动态大地测量

为地球动力学的研究提供高精度实测数据

用大地测量方法精确测定地球整体运动，以及地面点位置和地球重力场要素随时间的变化，研究这些变化并作出物理解释的工作。动态大地测量为地球动力学的研究提供高精度实测数据。这些数据结合地球物理资料，用以研究地球的各种运动和动力学特征，并进而研究其激发机制。

简介

动态大测量dynamic geodesy

地球运动状态分为地球重力场变化、地球整体运动、地球形变运动。这些地球运动状态按空间结构可分为全球性的、区域性的、局部性的（范围在 100 千米以内的地区）。

按时间分为长期性的、周期性的、不规则性

地球运动状态非常复杂，需要采用传统的、现代的多种大地测量手段进行高精度测量。重复水准测量的高差变化，可检测地壳垂直运动。天文观测所得的坐标变化，证明地面点的水平位移和垂线方向变化。重力测量所得的重力变化，反映了地球重力场的变化以及同极移有关的部分。利用甚长基线干涉测量方法测量全球性板块运动和区域性地壳运动，以及极移、地球自转等。利用激光对用球和卫星测距可以测定地面点坐标及其变化，还可以测定地球自转参数以及地球引力位球谐函数展开式的系数。卫星-卫星跟踪技术和卫星梯度测量可以测定地球重力场要素及其变化。

对象

动态大地测量主要研究

①高精度测量的手段（包括观测结果的分析处理）；②为确定地球运动状态的时空分布布置必要的观测站和确定观测周期；③为测定地球运动状态选择适当的参考坐标系和数学方法。

动态大地测量中所测定的地球运动状态

可分为3类：①地球重力场的变化，包括地球重力的变化，以及由此产生的大地水准面形状和垂线方向的变化；②地球整体运动，包括地球自转轴方向在空间的变化(岁差和章动)和在地球体内的变化（极移），以及地球自转速度的变化（日长变化）；③地球形变运动，包括全球性板块运动和板块内的地壳运动，以及潮汐引起的地球形变。所有这些地球运动状态按其空间结构可分为全球性的、区域性的（范围为几百公里至几千公里的地区）和局部性的（范围为 100公里以内的地区）。

按时间又可分为长期性的、周期性的

（其中可能是年周期、月周期或日周期）和不规则性的。一种地球运动状态也可能是由几种不同的周期运动混合在一起的。例如，地球重力的变化有大地构造运动产生的长期变化和潮汐运动产生的各种周期变化；极移则有质量季节性迁移引起的周年分量和周期为14个月的张德勒分量；地球自转速度的变化包含有潮汐摩擦作用造成的长期变化，部分潮汐效应和部分风力效应引起的周期为一年或半年的季节性变化，以及由突发性机制产生的不规则变化；地球形变运动同样含有潮汐运动产生的周期性变化，和非潮汐运动产生的长期变化。

测量方法

地球运动状态是非常复杂的

不仅需要进行高精度测量，而且还要采取多种手段。每一种手段的测量结果往往反映几种运动状态的综合影响，不同的手段所反映的综合影响又有不同的内容。例如，重复水准测量的高差变化，反映了地面点的垂直位移和水准面倾斜的变化；天文观测所得的坐标变化，反映了地面点的水平位移和垂线方向的变化；高精度地面重力测量所得的重力变化，反映了地球重力场的变化以及同极移有关的成分。显然,采用某一种测量手段,是不可能将这些地球运动状态分开的。所以为了测定地球运动状态，既要采用新的空间大地测量手段，也不能完全抛弃传统的大地测量方法。像高精度重复水准测量和重力测量，现在仍然是检测地壳垂直运动和固体潮的有效方法。现代空间大地测量技术为动态大地测量提供了新的观测手段，不仅极大地提高了观测精度,而且扩大了跨越范围,缩短了观测周期。这些新的观测手段有：①利用甚长基线干涉测量方法测量全球性板块运动和区域性地壳运动，以及极移、地球自转和固体潮等。此外，利用甚长基线干涉测量还可以建立一个最稳定的惯性参考系，作为研究地球运动状态的基准。②利用激光对月球和卫星测距可以测定地面点坐标及其变化，还可测定地球自转参数以及地球引力位球谐函数展开式的系数。③卫星多普勒定位和全球定位系统可以测定地面点位置和极移。全球定位系统更因其在中、短距离测量上的绝对和相对精度特别高、观测时间很短等优点，将成为区域性和局部性地壳形变测量的主要手段。④卫星雷达测高法可以测定海洋大地水准面的形状。⑤卫星－卫星跟踪技术和卫星重力梯度测量可以测定地球重力场要素及其变化。

为了测定地面点的位置和地球重力场

要素随时间的变化，通常在全球或足够大的范围内建立地球动态监测网，采用各种大地测量手段和地球物理方法，以尽可能高的精度，按一定的周期重复测定网中控制点的三维坐标和地球重力场要素及其随时间的变化，然后将这种网的观测数据用于地球动力学的各种研究工作。

参考坐标系

地面点位置及其变化

为了表达地面点位置及其变化，必须有一个适当的地球参考坐标系。另外，又因空间技术的观测目标是河外射电源、月球或人造卫星，为了正确表达这些天体的位置，也必须借助于一个良好的天球惯性参考系。根据一定的规定，同河外射电源发生联系建立起来的天球参考坐标系称为协议惯性参考系(CIS)。根据一定的规定，同若干个观测台站发生联系建立起来的地球参考坐标系称为协议地球参考系（CTS）。这两个参考系是通过岁差、章动和地球自转参数（极移和UT1,后者是由恒星观测结果直接测定，并加入了极移改正的世界时）联系起来的。协议地球参考系在某种平均意义上随着地球运动和旋转，这种参考系用来在相对意义上描述地球的几何关系和动态，而协议惯性参考系则可用来在绝对意义上监测包括地球在内的太阳系和银河系的运动。

研究现状

协议惯性参考系和协议地球参考系的建立是国际大地测量学协会和国际天文学联合会共同关心的问题，尚在讨论中。目前趋于一致的意见是，未来协议地球参考系应当同地面上若干个观测台站联系，这些台站不再假定彼此无相对运动(即必须顾及地球形变)，也不再以台站的垂线为参考。这种参考系的原点安置在地球的质心上，质心相对于各观测台站的运动，可以通过动力卫星观测或连续的全球重力测量来监测。这种轴系和原点在某种平均意义上“固定”在有形变的地球上，因此，它为地球动力学研究提供了可靠的参考系。

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