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目 录 1

第四篇 卫星大地测量学 1

总论 1

第十八章坐标系统和时间系统 5

18.1坐标系统 5

18.1.1地球自转与坐标系统 5

18.1.2惯性坐标系 11

18.1.3地固坐标系 13

18.1.4 惯性坐标系与地固坐标系之间的变换 16

18.1.5站心坐标系 17

18.2时间系统 20

18.2.1 恒星时和世界时 21

18.2.2 历书时 23

18.2.3 原子时 24

第十九章卫星运动理论 26

19.1卫星的无摄运动 26

19.1.1 二体问题的微分方程 26

19.1.2微分方程的解 27

19.1.3 真近点角函数的展开式 38

19.2卫星的受摄运动 43

19.2.1摄动 43

19.2.2 卫星的受摄运动方程 45

19.2.3受摄运动方程的解法 47

19.3地球引力场引起的摄动 49

19.3.1 地球引力摄动函数的变换 49

19.3.2 长期、长周期和短周期摄动 57

19.3.3摄动的解 59

19.4 日月引力和地球潮汐引起的摄动 68

19.5大气阻力引起的摄动 72

19.6光压引起的摄动 80

19.7共振 85

19.8解卫星运动方程的数值法 87

19.8.1 卫星运动方程 88

19.8.2 卫星运动方程的数值积分 95

第二十章大地测量卫星和观测方法 101

20.1大地测量卫星 101

20.2照相观测 102

20.2.1 照相观测的仪器和观测方法 102

20.2.2 底片归算 105

20.3卫星多普勒测量 110

20.4卫星激光测距 116

20.5卫星测高 120

20.6卫星跟踪卫星的测量 122

20.7卫星重力梯度测量 128

20.8测时装置 132

第二十一章卫星大地测量几何法 134

21.1绪论 134

21.2同步观测 136

21.3同步观测站间弦方向的测定 137

21.3.1 测定站间弦方向的基本方法 137

21.3.2 同步观测弦方向的精度 139

21.4卫星三角网的整体平差 145

21.5几何解与其他资料的联合处理 147

21.6长边方位角的测定 147

22.1绪论 149

第二十二章卫星大地测量动力法 149

22.2动力法的基本原理 150

22.2.1观测量对观测时刻卫星状态向量和测站位置向量的偏导数 154

22.2.2 卫星观测时刻状态向量对动力参数的偏导数 156

22.2.3 用轨道根数作变量时有关偏导数的计算 159

22.2.4 偏差参数 163

22.2.5观测方程的解算 163

22.3卫星精密轨道的测定 164

22.3.1 卫星初始轨道的测定 164

22.3.2 轨道改进 165

22.3.3卫星星历表的计算 165

22.4带谐系数的测定 165

22.5田谐系数的测定 169

22.5.1 频率分析 170

22.5.2 共振分析 172

22.5.3地面重力测量资料的利用 174

22.5.4动力法与几何法的联合解算 176

22.6平均地球椭球参数的测定 177

22.6.1 地心引力常数的测定 178

22.6.2平均地球椭球赤道半径的测定 183

22.6.3三轴椭球参数的确定 187

22.7按地球引力位球谐函数展开式推求大地水准面高和重力异常 191

22.8地球自转参数的测定 193

22.9国际上几个主要机构按动力法解算的情况 198

22.10利用海军导航卫星系统定位 199

22.10.1 系统的组成 199

22.10.2 定位方法 200

22.10.3广播星历 201

22.11利用全球定位系统定位 205

22.11.1 全球定位系统概况 206

22.11.2全球定位系统的信号构成 208

22.11.3伪距测量 211

22.11.4载波相位测量 213

22.11.5传播介质的影响 218

22.11.6 GPS载波相位测量数据处理 222

第二十三章卫星大地测量的主要成果和发展方向 237

23.1绪论 237

23.2大地联测和卫星三角网 238

23.3地心坐标和地球重力场模型 241

23.4参心坐标系相对于地心坐标系的偏差 249

23.5基本大地测量参数 252

23.6地球自转参数 254

23.7卫星观测结果在地球物理学和地球动力学 255

方面的应用 255

23.8卫星大地测量的发展方向 255

第五篇 海洋大地测量学 265

总论 265

第二十四章海洋环境 272

24.1海洋自然环境 272

24.2海洋矿产资源 274

24.3海水性质和声波在海水中的传播 275

24.3.1 海水性质 275

24.3.2声波在海水中的传播 276

24.3.3声速 279

24.4.1概述 282

24.4潮汐 282

24.4.2各位潮位的定义 283

24.4.3潮汐理论概要 284

24.4.4 分潮 286

24.5 海流 289

第二十五章定位和导航 295

25.1绪论 295

25.2 卫星定位和导航系统以及VLBI系统 297

25.2.1 卫星定位和导航系统 297

25.2.2 VLBI 系统 298

25.3无线电定位和导航系统 299

25.3.1概述 299

25.3.2双曲线系统 299

25.3.3 圆／圆系统 304

25.3.4 无线电测向系统 305

25.4精密电磁波测距定位系统 305

25.5沿岸近程定位法 308

25.6船位推算导航系统 314

25.7声定位和导航系统 315

25.8组合定位和导航系统 320

第二十六章海底大地控制网 325

26.1绪论 325

26.2海底大地控制点（网）的勘选 329

26.3海底大地控制点（网）的测定 329

26.3.1 海底控制点深度测量 330

26.3.2 海底控制网的边长测定 331

26.3.3 海底控制点的坐标计算 332

26.3.4误差分析 333

26.4用于监测海底扩张的大地控制网 334

26.5利用全球定位系统建立海底大地控制网 336

26.6海洋上的划界 341

第二十七章 海洋地球物理测量和矿产资源开发 346

27.1绪论 346

27.2重力测量 347

27.3磁力测量 350

27.3.1 概述 350

27.3.2海洋磁力仪 352

27.3.3海洋磁力测量的应用 354

27.3.4海洋磁力测量的作业方法 355

27.4地震测量 357

27.4.1概述 357

27.4.2地震折射法 358

27.4.3地震反射法 361

27.4.4连续地震反射剖面测量 364

27.5地质方法 366

27.6海洋大地测量用于矿产资源开发 368

27.6.1 海洋大地测量与资源地质的关系 368

27.6.2海洋石油开发 372

27.6.3锰结核开发 378

第二十八章海道测量 382

28.1绪论 382

28.2声纳仪器 385

28.2.1 回声测深仪 385

28.2.2侧扫声纳 386

28.2.3多波来声纳 390

28.3测深 391

28.4航空摄影应用于海道测量 396

28.5海底特征调查 399

28.6验潮 401

28.7海道测量在其他方面的应用 406

28.7.1海运 406

28.7.2 渔业 407

28.7.3港口建设和管理 407

第二十九章海面地形、海面变化和海岸区自然灾害 409

29.1绪论 409

29.2平均海面 411

29.3海面地形和大地水准面 413

29.4区域性海面变化的研究 415

29.5海面的长期上升趋势 420

29.6.1 水准测量法 427

29.6 测定海面地形的水准测量法和海洋学方法 427

29.6.2 比容水准法 428

29.6.3地转流水准法 430

29.7关于建立全球高程基准问题 430

29.8海岸区的自然灾害 433

29.8.1海啸 434

29.8.2风暴潮 438

29.8.3风生浪 439

第三十章卫星测高应用于海洋学和地球物理学 440

30.1绪论 440

30.2 由卫星测高求定海洋大地水准面 450

30.3由卫星测高求定平均海面 453

30.3.1概述 453

30.3.2数据预处理 454

30.3.3 求定平均海面的平差法 457

30.3.4卫星轨道洋面轨迹交叉弧平差法 457

30.3.5海面地形图的制作 461

30.3.6 平均海面所含的海底特征信息 461

30.4由卫星测高求定垂线偏差 464

30.4.1 概述 464

30.4.2 利用卫星测高数据求定垂线偏差的 467

原理 467

30.4.3垂线偏差与海底地形特征之间的 471

相依关系 471

30.5卫星测高与地球重力场模型的相互支持 472

30.6卫星测高应用于地球物理学 475

动态的研究 481

30.7卫星测高应用于海流现象和海面 481

第六篇 动力大地测量学 493

总论 493

第三十一章地球构造 504

31.1地球内部 504

31.2地壳均衡学说 511

31.3地球大气 513

31.3.1 大气分层 513

31.3.2大气折射现象 515

31.3.3大气的引力效应 516

31.4地球表面的各种构造形态 517

31.4.1 沉积盆地 517

31.4.2地盾 518

31.4.3造山带 519

31.4.4断层运动形成的构造形态 522

31.4.5 冰盖区 523

31.5地球重力场及其时间变化 524

第三十二章甚长基线干涉测量（VLBI） 526

32.1绪论 526

32.2 VLBI的几何原理 534

32.3 VLBI系统的主要部件及其工作原理 537

32.4 VLBI观测的实施 547

32.5 VLBI观测数据的处理 550

32.5.1 互相关函数输出 550

32.5.2几何时延的不确定性 551

32.5.3时延补偿 553

32.6影响VLBI观测的各种因素 557

32.6.1概述 557

数学模型 558

32.6.2 影响基线向量方向的各种因素及其 558

32.6.3 影响VLBI测站几何位置的干拢 561

因素 561

32.6.4直接影响信号延迟的各种因素 563

32.7 VLBI的精度估计 568

32.8利用VLBI建立惯性坐标系 569

第三十三章地球自转 577

33.1绪论 577

33.2岁差和章动 579

33.3地球自转的理论基础 582

33.3.1地球自转的动力原理 582

33.3.2地球围绕其质心运动的理论 586

33.3.3 地球自转的地球物理激发函数 589

33.4.1概述 590

33.4影响地球自转的各种因素 590

33.4.2大气层对于地球自转的影响 593

33.4.3 异常日长变化与异常气候 596

33.4.4 潮汐摩擦对于地球自转运动的影响 600

33.4.5核—幔耦合对于地球自转运动的影响 603

33.5极移 604

33.5.1 概述 604

33.5.2 极移的激发机制 606

33.5.3张德勒摆动 607

33.5.4 天极 614

33.6地球自转速度变化 616

33.6.1 概述 616

33.6.2 地球自转速度变化的激发机制 618

33.7.1概述 620

33.7地球自转参数的测定 620

33.7.2 测定地球自转参数的方法 627

第三十四章固体潮 634

34.1绪论 634

34.2平衡潮理论与引潮力位 636

34.2.1平衡潮理论 636

34.2.2引潮力位 636

34.2.3 引潮力位的随地变化和随时变化 640

34.2.4 引潮力位分解为分潮波 643

34.3实际地球的固体潮 645

34.3.1地球的潮汐形变 645

34.3.2洛夫数的组合 646

34.4空间大地测量的潮汐改正 649

34.5固体潮的观测 651

34.6数据处理 655

34.7影响固体潮观测的各种干扰因素 656

34.8研究固体潮的重要意义 658

第三十五章板块大地构造学说 662

35.1板块大地构造学说的形成 662

35.2板块构造运动 669

35.3全球板块分布模型 671

35.4全球板块运动模型 680

35.4.1概述 680

35.4.2 测定板块相对运动速度的文因—马 682

修斯法 682

35.4.3 测定板块相对运动速度的地形法 684

35.4.4 测定板块相对运动速度的布鲁内法 686

35.4.5 测定板块相对运动方向的方法 688

35.4.6 现代全球板块运动模型 689

35.5板块边界的形变 703

35.6板块内的区域构造运动 704

35.7全球板块边界重力异常的分布特征 706

35.8利用海洋大地水准面起伏异常判识板块 709

边界 709

35.9研究板块大地构造活动的重要意义 713

第三十六章地壳运动的监测 716

36.1绪论 716

36.2地壳运动监测的现状 721

36.2.1概述 721

36.2.2 板块内部形变和区域形变的监测 726

36.2.3 局部地壳形变的监测 730

36.3陆地表层沉降的监测 732

36.4.1 概述 734

36.4 GPS用于地壳运动监测 734

36.4.2 永久性GPS大地测量阵列 738

36.4.3 加利福尼亚湾的板块运动监测 741

36.4.4 美国加利福尼亚州地壳运动的监测 743

36.4.5 中、南美洲的GPS大地测量 750

36.4.6 基准网强度对于精密GPS大地测量 754

的影响 754

36.4.7 精密GPS大地测量的对流层湿延迟 756

改正 756

36.4.8 火山喷发前的形变和冰川运动的监测 761

36.5 地壳应变分析 761

36.5.1 应力的概念 761

36.5.2 应变和位移 765

36.6.1概述 776

36.6应变分析方法 776

36.6.2 由重复角度观测结果推算切应变 777

36.6.3 由重复边长测量结果推算地应变 779

36.7地壳水平运动监测网的数据分析 779

36.7.1概述 779

36.7.2建立地壳水平运动模型法 780

36.7.3 活动断层区地壳水平运动监测网的 781

数据分析 781

36.7.4 综合各类大地测量监测数据估计地壳形变的软件 787

36.8现代地壳垂直运动的测定 798

36.8.1概述 798

36.8.2 由水准测量数据求定地壳垂直运动的方法和模型 801

壳垂直运动 811

36.8.3 由水准测量和重力测量数据求定地 811

第三十七章地震预测 822

37.1绪论 822

37.2异常地壳构造运动 828

37.2.1 板块形变 828

37.2.2瞬变运动 829

37.3应变积累及其在岩石圈内的传播 831

37.4大地测量用于地震预测 833

37.5地震前兆的规律性和复杂性 838

37.6分期预测 840

37.6.1 长期预测 841

37.6.2短期预测 846

37.6.3 中期预测 848

37.7震前异常现象 854

37.7.1地震活动异常 855

37.7.2 其他震前异常现象 856

37.8地壳的震前、同震和震后运动 860

37.8.1 同震运动 860

37.8.2 伴随地震过程的地壳垂直运动 860

37.8.3伴随地震过程的形变率加速和地倾斜 864

37.8.4伴随地震过程的重力值变化 865

37.8.5伴随地震过程的重力方向变化 866

37.9 1990年前后发生的几次地震的分析 869

37.9.1 1987年美国加州两个共轭断层上的地震 871

37.9.2 1989年旧金山地震 872

37.9.3 1992年洛杉矶地震 877

37.9.4 1993年日本北海道地震 879

37.9.5 1993年美国俄勒冈州的地震 881

37.9.6 1993年印度马哈拉施特拉邦的地震 882

37.10膨胀—扩散模范 883

37.11诱发地震与地震控制 891

第七篇 测量数据分析与平差 903

第三十八章统计学基础 903

38.1随机变量 903

38.2随机向量 904

38.2.1 边沿分布 905

38.2.2 随机变量的独立性 906

38.2.3 随机向量的数学期望与协方差矩阵 906

38.2.4 数学期望与协方差的传播 908

38.3多维正态分布 909

38.4二次型分布 914

38.5参数估计 917

38.6统计假设检验 920

第三十九章观测与误差 924

39.1观测与误差的概念 924

39.2观测值的可靠性 928

39.3有效数字和舍入误差 932

第四十章最小二乘平差法 935

40.1平差的概念 935

40.2数学模型 938

40.2.1 函数模型 938

40.2.2 随机模型 942

40.3最小二乘法原理 943

40.4最小二乘平差的计算公式 946

40.4.1 通用平差 946

40.4.2 间接平差 951

40.4.3 条件平差 956

40.4.4 附条件间接平差 960

40.4.5 附参数条件平差 961

40.5最小二乘平差结果的统计性质 962

40.5.1 估计量的线性无偏性 963

40.5.2 估计量的方差最小 964

40.5.3 方差因子的无偏估计 965

40.5.4估计量的概率分布 966

40.6参数加权平差 969

40.7等价观测与分组平差 974

40.7.1 等价观测 974

40.7.2 分组平差 983

40.8观测权的估值 993

40.9法方程组的解算 998

第四十一章最小二乘配置法 1005

41.1希尔伯特空间 1005

41.2线性泛函和对偶空间 1008

41.3最小二乘配置法原理 1010

第四十二章 自由网平差 1016

42.1广义逆矩阵 1016

42.2 自由网平差的原理和解算方法 1023

42.2.1伪逆解法 1025

42.2.2 附加条件法 1028

42.2.3直接解法 1031

42.2.4转换法 1033

42.3 自由网平差的基准 1035

42.4监测网的拟稳平差 1044

43.1.1 分布检验 1048

第四十三章观测数据和平差结果的统计分析 1048

43.1观测数据的检验 1048

43.1.2 同一性检验 1052

43.1.3 方差分析 1053

43.1.4相关性检验 1055

43.2平差结果的检验 1056

43.2.1 方差因子的检验 1056

43.2.2 两个方差因子比的检验 1057

43.2.3解向量的置信区间和假设检验 1058

43.2.4 两期观测解向量差异显著性检验 1061

43.2.5单个未知参数估值变化显著性检验 1063

43.3粗差探测 1064

43.3.1观测误差对平差结果的影响 1065

43.3.2粗差探测中的统计量 1068

43.3.3粗差检验法 1071

43.4网的可靠性 1073

43.5抗差估计 1078

43.5.1 M估计的概念 1079

43.5.2影响函数 1079

43.5.3选权迭代法 1083

43.5.4绝对和极小法 1086

43.6大地网优化设计 1090

43.6.1大地网优化设计的概念 1090

43.6.2解析法 1092

43.6.3模拟法 1095

附录A线性代数必要知识 1100

附录B 随机变量的概率分布 1118