绝密-空间大地测量学复习

第一章概论

1.大地测量学的基本体系：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学

空间大地测量学主要研究利用自然天体或人造天体来精确测定点的位置，确定地球的形状、大小、外部重力场，以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法。

2. 国家平面坐标系统实现过程主要工作

（1）国家平面控制网布设

（2）建立大地基准、确定全网起算数据

（3）控制网的起始方位角的求定

（4）控制网的起始边长的测定

（5）其它工作

3.传统大地测量常规方法的局限性

（1）测站间需保持通视：采用光电仪器，必须通视；需花费大量人力物力修建觇标；边长受限制；工作难度大、效率低。

（2）无法同时精确确定点的三维坐标：平面控制网和高程控制网是分别布设的；并且增加了工作量。

（3）观测受气候条件影响：雨天、黑夜、大雾、大风、能见度低时不宜测量。

（4）难以避免某些系统误差的影响：光学仪器的测量值会因为大气密度不同而受到不同的弯曲影响，地球引力由两极到赤道减小，大气密度变化也逐渐减小。

（5）难以建立地心坐标系：海洋区域无法布设大地控制网，陆地只能区域测量，建立区域参考椭球与区域大地水准面吻合；无法建立全球参考椭球。

4. 时代对大地测量提出的新要求

（1）要求提供更精确的地心坐标：空间技术和远程武器迅猛发展，要求地心坐标；

（2）要求提供全球统一的坐标：全球化的航空、航海导航要求全球统一的坐标系统

（3）要求在长距离上进行高精度的测量：如研究全球性的地质构造运动、建立和维持全球的参考框架、不同坐标系间的联测等；

（4）要求提供精确的（似）大地水准面差距：GNSS等空间定位技术逐步取代传统的经典大地测量技术成为布设全球性或区域性的大地控制网的主要手段；人们对高精度的、高分辨率的大地水准面差距N或高程异常的要求越来越迫切。

（5）要求高精度的高分辨率的地球重力场模型：精密定轨和轨道预报（尤其是低轨卫星）需要高精度的高分辨率的地球重力场模型来予以支持。

（6）要求出现一种全天候，更为快捷的、精确、简便的全新的大地测量方法。

5. 空间大地测量产生的可能性

（1）空间技术的发展：按需要设计卫星，并能精确控制姿态，精确测定卫星轨道并进行预报，为卫星定位技术的产生奠定了基础。

（2）计算机技术的发展：为大量资料的极其复杂的数学处理提供了可能性。

（3）现代电子技术，尤其是超大规模集成电路技术。

（4）其他技术：多路多址技术、编码技术、解码技术等通讯技术，信号和滤波理论；大气科学的发展。

6. 空间大地测量学

利用自然天体或人造天体来精确测定测点的位置，从而精确确定地球的形状，大小，外部重力场以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法(或一门科学)称为空间大地测量学。7. 空间大地测量的主要任务

一类是建立和维持各种坐标框架：

（1）建立和维持地球参考框架，包括全球性的和区域性的地球参考框架；

（2）建立和维持国际天球参考框架：国际天球参考框架ICRF可分为：BCRF（日心，用于研究行星绕日）和GCRF（地心，用于研究卫星绕地）；

（3）测定地球定向参数；

一类是确定地球重力场：

意义：高分辨率高精度的地球重力场模型对于军事部门、航空航天部门，以及大地测量、地球动力学等地学研究部门意义重大；

空间大地测量的诞生从根本上改变了这种状况：

–根据卫星的轨道摄动来反演地球重力场；

–利用卫星测高技术来实际测定海洋地区的大地水准面反演海洋地面的重力场；

–利用高-低模式和低-低模式的卫星跟踪卫星以及卫星重力梯度测量技术来反演地球重场；–高分辨率、高精度、变化性。

8. 几种主要的空间大地测量技术

（1）VLBI甚长基线干涉测量

（2）SLR激光测卫/月（SLR/LLR）

（3）GNSS各种全球性的卫星导航定位系统合称GNSS；

（4）DORIS法国研制组建的采用多普勒测量的方法来进行卫星定轨和定位的综合系统；（5）利用卫星轨道摄动反演地球重力场

（6）卫星测高

（7）卫星跟踪卫星

第二章时间系统

1. 空间大地测量的两个基准

–时间和空间是物质存在的基本形式（时空基准）；

–在空间大地测量中，描述物体的位置需要：空间基准（坐标系统）和时间基准（时间系统）2.时刻：某一事件的发生时间，是绝对时间，是一种特殊的时间间隔（起算于某一个约定的起点时刻)。

时间间隔/ / 时段：事物在两种状态之间经历的时间历程（起点时刻随机的时间段）。

3. 时间系统与时间框架

时间系统定义了时间测量的标准，包括时刻的参考基准和时间间隔的尺度基准。

时间框架通过守时、授时和时间频率测量比对在某一区域或者全球范围内实现和维持统一的时间系统。

4. 世界时：以地球自转作为时间基准的时间系统，叫世界时系统。

世界时分类：（1）恒星时：春分点的视运动；（2）太阳时：太阳的视运动。

5.恒星时（Sidereal Time-- ST)

•定义：–恒星时以春分点作为参考点，春分点连续两次经过地方上子午圈的时间间隔为一个恒星日，再均匀分割成小时、分和秒。

–恒星时与地方上子午圈的时间有关，为地方时。

6. 太阳时

（1）真太阳时：太阳中心连续两次经过某地的上子午圈的时间间隔称为一个真太阳日；再均匀分割为小时、分和秒。

•以地球自转为基础，以太阳中心为参考点的时间系统。

•大小相当于太阳中心相对于本地子午圈的时角。

•真太阳时是不均匀的

（2）平太阳时：以地球自转为基础，以平太阳中心作为参考点所建立的时间系统称为平太阳时。

•平太阳的周年视运动轨迹位于赤道平面，而不是黄道平面；它在赤道上的运动角速度为恒定的，等于真太阳的平均角速度。

（3）民用时：将平太阳时的起始点从平正午移到平子夜的平太阳时，mc =m+12h

（4）世界时UT（Universal Time）：将格林尼治零子午线处的民用时称为世界时。

世界时与恒星时的大小关系：太阳日>恒星日

7. 历书时（ET）

为了避免世界时的不均匀性，1960年起引入了一种以地球绕日公转周期为基础的均匀时间系统，称为历书时。

起点定义：以1900年1月0日世界时12h作为历书时1900年1月0日12h。

历书时的测量：以观测月球绕地球的轨道周期为基础。

缺陷：

➢天文常数的修改会导致历书时的不连续；

➢实际历书时比理论精度要差的多；

➢要经过较长时间的观测和数据处理；

➢星表本身的误差。

8. 原子时（AT）

（1）原子时：原子能级跃迁时会发射或吸收电磁波，电子波频率很稳定，并且容易复现，所以原子可以作为很好的时间基准，因而建立的以物质内部原子运动为基础的原子时。

秒长：铯133元子基态，在两个超精细的能级间跃迁辐射振荡9192631770周所持取得时间为一个原子秒。

起点：原子时的起算历元1958年1月1日0h，其值与世界时UT2相同。

（2）国际原子时（TAI）

为了避免每一台原子钟因各种误差影响所造成的时间差异，建立国际统一的原子时系统，国际时间局1971年建立国际原子时(TAI)。

（3）协调世界时UTC

秒长严格等于原子时的秒长；

与世界时UT间的时刻差规定需要保持在0.9秒以内，否则将采取闰秒的方式进行调整。即UTC=TAI-1s·n，其中n为调整的整数参数。

（4）GPS 时（GPST)

GPS时间为原子时，采用原子时的秒长，起点为1980年1月6日0h。

GPS时与国际原子时TAI的关系为：

（5）GLONASS时为原子时，采用原子时的秒长，与UTC之间有三小时的偏差。