形變地球大地測量學

目錄
第1章 大地測量學基礎(chǔ)理論 1
1.1 天文與地球坐標參考系 1
1.1.1 相對論與參考系概述 1
1.1.2 **坐標系與歲差章動 8
1.1.3 國際天球和地球參考系 17
1.2 地球重力場基本理論 18
1.2.1 地球重力場概念與位理論 18
1.2.2 地球橢球與正常重力場 21
1.2.3 擾動地球重力場及其表示 24
1.2.4 地球重力場譜域球諧級數(shù)解 26
1.2.5 外部重力場空域邊值問題解 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 大地測量固體潮影響 51
1.4 地球大地測量基準概念 54
1.4.1 大地測量基準的定義與表現(xiàn)形式 54
1.4.2 大地測量參考系統(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 大地測量垂直基準 58
1.4.5 時間系統(tǒng)與時間轉(zhuǎn)換 60
第2章 固體地球形變力學基礎(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)造運動 68
2.3 彈性自轉(zhuǎn)地球形變力學理論 70
2.3.1 自轉(zhuǎn)地球的彈性運動方程 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 全球負荷球諧分析與負荷形變場綜合 87
3.2.1 地表負荷等效水高球諧級數(shù)表示 87
3.2.2 負荷形變場規(guī)格化球諧級數(shù)展開 88
3.2.3 負荷球諧分析與負荷效應(yīng)球諧綜合 92
3.3 負荷格林函數(shù)與負荷效應(yīng)空域積分算法 99
3.3.1 地面要素負荷直接影響積分 100
3.3.2 負荷間接影響格林函數(shù)積分 101
3.3.3 江河湖庫水變化負荷形變場計算 104
3.3.4 區(qū)域負荷形變場移去恢復(fù)法逼近 104
3.4 負荷SRBF 逼近與負荷效應(yīng)SRBF 綜合 108
3.4.1 地面負荷等效水高球面徑向基函數(shù)表示 109
3.4.2 適合負荷形變場監(jiān)測的球面徑向基函數(shù) 110
3.4.3 負荷及形變效應(yīng)徑向基函數(shù)參數(shù)形式 112
3.4.4 區(qū)域高分負荷形變場SRBF 逼近與綜合 114
第4章 地球自轉(zhuǎn)動力學與參考系轉(zhuǎn)換 118
4.1 地球自轉(zhuǎn)運動與動力學方程 118
4.1.1 剛體地球自轉(zhuǎn)歐拉動力學方程 118
4.1.2 地球自轉(zhuǎn)的軸、章動與極移 120
4.1.3 形變地球自轉(zhuǎn)動力學與瞬時極 124
4.1.4 地球自轉(zhuǎn)運動的激發(fā)函數(shù)表示 126
4.2 地球自轉(zhuǎn)的激發(fā)動力學基礎(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)的極移運動特征 129
4.2.3 錢德勒擺動的激發(fā)動力學機制 132
4.2.4 液核效應(yīng)與液核自由擺動頻率 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)運動有效角動量函數(shù) 136
4.3.1 物質(zhì)負荷有效角動量函數(shù)計算 137
4.3.2 物質(zhì)運動有效角動量函數(shù)計算 138
4.3.3 大地測量有效角動量函數(shù)計算 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 143
4.4.3 天球到地固坐標參考系轉(zhuǎn)換 144
第5章 固體地球潮汐形變效應(yīng)計算 147
5.1 地面及其外部大地測量固體潮效應(yīng)計算 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 大地測量全要素體潮效應(yīng)統(tǒng)一算法 159
5.1.5 大地測量固體潮效應(yīng)的特點及分析 163
5.2 地球外部海洋及大氣壓負荷潮效應(yīng)計算 165
5.2.1 全球海潮負荷球諧系數(shù)模型構(gòu)建方法 165
5.2.2 海潮與大氣壓潮負荷效應(yīng)計算及分析 168
5.2.3 海潮負荷效應(yīng)格林積分法區(qū)域精化 174
5.2.4 大地測量衛(wèi)星的潮汐攝動計算分析 176
5.3 地球質(zhì)心變化與形狀極移效應(yīng)計算 178
5.3.1 地球質(zhì)心與形狀極潮汐負荷效應(yīng) 178
5.3.2 地球質(zhì)心與形狀極非潮汐負荷效應(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)及其計算 189
5.4.4 ITRS中CIP瞬時地極坐標的計算 192
第6章 地球形變監(jiān)測的大地測量方法 193
6.1 地球形變監(jiān)測大地測量技術(shù) 193
6.1.1 空間大地測量監(jiān)測技術(shù) 193
6.1.2 衛(wèi)星重力場監(jiān)測技術(shù) 195
6.1.3 星載雷達對地監(jiān)測技術(shù) 199
6.1.4 高精度地面重力測量 200
6.1.5 定點連續(xù)形變監(jiān)測技術(shù) 205
6.1.6 重復(fù)大地測量監(jiān)測技術(shù) 208
6.2 全球重力場及負荷形變協(xié)同監(jiān)測 210
6.2.1 衛(wèi)星重力場觀測模型構(gòu)建 210
6.2.2 地面監(jiān)測站觀測模型構(gòu)建 212
6.2.3 多組觀測融合與參數(shù)估計方法 213
6.2.4 地表負荷中短波聯(lián)合監(jiān)測原則 217
6.3 固體地球形變參數(shù)大地測量方法 218
6.3.1 全球板塊運動模型空間大地測量方法 219
6.3.2 地球質(zhì)心變化與形狀極移的監(jiān)測方法 220
6.3.3 地球自轉(zhuǎn)參數(shù)的大地測量監(jiān)測方法 226
6.4 區(qū)域與局部形變場大地測量分析 228
6.4.1 水平地應(yīng)變分析與動力學特點 228
6.4.2 地面垂直形變及局部定量特征 232
6.4.3 區(qū)域負荷形變場多種異構(gòu)監(jiān)測 233
第7章 形變地球一體化大地測量基準 238
7.1 地球大地測量基準一體化科學背景 238
7.2 形變地球一體化大地測量參考系統(tǒng) 240
7.2.1 基于力學平衡形狀的地球參考系定位定向 240
7.2.2 協(xié)調(diào)統(tǒng)一的時空尺度標準及同步歸算方法 245
7.2.3 地球重力場與高程基準起算值及高程尺度 250
7.2.4 坐標參考系唯一性與參考框架運動學要求 253
7.2.5 大地測量形變效應(yīng)處理約定與計量學要求 254
7.2.6 形變地球大地測量參考系統(tǒng)定義及其內(nèi)涵 256
7.3 形變地球大地測量框架一體化實現(xiàn) 259
7.3.1 形變地球大地測量參考框架一體化方案 259
7.3.2 唯一參考系中歷元坐標框架運動學組合 263
7.3.3 參考系基準歷元傳遞優(yōu)化與穩(wěn)定性監(jiān)測 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 全球一體化大地測量基準的數(shù)據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 275
7.4 區(qū)域大地測量參考框架一體化構(gòu)建 276
7.4.1 區(qū)域大地測量參考框架的一體化方案 277
7.4.2 區(qū)域地面坐標參考框架的運動學實現(xiàn) 278
7.4.3 與坐標框架并置的垂直參考框架構(gòu)建 282
7.4.4 區(qū)域大地測量參考框架的一體化維持 285
第8章 多種異構(gòu)大地測量協(xié)同監(jiān)測原理 290
8.1 地球時空演變的大地測量觀測系統(tǒng) 290
8.1.1 形變地球大地測量觀測系統(tǒng) 290
8.1.2 空天地海各類大地測量技術(shù) 291
8.1.3 海量多源大地測量數(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 大地測量學原理約束多種異構(gòu)技術(shù)協(xié)同 300
8.2.2 監(jiān)測對象動力學約束多源數(shù)據(jù)深度融合 301
8.2.3 測量環(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 地表動力環(huán)境自適應(yīng)協(xié)同監(jiān)測感知 304
8.3.1 地表動力環(huán)境大地測量系統(tǒng)背景與原理 304
8.3.2 區(qū)域大地測量協(xié)同監(jiān)測與數(shù)據(jù)融合要點 305
8.3.3 自適應(yīng)動力學探測與監(jiān)測能力逐步增強 307
8.3.4 地面穩(wěn)定性變化監(jiān)測與地災(zāi)危險性預(yù)報 307
參考文獻 310
附錄1 地球潮汐負荷效應(yīng)與形變監(jiān)測計算系統(tǒng)ETideLoad4.5 314
附錄2 本書主要物理量及其單位 317