動態大地測量

用大地測量方法精確測定地球整體運動，以及地麵點位置和地球重力場要素隨時間的變化，研究這些變化並作出物理解釋的工作。動態大地測量為地球動力學的研究提供高精度實測數據。這些數據結合地球物理資料，用以研究地球的各種運動和動力學特徵，並進而研究其激發機制。

基本介紹

• 中文名：動態大地測量
• 外文名：dynamic geodesy
• 類型：區域性的、局部性的
• 分類：長期性的、周期性的、不規則性

簡介

動態大地測量dynamic geodesy

地球運動狀態分為地球重力場變化、地球整體運動、地球形變運動。這些地球運動狀態按空間結構可分為全球性的、區域性的、局部性的（範圍在 100 千米以內的地區）。

按時間分為長期性的、周期性的、不規則性

地球運動狀態非常複雜，需要採用傳統的、現代的多種大地測量手段進行高精度測量。重複水準測量的高差變化 ，可檢測地殼垂直運動。天文觀測所得的坐標變化，證明地麵點的水平位移和垂線方向變化 。 重力測量所得的重力變化，反映了地球重力場的變化以及同極移有關的部分。利用甚長基線干涉測量方法測量全球性板塊運動和區域性地殼運動 ，以及極移、地球自轉等。利用雷射對用球和衛星測距可以測定地麵點坐標及其變化，還可以測定地球自轉參數以及地球引力位球諧函式展開式的係數 。衛星-衛星跟蹤技術和衛星梯度測量可以測定地球重力場要素及其變化。

對象

動態大地測量主要研究

①高精度測量的手段（包括觀測結果的分析處理）；②為確定地球運動狀態的時空分布布置必要的觀測站和確定觀測周期；③為測定地球運動狀態選擇適當的參考坐標系和數學方法。

動態大地測量中所測定的地球運動狀態

可分為3類：①地球重力場的變化，包括地球重力的變化，以及由此產生的大地水準面形狀和垂線方向的變化；②地球整體運動，包括地球自轉軸方向在空間的變化(歲差和章動)和在地球體內的變化（極移），以及地球自轉速度的變化（日長變化）；③地球形變運動，包括全球性板塊運動和板塊內的地殼運動，以及潮汐引起的地球形變。所有這些地球運動狀態按其空間結構可分為全球性的、區域性的（範圍為幾百公里至幾千公里的地區）和局部性的（範圍為 100公里以內的地區）。

按時間又可分為長期性的、周期性的

（其中可能是年周期、月周期或日周期）和不規則性的。一種地球運動狀態也可能是由幾種不同的周期運動混合在一起的。例如，地球重力的變化有大地構造運動產生的長期變化和潮汐運動產生的各種周期變化；極移則有質量季節性遷移引起的周年分量和周期為14個月的張德勒分量；地球自轉速度的變化包含有潮汐摩擦作用造成的長期變化，部分潮汐效應和部分風力效應引起的周期為一年或半年的季節性變化，以及由突發性機制產生的不規則變化；地球形變運動同樣含有潮汐運動產生的周期性變化，和非潮汐運動產生的長期變化。

測量方法

地球運動狀態是非常複雜的，

不僅需要進行高精度測量，而且還要採取多種手段。每一種手段的測量結果往往反映幾種運動狀態的綜合影響，不同的手段所反映的綜合影響又有不同的內容。例如，重複水準測量的高差變化，反映了地麵點的垂直位移和水準面傾斜的變化；天文觀測所得的坐標變化，反映了地麵點的水平位移和垂線方向的變化；高精度地面重力測量所得的重力變化，反映了地球重力場的變化以及同極移有關的成分。顯然,採用某一種測量手段,是不可能將這些地球運動狀態分開的。所以為了測定地球運動狀態，既要採用新的空間大地測量手段，也不能完全拋棄傳統的大地測量方法。像高精度重複水準測量和重力測量，現在仍然是檢測地殼垂直運動和固體潮的有效方法。現代空間大地測量技術為動態大地測量提供了新的觀測手段，不僅極大地提高了觀測精度,而且擴大了跨越範圍,縮短了觀測周期。這些新的觀測手段有：①利用甚長基線干涉測量方法測量全球性板塊運動和區域性地殼運動，以及極移、地球自轉和固體潮等。此外，利用甚長基線干涉測量還可以建立一個最穩定的慣性參考系，作為研究地球運動狀態的基準。②利用雷射對月球和衛星測距可以測定地麵點坐標及其變化，還可測定地球自轉參數以及地球引力位球諧函式展開式的係數。③衛星都卜勒定位和全球定位系統可以測定地麵點位置和極移。全球定位系統更因其在中、短距離測量上的絕對和相對精度特別高、觀測時間很短等優點，將成為區域性和局部性地殼形變測量的主要手段。④衛星雷達測高法可以測定海洋大地水準面的形狀。⑤衛星－衛星跟蹤技術和衛星重力梯度測量可以測定地球重力場要素及其變化。

為了測定地麵點的位置和地球重力場

要素隨時間的變化，通常在全球或足夠大的範圍內建立地球動態監測網，採用各種大地測量手段和地球物理方法，以儘可能高的精度，按一定的周期重複測定網中控制點的三維坐標和地球重力場要素及其隨時間的變化，然後將這種網的觀測數據用於地球動力學的各種研究工作。

參考坐標系

地麵點位置及其變化

為了表達地麵點位置及其變化，必須有一個適當的地球參考坐標系。另外，又因空間技術的觀測目標是河外射電源、月球或人造衛星，為了正確表達這些天體的位置，也必須藉助於一個良好的天球慣性參考系。根據一定的規定，同河外射電源發生聯繫建立起來的天球參考坐標系稱為協定慣性參考系(CIS)。根據一定的規定，同若干個觀測台站發生聯繫建立起來的地球參考坐標系稱為協定地球參考系（CTS）。這兩個參考系是通過歲差、章動和地球自轉參數（極移和UT1,後者是由恆星觀測結果直接測定，並加入了極移改正的世界時）聯繫起來的。協定地球參考系在某種平均意義上隨著地球運動和旋轉，這種參考系用來在相對意義上描述地球的幾何關係和動態，而協定慣性參考系則可用來在絕對意義上監測包括地球在內的太陽系和銀河系的運動。

研究現狀

協定慣性參考系和協定地球參考系的建立是國際大地測量學協會和國際天文學聯合會共同關心的問題，尚在討論中。目前趨於一致的意見是，未來協定地球參考系應當同地面上若干個觀測台站聯繫，這些台站不再假定彼此無相對運動(即必須顧及地球形變)，也不再以台站的垂線為參考。這種參考系的原點安置在地球的質心上，質心相對於各觀測台站的運動，可以通過動力衛星觀測或連續的全球重力測量來監測。這種軸系和原點在某種平均意義上“固定”在有形變的地球上，因此，它為地球動力學研究提供了可靠的參考系。