液核弹性地球自转动力学理论的研究进展

地球自转的精确测定是高精度大地参考系建立的理论基础,也是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域。研究了液核弹性地球自转动力学的基本理论,主要内容包括:修正了固体潮和地球自转对地球惯量张量元影响的表达式;首次顾及了日月高阶岁差章动力矩对地球自转的影响,引进了周期满足小于等于0 5d和大于等于1 5d的其它摄动机制(例如:大气、海洋和地表水分布等)对地球自转的影响;形式上对Rochester的耗散力矩表达式进行了变换,使得耦合系数变为无量纲的参数。本文的推导理论上更为严格,形式上更为完美对称,并为以后定义液核地球模型的CEP轴和CIP轴打下基础。本文给出的理论公式可为动力大地测量学和天文地球动力学的研究提供理论参考和依据。     

地球自转形变的动力学效应

本文详细讨论了地球自转形变的动力学效应。地球自转形变导数地球引力位系数产生时变摄动并引起测站位置的变化。导出了由于地球自转引起的地球引力位系数变化的表达式，并给出了表示地球自转角速度矢量的三个参数m1、m2、m3与地球自转参数xp、yp、D间的关系。建议在高精度空间大地测量中要顾及由极潮引起的测站位置的变化。     

地球引力场与地球自转变化

本根据现代空间技术测定地球引力场变化的进展，提出了用实测的地球自转参数和实测的低阶重力场变化结合的方法以研究地球角动量变化。其突出的优点是可以使引起地球角动量变化的质量项和速度场项解耦，使原来较复杂的问题简化。作为本提出的方法的实例，我们用Lageos-1和Lageos-2两颗卫星的SLR资料求解ΔC20，计算出ΔLOD序列，与（ΔLOD－Wind)残差序列相比，有较好的一致性，显示出本方法的有效性。     

地球同步卫星时间传输系统中的地球自转改正

本文讨论了地球同步卫星时间传输系统中的地球自转改正,通过计算给出单向定时和双向定时中的地球自转改正值。     

三轴弹性地球自转的动力学方程

整体地球自转动力学理论一般假设地球是旋转对称的,但实际上地球是一个非对称的旋转椭球体。因此,三轴地球自转的研究是符合现实的。本文在弹性地球自转Liouville方程的基础上,在推导过程中所有量保留到极移平方和椭率乘积量级而忽略其更小量级的情况下,给出了适用于地球自转研究的三轴弹性地球自转的动力学方程。同时也列出了求解三轴弹性地球自转自由摆动的两种方法,即椭圆积分方法和椭圆函数方法。最后指出,如果在推导过程中保留更小量级,则弹性地球模型的自转动力学方程无解析解;旋转对称地球自转的线性解是三轴地球模型在极移量级下的一种特例,且三轴弹性地球模型不可能出现第二自由摆动。     

基于ARIMA模型的地球自转变化预报

准确预报地球自转变化对于精密定位、空间飞行器的跟踪与正常运行,具有重要的科学意义和实用价值。根据周日变化（UT1-UTC）和极移变化（PM）的特性,用最小二乘法,建立了适合于UT1-UTC和PM趋势项和周期项观测数据的拟合模型。对于UT1-UTC残差序列采用差分自回归移动平均（ARIMA）模型进行预报,对于PM残差采用季节性自回归移动平均（SARMA）模型进行预报。实例结果表明：我们的UT卜UTC预报结果比地球自转服务（IERS）产品好,而PM比IERS要差一些。当大气角动量（AAM）和海洋角动量（OAM）数据参与计算后,对UT卜UTC的预报有细微改善,对PM无改善。     

同时顾及章动和极移的地球自转方程

通过引进章动坐标系相对惯性参照系的转动角速度随时间的变化,导出了一个可同时解出章动和极移的地球自转方程,用这个方程可同时研究地球的强迫和自由转动,与现行研究地球自转的惯用方法相比,该方法综合性强,易于理解。     

地球自转率潮汐变化尺度因子的确定

地球自转速率的潮汐变化与尺度因子成正比 ,影响尺度因子各种地球物理机制是复杂的 ,主要有液核、海洋动力学 (平衡海潮和非平衡海潮 )、大气、地幔滞弹性等。文中讨论了大气、地幔滞弹性 ,并对影响地球自转尺度因子的同一机制不同理论模型进行了对比分析     

地球自转率潮汐变化尺度因子的确定

地球自转速率的潮汐变化与尺度因子成正比,影响尺度因子各种地球物理机制是复杂的,主要有液核、海洋动力学(平衡海潮和非平衡海潮)、大气、地幔滞弹性等.文中讨论了大气、地幔滞弹性,并对影响地球自转尺度因子的同一机制不同理论模型进行了对比分析.     

同时顾及章动和极移的地球自转方程

通过引进章动坐标系相对惯性参照系的转动角速度随时间的变化,导出了一个可同时解出章动和极移的地球自转方程,用这个方程可同时研究地球的强迫和自由转动。与现行研究地球自转的惯用方法相比,该方法综合性强,易于理解。     

地球参考系的基本理论和方法研究进展

地球参考系的研究无论在基础科学,还是在国民经济建设中都具有重要的意义。随着空间大地测量技术(VLBI、LLR、SLR和GPS等)的发展,对地球参考系也提出了越来越高的要求。本文详细地介绍了地球参考系的定义,建立和维持的基本理论与方法,综述了地球参考系目前的发展状况和存在的问题。本文可为从事地球参考系研究的学者提供一定的参考。     

天球参考系的基本理论和方法研究进展

天球参考系的研究在天体测量、大地测量等研究领域中占有重要的地位。随着配置有CCD的地面光学望远镜和空间望远镜观测精度的不断提高 ,以及其它空间大地测量技术 (VLBI、LLR、SLR和GPS等 )的发展 ,对天球参考系也提出了越来越高的要求。本文从天球参考系的基本理论和方法出发 ,详细地介绍了天球参考系目前的发展状况 ,指出乌克兰里克米亚天文台、上海天文台和IERS在计算河外射电源参考架时采用的小角旋转法公式是错误的 ,并进行了改正     

THE THEORY AND APPLICATION OF THE STRUCTURE LIGHT ENGINEERING SURVEYING BASED ON A LASER THEODOLITE WITH THREE FREEDOMS OF ROTATION

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ ,ｔｈｅｓｕｒｖｅｙｉｎｇｗｏｒｋｏｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｏｂｊｅｃｔｓｈａｖｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ .Ｔｈｏｓｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｏｂｊｅｃｔｓｉｎｃｌｕｄｅｒａｉｌｗａｙａｎｄｈｉｇｈｗａｙｔｕｎｎｅｌｓ,ｖａｒｉ ｏｕｓｏｉｌａｎｄｇａｓｃａｎｓ ,ｖａｒｉｏｕｓａｉｒｃｒａｆｔ,ｓｈｅｌｌｏｆｃａｒｓ,ｌａｒｇｅｍｉｌｉｔａｒｙａｎｔｅｎｎａｕｓｅｄｆｏｒｓｃｏｕｔｉｎｇｓｔｅａｌｔｈｐｌａｎｅ ,ｓｈｉｐ ,ｉｎｔｅｒｎａｌｓｔ…     

The theory and application of the structure light engineering surveying based on a laser theodolite with three freedoms of rotation

The concepts of “confining structure” and structure light are illuminated in this paper. A laser theodolite with three freedoms of rotation, which is aimed at “confining structure”, is developed. Various scanning modes and their mathematical models based on laser theodolite with three freedoms of rotation are discussed. According to the features of a huge object the structure light engineering surveying based on laser theodolite with three freedoms of rotation is determined as the main method in an actual application. The observation of four sound concrete posts and forced centering plates. Subsequently, it is transformed into the huge object coordinate system. The scanning mode with plumb plane is selected as the main mode in the whole work. And other assistant methods, such as close range photogrammetry and the method of using reflection sheet, are applied to the work of “scanning dead angle”. At last, a surveying accuracy estimation of this method is done and a surveying accuracy test is finished. It can be concluded that the structure light engineering surveying based on laser theodolite with three freedoms of rotation is considered to be an effective and applied method, and has many superiority to some other surveying methods in the work of surveying “confining structure”.     

On the dynamical effects of an inhomogeneous liquid core in the theory of nutation

As shown in previous work, dynamical effects of a realistic model of a heterogeneous, compressible, stably stratified liquid core may be obtained by means of a simple analysis of the generalized two-dimensional Laplace tidal equation which describes tidal flows of an incompressible and non-gravitating fluid in a thin spherical layer with mobile boundaries. The solution was presented in the form of expansions in powers of a small parameter κ being the ratio of nutational motion frequency in space to the frequency of the Earth's diurnal rotation. Whereas in an earlier paper only first-order terms were taken into account, our present approach includes not only main second-order terms in the spherical harmonic expansions of the solutions, but also the terms of higher orders. These effects are calculated numerically for realistic models of the Earth's outer liquid core, solid inner core and anelastic mantle (PREM model). All tables are found in electronic version at http://www.tu-darmstadt.de/fb/vw/ipg/Welcome2.html Received: 12 June 1997 / Accepted: 11 December 1997     

对地观测技术最新进展评述

本文概括阐述了航天航空对地观测技术近两年的进展情况.特别重点分析了卫星遥感对地观测的全球变化研究任务、高分辨率卫星的商业化成功经验、机载传感器系统的突破性成就、无人机低空遥感的潜力、全球卫星导航系统面临的竞争局面、地理空间信息产业的宏伟前景等方面的发展形势.并且针对下一步发展中可能出现的问题,提出若干建议意见.     

大旋转角坐标变换非迭代公式

针对求解7参数的过程中,经典的线性化最小二乘法因需线性化、迭代及初值以及存在算法耗时出现不收敛现象的问题,该文对无须迭代的7参数坐标变换公式进行了研究。为避免各类参数间的相关性,采用消去法并按照依次求解旋转参数、比例系数和平移参数的顺序解得坐标变换参数。先利用最小二乘法求解旋转参数,然后通过构建目标函数的方式求解比例系数与平移参数,最终得到无须线性化、无须迭代、无须初值的,可用于大旋转角的7参数坐标变换公式。与线性化最小二乘方法进行相比,该方法具有相当的精度及更高的运算效率,可在一定程度上丰富坐标变换理论。     

The use cases of digital earth

Abstract

The formal process of system design begins with the identification of use cases. No such cases are readily apparent for the current generation of geobrowsers, though the text of the 1998 Gore speech refers to several. An analysis of the use cases of geographic information systems (GIS) reveals similarities with the functionality of geobrowsers, inviting the view that the two forms of geographic information technology will eventually converge. However, experience suggests that users are finding very different ways of exploiting geobrowsers, and two examples are discussed in detail. These uses can be interpreted within a broad framework of spatial concepts, and the paper concludes that this framework provides a better guide to the future of geobrowsers and Digital Earth than current GIS technology.