现代大地测量基准

本书可作为高等院校测绘类研究生教材，也可作大地测量、卫星导航定位、遥感、地震及地球科学等生产和科研单位技术人员的专业参考用书。 

本书全面系统地介绍了现代大地测量基准理论及建立方法。全书包括现代大地测量基准理论和现代大地测量基准建立与维持两部分内容，分别对现代大地测量基准的特点、大地测量基准地球动力学影响因素、地球参考系统与参考框架、地球重力场基本理论、高程基准与深度基准、地球参考框架建立与维持、垂直参考系统、垂直参考框架建立与维持等进行了全面的介绍。

党亚民：多年来一直从事大地测量基础理论、GPS数据处理和地球动力学等领域的研究工作，作为主要攻关者和项目负责人，先后承担过美国国家自然科学基金、中国国家自然科学基金、国家测绘科技发展基金等多项国家或部级科研项目。近年在国内外外公开刊物发表论文60余篇。中国测绘科学研究院大地所所长，研究员，博导。

第1章 绪 论 11.1 大地测量基准的主要内容 11.2 大地测量基准的作用 21.3 现代大地测量基准的特点 51.4 大地测量基准进展 6部分 现代大地测量基准理论第2章 大地测量基准概论 252.1 大地测量基准概念 252.2 坐标基准 282.3 垂直基准 32第3章 坐标参考系统与参考框架 343.1 天球参考系统与参考框架 343.2 地球参考系统 433.3 协议地球参考框架 643.4 坐标变换与坐标转换 74第4章 时间系统 884.1 时间系统的发展 884.2 时间系统 904.3 时间系统转换 954.4 高精度时间传递与统一技术 99第5章 地球重力场基本理论 1015.1 重力场基本概念 1015.2 地球椭球与正常重力场 1105.3 扰动重力场 1175.4 重力场边值问题 1275.5 地球重力场观测 1375.6 局部重力场逼近 147第6章 高程基准与深度基准 1526.1 基本概念 1526.2 高程系统 1536.3 高程基准 1596.4 海潮与深度基准 1616.5 重力（似）大地水准面精化 175第7章 大地测量基准地球动力学影响 1957.1 固体潮与负荷潮 1957.2地球自转与极移 2127.3 地球质心变化 2267.4 板块运动与冰后回弹 233第8章 垂直参考系统与参考框架 2398.1 垂直参考系统 2398.2 垂直参考框架 245第二部分 现代大地测量基准建立与维持第9章 全球坐标参考框架 2519.1 国际地球参考系统协议模型与约定 2519.2 单一技术建立地球参考框架 2599.3 多技术组合建立地球参考框架 267第10章 区域地心坐标参考框架 27410.1 概述 27410.2 区域坐标参考框架 27510.3 区域坐标参考框架数据处理 27810.4 中国地心坐标参考框架 283第11章 地球参考框架维持 28811.1 地球参考框架运维与观测 28811.2 板块运动模型与速度场 29011.3 地球自转与地心运动监测 29911.4 地球参考框架稳定性分析 302第12章 垂直参考框架实现 30512.1 高程控制网与大地水准面 30512.2 重力基本网 31112.3 垂直参考框架构建技术 31612.4 垂直参考框架产品及应用 327参考文献 331

大地测量基准是为描述地球及其空间点位坐标、高程、深度和重力而建立的一种度量体系和标准。大地测量基准是大地测量学的重要内容，也是精确测绘地理信息及其变化、监测地球资源环境及全球变化的重要基础。传统大地测量基准不考虑板块运动和地球形变等地球动力学效应对地面点坐标、高程和重力值的时变影响，难以满足实时、高精度应用需求。随着全球导航卫星系统（GNSS）、卫星重力与卫星测高、卫星激光测距（SLR）及甚长基线干涉测量（VLBI）等空间大地测量技术的广泛应用，给大地测量基准理论和技术方法带来了一系列变革，国际组织和世界各国相继建立了基于空间大地测量技术的现代大地测量基准。自1988年起，国际地球自转与参考系统服务组织（IERS）负责构建和维持国际地球参考框架（ITRF）、国际天球参考框架（ICRF）及两者转换所需的地球定向参数。2003年，国际大地测量协会（IAG）启动全球大地测量观测系统（GGOS）项目，旨在融合几何大地测量、物理大地测量和地球定向等大地测量观测信息，形成面向动态地球监测服务和应用的现代大地测量基准和服务产品。国际地球参考框架综合了多种空间大地测量观测信息，是当前应用广泛的高精度全球参考框架。国际大地测量协会所属国际GNSS服务中心（IGS）适时向全球发布IGS全球参考框架产品，在建立区域地心坐标参考框架等方面发挥重要作用。世界各国也相继建立了国家和区域地心坐标系统，2008年，我国也建立并启用了2000国家大地坐标系统（CGCS2000）。卫星重力、卫星测高和航空重力测量技术的广泛应用，促进了传统高程基准向全球统一的垂直基准方向发展。本书主要由两部分构成，部分介绍现代大地测量基准的基础理论（第2~8章），第二部分介绍现代大地测量基准建立和维持的主要技术方法（第9~12章）。第1章，简要介绍大地测量基准的内容、作用、特点和进展；第2章，介绍大地测量基准基本概念和构成；第3章，介绍天球参考系统与参考框架、地球参考系统与参考框架、参心大地坐标系统和地心大地坐标系统，以及常用坐标系统变换；第4章，介绍时间系统及其变换；第5章，介绍地球重力场基本概念和重力场边值问题，阐述地球重力场测量和逼近的基本原理与方法；第6章，介绍高程基准与深度基准的基本概念、理论及方法，重点阐述高精度重力（似）大地水准面精化方法；第7章，介绍大地测量基准的地球动力学影响，讨论了潮汐、地球极移与地心运动、板块运动与冰后回弹及其对大地测量基准的影响；第8章，介绍垂直参考系统与参考框架基本理论；第9章，介绍地球参考框架观测技术、协议地球参考框架及实现方法；第10章，介绍了地心坐标系统实现方法与区域地心坐标参考框架建立；第11章，介绍了地球参考框架基础设施运行和维护、地球板块运动模型构建等；第12章，介绍高程基准和重力基准建立方法，讨论高精度垂直参考框架构建原理和一般方法。本书紧密结合现代大地测量基准进展，突出现代大地测量基准动态、地心、高精度等特点，有关概念力求科学严密。本书第1章、第3章由党亚民编写，第2章由党亚民、章传银、薛树强编写，第5章、第6章由章传银、晁定波编写，第4章、第9章、第11章由党亚民、薛树强编写，第7章、第8章由章传银、党亚民编写，第10章由张鹏、薛树强编写，第12章由章传银编写。陈俊勇院士对本书的编写给出了许多具体指导意见，并审阅了全书；杨元喜院士对本书的编写提出了许多宝贵建议；武汉大学姜卫平教授、王正涛副教授，国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心郭春喜主任、王斌总工，对书中具体内容提出了许多修改意见；海军大连舰艇学院许军博士，国家基础地理信息中心王凡博士，中国测绘科学研究院柯宝贵博士、王伟博士、蒋涛博士参与了书稿的整理与校对；中国地震局顾国华研究员百忙中抽时间审阅了全书。在此一并对这些专家和学者表示感谢。由于作者水平有限，书中错误与不当之处在所难免，诚恳读者批评指正。

大地测量基准由大地测量参考系统和大地测量参考框架组成，大地测量参考系统实现的是大地测量基准的定义、建立和维护的理论体系，大地测量参考框架是大地测量参考系统的具体实现。大地测量基准主要包括坐标基准、高程基准、重力基准和深度基准等。