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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