实用天文学

跨越地平线

　　实用天文学是天体测量学的一个分支学科。它以球面天文学为基础，研究并测定地面点坐标和两点之间的方位角，其中包括测量原理的研究，测量仪器及其使用，观测纲要的制定，测量结果的数据处理及其误差改正等。

　　早期的实用天文学根据测定目标和观测条件的不同，分为大地天文学、航海天文学和航空天文学。随着近代无线电导航技术的发展，航海和航空天文学已经逐步发展成为导航学中的一个分支学科。因此，现代实用天文学的主要研究课题是地面点的天文定位问题。它为经济建设提供有关的资料，并为地球物理学、地质学、地理学和制图学提供必要的参考数据。

　　中国古代的实用天文学有过巨大的成就。按天象变化推求四季规律并制定历法，已有悠久的历史。公元八世纪初，唐代天文学家一行组织了中国历史上第一次天文大地测量，用测量北极星高度的方法来确定测站纬度，并由此推算子午线的弧长。这项工作为后人研究地球的形状、大小以及纬度测量奠定了理论基础。元代天文学家郭守敬制作丁多种灵巧精密的天文测量仪器，并组织了全国规模的纬度测量工作。

　　航海和航空天文定位所用的传统仪器是六分仪，精度很低。大地天文定位常用的仪器是高精度全能经纬仪。太尔各特法适用于测定纬度；常用双星等高法并同时收录无线电时号来测定经度；测定方位角则采用北极星时角法。也可采用多星等高法同时测定天文经纬度。

　　这些方法所能达到的精度是很高的。高精度的天文经纬度不仅可以为地面点提供准确的天文坐标，而且可以和大地坐标相结合，提供关于测站的天文大地垂线偏差。在天文大地网平差中高精度的天文方位角，可以为一、二等三角测量和导线测量提供独立的拉普拉斯方位角控制。对于天文定位工作来说，除需要高精度的观测仪器外，还必须对仪器的使用和改进、最有利的观测条件、各种误差机制以及外界条件等因素进行细致的分析研究，从而制定尽可能合理的观测纲要，以保证得到高精度的观测结果。

　　人造卫星等新技术的出现，给实用天文学开拓了新的发展方向。目前，利用人造卫星多普勒观测确定地面点坐标，精度已超过经典的光学观测。人造卫星观测与测站的垂线无关，可以直接提供地面点的地心坐标，这就为建立全球统一的坐标系统以及准确测定地球的大小和形状创造了有利条件。但是要深入了解地球重力场和大地水准面的细节，仍然非依赖经典的大地测量不可。