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第1章 绪论 1

1.1 传统大地测量的局限性 1

1.1.1 定位时要求测站间保持通视 1

1.1.2 无法同时精确测定点的三维坐标 2

1.1.3 观测受气象条件的限制 2

1.1.4 难以避免某些系统误差的影响 2

1.1.5 难以建立地心坐标系 2

1.2 空间大地测量的产生 3

1.2.1 时代对大地测量提出的新要求 3

1.2.2 空间大地测量产生的可能性 4

1.3 空间大地测量的定义、任务及几种主要技术 5

1.3.1 什么是空间大地测量 5

1.3.2 空间大地测量的主要任务 5

1.3.3 几种主要的空间大地测量技术 7

第2章 时间系统 13

2.1 相关的预备知识 13

2.1.1 有关时间的一些基本概念 13

2.1.2 天球的基本概念 14

2.1.3 时钟的主要技术指标 15

2.2 恒星时和太阳时 16

2.2.1 恒星时（Sidereal Time,ST） 16

2.2.2 太阳时（Solar Time,ST） 17

2.3 历书时（Ephemeris Time,ET） 19

2.4 原子时（Atomic Time,AT） 20

2.5 原子钟 25

2.5.1 发展历史 25

2.5.2 原子钟的基本工作原理 25

2.5.3 原子钟的分类 26

2.5.4 原子钟的发展现状及趋势 27

2.6 脉冲星时 29

2.6.1 脉冲星 29

2.6.2 脉冲星时 29

2.7 相对论框架下的时间系统 31

2.8 时间传递 37

2.8.1 短波无线电时号 37

2.8.2 长波无线电时号 38

2.8.3 电视比对 39

2.8.4 搬运钟法 39

2.8.5 利用卫星进行时间比对 40

2.8.6 电话和计算机授时 41

2.8.7 网络时间戳服务（Time Stamp） 41

2.9 空间大地测量中用到的一些长时间计时方法 41

2.9.1 历法（Calendar） 41

2.9.2 儒略日与简化儒略日 43

第3章 坐标系统 46

3.1 岁差 46

3.1.1 赤道岁差 46

3.1.2 黄道岁差 47

3.1.3 总岁差和岁差模型 48

3.1.4 岁差改正 49

3.2 章动 52

3.2.1 章动的基本概念 52

3.2.2 黄经章动和交角章动 54

3.3 极移 62

3.3.1 极移的发现 62

3.3.2 平均纬度、平均极和极坐标 62

3.3.3 极移的测定 63

3.3.4 极移的成分 66

3.4 天球坐标系 67

3.4.1 基本概念 67

3.4.2 瞬时天球赤道坐标系 68

3.4.3 平天球赤道坐标系 68

3.4.4 协议天球坐标系 68

3.4.5 国际天球参考框架（International Celestial Reference Frame,ICRF） 69

3.5 站心天球坐标系 71

3.5.1 归心改正 71

3.5.2 坐标转换 72

3.6 地球坐标系 76

3.6.1 参心坐标系和地心坐标系 76

3.6.2 地球坐标系的两种常用形式 77

3.6.3 协议地球坐标（参考）系和协议地球坐标（参考）框架 78

3.6.4 国际地球参考系和国际地球参考框架 79

3.6.5 1984年世界大地坐标系 83

3.6.6 2000中国大地坐标系 84

3.7 国际地球参考系与地心天球参考系间的坐标转换 85

3.7.1 前言 85

3.7.2 天球中间极和无旋转原点 86

3.7.3 基于无旋转原点NRO的坐标转换新方法 89

3.7.4 基于春分点的经典坐标转换方法 98

3.7.5 计算软件及计算步骤 100

第4章 VLBI原理及应用 104

4.1 射电天文学的诞生 104

4.1.1 大气窗口 104

4.1.2 射电天文学的诞生 105

4.2 射电干涉测量技术 106

4.2.1 联线干涉测量技术 107

4.2.2 甚长基线干涉测量技术（VLBI） 108

4.2.3 空间甚长基线干涉测量技术（SVLBI） 108

4.2.4 实时VLBI（Real-time VLBI） 111

4.3 VLBI系统组成 111

4.3.1 天线系统 112

4.3.2 接收机 114

4.3.3 数据记录终端 115

4.3.4 氢原子钟和时间同步 116

4.3.5 VLBI相关处理系统 117

4.4 VLBI测量原理及实施过程 118

4.4.1 VLBI测量原理 118

4.4.2 观测准备和实施 121

4.4.3 VLBI数据处理的基本过程 125

4.5 数学物理模型 126

4.5.1 时间延迟和延迟率计算模型 126

4.5.2 台站坐标和延迟观测量改正模型 131

4.5.3 延迟和延迟率相对于参数的偏导数 144

4.5.4 卡尔曼滤波在VLBI参数解算中的应用 151

4.6 VLBI技术的应用 154

第5章 激光测卫和激光测月 160

5.1 引言 160

5.1.1 激光测距原理 160

5.1.2 激光测距系统 161

5.1.3 激光测距定轨原理 163

5.2 激光测卫 165

5.2.1 激光测卫中的观测模型及其偏导数计算 167

5.2.2 激光测卫中的动力学模型及其偏导数计算 171

5.2.3 运动方程的积分 174

5.2.4 动力学偏导数 175

5.2.5 人卫激光测距技术的应用 178

5.3 激光测月 182

5.3.1 激光测月简介 182

5.3.2 激光测月观测方程 182

5.3.3 与月球相关的改正 183

5.3.4 激光测月技术的应用 184

第6章 卫星测高 187

6.1 引言 187

6.2 卫星测高基本原理 188

6.3 卫星测高误差分析 189

6.3.1 卫星轨道误差 190

6.3.2 环境误差 191

6.3.3 仪器误差 193

6.3.4 卫星测高误差改正公式 193

6.4 测高卫星与数据预处理 194

6.4.1 GEOSAT 194

6.4.2 ERS1/2 196

6.4.3 Topex/Poseiden 198

6.4.4 GFO 199

6.4.5 JASON-1 199

6.4.6 ENVISAT-1 200

6.4.7 ICESat 202

6.5 卫星测高数据的基准统一与平差 203

6.5.1 测高数据的基准统一 203

6.5.2 测高数据的平差方法 205

6.6 卫星测高技术的应用 208

6.6.1 大地测量学 208

6.6.2 地球物理学 215

6.6.3 海洋学 216

6.6.4 全球环境变化与监测 216

6.7 卫星测高技术的最新发展 217

6.7.1 卫星测高后续计划 217

6.7.2 卫星测高概念计划 219

6.7.3 卫星测高波形重构技术 222

第7章 重力卫星测量 227

7.1 引言 227

7.2 卫星重力测量原理 228

7.2.1 卫星轨道摄动 231

7.2.2 卫星能量守恒 234

7.2.3 卫星重力梯度 244

7.3 重力卫星与观测数据精化技术 249

7.3.1 CHAMP 250

7.3.2 GRACE 254

7.3.3 GOCE 257

7.3.4 卫星重力观测数据处理方法 259

7.4 卫星重力测量的应用 262

7.4.1 大地测量学 262

7.4.2 地震学 264

7.4.3 海洋学 264

7.4.4 地球物理学 265

第8章 卫星导航定位及脉冲星导航定位 271

8.1 多普勒测量与子午卫星系统 271

8.1.1 多普勒效应 271

8.1.2 多普勒测量原理 273

8.1.3 多普勒定位 274

8.1.4 子午卫星系统 277

8.1.5 现状与应用 280

8.1.6 子午卫星系统的局限性 280

8.2 DORIS系统及其应用 282

8.2.1 前言 282

8.2.2 DORIS的地面跟踪网 283

8.2.3 利用DORIS系统进行卫星定轨 284

8.2.4 DORIS在空间大地测量方面的应用 285

8.2.5 大气探测及研究 287

8.2.6 结论与展望 287

8.3 以GPS为代表的第二代卫星导航定位系统 288

8.3.1 二代系统与一代系统间的主要差别 288

8.3.2 第二代卫星导航定位系统的现状 290

8.3.3 国际GNSS服务IGS 296

8.4 脉冲星导航定位 297

8.4.1 前言 297

8.4.2 必要的准备工作 298

8.4.3 脉冲星导航的基本原理 300

8.4.4 主要的误差改正项及观测方程 301

8.4.5 整周模糊度的确定 303