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1.内容提要

    本书为高等院校测绘工程系列教材，全书1~6章为天文测量篇，主要讲述通过观测天体（恒星）确定测站点的天文经纬度和某一方向的天文方位角，内容包括天文测量简介、时间系统框架及其换算、天文观测误差分析、无线电时号与时间比对以及实用天文测量方法；全书7~12章为重力测量篇，主要讲述利用重力测量仪器确定地面点的绝对重力（相对重力），进而推求地球形状及其外部重力场，内容包括概述、重力测量原理、位理论基础、正常重力场、确定大地水准面及地球形状的基本理论、地球重力场的应用。同时附录中还对卫星重力、航空重力等新发展进行了简要介绍。
    全书首次将天文学与重力学进行综合，简化烦琐公式推导，力求讲清基本概念，把握脉络通俗易懂，注重实用适当拓展，可作为高等院校测绘类或相关专业本科生的教学用书，也可作为测绘导航、地质矿产、地球物理等相关专业技术人员的参考用书。

2.目录

上篇天文测量
第1章天文测量简介2
1.1天文学发展简史2
1.1.1天文学的定义2
1.1.2天文学的研究对象2
1.1.3天文学的分类4
1.1.4天文学的发展4
1.1.5天文学的研究意义6
1.2宇宙、地球与恒星7
1.2.1宇宙的概念7
1.2.2地球的运动8
1.2.3恒星的辨认10
1.3天球的概念与表示方法11
1.3.1天球的概念11
1.3.2基本点、线（轴）、面12
1.4天文测量的任务与作用14
1.4.1天文测量的主要任务14
1.4.2天文测量的主要作用14

第2章天球坐标系及各坐标系间关系17
2.1天球坐标系17
2.1.1天球上的参考点、圈17
2.1.2天球上的坐标系18
2.1.3不同坐标系统之间的关系19
2.1.4天球坐标系统的类型19
2.2地球坐标系20
2.2.1地球坐标系的形式20
2.2.2地球坐标系的其他形式22
2.2.3站心坐标系内的转换关系22
2.3岁差与章动23
2.3.1岁差的概念23
2.3.2章动的概念24
2.3.3岁差与章动的影响24
2.3.4协议天球坐标系及由来24
2.3.5极移的概念25
2.4坐标系统间的关系及转换26
2.4.1天球坐标系统之间的转换26
2.4.2地球坐标系统之间的转换28
2.4.3天球与地球之间坐标系统的转换30

第3章时间系统及其换算33
3.1时间及其度量的基本概念33
3.1.1时间的重要意义33
3.1.2时间的含义33
3.1.3量度时间的基本方法34
3.1.4时间系统的建立34
3.1.5时间的基本单位34
3.2世界时系统34
3.2.1恒星时34
3.2.2太阳时35
3.2.3民用时36
3.2.4世界时36
3.2.5区时、北京时36
3.3力学时系统37
3.3.1历书时37
3.3.2地球力学时38
3.3.3太阳系质心力学时38
3.4原子时系统38
3.4.1原子时39
3.4.2国际原子时39
3.4.3协调世界时39
3.4.4GPS时间系统39
3.5常用的时间系统换算40
3.5.1平时与恒星时40
3.5.2国际原子时与GPS时41
3.5.3国际原子时与地球力学时41
3.5.4区时、世界时与地方时41第4章天文测量误差分析42
4.1天文测量误差来源42
4.1.1天文测量方法思路42
4.1.2天文测量中的主要误差42
4.1.3恒星各种位置的含义43
4.2蒙气差与误差改正44
4.2.1蒙气差及其影响44
4.2.2计算蒙气差的近似公式和实用公式45
4.3视差与误差改正46
4.3.1视差概念46
4.3.2视差的误差改正46
4.4光行差与误差影响48
4.4.1光行差概念48
4.4.2光行差的类型49
4.4.3光行差的误差影响49

第5章无线电时号与时间比对50
5.1无线电时号的型式50
5.1.1无线电时号的定义50
5.1.2无线电时号的型式51
5.1.3传统天文计时系统的工作原理52
5.2我国UT1和UTC短波时号的发播程序52
5.2.1国家授时中心建设回顾52
5.2.2陕西天文台UT和UTC短波时号的发播程序53
5.2.3台湾地区台北BSF授时台发播的短波BSF短波时号53
5.2.4两种时号的对比分析53
5.3时号收录与时间比对54
5.3.1基本概念54
5.3.2收时方法54
5.4钟差与钟速55
5.4.1钟差55
5.4.2钟速56
5.4.3钟差的化算56
5.4.4钟漂56

第6章实用天文测量58
6.1天体的视运动58
6.1.1天体的周日视运动58
6.1.2天体的周年视运动61
6.2天文经度测量的原理与方法61
6.2.1天文经度测量的原理62
6.2.2天文经度测量的方法62
6.2.3评定天文经度测量的精度66
6.3天文纬度测量的原理与方法67
6.3.1天顶距法测定天文纬度67
6.3.2中天法测定天文纬度69
6.3.3双星等高法测定天文纬度70
6.4天文方位角测量的原理与方法71
6.4.1天文方位角测定的原理71
6.4.2北极星任意时角法测定方位角72
6.4.3太阳天顶距法测定方位角72
6.4.4仪器定向72
6.5同时测定经纬度及方位角的原理与方法73
6.5.1等时角法测定经纬度、方位角的原理73
6.5.2等时角法测定经纬度、方位角的方法74
6.5.3等时角法测定经纬度、方位角的特点74
上篇天文测量复习思考题76
下篇重力测量
第7章重力测量概述82
7.1重力测量学的内容及任务82
7.1.1重力测量学的研究对象82
7.1.2重力测量学的任务83
7.1.3重力测量学的研究内容83
7.2重力测量学的形成与发展85
7.2.1重力测量学的发展简史85
7.2.2重力测量学的发展趋势86
7.3重力测量与相关学科的关系87
7.3.1与测绘学科的关系88
7.3.2与地球学科的关系88
7.3.3与国防和军事学科的关系89
7.4重力测量的地位和作用89
7.4.1重力测量的地位90
7.4.2重力测量的作用90

第8章重力测量原理93
8.1重力与重力测量93
8.1.1重力的定义93
8.1.2重力测量的方式94
8.1.3重力测量的原理95
8.2动力法测定绝对重力95
8.2.1自由落体测绝对重力95
8.2.2振摆测定绝对重力98
8.3静力法测定相对重力99
8.3.1基本原理99
8.3.2几种重力仪测量原理99
8.3.3外界因素对重力仪的影响100
8.3.4重力仪的零点飘移102
8.3.5重力测量数据处理102
8.4重力测量仪器简介103
8.4.1重力测量仪的分类103
8.4.2绝对重力仪104
8.4.3相对重力仪104
8.5重力基准107
8.5.1国际重力基准107
8.5.2我国的重力基准108

第9章位理论基础110
9.1引力及引力位110
9.1.1场与引力场110
9.1.2引力与引力位111
9.2典型形体的引力及引力位112
9.2.1均质球面的引力位和引力112
9.2.2均质球体的引力位和引力113
9.2.3均质圆平面的引力位和引力114
9.2.4均质圆柱体的引力位和引力115
9.3引力位的基本性质116
9.3.1引力位是无穷远处的正则函数116
9.3.2质面引力位的连续性及其一阶导数的不连续性117
9.3.3质体引力位及一阶导数是处处连续的118
9.3.4引力位在吸引质体外部满足拉普拉斯方程118
9.3.5质体引力位在质体内部满足泊松方程119
9.4离心力位和重力位119
9.4.1离心力及离心力位119
9.4.2重力位120
9.5位理论边值问题121
9.5.1边值问题的引入121
9.5.2位理论边值问题的定义122
9.5.3位理论边值问题的分类122

第10章正常重力场123
10.1正常重力场的概念123
10.1.1正常重力场123
10.1.2确定正常重力场的方法123
10.2地球重力位的球函数展开式125
10.2.1矩相关概念125
10.2.2重力位展开式125
10.3确定正常重力场的Laplace方法和Stokes方法127
10.3.1Laplace方法128
10.3.2Stokes方法131
10.4正常重力公式132
10.4.1基本公式133
10.4.2卡西尼公式133
10.4.3赫尔默特公式133
10.4.4基于1980年国家大地坐标系的正常重力公式133
10.4.5基于WGS 84世界大地坐标系的正常重力公式134
10.5正常重力场的性质134
10.5.1重力等位面及其性质134
10.5.2正常重力场性质135
10.5.3正常大地位的球函数展开136

第11章确定大地水准面及地球形状的基本理论137
11.1概述137
11.1.1大地水准面及研究意义137
11.1.2斯托克司定理及问题138
11.1.3重力归算及含义139
11.1.4莫洛金斯基方法研究地球形状139
11.2扰动位的作用及重力测量基本微分方程139
11.2.1扰动位139
11.2.2大地水准面差距139
11.2.3垂线偏差140
11.2.4重力测量基本微分方程140
11.2.5斯托克司边值问题141
11.3大地水准面上扰动位及扰动重力的求解141
11.3.1扰动位的求解142
11.3.2大地水准面差距的求解143
11.3.3垂线偏差的求解144
11.3.4扰动重力的求解145
11.4重力归算及重力异常147
11.4.1重力归算的目的及基本要求147
11.4.2空间改正及空间重力异常147
11.4.3布格改正及布格重力异常148
11.4.4地形改正及经地形改正后的重力异常150
11.4.5地壳均衡改正及均衡重力异常151
11.4.6各种重力归算方法的比较原则152
11.5Moledensky方法确定地球形状153
11.5.1几个基本概念153
11.5.2Molodensky边值问题154

第12章地球重力场的应用156
12.1地球重力场与测绘科学156
12.1.1在经典大地测量中的作用156
12.1.2在现代大地测量中的作用157
12.2地球重力场与地球科学160
12.2.1在研究地球内部密度分布与结构中的作用160
12.2.2在研究地球物理与地球动力学中的作用161
12.3地球重力场与军事科学161
12.3.1在空间飞行器的轨道设计与轨道确定方面的作用161
12.3.2在提高陆基远程战略武器与水下流动战略武器的打击精度方面的作用162
下篇重力测量复习思考题164

附录1：球面三角基本公式167
附录2：重力控制网实施概要175
附录3：卫星重力测量基本知识179
附录4：航空重力测量简介186

参考文献190