大地测量学的进展和在新世纪的展望--2001年国际大地测量协会(IAG)科学大会札记

经典大地测量学研究地球几何形状、定向及其变化，并关注在其表面上点的定位、重力及其变化，现代大地测量则已远远超过原来经典的目标，可以提供和处理涉及原来是地球动力学，行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等其他学科所需的信息，大地测量学已经涉及多种学科领域，并提供多种学科领域长期以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑，形成了学科交叉意义上的大地测量学，事实业已证明大地测量学将与其他学科有更多的交叉，并将更大地影响和促进地球科学，环境科学和行星科学的发展。     

从国家自然科学基金项目资助探讨大地测量学的学科架构与发展

大地测量学是地球科学的一个重要发展领域,通过对地球和行星几何与物理量的观测与分析,研究地球和行星几何形状、物质运动状态及其空间环境响应,为国家基础设施和国防建设提供时空和重力基准保障。随着大地测量学向地球科学基础研究和交叉应用等方面的不断延伸和快速发展,其研究水平得到了显著提高,在描绘、构建和认知地球和行星中占据了越来越重要的地位。本文基于历年来国家自然科学基金申请和资助项目,从项目类型、分支领域、依托单位、研究方向和关键词等方面进行了统计分析,梳理了学科发展特点,构建了学科架构知识图谱——大地测量学科树,以期为大地测量学领域相关学者提供参考。     

大地测量坐标框架和重力场求定的新进展

近几年来大地测量在坐标系统和坐标框架和ITRF，WGS84，GRS80等方面进行了很多研究和改善，本文介绍了坐标原点地心的移动，大地测量基本常数的更新，直至最新的ITRF2000和WGS84（1150）的推出。在求定重力场方面发展了卫星跟踪卫星（SST）测定地球重力场及其变化的新技术。这些使大地测量学提供和处理了涉及原来是地球动力学，行星学，大气学，海洋学、板块运动学和冰川学等学科所需的信息。事实上证明大地测量学业已形成为学科交叉意义上一门科学，它将更大的影响和促进地球科学，环境科学和行星科学的发展。     

现代大地测量在大地基准,卫星重力以及相关研究领域的进展

现代大地测量学在建设现代大地测量基准方面的进展主要表现在IGS服务和ITRF的系列精化，ITRF2000是ITRF中迄今最为精确，测站最为稠密的地面坐标参考框架；2001年推出新的WGS84，其成果标以WGS84(G1150)。现代大地测量学在今后几年的进展中，其中科学收获期望值最高的当推新一轮的卫星重力测量在精化地球重力场模型方面的贡献，利用h1—SST技术的CHAMP卫星数据，在2002年和2003年分别发表了相应解算的地球重力场模型EIGEN—1S和EIGEN—2；2002年3月发射的GRACE卫星是同时采用hl—SST和Ⅱ—SST技术，同时来探测和恢复地球重力场及其时变。现代大地测量学具有不同于经典大地测量学的6大特点，即长距离，大范围；高精度；实时，快速；时间维；地心；学术领域扩大以及与其他学科的融合，现代大地测量学业已形成了学科交叉意义上的一门科学。现代大地测量数据可以提供和处理原来是地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学的信息，现代大地测量学已形成了学科交叉意义上的大地测量学。     

现代大地测量学

从20世纪60年代初开始,空间大地测量的崛起,使大地测量学理论和观测技术发生了巨变,另一方面,1967～1968年板块大地构造学说的提出,使地球科学发生了巨变.现代大地测量学是这两个巨变的产物.同传统大地测量学比较,现代大地测学有本质的不同.首先是现代大地测量学的涵盖面大大扩充了;传统大地测量学只有几何大地测量学和物理大地测量学两个基本分支学科,现代大地测量学则新加了卫星大地测量学、动力大地测量学、海洋大地测量学,以及月球和行星测量学等4个分支学科.     

影像大地测量学发展现状与趋势EI北大核心CSCD

随着遥感卫星系统的逐渐增多，影像为研究地球形状和大小等大地测量参数提供了更高精度、更高分辨率的数据支持，推动了大地测量学科的发展，也衍生出影像大地测量学(Imaging Geodesy)。影像大地测量学是大地测量、遥感科学、数字摄影测量、计算机视觉等学科的交叉融合，在减灾防灾、环境保护和新能源开发利用等领域发挥了重要作用。本文梳理了其发展历程、定义内涵、关键技术、研究内容和发展趋势5方面的内容。基于遥感卫星系统和影像处理技术的发展历程，本文将影像大地测量学的发展划分为起步萌芽、初期飞跃、深度创新和全面应用4个阶段。顾及研究对象空间位置的不同，影像大地测量学的主要研究内容包括地球大气环境观测与反演、地球表面环境监测与演化以及地球内部物理结构与动力学反演。引入数字高程模型反演、大气水汽监测、活动滑坡探测与监测、地震周期研究以及土壤湿度监测等应用案例，分析了影像大地测量学的现代应用。最后，提出多源海量影像的融合和近实时化处理是目前影像大地测量学面临的主要挑战。本文研究将有助于大地测量学者对影像大地测量学内涵的了解和认识，进而更好地应用于教学和科研工作中，以及服务国家重大战略和工程建设。     

大地测量学

大地测量学是一门古老的应用地球科学,其古典定义是:"测定和描绘地球表面的科学.”随着空间大地测量理论和技术的发展(GPS,VLBI,SRL等),大地测量学突破传统时空的局限,进入现代大地测量学发展新阶段,其定义为:精度测定点的3维位置,研究地球形状、大小、地表及其外部重力扬,并监测和解释它们随时间变化的科学.从而使大地测量学从工程应用向基础地球科学转变,成为推动地球科学发展的前沿学科之一.     

地震应力触发回顾与展望

地震大地测量学是现代大地测量学深入地球科学研究领域所产生的新学科分支,利用大地测量资料进行地震应力触发研究是地震大地测量学的主要研究方向之一,其对地震预测预报和防灾减灾都具有重要意义。首先介绍了基于库仑应力失稳准则的库仑应力模型,然后从静态应力触发、动态应力触发和粘弹性应力触发3个方面回顾了地震应力触发研究成果,最后展望了地震应力触发研究发展方向。     

《现代大地测量学的理论及其应用》评介

测绘出版社 2 0 0 3年出版了胡明城先生的近作《现代大地测量学的理论及其应用》一书。该书不同于普通的教科书 ,也不同于一般的应用参考书。具有显著特点。它的特点之一是内容丰富。从大地测量的起源和定义谈起 ,包括经典大地测量学主要内容 ,现代大地测量学的基本内容 ,有理论 ,有方法 ,也有应用和服务。根据大地测量学本身发展的特点 ,这部著作就几何大地测量与物理大地测量分别加以叙述 ,对于现代大地测量则将所述内容融为一体。在阐明学科本身内容的同时 ,也将学科服务作为不可缺少的内容加以说明。它不是简单的提及一些服务的题目 ,而…     

卫星测高在大地测量学中的应用及进展

本文介绍了卫星测高技术的发展背景、历史、现状和进展,描述了卫星测高在大地测量学领域诸多方面的应用,评述了地球重力场在地球科学中的作用,并阐述了利用卫星测高数据源在大地测量学领域取得的成果。介绍了最新测高卫星的发展状况,提出了由新一代卫星测高资料确定地球形状的时间变化特征和规律的研究方向,将拓宽卫星测高技术在全球变化研究中的应用。     

卫星重力测量

确定高精度和高分辨率地球重力场模型是现代大地测量的基本目标之一,卫星重力计划就是基于这一目标实施的。文章简单地评述了卫星重力的发展现状,介绍了三颗专用的重力卫星,给出了卫星重力测量的基本原理,最后比较了几种由重力卫星资料得到的地球重力场模型。     

四维整体大地测量的有限单元法

本文以有限单元法为基础，将四维整体大地测量模型与固体力学方程求解构造应力场结合起来，在四维整体大地测量方程中加入了由地壳构造运动产生的地面点重力变化的观测方程，其中包含测点的位移参数，边界结点上待求以数利用有限单元法在四维整体大地测量平差过程中推估，采用统一的插值函数。     

中国大地测量学发展的若干问题

概述了大地测量学作为测绘基准提供地理信息系统的基础框架作用。回顾了我国大地测量在建立国家平面基准、国家高程基准、国家重力基准等方面的实践,介绍了大地测量学当前发展的国际背景,提出了我国大地测量学今后的发展方向,如建立现代大地坐标框架和现代重力基准的目标和任务,以及改善国家高程基准等方面的考虑     

Inertial survey systems in the geodetic arsenal

After reviewing the overall goals of geodesy, the paper focuses on the unique properties of inertial survey systems in the geodetic arsenal: three-dimensionality; ability to determine relative positions and changes in the anomalous components of the earth’s gravity field; and independence of line-of-sight observations and the effects of refraction, both traditional antagonists in geodetic operations. Inertial survey systems, including field and office computational procedures, are briefly reviewed. Their short-comings are pointed out and certain remedies offered. Future possible improvements in hardware and software, as well as the development of hybrid systems (e.g., with gravity gradiometers), are discussed. “Apart from the refinement of existing techniques through the use of computers and the introduction of electromagnetic and optical distance measurement devices, instrumental research and development has been conducted by scientists and engineers outside the geodetic profession. This separateness of geodetic instrument research and development is seen as a deficiency by some, because of the reduced interaction between measurement techniques and the problems to which they apply. However, geodesy does not seem extraordinarily different from other environmentally oriented sciences in this respect and certainly has been quick to adopt new techniques once the benefits become evident.” (NAS 1978, p. 6) From the Keynote Address presented at Second International Symposium on Inertial Technology for Surveying and Geodesy, June 1–5, 1981, Banff, Alberta, Canada.     

On the gravimetric inverse problem in geodetic gravity field estimation

Gravity field estimation in geodesy, through linear(ized) least squares algorithms, operates under the assumption of Gaussian statistics for the estimable part of preselected models. The causal nature of the gravity field is implicitly involved in its geodetic estimation and introduces the need to include prior model information, as in geophysical inverse problems. Within the geodetic concept of stochastic estimation, the prior information can be in linear form only, meaning that only data linearly depending on the estimates can be used effectively. The consequences of the inverse gravimetric problem in geodetic gravity field estimation are discussed in the context of the various approaches (in model data spaces) which have the common goal to bring into agreement the statistics between these two spaces. With a simple numerical example of FAA prediction, it is shown that prior information affects the accuracy of estimates at least equally as the number of input data. Received: 25 April 1994; Accepted: 15 October 1996     

建设我国现代大地测量基准的思考

建设现代大地测量基准方面的进展主要表现在IGS服务和ITRF的系列精化,ITRF2000是ITRF中迄今最为精确、测站最为稠密的地面坐标参考框架;2001年推出新的WGS84,其成果标以WGS84(G1150)。考虑和顾及现代大地测量的特点,结合中国实际,我国现代大地测量基准应着重考虑四个方面的基本要素:高精度、涵盖全部陆海国土、三维、动态。建设我国现代大地测量基准是为用户在我国任何地点、任何时间提供及时、可靠、适用的地理空间基础框架,其任务应包括建立我国现代化的平面基准、高程基准和重力基准等。     

Marine geodesy

Summary This discussion only scratches the surface of the subject of marine geodesy. Its sole purpose is to bring into focus some of the problems and the requirements which will arise as a result of the exploration of the sea. It seems clear at least at this time that the geodetic accuracies obtainable over the ocean areas in general will be at least one or two orders of magnitude less than those obtainable on land. But modern science which has produced the atom bomb, artificial satellites, soft landings on the moon, and other highly sophisticated accomplishments, might be expected in the future to provide some means of obtaining much higher geodetic accuracies at sea than can now be foreseen.     

建设我国现代大地测量基准的思考

建设现代大地测量基准方面的进展主要表现在IGS服务和ITRF的系列精化 ,ITRF2 0 0 0是ITRF中迄今最为精确、测站最为稠密的地面坐标参考框架 ;2 0 0 1年推出新的WGS84,其成果标以WGS84(G1 1 5 0 )。考虑和顾及现代大地测量的特点 ,结合中国实际 ,我国现代大地测量基准应着重考虑四个方面的基本要素 :高精度、涵盖全部陆海国土、三维、动态。建设我国现代大地测量基准是为用户在我国任何地点、任何时间提供及时、可靠、适用的地理空间基础框架 ,其任务应包括建立我国现代化的平面基准、高程基准和重力基准等。     

地球重力场、重力、重力梯度在三维直角坐标系中的表达式

现代卫星重力测量主要利用星载GPS接收机、加速度计、星载测距仪等来确定重力卫星的轨道,削弱非保守力的干扰,由此根据卫星的位置、速度及其变率来确定地球重力场。而上述GPS等星载仪器所提供的数据,包括卫星轨道坐标及其速率、扰动加速度、星间距离及其变率,都是以三维直角坐标(x,y,z)的形式表示的,因此,地球重力场、重力和重力梯度在三维直角坐标系中的表达式在卫星重力解算中具有实际意义。