形變地球大地測(cè)量學(xué)

目錄
第1章 大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)理論 1
1.1 天文與地球坐標(biāo)參考系 1
1.1.1 相對(duì)論與參考系概述 1
1.1.2 **坐標(biāo)系與歲差章動(dòng) 8
1.1.3 國際天球和地球參考系 17
1.2 地球重力場(chǎng)基本理論 18
1.2.1 地球重力場(chǎng)概念與位理論 18
1.2.2 地球橢球與正常重力場(chǎng) 21
1.2.3 擾動(dòng)地球重力場(chǎng)及其表示 24
1.2.4 地球重力場(chǎng)譜域球諧級(jí)數(shù)解 26
1.2.5 外部重力場(chǎng)空域邊值問題解 31
1.2.6 地球質(zhì)心、形狀極與慣性張量 33
1.3 地球潮汐理論基礎(chǔ) 38
1.3.1 海洋潮汐現(xiàn)象與平衡潮 38
1.3.2 天體引潮位調(diào)和展開 43
1.3.3 海洋分潮與調(diào)和分析 47
1.3.4 大地測(cè)量固體潮影響 51
1.4 地球大地測(cè)量基準(zhǔn)概念 54
1.4.1 大地測(cè)量基準(zhǔn)的定義與表現(xiàn)形式 54
1.4.2 大地測(cè)量參考系統(tǒng)技術(shù)要求 55
1.4.3 國際地球參考系與參考框架 57
1.4.4 大地測(cè)量垂直基準(zhǔn) 58
1.4.5 時(shí)間系統(tǒng)與時(shí)間轉(zhuǎn)換 60
第2章 固體地球形變力學(xué)基礎(chǔ)理論 64
2.1 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地球模型 64
2.1.1 地球系統(tǒng)的圈層結(jié)構(gòu) 64
2.1.2 地球內(nèi)部的力學(xué)性質(zhì) 65
2.1.3 球?qū)ΨQ彈性地球模型 66
2.2 地球圈層之間相互作用 67
2.2.1 核幔邊界與核幔相互作用 67
2.2.2 殼幔耦合與板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 68
2.3 彈性自轉(zhuǎn)地球形變力學(xué)理論 70
2.3.1 自轉(zhuǎn)地球的彈性運(yùn)動(dòng)方程 70
2.3.2 潮汐形變與勒夫數(shù)理論值 72
2.3.3 旋轉(zhuǎn)地球勒夫數(shù)緯度依賴 73
2.3.4 地球表層負(fù)荷形變基本理論 74
2.4 黏彈性地球形變與長期形變 75
2.4.1 地球的黏彈性及形變特征 75
2.4.2 黏彈性地球的固體潮滯后77
2.4.3 Mathews潮汐理論模型 77
2.4.4 地球長期形變與潮汐系統(tǒng) 78
第3章 地球表層水循環(huán)及負(fù)荷效應(yīng) 81
3.1 地球大氣、海洋、陸地水與水循環(huán) 81
3.1.1 大氣、水汽輸移與能量傳送 81
3.1.2 海水、環(huán)流與海平面變化 83
3.1.3 陸地水與地球表層水循環(huán) 85
3.2 全球負(fù)荷球諧分析與負(fù)荷形變場(chǎng)綜合 87
3.2.1 地表負(fù)荷等效水高球諧級(jí)數(shù)表示 87
3.2.2 負(fù)荷形變場(chǎng)規(guī)格化球諧級(jí)數(shù)展開 88
3.2.3 負(fù)荷球諧分析與負(fù)荷效應(yīng)球諧綜合 92
3.3 負(fù)荷格林函數(shù)與負(fù)荷效應(yīng)空域積分算法 99
3.3.1 地面要素負(fù)荷直接影響積分 100
3.3.2 負(fù)荷間接影響格林函數(shù)積分 101
3.3.3 江河湖庫水變化負(fù)荷形變場(chǎng)計(jì)算 104
3.3.4 區(qū)域負(fù)荷形變場(chǎng)移去恢復(fù)法逼近 104
3.4 負(fù)荷SRBF 逼近與負(fù)荷效應(yīng)SRBF 綜合 108
3.4.1 地面負(fù)荷等效水高球面徑向基函數(shù)表示 109
3.4.2 適合負(fù)荷形變場(chǎng)監(jiān)測(cè)的球面徑向基函數(shù) 110
3.4.3 負(fù)荷及形變效應(yīng)徑向基函數(shù)參數(shù)形式 112
3.4.4 區(qū)域高分負(fù)荷形變場(chǎng)SRBF 逼近與綜合 114
第4章 地球自轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)與參考系轉(zhuǎn)換 118
4.1 地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)方程 118
4.1.1 剛體地球自轉(zhuǎn)歐拉動(dòng)力學(xué)方程 118
4.1.2 地球自轉(zhuǎn)的軸、章動(dòng)與極移 120
4.1.3 形變地球自轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)與瞬時(shí)極 124
4.1.4 地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的激發(fā)函數(shù)表示 126
4.2 地球自轉(zhuǎn)的激發(fā)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 127
4.2.1 二階重力位系數(shù)自轉(zhuǎn)形變效應(yīng) 127
4.2.2 地球內(nèi)部激發(fā)的極移運(yùn)動(dòng)特征 129
4.2.3 錢德勒擺動(dòng)的激發(fā)動(dòng)力學(xué)機(jī)制 132
4.2.4 液核效應(yīng)與液核自由擺動(dòng)頻率 134
4.2.5 地球自轉(zhuǎn)速率變化的尺度因子 135
4.3 地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有效角動(dòng)量函數(shù) 136
4.3.1 物質(zhì)負(fù)荷有效角動(dòng)量函數(shù)計(jì)算 137
4.3.2 物質(zhì)運(yùn)動(dòng)有效角動(dòng)量函數(shù)計(jì)算 138
4.3.3 大地測(cè)量有效角動(dòng)量函數(shù)計(jì)算 140
4.4 天球參考軸與地球參考系轉(zhuǎn)換 141
4.4.1 天球參考軸與天球中間極 141
4.4.2 天球中間參考系與中間零點(diǎn) 143
4.4.3 天球到地固坐標(biāo)參考系轉(zhuǎn)換 144
第5章 固體地球潮汐形變效應(yīng)計(jì)算 147
5.1 地面及其外部大地測(cè)量固體潮效應(yīng)計(jì)算 147
5.1.1 地面及其外部固體潮效應(yīng)統(tǒng)一表示 147
5.1.2 自轉(zhuǎn)微橢非彈性地球的體潮勒夫數(shù) 150
5.1.3 二階勒夫數(shù)的頻率相關(guān)性及其校正 153
5.1.4 大地測(cè)量全要素體潮效應(yīng)統(tǒng)一算法 159
5.1.5 大地測(cè)量固體潮效應(yīng)的特點(diǎn)及分析 163
5.2 地球外部海洋及大氣壓負(fù)荷潮效應(yīng)計(jì)算 165
5.2.1 全球海潮負(fù)荷球諧系數(shù)模型構(gòu)建方法 165
5.2.2 海潮與大氣壓潮負(fù)荷效應(yīng)計(jì)算及分析 168
5.2.3 海潮負(fù)荷效應(yīng)格林積分法區(qū)域精化 174
5.2.4 大地測(cè)量衛(wèi)星的潮汐攝動(dòng)計(jì)算分析 176
5.3 地球質(zhì)心變化與形狀極移效應(yīng)計(jì)算 178
5.3.1 地球質(zhì)心與形狀極潮汐負(fù)荷效應(yīng) 178
5.3.2 地球質(zhì)心與形狀極非潮汐負(fù)荷效應(yīng) 181
5.4 自轉(zhuǎn)極移效應(yīng)與自轉(zhuǎn)參數(shù)潮汐效應(yīng) 184
5.4.1 大地測(cè)量要素自轉(zhuǎn)極移形變效應(yīng) 184
5.4.2 自洽平衡海洋極潮效應(yīng)及其算法 186
5.4.3 地球自轉(zhuǎn)參數(shù)潮汐效應(yīng)及其計(jì)算 189
5.4.4 ITRS中CIP瞬時(shí)地極坐標(biāo)的計(jì)算 192
第6章 地球形變監(jiān)測(cè)的大地測(cè)量方法 193
6.1 地球形變監(jiān)測(cè)大地測(cè)量技術(shù) 193
6.1.1 空間大地測(cè)量監(jiān)測(cè)技術(shù) 193
6.1.2 衛(wèi)星重力場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù) 195
6.1.3 星載雷達(dá)對(duì)地監(jiān)測(cè)技術(shù) 199
6.1.4 高精度地面重力測(cè)量 200
6.1.5 定點(diǎn)連續(xù)形變監(jiān)測(cè)技術(shù) 205
6.1.6 重復(fù)大地測(cè)量監(jiān)測(cè)技術(shù) 208
6.2 全球重力場(chǎng)及負(fù)荷形變協(xié)同監(jiān)測(cè) 210
6.2.1 衛(wèi)星重力場(chǎng)觀測(cè)模型構(gòu)建 210
6.2.2 地面監(jiān)測(cè)站觀測(cè)模型構(gòu)建 212
6.2.3 多組觀測(cè)融合與參數(shù)估計(jì)方法 213
6.2.4 地表負(fù)荷中短波聯(lián)合監(jiān)測(cè)原則 217
6.3 固體地球形變參數(shù)大地測(cè)量方法 218
6.3.1 全球板塊運(yùn)動(dòng)模型空間大地測(cè)量方法 219
6.3.2 地球質(zhì)心變化與形狀極移的監(jiān)測(cè)方法 220
6.3.3 地球自轉(zhuǎn)參數(shù)的大地測(cè)量監(jiān)測(cè)方法 226
6.4 區(qū)域與局部形變場(chǎng)大地測(cè)量分析 228
6.4.1 水平地應(yīng)變分析與動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) 228
6.4.2 地面垂直形變及局部定量特征 232
6.4.3 區(qū)域負(fù)荷形變場(chǎng)多種異構(gòu)監(jiān)測(cè) 233
第7章 形變地球一體化大地測(cè)量基準(zhǔn) 238
7.1 地球大地測(cè)量基準(zhǔn)一體化科學(xué)背景 238
7.2 形變地球一體化大地測(cè)量參考系統(tǒng) 240
7.2.1 基于力學(xué)平衡形狀的地球參考系定位定向 240
7.2.2 協(xié)調(diào)統(tǒng)一的時(shí)空尺度標(biāo)準(zhǔn)及同步歸算方法 245
7.2.3 地球重力場(chǎng)與高程基準(zhǔn)起算值及高程尺度 250
7.2.4 坐標(biāo)參考系唯一性與參考框架運(yùn)動(dòng)學(xué)要求 253
7.2.5 大地測(cè)量形變效應(yīng)處理約定與計(jì)量學(xué)要求 254
7.2.6 形變地球大地測(cè)量參考系統(tǒng)定義及其內(nèi)涵 256
7.3 形變地球大地測(cè)量框架一體化實(shí)現(xiàn) 259
7.3.1 形變地球大地測(cè)量參考框架一體化方案 259
7.3.2 唯一參考系中歷元坐標(biāo)框架運(yùn)動(dòng)學(xué)組合 263
7.3.3 參考系基準(zhǔn)歷元傳遞優(yōu)化與穩(wěn)定性監(jiān)測(cè) 267
7.3.4 形變地球垂直參考框架及全球?qū)崿F(xiàn)方案 270
7.3.5 地球質(zhì)心變化、形狀極移與自轉(zhuǎn)極移問題 271
7.3.6 全球一體化大地測(cè)量基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 275
7.4 區(qū)域大地測(cè)量參考框架一體化構(gòu)建 276
7.4.1 區(qū)域大地測(cè)量參考框架的一體化方案 277
7.4.2 區(qū)域地面坐標(biāo)參考框架的運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)現(xiàn) 278
7.4.3 與坐標(biāo)框架并置的垂直參考框架構(gòu)建 282
7.4.4 區(qū)域大地測(cè)量參考框架的一體化維持 285
第8章 多種異構(gòu)大地測(cè)量協(xié)同監(jiān)測(cè)原理 290
8.1 地球時(shí)空演變的大地測(cè)量觀測(cè)系統(tǒng) 290
8.1.1 形變地球大地測(cè)量觀測(cè)系統(tǒng) 290
8.1.2 空天地海各類大地測(cè)量技術(shù) 291
8.1.3 海量多源大地測(cè)量數(shù)據(jù)及服務(wù) 295
8.2 多種異構(gòu)協(xié)同與多源數(shù)據(jù)深度融合 300
8.2.1 大地測(cè)量學(xué)原理約束多種異構(gòu)技術(shù)協(xié)同 300
8.2.2 監(jiān)測(cè)對(duì)象動(dòng)力學(xué)約束多源數(shù)據(jù)深度融合 301
8.2.3 測(cè)量環(huán)境效應(yīng)解析法多種異構(gòu)技術(shù)協(xié)同 302
8.2.4 分離解析綜合法多源異質(zhì)數(shù)據(jù)深度融合 303
8.3 地表動(dòng)力環(huán)境自適應(yīng)協(xié)同監(jiān)測(cè)感知 304
8.3.1 地表動(dòng)力環(huán)境大地測(cè)量系統(tǒng)背景與原理 304
8.3.2 區(qū)域大地測(cè)量協(xié)同監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)融合要點(diǎn) 305
8.3.3 自適應(yīng)動(dòng)力學(xué)探測(cè)與監(jiān)測(cè)能力逐步增強(qiáng) 307
8.3.4 地面穩(wěn)定性變化監(jiān)測(cè)與地災(zāi)危險(xiǎn)性預(yù)報(bào) 307
參考文獻(xiàn) 310
附錄1 地球潮汐負(fù)荷效應(yīng)與形變監(jiān)測(cè)計(jì)算系統(tǒng)ETideLoad4.5 314
附錄2 本書主要物理量及其單位 317