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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