Geodetic Reference Frames pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Drewes, Hermann 编

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:

价格:$ 236.17

装帧:

isbn号码:9783642008597

丛书系列:

图书标签:

• 大地测量学
• 参考框架
• 坐标系统
• 地球动力学
• 空间科学
• GNSS
• 大地测量
• 地球物理
• 定位
• 导航

《大地测量基准框架：导航、测绘与地球科学的基石》 引言 在当今高度互联且依赖精确空间信息的时代，无论是全球导航卫星系统（GNSS）的日常应用，还是复杂工程项目的规划实施，亦或是对地球环境的深刻理解，都离不开一个稳定、统一且精确的大地测量基准框架。大地测量基准框架，顾名思义，是描述地球形状、大小和重力场，并为地理空间数据提供统一坐标参考系统的核心要素。它如同地球空间的“标尺”和“指南针”，为一切涉及地理位置的活动奠定坚实的基础。本书《大地测量基准框架》旨在深入探讨这一关键概念的理论基础、实际构建、动态演变以及在现代科技与科学研究中的重要应用，勾勒出支撑我们对地球空间认知和利用的完整图景。 第一章：大地测量基准框架的理论基石 本章将从最基础的层面剖析大地测量基准框架的内涵。我们将首先阐述“基准”这一概念在测量学中的意义，它并非静态不变，而是动态发展、不断完善的过程。随后，我们将聚焦于构成基准框架的核心要素：参考椭球体（Reference Ellipsoid）。读者将了解到，由于地球并非完美的球体，而是近似一个扁球体，因此需要一个数学模型来逼近其形状。我们将详细介绍不同历史时期和不同区域采用的典型参考椭球体，例如WGS84、GRS80等，并解释它们的参数（长半轴、扁率）是如何确定的，以及它们如何影响后续的空间定位精度。 接着，我们将深入探讨大地基准（Geodetic Datum）的概念。大地基准不仅包含了参考椭球体，还定义了一个三维坐标系的原点、方向和尺度，以及一个与地球表面物理特性的联系。我们将区分水平基准（Horizontal Datum）和高程基准（Vertical Datum）。水平基准负责定义地理坐标（经度、纬度）或大地坐标（大地经度、大地纬度、大地高）在参考椭球体上的位置，而高程基准则提供了测定物体相对于地球某一参考面的高度（海拔、高程）的依据。本章还将触及重力基准（Gravity Datum），介绍其在定义大地水准面（Mean Sea Level）中的作用，以及大地水准面与参考椭球体之间的关系。理解这些理论基石，是掌握后续内容的关键。 第二章：大地测量基准框架的构建与实现 本章将转向实际操作层面，介绍如何构建和实现一个完整的大地测量基准框架。我们将详细阐述大地测量测量方法，包括传统的三角测量、导线测量、水准测量等，以及现代全球导航卫星系统（GNSS）测量、激光扫描、InSAR（差分干涉合成孔径雷达）等技术。我们将解释这些技术是如何用于获取高精度的地理空间数据，并为基准框架的构建提供实际观测值。 重点将放在大地网（Geodetic Network）的建立。大地网是由一系列精确测定的控制点组成的骨干网络，它们构成了区域或国家级大地测量基准框架的支撑。我们将讨论如何设计合理的大地网布局，以及如何进行数据观测、平差和质量控制，以确保整个网的精度和稳定性。 此外，本章还将介绍坐标转换（Coordinate Transformation）的技术。由于不同地区、不同时期可能存在不同的基准框架，因此在处理跨区域或历史数据时，常常需要进行坐标转换。我们将详细介绍常用的二维和三维坐标转换模型，如七参数模型（Molodensky-Badekas、Bursa-Wolf）、三参数模型等，并分析不同转换方法的适用性和精度。 第三章：大地测量基准框架的动态演变与监测 地球并非静止不变的刚体，地壳运动、板块漂移、海平面变化以及人类活动等因素，都在不断地改变着地球的形状和表面点位。因此，大地测量基准框架也需要随之演变和更新，以保持其精确性和时效性。本章将深入探讨大地测量基准框架的动态性。 我们将介绍地球动力学现象，如板块构造、地幔对流、地壳形变等，以及它们如何导致地表点的相对位移。读者将了解到参考框架的框架（Frame of Reference Frames）的概念，即高层级的参考框架如何定义低层级框架的运动。我们将重点介绍国际地球参考系统（ITRS）及其连续实现（ITRFs），它是目前最权威的全球性大地测量参考框架，并且是大多数国家和区域性基准框架的最终参照。 本章还将详细阐述GNSS技术在监测地壳形变和维护基准框架中的作用。通过长期、密集的GNSS观测，可以精确捕捉到地表点的三维速度场，从而揭示区域的地壳形变规律，并据此更新和调整大地测量基准框架。我们将讨论坐标框架的实时性和非线性修正，以及如何处理不同时间尺度上的地表运动。 第四章：大地测量基准框架在各领域的应用 本章将聚焦于大地测量基准框架的实际应用，展示其在现代社会各个领域的不可或缺的作用。 全球导航卫星系统（GNSS）与定位导航： 无论是智能手机中的地图应用，还是车载导航系统，亦或是航空、航海领域的精准定位，都离不开大地测量基准框架提供的统一坐标系。本章将解释GNSS系统（GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou）如何基于某一大地测量基准框架进行卫星轨道播报和用户接收机定位，以及不同基准框架的选择如何影响定位的精度和一致性。 测绘与地图编制： 精确的地图是空间信息的基础。本章将探讨大地测量基准框架如何为地形图、行政区划图、专题地图等各类地图的绘制提供准确的空间坐标。我们将介绍坐标系统（Coordinate System）的概念，如地理坐标系统（Geographic Coordinate System, GCS）和投影坐标系统（Projected Coordinate System, PCS），以及它们如何从大地测量基准框架派生出来，以便在二维平面上表示三维地球信息。 工程建设与基础设施管理： 从高层建筑、桥梁、隧道到铁路、公路，所有大型工程项目的规划、设计、施工和后期维护，都必须建立在精确的空间参考之上。本章将详细介绍大地测量基准框架在不动产测量、管线探测、形变监测等方面的应用，确保工程的安全性和可靠性。 地球科学研究： 大地测量基准框架是研究地球系统演化的重要工具。本章将展示其在地质构造研究、地震监测、海平面变化分析、气候变化研究（如冰川融化、地壳均衡）等领域的应用。例如，通过监测特定区域地表点的高程变化，可以推断冰川融化或地下水位的变化。 空间数据基础设施（SDI）： 在数字化时代，构建统一、共享的空间数据基础设施至关重要。大地测量基准框架是SDI的核心组成部分，它确保了不同来源、不同时期的空间数据能够被正确地集成、分析和可视化。 第五章：大地测量基准框架的未来发展趋势 本章将展望大地测量基准框架未来的发展方向，探讨新的技术和理念将如何进一步提升其性能和应用范围。 多模态融合与协同： 随着GNSS、地面激光扫描、航空摄影测量、遥感影像等多种测量技术的不断发展，如何有效地融合这些多模态数据，实现多源数据的协同，构建更高精度、更全面的三维地球模型，将是未来的重要研究方向。 实时动态基准框架： 随着高精度传感器和快速数据处理技术的进步，实现实时动态的大地测量基准框架将成为可能，这将极大地提升定位导航和变形监测的时效性。 面向应用的智能基准框架： 未来的大地测量基准框架将更加智能化，能够根据不同的应用需求，自动调整精度、坐标系统和更新策略。 地球信息模型（Earth Information Model, EIM）与数字孪生： 在构建完整的地球信息模型和数字孪生过程中，高精度、动态的大地测量基准框架将扮演核心支撑角色，实现对地球物理、生物、人文等各类信息的精确关联和模拟。 标准与互操作性： 国际标准的制定和推广将进一步促进全球大地测量基准框架的互操作性，打破数据壁垒，实现全球范围内的空间信息共享。 结论 《大地测量基准框架》是一本旨在系统性地介绍大地测量基准框架的理论、方法、应用及其未来发展方向的著作。它将帮助读者深入理解这一看不见却无处不在的“空间语言”，认识到它在现代科技、经济发展和社会运行中的核心地位。从理论的严谨性到技术的实用性，再到应用的前瞻性，本书力求为读者勾勒出一幅全面而深刻的大地测量基准框架的宏伟画卷，揭示其作为导航、测绘、地球科学乃至未来数字地球发展的坚实基石。

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