现代大地测量理论与技术PDF电子书下载

第1章　地球重力场的基础理论 3

1.1　地球重力场的基本概念 3

1.1.1　引力 3

1.1.2　离心力 3

第一部分 物理大地测量理论、技术及应用 3

1.1.3　重力 4

1.1.4　重力场 5

1.2　地球重力场的位理论基础 6

1.2.1　重力位 6

1.2.2　重力等位面 6

1.2.3　重力等位面的性质 7

1.3　地球的正常重力场 7

1.3.1　地球正常重力场的概念 7

1.3.2　确定地球正常重力场的拉普拉斯方法 8

1.4.1　地球的扰动重力场 9

1.4.2　地球重力场的基本参数 9

1.3.3　确定地球正常重力场的斯托克斯方法 9

1.4　确定地球重力场的基本理论 9

1.4.3　解算地球扰动位的斯托克斯理论 10

1.4.4　解算地球扰动位的莫洛金斯基理论 12

1.4.5　解算地球扰动位的其他理论 14

1.5　推求地球重力场参数的方法 15

1.5.1　地球重力场模型理论及其确定 15

1.5.2　大地水准面的确定及其精化 17

1.6　地球重力场的应用 18

1.6.1　地球重力场与测绘学 18

1.6.2　地球重力场与工程技术 19

1.6.3　地球重力场与军事科学 19

1.6.4　地球重力场与地球科学 19

参考文献 20

2.1 引言 21

第2章　卫星重力学理论与技术 21

2.2　卫星重力场测量在建立重力场模型中的地位和作用 22

2.2.1　概述 22

2.2.2　卫星测高学的发展 25

2.2.3　卫星重力场测量技术的发展 27

2.2.4　卫星重力场测量技术的基本原理 28

2.3　卫星测高学 30

2.3.1　卫星测高数据计算垂线偏差的原理与方法 30

2.3.2　平面坐标形式的Laplace方程计算重力异常的方法 31

2.3.3　球面坐标形式的Laplace方程计算重力异常的方法 31

2.3.4　逆Vening-Meinesz公式计算重力异常 32

2.3.5　海洋大地水准面计算模型 33

2.3.6　逆Stokes公式计算重力异常的FFT方法 35

2.3.7　由最小二乘配置计算重力异常 36

2.4　高-低卫星对卫星跟踪 37

2.5　低-低卫星对卫星跟踪 38

2.6　卫星重力梯度 39

参考文献 40

第3章　地球重力场的应用 41

3.1　地球重力场与军事科学 41

3.2　地球重力场与地球科学 43

3.3　地球重力场与测绘学 44

3.3.1　概述 44

3.3.2　高精度重力测量用于垂直运动的监测 45

3.3.3　大地水准面的精化及应用 46

参考文献 57

第二部分 空间大地测量理论、技术及应用 61

第4章　全球卫星定位导航技术及进展 61

4.1　概述 61

4.1.1　定位与导航的概念 61

4.1.2　定位需求与技术的发展 61

4.1.3　卫星定位与导航技术的形成 62

4.2.2 GPS在科学研究中的应用 64

4.2　全球卫星定位导航系统的应用 64

4.2.1　概述 64

4.2.3 GPS在工程技术中的应用 66

4.2.4 GPS在军事技术中的应用 68

4.3　全球卫星定位导航技术的进展 69

4.3.1 GPS现代化 69

4.3.2 GLONASS系统及其现代化计划 76

4.3.3 建设中的Galileo卫星导航定位系统 78

4.3.4　卫星导航技术发展的趋势 83

参考文献 86

第5章 常用的几种空间大地测量方法 87

5.1 甚长基线干涉测量（VLBI） 87

5.1.1　前言 87

5.1.2　射电干涉测量 88

5.1.3　甚长基线干涉测量的基本原理 90

5.1.4　仪器设备 91

5.1.5 VLBI的用途、现状及发展前景 92

5.2　激光测卫（SLR） 93

5.2.1　激光测距的基本原理 93

5.2.2　激光测距卫星 94

5.2.3　人卫激光测距仪 95

5.2.4　误差改正 97

5.2.5 SLR的用途、现状及前景 98

5.3　卫星测高 99

5.3.1　卫星测高的基本原理 99

5.3.2　卫星测高 100

5.3.3 观测值 101

5.3.4　误差改正 101

5.3.5　卫星测高的用途 102

参考文献 103

6.1.1 GPS系统的概念构思和分析测试阶段（1973～1979） 104

6.1 GPS发展阶段 104

第6章 GPS系统及其应用 104

6.1.2 GPS系统发展建设阶段（1980～1989） 105

6.1.3 GPS系统建成并进入完全运作能力阶段（1990～1999） 105

6.1.4 GPS现代化计划更新阶段（2000-2030） 105

6.1.5 GPS相关的重要事件 106

6.2 GPS系统构成 107

6.2.1　空间卫星星座 107

6.2.2　地面监控系统 108

6.2.3　用户接收机 108

6.3 GPS卫星信号与接收机观测量 109

6.3.1 GPS卫星信号结构 109

6.3.2 GPS接收机观测量 113

6.3.3　误差源 115

6.4 GPS定位模型 117

6.4.1　伪距定位 117

6.4.2　精度降低因子（DOP-Delnsion Of Precision） 118

6.4.3　载波相位平滑伪距 120

6.4.4　载波相位相对定位 120

6.5 GPS定位模式与定位精度 122

6.5.1 GPS定位模式 122

6.5.2 GPS定位计算实例 123

6.6 GPS应用简介 124

6.6.1 GPS网上资源及其应用 124

6.6.2　用GPS建立测量控制网 126

6.6.3 GPS导航 126

6.6.4 GPS用于建筑物变形监测 127

6.6.5 GPS在智能交通系统（ITS）中的应用 128

6.6.6 GPS姿态测量 128

6.6.7　其他应用 128

参考文献 129

第7章　大地测量时空基准的建立与维持 133

7.1 概述 133

第三部分 大地测量时空基准的建立与维持 133

7.2　大地测量系统与参考框架 134

7.2.1　大地测量常数 134

7.2.2　大地测量坐标系统 135

7.2.3　大地测量坐标框架 136

7.2.4　大地测量坐标系统和坐标框架的进展 137

7.2.5　高程系统和高程框架 140

7.2.6　深度基准 141

7.2.7　重力参考系统和重力测量框架 142

7.3　时间系统与时间系统框架 143

7.3.1　常见的时间系统 143

7.3.2　时间系统框架 145

7.4　大地测量控制网的建立与维持 146

7.4.1　建立大地测量控制网的基本任务 146

7.4.2　国家平面控制网 147

7.4.3　国家高程控制网 149

7.4.4　国家重力控制网 150

7.5　时间系统框架的建立和维持 151

7.5.1　时间频率的测量和比对 151

7.5.2　时间系统框架的守时方法 151

7.5.3　时间频率信号的传递方法 151

7.5.4　高精度远距离时间传递方法 152

7.6　建设我国现代大地测量时空基准的思考 153

7.6.1　关于我国大地测量基准的现状 153

7.6.2　我国大地测量基准现代化的必要性和可能性 154

7.6.3　我国采用三维地心大地坐标系统的科学性 155

7.6.4　我国采用地心三维坐标系的可行性 156

7.6.5　建设我国现代大地测量基准的任务 158

7.6.6　时间频率基准的发展现状 159

参考文献 160

8.1　概述 162

第8章　参考系与时间系统 162

8.2.1　一般描述 165

8.2　不同参考系中的运动规律 165

8.2.2　欧拉运动学方程 167

8.2.3　欧拉动力学方程 168

8.2.4　自转、进动（极移和岁差）、章动 168

8.3　建立坐标系的一般原理 169

8.4　常用的参考系 170

8.4.1　地球自转与参考系统 170

8.4.2　协议惯性参考系 174

8.4.3　地固质心参考系 175

8.4.4　协议惯性参考系与地球参考系之间的变换 177

8.4.5　站心参考系（坐标系） 177

8.5　时间系统 179

参考文献 181

9.1.1 概述 183

第9章　大地测量基准与坐标转换 183

9.1　大地测量基准 183

9.1.2　地球坐标系统 184

9.1.3　测绘基准的未来发展 187

9.2　坐标转换 187

9.2.1　坐标系变换 188

9.2.2　基准变换 191

9.3　国际地球参考框架（ITRF）及其相互转换 193

9.4 GPS高程问题 194

9.4.1　高程系统 194

9.4.2 GPS高程的实现方法 194

9.4.3　几种高程拟合的常用方法 196

9.4.4　高程拟合中的有关问题 197

参考文献 198

10.1　测量平差数学模型 201

10.2　平差系统基本模型及其参数估计 201

第四部分 现代大地测量数据处理理论、方法及应用 201

第10章　现代测量平差原理及其模型误差分析 201

10.2.1　经典平差模型 202

10.2.2　秩亏自由网平差模型 202

10.2.3　具有奇异协方差的平差模型 203

10.2.4　配置（拟合推估）模型 204

10.3　广义高斯-马尔柯夫（G-M）模型，最小二乘统一理论 204

10.3.1　最小二乘统一理论 205

10.3.2　各类最小二乘平差法 205

10.4　平差系统的模型误差 206

10.5　模型误差若干理论问题 207

10.5.1 函数模型不完善参数估计性质 207

10.5.2　随机模型不完善参数估计性质 207

10.5.3　随机模型误差对函数模型的影响 208

10.5.4　函数模型误差和随机模型误差相互转化 208

10.6.1　基础理论公式 209

10.6　模型误差的识别和估计理论 209

10.6.2　模型误差影响项的估计 210

10.6.3　模型误差识别 210

10.7　平差系统最优模型的选取及应用示例 211

10.7.1　最优模型 211

10.7.2　应用示例 211

10.8　模型误差补偿的半参数法 212

10.8.1　半参数回归（平差）模型 212

10.8.2　半参数回归的补偿最小二乘原理 212

10.8.3　平差系统模型误差的补偿方法 213

10.8.4 AR（P）模型误差的补偿最小二乘法 213

参考文献 215

第11章 测量数据的不确定性与极大可能性估计 216

11.1 经典误差理论及其局限性 216

11.2　计量部门推广应用的测量不确定度 216

11.2.1　不确定性理论的起源 216

11.2.2　计量部门推荐测量不确定度的过程 217

11.2.3　计量部门采用的测量不确定度的含义与分类 219

11.3　空间数据的不确定性 220

11.3.1　不确定性的一般概念 220

11.3.2　空间数据的不确定性 221

11.4　对称模糊数 222

11.4.1　模糊数的定义 222

11.4.2　对称模糊数的运算性质 223

11.5　极大可能性估计 223

11.5.1　可能性理论简介 223

11.5.2　可能性线性模型 225

11.5.3　极大可能性估计的基本原理 225

11.5.4　余弦模糊数的极大可能性估计 226

11.5.5 q次抛物线模糊数的极大可能性估计 228

11.5.6　极大可能性估计的质量评定 230

参考文献 231

12.1 大地测量反演问题的一般原理 232

第12章　大地测量反演理论、方法及应用 232

12.2　大地测量反演问题的适定性讨论 233

12.3　大地测量线性反演问题及其解 234

12.3.1　纯欠定问题的最小长度解 235

12.3.2　混定问题的阻尼最小二乘解 235

12.3.3　有等式约束与不等式约束的反演问题 236

12.4.1　非线性问题的迭代线性化反演 237

12.4.2　轮回搜索-贝叶斯法 237

12.4　非线性反演问题及其解 237

12.5　大地测量反演模式 239

12.5.1　基于位错模式的大地测量反演模型 239

12.5.2　基于固体力学的大地测量反演模型 240

12.5.3　大地测量地球物理联合反演模型 242

12.6　大地测量反演理论的应用 244

12.6.1　轮回搜索-贝叶斯法在印度板块与欧亚板块的碰撞带的应用 244

12.6.2　大地测量地球物理联合反演中国大陆地壳运动速度场、应变场 244

参考文献 247