卫星大地测量

卫星大地测量几何法示意图

　　卫星大地测量（satellite geodetic surveying），利用人造地球卫星进行地面点定位以及测定地球形状、大小和地球重力场的工作。卫星大地测量始于1957年人造地球卫星的出现，并获得迅速发展。

　　卫星大地测量在原理上分为几何法和动力法。

　　几何法　以卫星作为观测目标，由几个地面站同步观测，按空间三角测量方法求出这些站的相对位置。原理如图，由地面上A、B两站同步观测至卫星S₁的空间方向AS₁和BS₁，在另一时刻同步观测至卫星S2的空间方向AS₂、BS₂，则由平面ABS₁和ABS₂的交线可确定A、B间弦方向AB。在其他站重复上述的观测过程，可得出各测站间的弦方向所构成的空间三角网。由地面测量方法测定A、B两站间距离，或用激光测距方法测定地面站至卫星的距离，可推算各测站之间的相对位置。60年代很多国家曾用几何建立空间三角网和地面三角网的洲际联测。

　　动力法　根据卫星轨道受摄动力的运动规律，利用地面站对卫星的观测数据，同时计算卫星轨道根数、地球引力场参数和地面观测站地心坐标。按开普勒的行星运动规律，卫星是在以地球中心为一个焦点的椭圆轨道上运动。这个椭圆轨道由6个轨道根数来确定。

　　地球的质量分布极不均匀，形状不规则，卫星除受地球不规则引力场的摄动外，还受大气阻力、日月引力、太阳光压和地球潮汐等摄动力的作用，卫星轨道不是一个不变的椭圆，其形状、大小和在空间的位置都在不断地变化。根据各观测站对多颗不同轨道卫星的观测数据，可推算出卫星轨道根数、地面站地心坐标和地球引力场参数。由于解算中含较多的待定参数，通常采用逐次趋近的方法求解。

　　观测卫星的方法有卫星照像观测、卫星激光测距、卫星多普勒频移测量定位、卫星雷达测高等。

　　卫星照像观测　是在地面站上，以恒星为背景，拍摄卫星发出的闪光或卫星反射的太阳光，根据底片上卫星和恒星影像的位置以及拍摄时刻，经过底片处理和归算，可求出拍摄瞬间卫星所在的空间方向。现已很少使用。

　　卫星激光测距　是由安置在地面站的激光测距仪向卫星发射激光脉冲，并接收由卫星反射镜反射回来的脉冲，测量脉冲往返传播时间，从而计算测站至卫星的距离。

　　卫星多普勒频移测量定位　基本原理是以多普勒效应为基础。装在卫星上的无线电发射机连续发射电磁波信号，地面站上的多普勒接收机，接收卫星通过时所发射的电磁波信号，并将观测到的多普勒频移个数记录下来，利用多普勒定位基本关系式可推求出卫星位置或地面站位置。

　　卫星雷达测高　由星载雷达测高仪向海洋表面垂直发射电脉冲，并接收由海洋表面反射回的信号，计时系统记录脉冲往返的时间，据此求卫星至瞬时海洋表面的垂直距离。