 接收機(jī)
4.3.3 數(shù)據(jù)記錄終端
4.3.4 氫原子鐘和時(shí)間同步
4.3.5 VLBI相關(guān)處理系統(tǒng)
4.4 VLBI測(cè)量原理及實(shí)施過(guò)程
4.4.1 VLBI測(cè)量原理
4.4.2 觀測(cè)準(zhǔn)備和實(shí)施
4.4.3 VLBI數(shù)據(jù)處理的基本過(guò)程
4.5 數(shù)學(xué)物理模型
4.5.1 時(shí)間延遲和延遲率計(jì)算模型
4.5.2 臺(tái)站坐標(biāo)和延遲觀測(cè)量改正模型
4.5.3 延遲和延遲率相對(duì)于參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)
4.5.4 卡爾曼濾波在VLBI參數(shù)解算中的應(yīng)用
4.6 VLBI技術(shù)的應(yīng)用
第5章 激光測(cè)衛(wèi)和激光測(cè)月
5.1 引言
5.1.1 激光測(cè)距原理
5.1.2 激光測(cè)距系統(tǒng)
5.1.3 激光測(cè)距定軌原理
5.2 激光測(cè)衛(wèi)
5.2.1 激光測(cè)衛(wèi)中的觀測(cè)模型及其偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算
5.2.2 激光測(cè)衛(wèi)中的動(dòng)力學(xué)模型及其偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算
5.2.3 運(yùn)動(dòng)方程的積分
5.2.4 動(dòng)力學(xué)偏導(dǎo)數(shù)
5.2.5 人衛(wèi)激光測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用
5.3 激光測(cè)月
5.3.1 激光測(cè)月簡(jiǎn)介
5.3.2 激光測(cè)月觀測(cè)方程
5.3.3 與月球相關(guān)的改正
5.3.4 激光測(cè)月技術(shù)的應(yīng)用
第6章 衛(wèi)星測(cè)高
6.1 引言
6.2 衛(wèi)星測(cè)高基本原理
6.3 衛(wèi)星測(cè)高誤差分析
6.3.1 衛(wèi)星軌道誤差
6.3.2 環(huán)境誤差
6.3.3 儀器誤差
6.3.4 衛(wèi)星測(cè)高誤差改正公式
6.4 測(cè)高衛(wèi)星與數(shù)據(jù)預(yù)處理
6.4.1 GEOSAT
6.4.2 ERSl／2
6.4.3 ToDpex／Poseiden
6.4.4 GFO
6.4.5 JASON-1
6.4.6 ENVISAT-1
6.4.7 ICESat
6.5 衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)統(tǒng)一與平差
6.5.1 測(cè)高數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)統(tǒng)
6.5.2 測(cè)高數(shù)據(jù)的平差方法
6.6 衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)的應(yīng)用
6.6.1 大地測(cè)量學(xué)
6.6.2 地球物理學(xué)
6.6.3 海洋學(xué)
6.6.4 全球環(huán)境變化與監(jiān)測(cè)
6.7 衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)的最新發(fā)展
6.7.1 衛(wèi)星測(cè)高后續(xù)計(jì)劃
6.7.2 衛(wèi)星測(cè)高概念計(jì)劃
……
第7章 重力衛(wèi)星測(cè)量
7.1 引言
7.2 衛(wèi)星重力測(cè)量原理
7.3 重力衛(wèi)星與觀測(cè)數(shù)據(jù)精化技術(shù)
7.4 衛(wèi)星重力測(cè)量的應(yīng)用
第8章 衛(wèi)星導(dǎo)航定位及脈沖星導(dǎo)航定位
8.1 多普勒測(cè)量與子午衛(wèi)星系統(tǒng)
8.2 DORIS系統(tǒng)及其應(yīng)用
8.3 以GPS為代表的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)
8.4 脈沖星導(dǎo)航定位
20世紀(jì)50年代，隨著生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展、科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，有不少部門和領(lǐng)域?qū)Υ蟮販y(cè)量學(xué)提出了一些新的要求，大地測(cè)量又面臨著巨大的挑戰(zhàn)和新的發(fā)展機(jī)遇。
1.要求提供更精確的地心坐標(biāo)
此前，國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)部門，如水利、交通、地質(zhì)、礦山以及城市規(guī)劃建設(shè)等部門和軍事部門、科研機(jī)構(gòu)等主要關(guān)心的是在一個(gè)國(guó)家或地區(qū)內(nèi)點(diǎn)與點(diǎn)之間的相對(duì)關(guān)系，參心坐標(biāo)并不影響這些部門的使用。20世紀(jì)50年代，隨著空間技術(shù)和遠(yuǎn)程武器的出現(xiàn)和發(fā)展，情況就有了很大的變化。我們知道，當(dāng)人造衛(wèi)星和彈道導(dǎo)彈人軌自由飛行后，其軌道為一橢圓（或橢圓中的一個(gè)弧段），該橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)位于地球質(zhì)心上。只有把坐標(biāo)系的原點(diǎn)移至地心上，使其與橢圓的焦點(diǎn)重合后，我們才能在該坐標(biāo)系中依據(jù)橢圓的幾何特性導(dǎo)得一系列計(jì)算公式，進(jìn)行軌道計(jì)算。所以，利用衛(wèi)星跟蹤站上的觀測(cè)值來(lái)定軌時(shí)，所給定的跟蹤站坐標(biāo)必須是地心坐標(biāo)。反之，利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)所測(cè)得的用戶坐標(biāo)自然也屬地心坐標(biāo)。如前所述，用傳統(tǒng)的經(jīng)典大地測(cè)量方法來(lái)進(jìn)行弧度測(cè)量和橢球定位后，所得到的參考橢球的中心與地心之間通常都會(huì)有數(shù)十米至數(shù)百米的差距，難以滿足空間技術(shù)的需要。據(jù)報(bào)道，射程為10000km的導(dǎo)彈，如發(fā)射點(diǎn)的坐標(biāo)有100m的誤差，則落點(diǎn)會(huì)有1-2km的誤差，所以發(fā)射點(diǎn)的坐標(biāo)也需采用地心坐標(biāo)而不能直接采用參心坐標(biāo)。
2.要求提供全球統(tǒng)一的坐標(biāo)系
20世紀(jì)50年代以前，人們主要關(guān)心的是在一個(gè)國(guó)家或地區(qū)內(nèi)點(diǎn)的精確位置及其相互關(guān)系，這些問(wèn)題可以在一個(gè)局部坐標(biāo)系中加以解決。只有遠(yuǎn)距離的航空、航海項(xiàng)目才會(huì)涉及不同坐標(biāo)系間存在的差異問(wèn)題，但由于這些應(yīng)用項(xiàng)目對(duì)精度的要求不高，駕駛?cè)藛T有足夠的時(shí)間來(lái)予以糾正，所以對(duì)建立統(tǒng)一坐標(biāo)系的要求并不迫切。20世紀(jì)50年代后，情況就有了很大的變化，一些長(zhǎng)距離高精度的應(yīng)用項(xiàng)目紛紛出現(xiàn)，迫切要求建立全球統(tǒng)一的坐標(biāo)系。例如，為了準(zhǔn)確確定衛(wèi)星軌道，要求在全球布設(shè)許多衛(wèi)星跟蹤站，這些跟蹤站的坐標(biāo)必須屬同一坐標(biāo)系，其觀測(cè)資料才能進(jìn)行統(tǒng)一處理。發(fā)射遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈時(shí)，發(fā)射點(diǎn)和彈著點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)屬同一坐標(biāo)系。測(cè)定板塊運(yùn)動(dòng)時(shí)，也應(yīng)該在統(tǒng)一的坐標(biāo)系中進(jìn)行。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人與人之間的聯(lián)系和交往也越來(lái)越密切，地球?qū)⒆兊谩霸絹?lái)越小”，在全球范圍內(nèi)建立統(tǒng)一坐標(biāo)系的要求也越來(lái)越迫切。
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