空间大地测量的应用
摘要通过学习空间大地测量学的课程，结合空间大地各项技术的最新成果与进展，系统介绍了目前空间大地测量的各项技术在各领域的应用。
关键字空间大地测量；应用；大地测量技术
分类号
近年来，随着VLBI技术和卫星导航技术的飞速发展，大地测量学经历了一场划时代的革命性的变革，克服了传统的经典大地测量学的时空局限，进入了以空间大地测量为主的现代大地测量的新阶段。空间大地测量所求得的点位精度、地球定向参数（极移、日长变化等）的精度、地球重力场模型的精度和分辨率比以前都有了极大的提高。空间大地测量已经成为建立和维持地球参考框架、测定地球定向参数、研究地壳形变与各种地球动力学现象、监测地质灾害的主要手段之一，并渗透到人类的生产、生活、科研和各种经济活动中，从而使大地测量处于地球科学多种分支学科的交汇边缘，成为推动地球科学发展的前沿学科之一，加强了大地测量学在地球科学中的战略地位。
利用自然天体或人造天体的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称为空间大地测量学。随着空间大地测量成为实现大地测量学科各类目标的主要技术手段, 正主导着学科未来的发展方向和科学地位, 目前正向更高的水平发展。空间大地测量技术除了卫星重力探测技术(卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量)以外,主要包括全球定位系统(G P S) 、甚长基线干涉测量(VLB I) 和激光测距(L R ) (包括卫星激光测距(S L R )和激光测月技术(L L R ) )。
（一）空间大地测量在卫星重力探测技术方面的应用
地球重力场的研究始终是大地测量学科发展最活跃的领域之一。人类认识地球重力场的水平不仅取决于在全球范围内测定重力和探测重力场信息的技术发展水平, 而且还取决于确定地球重力场的理论发展水平。目前进行重力探测的方法主要有地面重力测量、卫星重力测量和航空重力测量。
地面重力测量仍然是获取高精度、高分辨率重力数据的手段之一。主要是采用各种
先进的重力仪来测量重力场。在地球物理、地质勘探、大地水准面的确定及海平面的变化等方向提供着重力场变化的支持。另外，地面重力测量的另一主要应用领域是监测地球动力学现象,包括潮汐（固体潮、海潮和负荷潮）、环境变化（如地下水的季节性变化）及地震和火山等引起的重力场效应。
重力探测技术的重要进展是开创了卫星重力探测时代, 包括观测卫星轨道摄动以确定低阶重力场模型, 利用卫星海洋测高直接确定海洋大地水准面以及GPS 结合水准测量直接测定大陆大地水准面。这一重力探测技术的突破, 其重大意义在于提供了一种可全球覆盖重复采集重力场信息的高效率技术手段。主要应用在测定地球自转参数、维持TTRF 系统、监测全球和局部或区域板块运动；应用卫星测高数据确定高分辨率海洋重力异常、海洋大地水准面及海面地形；建立数字地形模型, 从而改善全球和局部或区域数字地形模型的质量；海洋重力异常数据的地球物理解释及时变海面高的海洋动力环境解释随着新一代卫星测高数据精度的提高, 卫星测高技术的应用将更加广泛。
另外，航空重力测量是在区域范围内获取高精度、高分辨率重力场信息的有效技术手段, 从原理上一般可分为航空重力标量测量、航空重力矢量测量和航空重力梯度测量。近几年来, GPS、INS及高灵敏度、高稳定度梯度仪的发展及应用, 使航空重力测量的研究取得了突破性进展。
（二）空间大地测量中全球定位系统（GPS）
技术的应用
GPS是英文Global Positioning System （全球定位系统）的简称。GPS最初是指20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。而如今，各国、各组织都在发展建设自己的卫星导航定位系统，如美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo系统、中国的Compass(北斗)。
随着GP S 的改进和完善, 特别是新一代GPS卫星的发射，全球定位系统将具有更多的功能和更广泛的应用领域, 导致GPS 理论、技术及应用开发的研究非常活跃，这一领域的主要研究成果和进展包括:①地基GPS 站网的应用更加广泛这主要包括测定地球自转参数、维持TTRF 系统、监测全球和局部或区域板块运动、结合验潮站数据监测绝对海平而变化、测定大气可降水份以研究全球气候的变化和改善中短期大气顶报模型、用于守时和定时、监测地震和火山等自然灾害以及统一高程基准等。②空基和星基GPS 技术进人实用化阶段, ③G P S 气象学的研究已成为G P S 应用研究的热点之一。根据G P S 接收机的位置,G P S 遥感大气水汽含量可分为地基和空基两种技术, 地基G PS 遥感技术能以较高的平面分辨率测定大气中可降水份, 目前其精度可达到lm m --2 m m。空基G PS 用掩星法可提供电离层离子浓度和大气
中可降水份的连续水平截面信息, 结合地基G PS 的垂直截面信息, 可生成三维层析成像资料。气象资料可用于研究全球气候变化和改善天气预报模型。④G P S 测高将成为G PS 应用研究的新方FlJ。低轨卫星(或空间载体)携带的G PS 接收机设置了两个天线, 一个用于天线平台的定位, 另一个用于接收从洋面或冰面上反射回来的G P S 信号, 以确定接收机至洋面或冰面的高度。
在此，要特别介绍一下中国的北斗系统。北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这4项原则。时至今日，共有9颗卫星被送到轨道运行，建成了北斗系统的第一阶段。最后，北斗卫星导航系统空间段将由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，将在各个领域为中国科技的发展带来更过支持。
（三）空间大地测量中V L BI技术的应用甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry,VLBI），是利用电磁波干涉测量在多个测站上同步接收河外射电源（类星体）发射的无线电信号进行测站间时间延迟干涉处理以测定测站间相对位置以及从测站到射电源的方向的技术与方法。最近10 年来，VLBI 观测结果的可靠性和重要性得到了愈来愈广泛的承认。该技术在大地测量和天体测量中，主要用于建立和维持天体参考系和地球参考系；监测地球自转变化和极移；监测全球板块运动和区域性地壳形变；并为其他大地测量技术提供高精度标准。目前，该技术被认为是全球尺度相对定位、确定日长、极移以及连接天体参考框架最精密可靠的技术手段。
在我国，VLBI技术也得到的广泛应用。中国的VLBI网目前由北京、上海、昆明和乌鲁木齐的四个望远镜以及位于上海的天文台的数据处理中心组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多公里的巨大的综合望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒，甚至更高。
VLBI测轨分系统的具体任务是获得卫星的VLBI测量数据，包括时延、延迟率和卫星的角位置，并参与轨道的确定和预报。具体的任务，比如说完成卫星在24小时、48小时周期的调相轨道段的测轨任务。完成卫星在地月转移轨道段、月球捕获轨道段以及环月轨道段的测轨任务。并且还要参加调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道段的准实时轨道的确定和预报。
而更为大家所熟知的嫦娥一号卫星的精密测、定轨任务，就是ＶＬＢＩ作为分系统参与到绕月探测工程首次飞行任务中测控系统的一个分系统，共同保证了嫦娥一号的成功发射。
（四）空间大地测量中激光测距（LR）技术的应用
激光测距是目前精度最高的绝对(地心)定位技术, 仍然具有很大的发展潜力。它对大地测量的主要贡献在于:建立全球地心参考系, 精确测定地球自转参数及其潮汐与非潮汐变化, 测定地球质心运动和地球平均引力场(包括地心引力常数G M ) , 监测地球重力场的长波时变量以及测高卫星的轨道确定和校准等
其中，又细分为激光测月( LLR) 和激光测卫( SLR)技术。激光侧月(LLR) 是由地面激光测距站向安置在月球上反射镜阵列发射激光脉冲, 以该脉冲往返时间来测量地面站至月球的距离。激光测卫（SLR）的原理是: 由地面激光测距站向载有反射镜的卫星发射激光脉冲, 由取样，电路截取其极小部分能量作为基准信号, 送至测时装置; 激光脉冲的大部分由光学系统发射至卫星, 由接收, 经放大和整形后送至测时装置, 与基准信号比较, 便得到脉冲往返地面站与卫星之间经历的时间,换算为距离。
结语
现在的空间大地测量技术，除了卫星重力探测技术(卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量)以外,主要包括全球定位系统(G P S) 、甚长基线干涉测量(VLB I) 和激光测距(L R ) (包括卫星激光测距(S L R )和激光测月技术(L L R ) )。尤其随着VLBI 技术与GPS系统在空间大地测量领域的广泛应用，大地测量正在朝着方法更加优化，精度更高的方向发展。
空间大地测量在地球定向参数（极移、日长变化等）的测定、地球重力场模型的建立、建立和维持地球参考框架、研究地壳形变与各种地球动力学现象、监测地质灾害等各个方面越来越成为不可替代的技术手段。同时，在海洋探索方面，空间大地测量的相关技术同样在测定地球自转参数及其潮汐与非潮汐变化海洋重力异常、确定海洋大地水准面及海面地形等方面发挥着越来越重要的作用。可以说为地球科学的发展奠定了相当坚实的基础。
反观中国在空间大地测量方面的发展，是在令人自豪。如我国独立研制的北斗卫星导航系统将在建成之后，为我们的大地测量的发展贡献更多力量。中国的VLBI技术的发展也是突飞猛进，现已在各个领域得到广泛应用，如大地坐标系的维护、精密定位定轨等。相信中国在地球科学方面的发展必定日新月异，创造出更多成绩。
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空间大地测量学 1、试述VLBI原理及其应用。（VLBI，very long baseline interferometry)缩写甚长基线干涉测量技术。 简单来说，VLBI就是把几个小望远镜联合起来，达到一架大望远镜的观测效果。这是因为，虽然射电望远镜能“看到”光学望远镜无法看到的电磁辐射，从而进行远距离和异常天体的观测，但如果要达到足够清晰的分辨率，就得把望远镜的天线做成几百公里，甚至地球那么大。上世纪50年代，剑桥大学的天文学家马丁〃赖尔建成了第一台射电干涉仪，使不同望远镜接收到的电磁波可以叠加成像，在此基础上 ，VLBI得以发展。1974年，赖尔以此获得了诺贝尔奖。 原理：射电源辐射出的电磁波﹐通过地球大气到达地面﹐由基线两端的天线接收。由于地球自转﹐电磁波的波前到达两个天线的几何程差(除以光速就是时间延迟差)是不断改变的。两路信号相关的结果就得到干涉条纹。天线输出的信号﹐进行低噪声高频放大后﹐经变频相继转换为中频信号和视频信号。在要求较高的工作中﹐使用频率稳定度达10 的氢原子钟﹐控制本振系统﹐并提供精密的时间信号，由处理机对两个“数据流”作相关处理﹐用寻找最大相关幅度的方法﹐求出两路信号的相对时间延迟和干涉条纹率。如果进行多源多次观测﹐则从求出的延迟和延迟率可得到射电源位置和基线的距离﹐以及根据基线的变化推算出的极移和世界时等参数。参数的精度主要取决于延迟时间的测量精度。因为﹐理想的干涉条纹仅与两路信号几何程差产生的延迟有关﹐而实际测得的延迟还包含有传播介质(大气对流层﹑电离层等)﹑接收机﹑处理机以及钟的同步误差产生的随机
延迟﹐这就要作大气延迟和仪器延迟等项改正﹐改正的精度则关系到延迟的测量精度。目前延迟测量精度约为0.1毫微秒。 中国科学院的VLBI网是测轨系统的一个分系统，它目前由北京、上海、昆明和乌鲁木齐的四个望远镜以及位于上海的天文台的数据处理中心组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多公里的巨大的综合望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒，甚至更高。 VLBI测轨分系统的具体任务是获得卫星的VLBI测量数据，包括时延、延迟率和卫星的角位置，并参与轨道的确定和预报。具体的任务，比如说完成卫星在24小时、48小时周期的调相轨道段的测轨任务。完成卫星在地月转移轨道段、月球捕获轨道段以及环月轨道段的测轨任务。并且还要参加调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道段的准实时轨道的确定和预报。 VLBI测轨分系统从2007年10月27日起，即卫星24小时的调相轨道段的第一天正式实施对嫦娥一号卫星的测量任务。现在已经完成了24小时、48小时调相轨道、地月转移轨道段和月球捕获轨道段的第一天总共十天的测量任务。 其他应用 VLBI分系统的各测站数据处理中心设备工作正常，VLBI测量数据及时传输到北京的航天飞控中心，数据资料很好，满足了工程的要求，为嫦娥一号卫星的精确定轨作出了贡献。
第一章 1.大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，精确测定大地控制网点的坐标，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。 2.大地测量的基本任务 (1)技术任务:精确测定大地控制点的位置及其随时间的变化也就是它的运动速度场，建立精密的大地控制网，作为测图的控制，为国家经济建设和国防建设服务。 (2)科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。 3.大地测量的作用 (1)为地形测图与大型工程测量提供基本控制； (2)为城建和矿山工程测量提供起始数据； (3)为地球科学的研究提供信息； (4)在防灾、减灾和救灾中的作用； (5)发展空间技术和国防建设的重要保障。 4.大地测量学的主要研究内容 大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学 第二章 1.大地水准面:设想海洋处于静止平衡状态时，将它延伸到大陆下面且保持处处与铅垂线正交的包围整个地球的封闭的水准面. 特点：重力方向不规则变化:原因是地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀 大地水准面处处与铅垂线正交，所以大地水准面是一个无法用数学公式表示的不规则曲面。 2.参考椭球:把形状和大小与大地体相近，且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。参考椭球面是测量计算的基准面，椭球面法线则是测量计算的基准线。另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线 3.总地球椭球：从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。总地球椭球满足以下条件： （1）椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。 （2）椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面之间的差距平方和为最小。 （3）椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。 大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N表示。 4.垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。两者之间的夹角u称为垂线偏差 5.常用的坐标系统： 天球坐标系地球坐标系天文坐标系大地坐标系空间大地直角坐标系地心坐标系 站心坐标系高斯平面直角坐标系 6.高斯投影的特点： （1）高斯投影是正形投影的一种，投影前后角度相等。 （2）中央子午线投影后为一直线，且长度不变。距中央子午线越远的子午线，投影后弯曲越大，长度变形越大。 （3）椭球面除中央子午线外其他子午线投影后均向中央子午线弯曲，并向两极收敛，对称于中央子午线呵赤道。 （4）在椭球面上对称于赤道的纬圈，投影后仍为对称的曲线，并与子午线的投影曲线相互垂直且凹向两极。 7.时间系统
我国大地测量技术的新进展 摘要：我国是一个幅员辽阔的国家，其面积占据了亚洲的大部分地区，因此对 于土地的测量成为了一个必不可少的工作。其不仅能够为农业，工业的发展提供 便利，更能够让我国的战略部署得到参考，因此如何进行有效的大地测量是非常 重要的。本文就是针对了我国现有的大地测量技术进行探讨，从而得出，我国的 大地测量工作在那些地方可以开发全新的技术。 关键词：大地测量；数据处理；技术应用 随着科技的发展，当今的世界已经走向了信息化，数字化的时代，对于大地 的测量，也开启了科技化的时代。曾经的人工丈量已经完全不适用于当今的社会，而且人工测量存在着非常大的误差，因此科技测量，是当前最为主要的手段。不 得不说，在大地测量的新技术研发方面，我国是遥遥领先的。其主要原因为我国 幅员辽阔，比大部分国家都需要进行大地测量。 1当今大地测量学的特征 1.1多维度大地测量的建立和发展应用 在古代，大地测量主要是采取人工手工丈量的方式，这种丈量是二维的，只 能从单纯的长宽来进行大地测量。但是随着时代的发展，光学仪器为代表的测量 方式诞生，其测量方式就变成了三维的，能够通过长，宽，高，来进行测量，这 种测量相对准确，但是耗时太多，对人力的需求较大，依旧是一种难以大范围应 用的方式。但是先进，空间大地测量技术开启，在测量的时候，能够将所需要测 量的地点置于绝对的地球质心的三维绝对位置，这不仅提高了测量的精准度，也 让测量的速度大大增加，对于人力的需求逐渐减少。 1.2完成了动态测量的构建，不局限于静态的数据。 传统的大地测量，只能得出一个静态的数据，这个数据只能代表测量时一瞬 间的大地状态，而且能够参考的时间也较少，一些数据难以应用。就导致了原本 的大地测量技术存在着严重的缺陷，只能应用于一些不需要实时变更的计划中。 但是现今的大地测量技术，实现了对地球整体动态的检测，能够实时反映地球的 数据，这就让大地测量变得生动，其数据也从单纯的数据图表，变成了一个不断 变化的数据库，在任何的计划和应用中，都能起到实际作用，而不仅仅是单纯的 参考作用。这就是动态测量构建的具体意义。 1.3从相对到绝对，从局面到全面，大地测量不仅局限于单纯的相对指标，而是发展成为绝对指标的代名词。 在曾经，大地的测量因为科技的不够全面，导致了其测量的维度是有限的， 只能在一定的范围内得出可以相对参考的数据，这些数据通常用处不大，只能起 到一定的参考和指示的作用。因此，可以说，在曾经的时代，是不具备一个完善 的大地测量技术的。但是随着空间大地测量技术的开启，对于大地的测量就是多 维度的，是全面的，也是绝对嘚能够在空间之中，对地球的位置进行监控，从而 了解地球的多数指标，对于地球是一种全面的监控。尤其是在地球运行的演示中，空间大地测量技术，能够更好的还原出地球的本貌，让数据更加的生动形象。 2大地测量数据的融合作用 2.1参数选择的原因 在曾经的大地测量中，由于测量数据过于死板，就导致一些都要依靠参数的 建立。这些参数的建立还存在着数据的不够全面，而且其变化规律也不够直观明显。因此，在建立参数图表的同时，科研人员存在着一定得片面性，导致所建立
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：
第一章 大地测量学定义 广义：大地测量学是在一定的时间-空间参考系统中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。 狭义：大地测量学是测量和描绘地球表面的科学。包含测定地球形状与大小，测定地面点几何位置，确定地球重力场，以及在地球上进行必须顾及地球曲率的那些测量工作。 大地测量学最基本的任务是测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息。 P1 P4 P6(了解几个阶段、了解展望) 大地测量学的地位和作用： 1、大地测量学在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础先行性的重要保证作用 2、大地测量学在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与保护中发挥着独具风貌的特殊作用 3、大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障 4、大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要 5、大地测量学是测绘学科的各分支学科（其中包括大地测量、工程测量、海洋测量、矿山测量、航空摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统等）的基础科学 现代大地测量学三个基本分支：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学 第二章 开普勒三大行星运动定律： 1、行星轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上 2、行星运动中，与太阳连线哎单位时间内扫过的面积相等 3、行星绕轨道运动周期的平方与轨道长半轴的立方之比为常数 地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）（可出简答题） 地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化（极移） 历元：对于卫星系统或天文学，某一事件相应的时刻。 对于时间的描述，可采用一维的时间坐标轴，有时间原点、度量单位（尺度）两大要素，原点可根据需要进行指定，度量单位采用时刻和时间间隔两种形式。 任何一个周期运动，如果满足如下三项要求，就可以作为计量时间的方法： 1、运动是连续的 2、运动的周期具有足够的稳定性 3、运动是可观测的 多种时间系统 以地球自转运动为基础：恒星时和世界时 以地球公转运动为基础：历书时→太阳系质心力学时、地球质心力学时 以物质内部原子运动特征为基础：原子时 协调世界时（P23） 大地基准：建立大地基准就是求定旋转椭球的参数及其定向（椭球旋转轴平行于地球的旋转
常规大地测量基本技术与方法 1、国家平面大地控制网建立的基本原理 大地测量学的基本任务之一，是在全国范围内建立高精度的大地测量控制网，以精密确定地面点的位置。确定地面点的位置，实质上是确定点位在某特定坐标系中的三维坐标，通常称其为三维大地测量。例如，全球卫星定位系统(GPS)就是直接求定地面点在地心坐标系中的三维坐标。传统的大地测量是把建立平面授制网和高程控制网分开进行的，分别以地球椭球面和大地水准面为参考面确定地面点的坐标和高程。因此，下面将分别进行介绍。 2、建立国家平面大地控制网的方法 2.1 常规大地测量法 2.1.1．三角测量法 1)网形 如下图所示，在地面上选定一系列点位1，2，…，使其构成三角形网状，观测的方向需通视，三角网的观测量是网中的全部(或大部分)方向值，由这些方向值可计算出三角形的各内角。 2)坐标计算原理 如果已知点1的坐标(2t，y1)，又精密地测量了点l至点2的边长3，z和坐标方位角01z，就可用三角形正弦定理依次推算出三角网中其他所有边长，各边的坐标方位角及各点的坐标。这些三角形的顶点称为三角点，又称大地点。把这种测量和计算工作称为三角测量。 3)三角网的元素三角网的元素是指网中的方向(或角度)、边长、方位和坐标。根据其来源的不同，以分为三类。①起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角，也称起算数据。②观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。②推算元素：由起算元素和观测元素的平差值推算的三角网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。 2.2.2．导线测量法 在地面上选定相邻点间互相通视的一系列控制点A、B、C…，连接成一条折线形状(如图)，直接测定各边的边长和相互之间的角度。若已知A点的坐标(又d，y4)和一条边的方位角(例如AAJ边的方位角04“)，就可以推算出所有其他控制点的坐标。这些控制点称为导线点，把这种测量和计算工作称为导线测量。
大地测量坐标系统及其转换 雷伟伟 河南理工大学测绘学院 wwlei@https://www.doczj.com/doc/5a11504136.html,
基本坐标系 1、大地坐标系 坐标表示形式：(, ,)L B H 大地经度L ：地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角； 大地纬度B ：P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角； 大地高H ：P 地点沿法线到椭球面的距离。 赤道面 S W 2、空间直角坐标系 坐标表示形式：(,,)X Y Z 以椭球中心O 为坐标原点，起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴，椭球的短轴为Z 轴（向北为正），在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴，构成右手直角坐标系O X YZ 。
Y W 3、子午平面坐标系 坐标表示形式：(,,) L x y 设P点的大地经度为L，在过P点的子午面上，以椭圆的中心为原点，建立x、y平 面直角坐标系。则点P的位置用(,,) L x y表示。 x
坐标表示形式：(,,)L u H 设椭球面上的点P 的大地经度为L 。在此子午面，以椭球中心O 为圆心，以椭球长半径a 为半径，做一个辅助圆。过P 点做一纵轴的平行线，交横轴于1P 点，交辅助圆于2P 点，连结2P 、O 点，则21P O P 称为P 点的归化纬度，用u 来表示。P 点的位置用(,)L u 表示。 当P 点不在椭球面上时，则应将P 沿法线投影到椭球面上，得到点0P ，0PP 即为P 点的大地高，0P 点的归化纬度，就是P 点的归化纬度。P 点的位置用(,,)L u H 表示。 x y P u 点在椭球面上时的 P u 点不在椭球面上时的x
第一章概论 1.测量学的基本体系：几何测量学、物理测量学、空间测量学 空间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：海洋区域无法布设控制网，陆地只能区域测量，建立区域参考椭球与区域水准面吻合；无法建立全球参考椭球。 4. 时代对测量提出的新要求 （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）水准面差距：GNSS等空间定位技术逐步取代传统的经典测量技术成为布设全球性或区域性的控制网的主要手段；人们对高精度的、高分辨率的水准面差距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、简便的全新的测量方法。 5. 空间测量产生的可能性 （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)称为空间测量学。 7. 空间测量的主要任务 一类是建立和维持各种坐标框架：
浅析GPS技术在大地测量中的应用 GPS定位技术由于其测量的准确性、快速性、便于移动性、方便快捷性在大地测量方面有广泛的应用。大地测量不仅是对物体所在空间的测量，其中还需要很多测量学的知识，而GPS定位技术即可解决这类问题。GPS定位技术在日常生活中也被广泛应用，为生活提供了很多便利。文章主要对GPS技术的简述、特点说明及其在大地测量方面的具体应用进行分析，仅供以后该方面研究提供参考。 标签：GPS技术；大地测量；特点；应用 大地测量包括确定地面点位、地球的宏观大小及测量地球重力场。内容包括三角测量、精密导线测量、卫星大地测量、重力测量和大地测量的有关计算等。一般在大地测量学的任务上是通过精密导线、三角测量等方法建立有关水平控制网，来提供水平的大地位置。近些年由于GPS技术测量的准确性、快速性、便于移动性、方便快捷性在大地测量方面有广泛的应用，且几乎可以代替传统的几何和物理测量法。 1 GPS技术的简述 GPS是英文Global Positioning System即全球定位系统的简称。GPS最初是由美国研制出的一种全天候、高精度的全球卫星定位导航系统，主要满足于全球所有地方的军事使用，可以准确的确定三维的位置、动态和时间等等。这使得卫星通信技术与导航结合起来，在很大程度上提高了全社会的信息交流水平，并且有效地推动了互联网经济的发展。 GPS系统的空间卫星部分由24颗卫星组成，其巧妙的布局保证了GPS定位的准确性。地面观测部分主要由三方面组成，有主控、地面天线处和监测站。主控站即起到主要控制调整作用，其位于美国的空军基地，是对整个地球表面监控系统的管理和技术中心。监测站则是采集主要数据，包括GPS卫星数据和监测站位置的环境数据，发送给主控站。用户部分主要为GPS接收机，主要作用是利用GPS卫星传来的信息来计算用户当时所在的三维位置和时间等。 2 GPS技术在大地测量中的特点 2.1 GPS技术测量的精准性 GPS定位系统最重要的特点就是精准性，且其可以根据不同的测量精度、不同的作业方式进行调整。在大地测量控制网中，各个测量点都可以直接从GPS 发出的讯号中获得三维定位的准确信息。在控制网中每个网点之间不会出现积累误差或逐点计算的情况。 2.2 仪器操作简单方便
VLBI空间大地测量技术原理简介与技术应用 摘要：深长基线干涉测量(VLBI)是重要的空间大地测量技术，本文主要简要介绍了VLBI的大地测量原理，以及VLBI在大地测量方面的一些应用。 关键词：VLBI 1.前言 空间大地测量在近20多年中获得了长足的发展，以VLBI、SLR、GPS、LLRDORIS 等为主要标志的空间测量技术大大推动了大地测量学的发展，也大大富了大地测量学，特别是空间大地测量学的研究内容。这些手段的应用将大加强大地测量控制网的强度和可靠性，尤其是在大尺度范围内，可大大改善度系统误差和其它系统误差的积累。VLBI极高的相对精度和分辨率，大大提高了如大地测量定位、参考框架的连接、地球自转和极移监测、估计地壳运动和绘制河外射电源图像等许多任务的精度水平。 2. VLBI大地测量原理 甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry，VLBI )是本世纪六十年代末发展起来的一种全新的空间大地测量技术，它通过测定来自河外射电源的信号在两个接收天线之间的传播延时来精确求定地面点间的相对位置。VLBI 测量的几何原理如下图所示： 图2-1 VLBI几何原理图 射电源辐射出的电磁波通过地球大气到达地面，由基线两端的天线接收。由于地球自转，电磁波的波前到达两个天线的几何程差(除以光速就是时间延迟差)是不断改变的。两路信号相关的结果就得到干涉条纹。天线输出的信号进行低噪
声高频放大后，经变频相继转换为中频信号和视频信号。 由于两天线到某一射电源的距离不同，有一路程差L ，则射电信号的同一波前到达两天线的时间也不相同，有一时间延迟g τ根据图2-1的几何关系： g C L τ?= （1） 其中C 为真空中的光速。 若设_B 为天线1到天线2的基线矢量，K 为被观测的射电源方向的单位矢量，则有： ??? ???-=-K B C g 1τ （2） 其对时间的倒数即为延迟率： ??? ?????-=-K B t C g 1.τ （3） 式(2)就是VLBI 从纯几何关系出发推出的时间延迟(几何延迟)。而实际 上，由于基线矢量随着地球自转在不断变化，射电源与测站之间也不是理想的 真空，在实际观测值中不可被免地包含了其它成份，因此vLBI 观测到的延迟 和延迟率比(2)、(3)式复杂的多，它们可以表示为: ++++=p i c g τττττ （4） ++++=p i c g .....τττττ （5） 式中c τ为两测站时钟的同步误差，i τ为两测站由于放大器、馈源、混濒 器等的不同而引起的时间延迟，p τ为大气层、电离层、行星之间等离子体等 引起的传播介质延迟。上述公式中与天线有关的参数都是在地心天球坐标系中描述的但这些通常是在地球坐标系给出的，所以必须通过必要的坐标旋转将它们转
大地测量坐标系统及其转换 基本坐标系 1、大地坐标系 坐标表示形式:(, ,L B H 大地经度L :地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角; 大地纬度B :P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角; 大地高 H :P 地点沿法线到椭球面的距离。 赤道面 S W 2、空间直角坐标系
坐标表示形式:(,,X Y Z 以椭球中心O 为坐标原点,起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴,椭球的短轴为Z 轴(向北为正,在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴,构成右手直角坐标系O X YZ 。 Y W 3、子午平面坐标系 坐标表示形式:(,, L x y 设P点的大地经度为L,在过P点的子午面上,以椭圆的中心为原点,建立x、y 平
面直角坐标系。则点P的位置用(,, L x y表示。 x 坐标表示形式:(,,L u H 设椭球面上的点P 的大地经度为L 。在此子午面,以椭球中心O 为圆心,以椭球长半径a 为半径,做一个辅助圆。过P 点做一纵轴的平行线,交横轴于1P 点,交辅助圆于2P 点,连结2P 、O 点,则21P O P 称为P 点的归化纬度,用u 来表示。P 点的位置用(,L u 表示。 当P 点不在椭球面上时,则应将P 沿法线投影到椭球面上,得到点0P ,0PP 即为P 点的大地高,0P 点的归化纬度,就是P 点的归化纬度。P 点的位置用(,,L u H 表示。
x y P u 点在椭球面上时的 P u 点不在椭球面上时的x
坐标表示形式:(,, L φρ 设P 点的大地经度为L ,连结O P ,则POx φ∠=,称为球心纬度,OP ρ=,称为P 点的向径。P 点的位置用(,,L φρ表示。 x 6、大地极坐标系 坐标表示形式:(,S A 以椭球面上某点0P 为极点,以0P 的子午线为极轴,从0P 出发,作一族A =常数的大地线和S =常数的大地圆。它们构成相互正交的坐标系曲线,即椭球面上的大地极坐标系,简称地极坐标系。在大地极坐标系中,点的位置用(,S A 来表示。 P A =常数 S =常数 坐标表示形式:1(,,P X Y Z -
空间大地测量的应用 摘要通过学习空间大地测量学的课程，结合空间大地各项技术的最新成果与进展，系统介绍了目前空间大地测量的各项技术在各领域的应用。 关键字空间大地测量；应用；大地测量技术 分类号 近年来，随着VLBI技术和卫星导航技术的飞速发展，大地测量学经历了一场划时代的革命性的变革，克服了传统的经典大地测量学的时空局限，进入了以空间大地测量为主的现代大地测量的新阶段。空间大地测量所求得的点位精度、地球定向参数（极移、日长变化等）的精度、地球重力场模型的精度和分辨率比以前都有了极大的提高。空间大地测量已经成为建立和维持地球参考框架、测定地球定向参数、研究地壳形变与各种地球动力学现象、监测地质灾害的主要手段之一，并渗透到人类的生产、生活、科研和各种经济活动中，从而使大地测量处于地球科学多种分支学科的交汇边缘，成为推动地球科学发展的前沿学科之一，加强了大地测量学在地球科学中的战略地位。 利用自然天体或人造天体的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称为空间大地测量学。随着空间大地测量成为实现大地测量学科各类目标的主要技术手段, 正主导着学科未来的发展方向和科学地位, 目前正向更高的水平发展。空间大地测量技术除了卫星重力探测技术(卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量)以外,主要包括全球定位系统(G P S) 、甚长基线干涉测量(VLB I) 和激光测距(L R ) (包括卫星激光测距(S L R )和激光测月技术(L L R ) )。 （一）空间大地测量在卫星重力探测技术方面的应用 地球重力场的研究始终是大地测量学科发展最活跃的领域之一。人类认识地球重力场的水平不仅取决于在全球范围内测定重力和探测重力场信息的技术发展水平, 而且还取决于确定地球重力场的理论发展水平。目前进行重力探测的方法主要有地面重力测量、卫星重力测量和航空重力测量。 地面重力测量仍然是获取高精度、高分辨率重力数据的手段之一。主要是采用各种
2015级地信班方游游 第一章 大地测量学定义 在一定时间空间的参考系统中，测量和描绘地球以及其他行星体的一门学科。 大地测量学作用 1.在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础先行性的重要保证作用。 2.在防灾减灾救灾以及环境监测、评价和保护中发挥着独具风貌的特殊作用 3.是发展空间技术和国防建设的重要保证 4.在当代地球科学研究中地位越来越重要 5.是测绘学科各分支学科的基础科学 现代大地测量学的特点 1.测量范围大 2.从静态发展到动态，从表面深入到地球内部构造及动力过程 3.观测精度高 4.测量周期短 大地测量学基本内容 1.确定地球形状以及外部重力场及其随时间的变化，建立统一的大地测量坐标系，研 究地球形变，测定极移以及海洋水面地形及其变化等 2.研究月球及太阳系行星的形状及重力场 3.建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准为以 及海洋大地控制网，以满足国民经济和国防建设的需要 4.研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等 5.研究地球表面向托球迷或平面投影数学变换及有关的大地测量计算 6.研究大规模高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数据处理的理论和方法， 测量数据库建立及应用等 大地测量学发展简史 1.地球圆球阶段 2.地球椭球阶段 3.大地水准面阶段 4.现代大地测量新时期 大地测量的展望 1.GNSS,SLR,VLBI是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术 2.空间大地网是实现本学科科学技术任务的主要技术方案 3.精化地球重力场模型是大地测量学的主要发展目标 4.新一代国家测绘基准建设工程已经启动 第二章
开普勒三大行星运动定律 1.行星轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 2.行星运动中，与太阳连线在单位时间内扫过的面积相等 3.行星绕轨道运动周期的平方与轨道长半轴立方之比为常数。 岁差 由于日月等天体影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，是地轴方向相对于空间的长周期运动。 章动 地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期圆周运动，振幅为9.21″。 极移 地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化。 国际协议原点CIO 国际上五个ILS站以1900~1905年的平均纬度所确定的平极作为基准点。 时间的计量包括哪两大元素 1.时间原点。 2.度量单位。 计量时间的方法满足的条件（3点） 1.运动是连续的； 2.运动的周期具有足够的稳定性； 3.运动是可观测的。 春分点 当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。 什么是大地测量基准？ 用以描述地球形状的参考椭球的参数、参考椭球在空间中的定位及定向、描述这些位置时所采用的单位长度的定义。包括：平面基准、高程基准、重力基准等。 什么是大地测量参考系统与参考框架，两者有何关系？ 大地测量系统包括坐标系统、高程/深度基准和重力参考系统。 大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。是大地测量参考系统的具体实现。 什么是椭球定位与定向？ 椭球定位指确定椭球中心的位置，分为局部定位和地心定位； 椭球定向指确定椭球旋转轴的方向。
本科毕业论文周进展记录带评语[资料] 贵州大学本科毕业论文(设计)周进展情况记录 学生姓名学院生命科学学院指导教师 学号专业生态学班级论文(设计)题目 第十二周周进展记录: 前一阶段总结: 在这一周里将针对论文的细节进行检查，细心检查语言、词句、语法及逻辑性的错误，同时根据论文格式进行更加细致的修改，使其更加合乎论文的标准，使论文变得更加具有可观性。最后根据指导老师的要求定稿。 后一阶段计划: 继续交给老师审阅，定稿后按照学校的要求对字体等进行修改 问题与建议: 无 指导教师检查意见: 论文基本没什么问题，可以定稿。 指导教师签名: 2014年5月15日 贵州大学本科毕业论文(设计)周进展情况记录 学生姓名学院生命科学学院指导教师 学号专业生态学班级论文(设计)题目 第十一周周进展记录: 前一阶段总结:
有了前两次论文的斟酌，论文变得结构更加紧凑，但论文的总体看上去还有些冗杂，本周主要的工作就是对论文的内容进行进一步的修改，删去了有些偏离主题部分的内容，对于部分内容也要做相关的修改，对结论部分加强高度总结。 后一阶段计划: 继续交给老师审阅，后进行修改 问题与建议: 无 指导教师检查意见: 论文基本上合理，但是内容还值得认真推敲，请认真阅读后找出不合理的地方，再进行修改，现在修改的重点是要按照论文指南的要求对整篇文章的格式进行修改。 指导教师签名: 2014年5月7日 贵州大学本科毕业论文(设计)周进展情况记录 学生姓名学院生命科学学院指导教师 学号专业生态学班级论文(设计)题目 第十周周进展记录: 前一阶段总结: 本周的任务是将经过第一次修改的论文再次修改交给老师审阅，将对论文的初稿进行进一步的完善。这一次撰写主要针对论文的结构。按照指导老师的意见，删去了部分与主题部分有些不合的部分，同时针对论文的结构加上了一些使论文结构紧凑的部分。 后一阶段计划: 继续交给老师审阅，后进行修改 问题与建议:
大地测量学 大地测量学，又称为测地学。根据德国著名大地测量学家F.R. Helmert的经典定义，大地测量学是一门量测和描绘地球表面的科学。也就是研究和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。它也包括确定地球重力场和海底地形，是测绘学的一个分支。英文解释：A subdivision of geophysics which includes determination of the size and shape of the earth, the earth`s gravitational field, and the location of points fixed to the earth`s crust in an earth-referred coordinate system. (Source: MGH)" 简介编辑 大地测量学是测绘学的一个分支。研究和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。 大地测量学中测定地球的大小，是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状；测定地面点的几何位置，是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上，用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置，用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。 大地测量工作是为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网，为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点，同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料。 任务编辑 它的基本任务是研究全球，建立与时相依的地球参考坐标框架，研究地球形状及其外部重力场的理论与方法，研究描述极移固体潮及地壳运动等地球动力学问题，研究高精度定位理论与方法。 测地学 测地学 确定地球形状及其外部重力场及其随时间的变化，建立统一的大地测量坐标系，研究地壳形变（包括地壳垂直升降及水平位移），测定极移以及海洋水面地形及其变化等。·研究月球及太阳系行星的形状及其重力场。 建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准网以及海洋大地控制网，以满足国民经济和国防建设的需要。 研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。 研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算。 研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。 分支编辑 几何大地测量学亦即天文大地测量学：它的基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。 物理大地测量学也称理论大地测量学：它的基本任务是用物理方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场。
《空间大地测量学》思考题 1. 简述天球坐标系与地球坐标系的区别。 答：天球坐标系：不随地球自转的地心坐标系，是空间固定坐标系，用于对卫星位置描述。 地球坐标系：与地球固联的地心坐标系，用于描述用户空间位置。也就是把地球视为理想球体，以其旋转轴两极的最短球面连线为经线，垂直于经线的是纬线形成的角度坐标系。 二者区别：天球坐标是天文用的，地球坐标是地理用的；天球坐标能描述星体相对于地球的角度位置，地球坐标只描述物体在地球表面的位置。 它们都是角坐标系，但是地球坐标是以地球表面为球面的，是有半径的；而天球坐标半径无关，只要是某一球面即可 2. 试述历元天球坐标系到协议地球坐标系的转换过程。 答：（1）岁差旋转变换 ZM （t0)表示历元J2000.0年平天球坐标系z 轴指向，ZM （t ）表示所论历元时刻t 真天球坐标系z 轴指向。两个坐标系间的变换式为： )()(0)()()(t M A z A y A z t M z y x R R Z R z y x ??????????--=??????????ξθ 式中：ζ A ，θA ，ZA 为岁差参数。 （2）章动旋转变换 类似地有章动旋转变换式： )()()()()(t M x z x t c z y x R R R z y x ??? ????????-?--=??????????εψεε 式中：ε为所论历元的平黄赤交角，⊿ψ，⊿ε分别为黄经章动和交角章动参数。 （3）瞬时极天球坐标系与瞬时极地球坐标系的转换关系为： ct G z et z y x R z y x ??? ???????=??????????)(θ 下标et 表示对应t 时刻的瞬时极地球坐标系，ct 表示对应t 时刻的瞬时极天球坐标系。θG 为对应平格林尼治子午面的真春分点时角。
World Geodetic System ----世界大地测量系统（主要参量、历史演变和基本原理）The World Geodetic System is a standard for use in cartography, geodesy, and navigation. It comprises a standard coordinate frame for the Earth, a standard spheroidal reference surface (the datum or reference ellipsoid) for raw altitude data, and a gravitational equipotential surface (the geoid) that defines the nominal sea level. The latest revision is WGS 84 (dating from 1984 and last revised in 2004), which was valid up to about 2010[1]. Earlier schemes included WGS 72, WGS 66, and WGS 60. WGS 84 is the reference coordinate system used by the Global Positioning System. Main parameters The coordinate origin of WGS 84 is meant to be located at the Earth's center of mass; the error is believed to be less than 2 cm [2]. The WGS 84 meridian of zero longitude is the IERS Reference Meridian[3], 5.31 arc seconds or 102.5 metres (336.3 ft) east of the Greenwich meridian at the latitude of the Royal Observatory[4]&[5]. The WGS 84 datum surface is an oblate spheroid (ellipsoid) with major (transverse) radius a = 6378137 m at the equator and flattening f = 1/298.257223563[6]. The polar semi-minor (conjugate) radius b then equals a times (1?f), or 6356752.3142 m.[6] Presently WGS 84 uses the EGM96 (Earth Gravitational Model 1996) geoid, revised in 2004. This geoid defines the nominal sea level surface by means of a spherical harmonics series of degree 360 (which provides about 100 km horizontal resolution)[7]. The deviations of the EGM96 geoid from the WGS 84 reference ellipsoid range from about ?105 m to about +85 m[8]. EGM96 differs from the original WGS 84 geoid, referred to as EGM84. History Efforts to supplement the various national surveying systems began in the 19th century with F.R. Helmert's famous books Mathematische und Physikalische Theorien der Physikalischen Geod?sie (Mathematical and Physical Theory of Physical Geodesy). Austria and Germany founded the Zentralbüro für die Internationale Erdmessung (Central Bureau of International Geodesy), and a series of global ellipsoids of the Earth were derived (e.g., Helmert 1906, Hayford 1910/ 1924). A unified geodetic system for the whole world became essential in the 1950s for several reasons: (1)International space science and the beginning of astronautics. (2)The lack of inter-continental geodetic information. (3)The inability of the large geodetic systems, such as European Datum (ED50), North American Datum (NAD), and Tokyo Datum (TD), to provide a worldwide geo-data basis (4)Need for global maps for navigation, aviation, and geography. (5)Western Cold War preparedness necessitated a standardised, NATO-wide geospatial reference system, in accordance with the NATO Standardisation Agreement In the late 1950s, the United States Department of Defense, together with scientists of other