衛星大地測量

satellite geodetic surveying

利用人造地球衛星進行地面點定位以及測定地球形狀、大小和地球重力場的工作。衛星大地測量始於1957年人造地球衛星的出現，並獲得迅速發展。

衛星大地測量在原理上分為幾何法和動力法。幾何法以衛星作為觀測目標，由幾個地面站同步觀測，按空間三角測量方法求出這些站的相對位置。原理如圖，由地面上A、B兩站同步觀測至衛星S1的空間方向AS1和BS1，在另一時刻同步觀測至衛星S2的空間方向AS2、BS2，則由平面ABS1和ABS2的交線可確定A、B間弦方向AB。在其他站重複上述的觀測過程，可得出各測站間的弦方向所構成的空間三角網。由地面測量方法測定A、B兩站間距離，或用激光測距方法測定地面站至衛星的距離，可推算各測站之間的相對位置。60年代很多國家曾用幾何建立空間三角網和地面三角網的洲際聯測。

動力法根據衛星軌道受攝動力的運動規律，利用地面站對衛星的觀測數據，同時計算衛星軌道根數、地球引力場參數和地面觀測站地心坐標。按開普勒的行星運動規律，衛星是在以地球中心為一個焦點的橢圓軌道上運動。這個橢圓軌道由6個軌道根數來確定。

地球的質量分佈極不均勻，形狀不規則，衛星除受地球不規則引力場的攝動外，還受大氣阻力、日月引力、太陽光壓和地球潮汐等攝動力的作用，衛星軌道不是一個不變的橢圓，其形狀、大小和在空間的位置都在不斷地變化。根據各觀測站對多顆不同軌道衛星的觀測數據，可推算出衛星軌道根數、地面站地心坐標和地球引力場參數。由於解算中含較多的待定參數，通常採用逐次趨近的方法求解。

觀測衛星的方法有衛星照相觀測、衛星激光測距、衛星多普勒頻移測量定位、衛星雷達測高等。

衛星照像觀測是在地面站上，以恆星為背景，拍攝衛星發出的閃光或衛星反射的太陽光，根據底片上衛星和恆星影像的位置以及拍攝時刻，經過底片處理和歸算，可求出拍攝瞬間衛星所在的空間方向。現已很少使用。

衛星激光測距是由安置在地面站的激光測距儀向衛星發射激光脈衝，並接收由衛星反射鏡反射回來的脈衝，測量脈衝往返傳播時間，從而計算測站至衛星的距離。

衛星多普勒頻移測量定位的基本原理是以多普勒效應為基礎。裝在衛星上的無線電發射機連續發射電磁波信號，地面站上的多普勒接收機，接收衛星通過時所發射的電磁波信號，並將觀測到的多普勒頻移個數記錄下來，利用多普勒定位基本關係式可推求出衛星位置或地面站位置。

衛星雷達測高是由星載雷達測高儀向海洋表面垂直發射電脈衝，並接收由海洋表面反射回的信號，計時系統記錄脈衝往返的時間，據此求衛星至瞬時海洋表面的垂直距離。

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