课程编号: 031M4004H |
课时: 60 |
学分: 3.0 |
课程属性: 专业核心课 |
主讲教师:王小亚等 |
英文名称: Astro-geodynamics |
教学目的、要求
天文地球动力学是用天文学手段(包括空间大地测量)测定和研究行星地球各种运动状态及其力学机制的一门学科,是天文学与大地测量学和地球物理学的交叉学科。
本课程将
1) 聚焦于建立天文地球动力学基本概念体系、阐述学科的基础理论框架、描述学科的主要研究目标和实现这些目标的基本方法和技术手段、讨论学科的应用方向及研究意义;
2) 全面介绍各种空间大地测量技术(VLBI、SLR/LLR、GNSS、重力场测量、等)的最基本原理、技术方法、观测流程、数据处理与数据分析方法、以及相关的应用与科学研究成果;
3) 另外安排一星期的教学实习(在上海天文台进行),见习上述多种空间大地测量技术的观测和资料处理过程;
4) 为学生以后进一步深入到相关的专业(天文地球动力学理论及其应用、上述各种空间大地测量资料分析及其应用等)学习打好基础。
将采取理论授课、师生互动、观测数据处理分析的上机实习等相互有机结合的方式,训练并促进学生的基本研究能力和实践能力的共同发展,扩展知识视野。对学生的考核将采用理论和实践相结合方式。
共计60学时,其中课堂授课9周(每周2次,每次2-3学时、共45学时)、集中安排一星期的教学实习(在上海天文台进行,每次3学时*5次=15学时),见习VLBI/SLR/GNSS的台站观测与资料处理。
预修课程
高等数学、大学物理
教 材
教师课件,自编教材
主要内容
课次 主题 内容 授课教师
1天文地球动力学概论(黄乘利,10学时)
基本概念体系、阐述学科的基础理论框架、描述学科的主要研究目标和实现这些目标的基本方法和技术手段、讨论学科的应用方向及研究意义
1 引言 1) 课程介绍;
2) 天文地球动力学发展历史及其在基本天文学和地球科学发展中的地位;
3) 学科的主要研究目标;
4) 实现这些目标的基本方法和技术手段及各自的优缺点 黄乘利
2 基本概念(I) 1)天球参考系/架(CRF)的定义及各种CRF;2)地球参考系/架(TRF)的定义及各种TRF;3)地球自转参数(ERP/EOP)基本概念;
4)参考架连接;
5)综合EOP与综合地球参考架;
6)极移与岁差/章动的区分与表示; 黄乘利
3 基本概念(II) 7)各种时间系统的定义、实现及相互关系;
8)相对论框架下的时空参考架及有关问题;
9)太阳系行星历表;
10)空间大地测量资料处理过程中的各种天文和地球物理因素及其模型(参考IERS规范):大气折射、电离层延迟、相对论时延、各种潮汐(固体潮、海潮、海洋负荷潮、极潮)、等等 黄乘利
4 学科的应用方向及研究意义:以地球自转变化研究为例 1)地球自转变化与地球各圈层物质(大气、海洋、地壳、地幔和地核)运动在各种时间尺度的相互作用过程与机理,即地球自转变化的各种地球物理激发机制;
2)最新的IAU岁差-章动模型及其问题;
3)相关研究的最新进展述评 黄乘利
2.甚长基线干涉测量(VLBI)技术(王广利,10学时)
目的:了解VLBI基本原理、技术方法、观测流程、数据处理与数据分析方法,以及相关的应用研究成果
5 VLBI技术简介、几何原理与理论模型 VLBI的简要发展历史,射电天文基础,VLBI技术的数学原理、物理模型 王广利
6 VLBI技术原理与观测处理过程 VLBI技术各环节的基本工作原理,台站技术、相关处理。 王广利
7 VLBI数据分析方法 VLBI观测组织实施过程。VLBI数据分析原理,实现方法; 王广利
8 4 VLBI数据的科学应用 VLBI技术对现代科学研究和应用的贡献,国际上相关研究的最新进展。 王广利
3.人卫/月球激光测距(SLR/LLR)技术(王小亚,10学时):
掌握SLR基本原理和测量及动力学模型,了解摄动量级估计方法及其大概量级,了解SLR数据处理方法,掌握相关的应用研究,了解SLR数据处理流程和基本数据处理策略
9 SLR技术简介、几何原理与理论模型 SLR发展历史、数学原理、物理模型 王小亚
10 SLR技术原理与观测处理过程 SLR数据处理测量和动力学模型介绍及摄动量级估计 王小亚
11 SLR数据分析方法 SLR数据分析原理、实现方法 王小亚
12 SLR数据的科学应用 SLR技术对现代科学研究和应用的贡献,国际上相关研究的最新进展。 王小亚
4.全球卫星导航系统(GNSS)(陈俊平,10学时):
了解卫星导航基本原理,技术方法,数据处理与数据分析方法,相关的应用研究成果。掌握卫星导航基础理论,观测流程,以及数据处理方法。
13 卫星导航简介、几何原理与理论模型 卫星导航的简要发展历史,卫星导航技术的数学原理、物理模型 陈俊平
14 卫星导航技术原理与观测处理过程 卫星导航技术各环节的基本工作原理,定轨/定位/授时原理 陈俊平
15 卫星导航数据分析方法 卫星导航数据分析原理、实现方法, 陈俊平
16 卫星导航数据的科学应用 GNSS技术对现代科学研究和应用的贡献,国际上相关研究的最新进展。 陈俊平
5.地球重力场及其时变性的测定与研究(李进,5学时):
17 地球重力场的测定 简介各种地面和空间重力观测技术的原理;综合空间和地面重力观测确定地球重力场的理论和方法; 李进
18 地球重力场及其时变性的研究 对地球重力场的时变性与地球大气、地表水和海洋质量的变迁、冰期后地壳回弹、地球质心变化、地震、地球自转变化等的关系研究最新进展 李进
见习:空间大地测量技术观测与数据处理流程
(放在最后一星期,集中到上海天文台进行,分4个上午和1个下午进行,共15学时)
19 参观佘山观测站(4学时) 介绍上海天文台天文地球动力学研究中心的各团组、主要研究人员及其研究工作;见习VLBI、SLR、GNSS等技术观测设备、观测原理、观测流程。 黄乘利
20 VLBI数据处理实习(3学时) 见习VLBI测地数据处理软件和数据处理流程 王广利
21 SLR数据处理实习(3学时) 见习SLR数据处理软件和数据处理流程 王小亚
22 GNSS数据处理实习(3学时) 见习GNSS数据处理软件和数据处理流程 陈俊平
23 期末考试(2学时) 期末考试 王小亚
参考文献
1.叶叔华,黄珹,天文地球动力学,山东科学技术出版社,2000年12月