本书系统构建了“基础理论—核心技术—前沿拓展”的三维内容体系。基础理论篇阐述时空基准、大地测量等核心概念，融入国际最新标准；技术应用篇解析GNSS、InSAR、激光雷达、卫星重力，脉冲星导航等八大现代测量技术，结合科研案例强化实践应用；未来前沿篇拓展至深空探测、相对论大地测量、量子导航、智能测量等新兴领域。教材采用模块化设计，嵌入科研案例，自然融入课程思政，实现知识传授与价值引领的统一。
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第1章 绪论 1
1.1 大地测量学定义和作用 1
1.1.1 大地测量学定义 1
1.1.2 大地测量学作用 2
1.2 传统大地测量技术及其局限性 4
1.2.1 传统大地测量技术简介 4
1.2.2 传统大地测量技术局限性 4
1.3 现代大地测量技术及其优势 6
1.3.1 现代大地测量技术简介 6
1.3.2 现代大地测量技术优势 7
1.4 本章小结 10
参考文献 10
第2章 时间基准与授时 11
2.1 时间基准 11
2.1.1 天体运转 11
2.1.2 基准建立和维持组织 14
2.2 时间系统 15
2.2.1 时间基本概念 15
2.2.2 恒星时 16
2.2.3 太阳时 16
2.2.4 历书时与力学时 17
2.2.5 原子时 18
2.2.6 协调世界时 18
2.2.7 卫星定位系统时间 19
2.3 授时 20
2.3.1 授时方式 20
2.3.2 卫星授时技术 21
2.3.3 授时应用 21
2.4 时空基准建设 22
2.4.1 时空基准简介 22
2.4.2 时空基准建设现状 23
2.4.3 时间标准及相关发展 23
2.4.4 时间基准发展方向 23
2.5 本章小结 24
参考文献 24
第3章 空间基准与坐标转换 25
3.1 空间基准和坐标系统概念 25
3.1.1 大地基准 25
3.1.2 天球基准 26
3.1.3 空间坐标系 26
3.1.4 大地测量参考系统 28
3.1.5 国际地球参考系统 29
3.1.6 国际天球参考系统 30
3.1.7 国际高程参考系统 30
3.2 坐标系统 30
3.2.1 惯性坐标系与协议天球坐标系 30
3.2.2 地球坐标系 32
3.2.3 参心坐标系 34
3.2.4 地心坐标系 38
3.2.5 站心坐标系 43
3.3 坐标框架 45
3.3.1 大地测量参考框架 45
3.3.2 国际地球参考框架 46
3.3.3 国际天球参考框架 47
3.3.4 国际高程参考框架 47
3.4 坐标转换 48
3.4.1 欧拉角与旋转矩阵 48
3.4.2 不同空间直角坐标系转换 49
3.4.3 地球参考框架和天球参考框架转换 51
3.4.4 不同大地坐标系转换 52
3.4.5 坐标系转换展望 53
3.5 本章小结 54
参考文献 54
第4章 GNSS导航定位与应用 55
4.1 GNSS简介 55
4.1.1 GPS 55
4.1.2 GLONASS 56
4.1.3 GALILEO 57
4.1.4 BDS 57
4.1.5 其他区域导航系统 58
4.2 GNSS导航定位原理 60
4.2.1 GNSS观测值与观测方程 60
4.2.2 GNSS定位方法 60
4.2.3 主要误差源与改正 63
4.3 GNSS导航定位应用 65
4.3.1 导航定位授时 65
4.3.2 大地测量应用 66
4.3.3 地震学应用 68
4.3.4 交通运输应用 70
4.3.5 气象探测应用 71
4.3.6 GNSS反射测量与应用 74
4.4 本章小结 77
参考文献 77
第5章 甚长基线干涉测量及应用 80
5.1 甚长基线干涉测量概述 80
5.1.1 射电测量历史 80
5.1.2 甚长基线干涉测量发展 81
5.2 射电干涉测量技术 84
5.2.1 联线干涉测量技术 84
5.2.2 甚长基线干涉测量技术 85
5.2.3 同波束VLBI技术 87
5.2.4 深空探测VLBI技术 88
5.2.5 空间甚长基线干涉测量技术 89
5.2.6 实时VLBI技术 91
5.3 VLBI系统组成 91
5.3.1 天线系统 92
5.3.2 接收机 94
5.3.3 数据记录终端 95
5.3.4 VLBI相关处理 96
5.4 VLBI技术应用 97
5.4.1 ITRF建立与维护 97
5.4.2 地球自转参数估计 99
5.4.3 深空探测与应用 99
5.5 本章小结 102
参考文献 103
第6章 激光测距和测月及应用 104
6.1 激光测距发展 104
6.2 激光测距系统组成 105
6.2.1 卫星激光测距系统 105
6.2.2 激光测月系统 107
6.2.3 国际激光测距服务观测 109
6.3 激光测距原理 112
6.3.1 激光测距基本原理 112
6.3.2 激光测月基本原理 112
6.4 卫星激光测距误差 114
6.4.1 真空光速误差 114
6.4.2 大气折射率误差 115
6.4.3 时钟频率误差 116
6.4.4 周期误差 117
6.4.5 常数误差 118
6.5 卫星激光测距应用 119
6.5.1 参考框架建立 119
6.5.2 地球质心测定 121
6.5.3 地球低阶重力场测定 122
6.5.4 激光时间比对 123
6.5.5 空间碎片监测 124
6.5.6 地心引力常数GM测定 125
6.5.7 广义相对论验证 126
6.6 激光测月应用 126
6.6.1 等效原理验证 127
6.6.2 月球动力学 127
6.7 本章小结 128
参考文献 128
第7章 卫星测高技术与应用 130
7.1 测高卫星发展 130
7.2 卫星测高基本原理 135
7.2.1 卫星测高技术基础 135
7.2.2 卫星测高观测方式 136
7.2.3 从雷达脉冲到高度测量 138
7.3 卫星测高误差分析 140
7.3.1 卫星轨道误差 140
7.3.2 环境误差 143
7.3.3 仪器误差 145
7.4 卫星测高技术应用 147
7.4.1 大地测量学 147
7.4.2 地球物理学 151
7.4.3 海洋环境 153
7.4.4 全球气候变化 153
7.5 本章小结 154
参考文献 154
第8章 DORIS技术及应用 156
8.1 DORIS概述 156
8.1.1 DORIS简介 156
8.1.2 DORIS组成 158
8.1.3 国际DORIS服务组织 160
8.1.4 DORIS发展历程 162
8.2 DORIS原理 164
8.2.1 多普勒效应 164
8.2.2 多普勒测量原理 165
8.2.3 多普勒定位原理 167
8.2.4 DORIS工作流程 168
8.3 DORIS应用 169
8.3.1 坐标框架建立和维持 170
8.3.2 地球动力学研究 170
8.3.3 大气和电离层探测 171
8.3.4 DORIS时间同步与应用 172
8.3.5 海洋测高卫星定轨与应用 172
8.4 本章小结 174
参考文献 175
第9章 InSAR技术与应用 176
9.1 InSAR发展历史与进程 176
9.1.1 InSAR发展历史 176
9.1.2 InSAR发展进程 176
9.2 InSAR基本原理 177
9.2.1 合成孔径雷达介绍 178
9.2.2 合成孔径雷达成像基本原理 178
9.2.3 合成孔径雷达干涉原理 181
9.3 InSAR卫星 184
9.3.1 Radarsat-2卫星 184
9.3.2 ALOS卫星 185
9.3.3 Sentinel卫星 186
9.3.4 HJ-1C卫星 187
9.4 InSAR误差来源及其改正 187
9.4.1 失相干误差 187
9.4.2 DEM误差 188
9.4.3 大气延迟误差 188
9.4.4 相位解缠误差 189
9.5 InSAR处理技术 189
9.5.1 雷达差分干涉测量 189
9.5.2 小基线集干涉测量 190
9.5.3 干涉图堆叠 191
9.5.4 永久散射体干涉测量 192
9.6 InSAR应用 193
9.6.1 DEM生成 193
9.6.2 边坡位移监测 194
9.6.3 地面沉降监测 194
9.6.4 滑坡灾害监测 195
9.6.5 地震形变监测 196
9.6.6 火山监测 199
9.6.7 矿山监测 200
9.6.8 冰川监测 201
9.6.9 冻土监测 202
9.7 本章小结 203
参考文献 203
第10章 激光雷达原理及应用 206
10.1 激光雷达简介 206
10.2 激光雷达发展 207
10.2.1 地基激光雷达 207
10.2.2 机载激光雷达 208
10.2.3 星载激光雷达 209
10.3 激光雷达原理 211
10.3.1 激光雷达方程 211
10.3.2 激光雷达测距原理 213
10.4 星载激光雷达应用 214
10.4.1 林业应用 214
10.4.2 水位监测 215
10.4.3 冰川监测 216
10.5 地基激光雷达应用 222
10.5.1 三维建筑重建 222
10.5.2 无人驾驶 223
10.6 本章小结 225
参考文献 225
第11章 重力卫星测量及应用 228
11.1 重力卫星简介 228
11.2 卫星重力测量原理 229
11.2.1 卫星轨道摄动 229
11.2.2 卫星能量守恒 231
11.2.3 卫星加速度 233
11.2.4 卫星重力梯度测量 234
11.3 重力卫星 238
11.3.1 CHAMP卫星 238
11.3.2 GRACE卫星 239
11.3.3 GOCE卫星 240
11.3.4 SWARM卫星 241
11.3.5 未来重力卫星任务 243
11.4 静态重力场与应用 244
11.4.1 静态重力场模型 244
11.4.2 大地水准面 245
11.4.3 高程系统 246
11.4.4 动态海洋地形 247
11.4.5 地壳厚度 248
11.5 时变重力场与应用 249
11.5.1 时变重力场 249
11.5.2 水文学应用 250
11.5.3 地震学应用 252
11.5.4 海洋学应用 253
11.5.5 大地测量学应用 253
11.6 本章小结 256
参考文献 256
第12章 深空大地测量与应用 258
12.1 深空探测概述 258
12.1.1 深空探测简介 258
12.1.2 深空探测特点 258
12.1.3 深空探测目标和任务 259
12.2 深空探测技术 260
12.2.1 探测器定轨 260
12.2.2 遥感技术 262
12.2.3 其他技术 263
12.3 月球探测 264
12.3.1 月球基本状况 264
12.3.2 月球探测历史 264
12.3.3 月球探测进展 265
12.4 火星探测 268
12.4.1 火星基本状况 268
12.4.2 火星探测历史 269
12.4.3 火星探测进展 269
12.5 金星探测 278
12.5.1 金星探测历史 278
12.5.2 金星探测进展 279
12.6 其他行星探测 281
12.6.1 探测计划 281
12.6.2 探测进展 282
12.7 本章小结 282
参考文献 283
第13章 脉冲星导航授时与应用 285
13.1 脉冲星导航定位简介 285
13.1.1 脉冲星 285
13.1.2 脉冲星观测 286
13.1.3 脉冲星导航定位发展 287
13.2 脉冲星导航定位原理 290
13.2.1 脉冲星时钟模型 291
13.2.2 脉冲星导航定位基本模型 292
13.2.3 脉冲星导航定位误差分析 296
13.3 脉冲星授时原理 298
13.3.1 脉冲星授时方法 298
13.3.2 脉冲星授时误差分析 299
13.4 脉冲星深空探测应用 300
13.4.1 脉冲星深空探测导航 300
13.4.2 X射线脉冲星导航定位实验 301
13.4.3 火星探测器自主导航定位应用 304
13.5 本章小结 305
参考文献 306
第14章 相对论大地测量 307
14.1 相对论大地测量简介 307
14.1.1 相对论大地测量理论基础 307
14.1.2 相对论大地测量主要应用领域 307
14.1.3 相对论大地测量技术与方法 309
14.2 相对论大地测量影响 309
14.2.1 相对论原理 309
14.2.2 已有相对论参考系理论 311
14.2.3 空间大地测量中的相对论效应 311
14.3 时间传递和重力频移 314
14.3.1 时间传递方法 314
14.3.2 重力频移试验研究现状 318
14.3.3 重力频移理论与高程传递 320
14.4 GNSS时间频率传递和高程差估计 321
14.4.1 多系统GNSS时间传递 321
14.4.2 高程差估计 327
14.5 本章小结 331
参考文献 331
第15章 未来大地测量技术与应用 333
15.1 量子导航原理与应用 333
15.1.1 量子导航原理 333
15.1.2 量子导航应用 335
15.2 量子遥感原理与应用 336
15.2.1 量子遥感原理 336
15.2.2 量子遥感应用 336
15.3 量子重力仪原理与应用 337
15.3.1 量子重力仪原理 337
15.3.2 量子重力仪应用 339
15.4 智能大地测量 340
15.4.1 人工智能发展 340
15.4.2 智能导航定位 342
15.4.3 智能大地测量方法 343
15.5 综合大地测量 347
15.5.1 地面综合观测 347
15.5.2 星上综合观测 348
15.5.3 综合大地测量要素 350
15.5.4 综合大地测量应用 354
15.6 本章小结 357
参考文献 358
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