第一章作业_传统、天文观测手段用于大地测量的研究.pdfVIP

传统/天文观测手段用于大地测量的研究

摘要：随着生产力的迅猛发展、科学技术水平的不断提高，不少部门和领域对大地测

量有了更新的要求，而传统的大地测量由于不具有大范围、高精度、实时动态的特点

及其诸多的局限性，更高精度、更快捷、更简便的空间大地测量逐渐取代其而成为大

地测量的主要技术手段。

关键字：传统大地测量学；空间大地测量学；卫星重力测量；航空重力测量

1.传统大地测量的局限性

1.1定位时要求测站间保持通视

在用传统大地测量技术进行观测时，要求观测仪器与照准目标间保持通视，而这

种基本要求会引发如下一系列的问题：（1）需要花费大量的人力物力来修建觇标；

（2）观测边长受到限制；（3）迁站困难。

1.2无法同时精确测定点的三维坐标

采用传统的经典大地测量方法进行定位时，点的平面位置是以椭球面为基准面通

过三角测量、导线测量、插网、插点等方法求得；而点的高程是通过水准测量的

方法测量得到，由于二者观测路线迥异，受观测条件限制一般不可能同时测得平

面坐标以及高程。

1.3观测受气象条件的限制

用传统大地测量方法进行定位时，当遇大雾、大风、大雪的天气，都无法进行外

业观测，不仅影响作业效率，而且会极大的影响测量精度。

1.4难以避免某些系统误差的影响

由于地球形状并不是一个规则的球体，地球的引力场也并不均匀，采用传统的大

地测量方式进行观测时，会受到诸如地球旁折光等一些因素的影响，导致测量结

果中含有不可克服的系统误差，会极大的损害定位精度。

1.5难以建立地心坐标系

仅靠传统的大地测量方法不能在海洋上布设控制网进行测量，受观测条件等限制

也不能得到所有陆地表面的大地测量资料，在这种情况下得到的椭球定位一般无

法使参考椭球体的中心与地球质心重合。

2.空间大地测量的产生及其可能性

2.1时代对大地测量提出的新要求

随着生产力迅猛发展、科学技术水平的不断提高，不少部门和领域对大地测量

学提出了新的要求：

（1）要求提供更精确的地心坐标；

（2）要求提供全球统一的坐标系；

（3）要求在长距离上进行高精度的测量；

（4）要求提供精确的（似）大地水准面差距；

（5）要求高精度、高分辨率的地球重力场模型；

（6）要求出现一种全天候、更为快捷、精确、简便的全新的大地测量方法。

2.2空间大地测量产生的可能性

经典大地测量因其自身存在的诸多缺陷，显然已不能满足上述要求；而生产力和

科学技术水平的提高、相关科学的迅猛发展为空间大地测量的诞生奠定了基础，

主要表现在如下几个方面：

（1）空间技术的产生和发展使得有可能按照不同的需要来设计、制造、发射

各种具有不同功能的位于不同轨道上的大地测量卫星；

（2）计算机技术的发展使得对海量的测量资料进行复杂的数学计算成为可能，

并且为各种观测仪器的自动检测、控制以及自动化的数据采集与记录、存储创造

了条件；

（3）现代电子技术的快速发展，可以制造出体积小、重量轻、便宜、优质且

运算速度快的各种组件，为空间大地测量走向实用化创造了条件；

（4）现代化的通信技术为卫星信号的传输和处理奠定了基础；大气、天文、

导航等学科与空间大地测量相互促进，共同发展。

3.空间大地测量的任务

空间大地测量是指利用自然或者人造天体精确确定点的位置，确定地球的形

状、大小、外部重力场，以及它们随时间的变化状况。其要解决的问题和承担的

任务主要分为以下两大类：

（1）建立和维持各种类型的坐标框架：空间大地测量的一项主要任务是建

立和维持各种类型的坐标系统和相应的参考框架，包括全球性或区域性的地球参

考框架、国际天球参考框架，并且测定地球定向参数。

（2）测定地球重力场：建立高分辨率、高精度的地球重力场模型对于军事

部门、航空航天部门以及大地测量、地球动力学研究部门具有十分重要的意义，

这也是空间大地测量的主要任务之一。

4.几种主要的空间大地测量技术

4.1甚长基线干涉测量（VLBI）

甚长基线干涉测量是指用两台配备了高精度原子钟、相距遥远的射电望远镜

A和B，同时对来自某一射电源的信号进行观测，利用干涉测量的方法对两台分

AB

别记录的信号进行相关处理，以求得信号到达，两站的时延以及时延的变