第一章地球3-3岁差、章动、极移

大地测量学基础一、名词解释1、大地测量学：是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科。

2、天球：是指以地球质心O（或测站）为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。

3、大地基准：指用以描述地球形状的参考椭球的参数，以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。

4、岁差：地球绕地轴旋转，由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄级发生缓慢移动。

5、章动：地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短期周圆周运动，振幅为9.21秒，这种现象称为章动。

6、极移：地球自转使地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象被称为极移。

7、恒星时(ST)：以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。

8、真太阳时MT：以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。

一个真太阳日就是真太阳连续两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。

9、大地水准面：假想海洋处于完全静止的平衡状态时海水面延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面，叫大地水准面。

10、正常椭球：与地球质量相等且质量分布均匀的椭球。

11、正常重力加速度：正常椭球对其表面与外部点所产生的重力加速度。

12、正常位水准面：相应于正常重力加速度的重力等位面。

13、理论闭合差：由水准面不平行而引起的水准环线闭合差，称为理论闭合差。

14、正常椭球面：是大地水准面的规则形状（一般指旋转椭球面）。

因此引入正常椭球后，地球重力位被分成正常重力位和扰动位两部分，实际重力也被分成正常重力和重力异常两部分。

15、总的地球椭球：一个和整个大地体最为密合的。

总地球椭球中心和地球质心重合，总的地球椭球的短轴与地球地轴相重合，起始大地子午面和起始天文子午面重合，总地球椭球和大地体最为密合。

16、参考椭球：具有确定参数(长半径 a和扁率α)，经过局部定位和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球。

岁差、章动与极移的概念
岁差是由于地球自转轴的进动和公转轨道的形状不完全圆形而引起的，它使得春分点每年向西移动约50.3秒。

这意味着春分点在每年的3月20日左右。

岁差周期为约25770年。

章动是由于地球的扁率和自转轴的倾角引起的周期性变化。

它使得天球上的恒星轨迹不是完美的圆弧，而是呈现出波状曲线。

章动周期为约18.6年。

极移是地球自转轴在天球上的位置发生变化。

这是由于地球的形状和自转引起的。

极移对地球的转动有着明显的影响，因为它导致了地球的自转速度的变化。

极移的周期为约433天。

这些概念在天文学中具有重要的作用，帮助我们更好地理解和研究地球和天空的运动。

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岁差和章动、极移的两个分量X 和Y 以及世界时（Universal Time，UT1）和协调世界时（Universal Time coordinated，UTC）之差UT1-UTC 或者日长变化（其为UT1-UTC 的衍生物）常用来反映地球自转的变化，称为地球定向参数（EarthOrientation Parameters，EOP）。

其中，极移、UT1-UTC 和日长变化称为地球自转参数（EarthRotation Parameters，ERP）（孔祥元等，2010）。

随着现代空间大地测量技术如甚长基线干涉测量（Very Long Baseline Interferometry，VLBI）、卫星激光测距（Satellite Laser Ranging，SLR）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等的不断发展，已能为人们提高更高精度、更高分辨率的地球定向参数。

与经典光学测量技术相比，其观测精度提高了两个数量级（王保卫，1999）。

在极移方面，目前观测精度达到0.1 mas（相当于地面上3mm 的距离），日长变化的观测精度可达到0.01 ms（Wlofgang，2008；徐君毅，2010）由于复杂的数据处理过程，利用现在测量技术所获取的海量数据并不能实时的给出地球定向参数解算值，如运用VLBI、SLR 等高精度的观测手段来获取EOP 值往往要延迟2~5 天，而利用GPS，其解算速度相对较快，也要延迟2~3 个小时来获取EOP变化值。

但GPS 技术解算时受系统影响较大，长期性并不好，需要VLBI 和SLR 技术解算值来进行修正（王琪洁，2007；徐君毅，2010）。

基于此，地球自转参数是无法实时获取的，为了解决这一矛盾，利用已有观测资料对EOP 进行预测，建立高精度的预报模型就显得尤为重要。

极移主要包括两种：周期为12 个月的周年受迫摆动和周期为14 个月的Chandler 自由摆动，一般有平均极移和瞬时极移两种方式表示。

自然地理学绪论-第一章地球一、名词解释1、地球表层：是指海陆表面上下具有一定厚度范围，而不包括地球高空和内部的地球表层。

2、地理学：是研究地理环境的科学，即只研究地球表层这一部分人类环境。

3、自然环境：是由地球表层中无机和有机的、静止和动态的自然界各种物质和能量组成，具有地理结构特征并受到自然规律控制。

4、经济环境：是指自然条件和自然资源经人类利用改造后形成的生产力地域综合体，包括工业、农业、交通、城镇居民点等各种生产力实体的地域配置条件和结构状态。

5、社会文化环境：包括人口、社会、国家、民族、民俗、语言、文化等地域分布特征和结构构成，还涉及各种人群对周围事物的心理感应和相应的社会行为。

PS：社会文化环境是人类社会本身所构成的一种地理环境。

6、*天然环境（或原生自然环境）：即那些只受人类间接或轻微影响，而原有自然面貌未发生明显变化的自然环境。

如极地、高山、大荒漠、大沼泽、热带雨林、人类活动较少的海域等。

7、*人为环境或次生自然环境：即那些经受人类直接影响和长期作用之后，自然面貌发生重大变化的地区。

如农村、工矿、城镇等地区。

8、*大地水准面：即大地测量中所谓的地球形状，是指一种以平均海平面表示的平滑封闭曲面。

9、*太阳的视运动：太阳位于地球轨道上，从地球上看来，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。

10、*黄道：太阳视运动的路线叫做黄道，黄道所在的黄道面和地球轨道面是重合的。

11、*岁差：当地球自转轴旋进时，春分点西移，故地球自转不到一周即可两次经过春分点，这就是岁差。

12、*章动：极移现象实际上就是地球的自由章动，或称钱德勒章动。

13、*极移：由于地球质量分布不均匀，真正的极点位置常常发生变化，因此自转轴又将围绕新极点旋转，这种现象叫做极移。

14、地轴：地球南北极的连线是地球自转的轴线，即地轴。

15、地心：地轴的中点即地心。

16、天球：从地球看来，那些及其遥远的天体似乎是嵌在一个很大的球体上，这个假想球体叫做天球。

因历年真题中并未出现绪论部分的内容，所以本笔记不做总结，以节省考生复习时间。

一、地球在宇宙中的位置1.宇宙和天体宇宙是一个巨大无比的物质世界，其中包括着无数的天体和极其广阔的空间。

现代人类理解的宇宙是大约发生于100亿年前的大爆炸所形成的，范围相当于13亿光年的巨大空间。

随着人类科学技术水平的提高，已知宇宙的范围必将逐渐扩大。

（1）宇宙的组成宇宙中的天体可分为：恒星、行星、卫星、流星、彗星、星云等恒星：质量很大且能发光，肉眼能见看到。

99%以上都是恒星。

一切恒星都在不停运动行星：不发光，质量小于恒星，绕太阳系运动卫星：质量比行星更小，绕行星或矮行星运动，并随着行星绕恒星运动流星：在行星际空间运行，当接近地球，受引力作用时，可以改变轨道甚至陨落彗星：一种很小的。

但具有特殊外表和轨道的天体。

星云：一种云雾状的天体（2）光年人们把光在一年中传播的距离（94605xl08km)，即一个光年，作为量度天体距离的单位。

2.太阳和太阳系（1）太阳①太阳是银河系中众多恒星中的一颗，并以250km/ s的速度绕银心运动。

②太阳是一个炽热的发光球，它的内部不断进行着巨大的热核反应。

太阳表面温度高达6000K，中心温度更高达1500X104K。

③质量很大的太阳，以其巨大的引力维持着一个天体系统绕着它运动。

这个天体系统就是太阳系，而太阳位于太阳系的中心。

（2）行星行星是绕太阳系运动、自身不发光却能反射阳光的天体。

太阳系有8大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，其中前四个属于类地行星，后四个为类木行星。

①水星a.水星赤道半径2440km，密度5.43g/cm3,质量仅为地球的5.53%，平均公转速度约为48km/s，是公转速度最快的行星。

b.水星空气极稀薄，主要由氢（42%)、钠（42%)和氧（15%)组成。

c.昼夜温差极大，白昼可达427°C，而夜晚可降至-173°C,是太阳系中温差最大的行星。

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幵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）大地基進：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轴，椭球的起始子午面平行于地球的起始子午面）和定位（旋转椭球中心与地球中心的相对关系）。

2.地球表层（地理圈）由大气圈和岩石圈的一部分以及水圈，生物圈和土壤层组成，并使它具有一系列不同于地球其它部分的结构特征。

（三）自然地理学的分科自然地理学可分为1.综合自然地理学2.部门地理学：气候学地貌学土壤地理学地植物学动物地理学等二自然地理学的任务•研究各自然地理要素的特征、形成机制和发展规律；•研究各自然地理要素之间的相互关系，彼此之间物质循环和能量转化动态过程，从整体上阐明它的变化规律；三自然地理学与其它学科的关系•作为地理学分科的自然地理学，与地理学的其它分科有密切联系；自然地理学与其它地学和生物科学也有密切的关系；•和环境科学的联系。

第一章地球第一节地球在宇宙中的位置第二节地球的形状和大小第三节地球的运动第四节地理坐标第五节地球的圈层结构第六节地球表面的基本形态和特征第一节地球在宇宙中的位置一宇宙和天体宇宙中的天体可分为：恒星、行星、卫星、流星、彗星、星云等光年：光在一年中传播的距离定12自然地理学笔记x为一定时间内流域的降水量；u2为收入超过支出时的增量；w1为进入流域的地下径流量；z1为地表及土壤中凝结的水量；w2为由地下径流方式流出的水量；z2为雪面、土面、叶面、水面蒸发量;u1为支出超过收入时的减量；y为以地表径流方式流出的水量。

以上所有数值都用水深表示，则一条河流任意时段的水量平衡方程式可写为：x=y+(z2-z1)+(w2-w1)+(u2-u1)令z=z2-z1;u=u2-u1;w=w2-w1。

u、w可正可负，则平衡方程变为：x=y+z+u+w当其它条件相同时，流域面积越大，w就越小，因此，当计算大流域时，w可忽略，即公式变为：x=y+z+u当计算一年的时：x=y+z+u年；当计算多年水量平衡时：xo=yo+zo;xo为多年平均降水量，yo为正常径流量zo为正常蒸发量。

对于内陆流域，多年水量平衡式为:xo=zo,即多年平均降水量等于多年平均蒸发量。

六、河流的分类（一）河流分类的意义和原则河流分类的原则包括：1.以河流的水源作为河流最重要的典型标志，按照气候条件对河流进行分类；2.根据径流的水源和最大径流发生季节来划分；3.根据径流年内分配的均匀程度来划分；4.根据径流的季节变化，按河流月平均流量过程线的动态来划分；5.根据河槽的稳定性来划分；。

《GPS原理及其应用》习题《GPS原理及其应用》习题集第一章思考题［1］名词解释：天球；赤经；赤纬；黄道；春分点；岁差；章动；极移；世界时；原子时；协调世界时；儒略日。

［2］简述卫星大地测量的发展历史，并指出其各个发展阶段的特点。

［3］试说明GPS全球定位系统的组成。

［4］为什么说GPS卫星定位测量技术问世是测绘技术发展史上的一场革命?［5］简述GPS、GLONASS与NA VSAT三种卫星导航定位系统工作卫星星座的主要参数。

［6］简述(历元)平天球坐标系、(观测)平天球坐标系以及瞬时极(真)天球坐标系之间的差别。

［7］怎样进行岁差旋转与章动旋转?它们有什么作用?［8］为什么要进行极移旋转?怎样进行极移旋转?［9］简述协议地球坐标系的定义。

［10］试写出由大地坐标到地心空间直角坐标的变换过程。

［11］综述由(历元)平天球坐标系到协议地球坐标系的变换过程。

［12］简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。

［13］什么是GPS定位测量采用的时间系统?它与协调世界时UTC有什么区别?［14］试述描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。

［15］试画图并用文字说明开普勒轨道6参数。

［16］简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。

［17］地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响?［18］日、月引力对卫星的轨道运动有什么影响?［19］简述太阳光压产生的摄动力加速度，并说明它对卫星轨道运动有何影响?［20］综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。

［21］试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤。

第二章思考题［1］名词解释：码；码元(比特)；数码率；自相关系数；信号调制；信号解调；SA技术。

［2］试说明什么是随机噪声码?什么是伪随机噪声码?［3］C/A码和P码是怎样产生的?［4］试述C/A码和P码的特点。

［5］试述伪随机噪声码测距原理。

［6］试述导航电文的组成格式。

［7］名词解释：遥测字；交接字；数据龄期；时延差改正；传输参数。