本课程为测绘科学与技术学科硕士和博士研究生的专业基础课，也可作为地球物理学各学科专业、天文学、空间科学、海洋学、大气学、遥感学、水文学以及其它相关专业或交叉专业研究生的学科基础课或选修课。
物理大地测量学也称理论大地测量学，研究用物理方法和数学手段确定地球形状和外部引力场及其变化的理论和方法，是构成现代大地测量学科体系的重要支柱。物理大地测量学与空间技术、地球物理学、地球动力学、地质学、海洋学等学科有着密切的联系，它为精密确定人造地球卫星等其它空间飞行器的运行轨道，提供精确的地球形状及其外部引力场的计算方法；为地球物理学和地质学提供有关地球内部构造和局部特征的理论模拟以及约束信息；为大气和海洋学以及水文学和冰冻圈等研究提供精密大地水准面以及海洋、大气、地表可见和不可见的质量变化和迁移信息资料以及响应。随着卫星重力、卫星测高等空间测量技术的迅速发展，赋予了物理大地测量学新的内涵，使之能在更深层次上参与解决地球科学以及空间科学面临的重大科学问题。
通过本课程的学习，使学生系统了解物理大地测量基本概念、研究内容及主要应用领域，掌握确定地球形状及地球外部引力场的理论和方法，了解研究物理大地测量学的现代理论、方法和技术，以及与其他学科交叉和渗透研究内容，并了解国际上该领域研究的最新进展和前沿问题，为进一步研究地球科学相关问题打下坚实的理论基础。

第一章  引论与概述（授课3学时）
物理大地测量学的基本概念、发展简史；物理大地测量学有关问题研究介绍，边值问题、地球重力场模型、局部重力场逼近；地球重力场探测技术概述；物理大地测量学研究方法。物理大地测量学有关问题的研究介绍：边值问题简介、地球重力场模型、局部重力场逼近。物理大地测量学与地球物理学、地球动力学、海洋学等相关学科的关系，以及在国家经济建设、国防与军事建设中的地位和作用。
教学重点：物理大地测量学的基本概念、研究方法、学科应用。
第二章  位论基础（授课12学时）
球面三角形及有关基本公式；球面元、立体角元、体积元的概念。
引力位的定义；任意质体、均质球层、球壳及球体、任意形状的单层位和双层位对其内部和外部任意一点的引力位及引力；引力位的基本性质、引力位的正则性、引力位及其一阶导数和二阶导数的连续性问题等；高斯和格林的积分公式及应用；调和函数及其性质,司托克斯理论和底律希勒原理；拉普拉斯方程和布阿桑方程；球谐函数及其性质；面球谐函数；勒让德函数；展开理论和正交关系；完全正规球谐函数；距离倒数的展开；谐函数的径向导数；球坐标和椭球坐标的拉普拉斯方程式。位理论的边值问题、格林方法求解外部边值问题、球谐函数解外部边值问题。
教学重点：引力位函数定义、典型形体的引力位及引力函数、拉普拉斯方程及其解算方法、球谐函数及其应用。
第三章  司托克斯(Stokes)理论及其应用（授课12学时）
平均地球椭球、任意参考椭球的建立。司托克斯理论和司托克斯问题的基本概念。确定大地水准面形状的斯托克司理论，地球重力场；水准面和铅垂线；水准面和铅垂线弯曲、重力梯度；自然坐标；球谐函数表达的地球位、地球位球谐函数展开式的收敛性；低阶谐函数、矩的概念；椭球水准面的重力场、正常重力场的基本概念、正常重力场的确定；正常位的球谐函数展开；正常重力场的实用公式、国际椭球参数。
扰动位、大地水准面起伏和垂线偏差；扰动位与重力异常、大地水准面高的关系；扰动位的球谐函数展开；司托克斯问题及司托克斯公式；司托克斯积分公式和司托克斯函数展开为球谐函数；关于司托克斯公式的推广；地球物理常数的确定；垂线偏差和范宁梅尼兹公式；重力的垂直梯度；积分式的实用计算。重力归化的概念；辅助公式；布格改正；地形改正；均衡理论；均衡与地壳构造；间接影响；各种重力归算对大地水准面的影响；司托克斯框架下大地水准面的计算。

教学重点：司托克斯理论和司托克斯问题的基本概念，正常重力场的基本概念，扰动位、大地水准面的概念，重力归化与均衡理论。司托克斯框架下大地水准面的计算，地球位球谐函数展开。
第四章  莫洛金斯基(Moledensky)理论（授课6学时）
基于莫洛金斯基理论确定地球形状的基本原理；似地形面和似大地水准面；高程系统，位基数和力高，重力与精密水准测量；正高、正常高、大地高；珀雷重力归算；三角测量高程与大地水准面起伏。重力归算和似大地水准面；莫洛金斯基边值问题；高程异常与似大地水准面；地球表面上的重力边值问题，格林恒等式的应用，表面层的积分方程及线性积分方程；莫洛坚斯基解，莫洛坚斯基解的几何意义，计算公式的简化，解析延拓。GPS/水准确定大地水准面、大地水准面精化。
教学重点：位基数概念，高程系统的定义；高程异常与似大地水准面的概念，地面重力异常、高程异常与地面扰动位的关系；莫洛金斯基边值问题的基本概念及其与司托克斯理论的关系。
第五章  天文-大地测量的方法（授课3学时）
投影到参考椭球，赫尔默特投影；天文观测归化到椭球上，水平角、垂直角和距离的归算，求定大地水准面的天文、大地测量方法，天文大地垂线偏差及内插，天文水准和天文重力水准，座标变换和大地基准的变动，地球大小的确定。
教学重点：天文观测归化到椭球概念和基本方法, 大地座标和直角座标，天文水准和天文重力水准概念。
第六章  地球外部重力场（授课3学时）
地球外部重力异常与扰动重力，地球上空正常引力的闭合公式；计算高空点正常引力的级数展开式；确定地球外部扰动重力的直接方法；确定扰动重力的表层法；扰动重力的向上延续法；重力异常的向下延拓。
教学重点：地球外部重力异常与扰动重力定义，外部扰动重力计算方法，外部重力场延拓方法。
第七章  物理大地测量中的数理统计（授课6学时）
协方差及协方差函数；协方差函数的球谐函数展开式；阶方差模型；司托克斯和范宁梅尼兹公式远距离带区的影响；重力异常的内插和外插；估算方法的精度，最小二乘法估算；误差传播及球谐函数的精度；重力大地水准面起伏的计算精度；平均重力异常值的精度；高程的相关性。
教学重点：方差与协方差函数概念及其作用，重力异常的内插和外插方法，估算方法的精度评定。
第八章  天体测量方法（授课3学时）
由月球观测确定地球大小；地球扁率的力学影响；从进动求定扁率；人造卫星的轨道；卫星摄动运动；卫星摄动力；摄动方程；地球引力场摄动位的轨道根数；地球引力场引起轨道摄动的特性；带谐函数的求定；田谐函数的求定。卫星地面跟踪技术介绍，卫星技术确定地球重力场的基本原理和基本方法 。
教学重点：人造天体轨道与地球引力场关系，卫星摄动运动以及摄动方程，卫星技术确定地球重力场的基本原理。
第九章  现代物理大地测量新技术（授课9学时）
物理大地测量中卫星重力理论与方法；现代卫星重力测量技术介绍。卫星重力计划基本原理和方法介绍，卫星重力应用和研究进展。卫星测高技术发展及应用概述，卫星雷达高度计观测基本原理，卫星测高技术，卫星测高数据处理理论与方法、波形重构技术。卫星重力和卫星测高在海洋学、大地测量学、地球物理学、水文学、冰冻圈的应用和研究进展。
教学重点：卫星重力计划基本原理、应用和研究进展。卫星测高基本原理，卫星测高在全球海平面变化监测中的应用；海洋环流分析。卫星测高技术在内陆湖、近海岸带中的应用。
第十章  习题讲解、课堂讨论（授课3学时）
   课堂习题讲解、讨论，复习和巩固课程学习，就学生关心的问题进行学术交流，加强学生对专业课程的认识和了解。

1.	B．Hofmann-Wellenhof and Helmut Moritz, Physical Geodesy, Second corrected edition, Springer-Verlag, Wien New York, 2006.
2.	郭俊义，《物理大地测量学基础》，武汉测绘科技大学出版社，武汉，1994.
3.	管泽霖、宁津生，《地球形状及外部重力场》，测绘出版社，北京，1981.
4.	胡明城、鲁福，《现代大地测量学》，测绘出版社，北京，1994.
5.	党涌诗，《物理大地测量的数学基础》，测绘出版社，北京，1988.
6.	翟国君等，《卫星测高数据处理的理论与方法》，测绘出版社，北京，2000
7.	王广运等，《卫星测高原理》，科学出版社，北京，1995