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地球重力场的定义

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地球重力场的定义

地球重力场的定义

地球重力场是指地球引力作用下，周围物体所受到的重力影响。在地球表面上，重力加速度的大小约为9.8m/s²，这是由于地球质量、密度和大小等因素所决定的。地球重力场不仅影响着人类生活，还对许多自然现象产生了重要影响。

一、地球引力的基本概念

1.引力的定义

引力是指物体之间由于它们之间存在质量而产生的相互吸引作用。它是经典物理学中最基本、最普遍的力之一。

2.万有引力定律

万有引力定律是牛顿在1687年发现的一条规律，它描述了两个物体之间相互作用的大小与距离平方成反比例关系。即：F=G(m1m2/r²)，其中F表示两个物体之间相互作用产生的引力，G为万有引力常数，m1和m2分别为两个物体的质量，r为它们之间的距离。

二、地球重力场特点

1.强度变化

在不同位置处，由于地球半径和密度分布不同，地球表面上所受到的重力加速度大小也不同。例如，在地球赤道上，重力加速度约为9.78m/s²，而在北极地区则约为9.83m/s²。

2.方向变化

地球重力场的方向指向地心，因此在地球表面上垂直于水平面。但在不同位置处，由于地球自转和引力作用的影响，重力方向也会发生微小的变化。

3.形状特征

地球重力场呈现出类似于一个椭球形的形状，其中离地心较远处的引力作用较弱，而靠近地心处则较强。

三、地球重力场应用

1.测量地球质量和密度

通过测量不同位置处的重力加速度大小和方向等参数，可以推算出地球质量和密度分布情况。这对于了解地球内部结构和演化历史等问题具有重要意义。

2.卫星导航系统

卫星导航系统是利用卫星发射信号，在空中进行定位、导航和测量等操作的一种技术。其中最基本的原理就是利用卫星所受到的重力影响来计算其位置信息。

3.天文学研究

天文学研究中经常需要考虑重力作用的影响，例如行星运动、恒星演化等问题。地球重力场的研究也为天文学研究提供了基础数据。

四、地球重力场研究方法

1.重力仪测量法

重力仪是一种专门用来测量地球重力场的仪器。它利用质量均匀的金属球或挂钟等物体，在不同位置上所受到的引力作用来计算出该位置处的重力加速度大小。

2.卫星测量法

卫星测量法是利用人造卫星对地球进行高精度观测和测量，从而推算出地球重力场参数。这种方法具有高精度、全球覆盖等优点。

3.大地水准面测量法

大地水准面是指在整个地球表面上，海平面所形成的一个理论曲面。通过对大地水准面进行高精度测量，可以确定不同位置处的海拔高度和与之相关联的重力加速度大小。

五、总结

地球重力场作为自然界中最基本和普遍的现象之一，对人类生活和自然现象产生了深远影响。通过对其特点和应用进行深入了解，可以更好地认识和利用地球重力场。同时，研究其测量方法和技术手段也为相关领域的发展提供了基础数据和理论支持。

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多类地球重力场模型精度分析

多类地球重力场模型精度分析

第３４卷第３期　２Ｏ１４年５月　海洋测　绘　ＨＹＤＲＯＧＲＡＰＨＩＣ　ＳＵＲＶＥＹＩＮＧ　ＡＮＤ　ＣＨＡＲＴＩＮＧ　ＶＯｌ＿３４．Ｎｏ．３　Ｍａｙ，２０１４　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—３０４４．２０１４．０３．００２　

多类地球重力场模型精度分析　

周　巍　，荣敏　，　

（１．６１３６３部队，陕西西安７１００５４；２．解放军信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州４５００５２　３．６１５４０部队，陕西西安７１００５４）　

摘要：分析了重力卫星数据构建的地球重力场模型ＥＩＧＥＮ—ＣＨＡＭＰ０３Ｓ（１４０）、ＩＴＧ—Ｇｒａｃｅ２０１０ｓ（１８０）、ＧＯ—　ＣＯＮＳ（２４０）、ＧＯＣＯ０２ｓ（２５０）的内符合精度，还与综合性地球重力场模型（ＥＧＭ２００８）进行了比较。然后，选用我国　范围内８５４个ＡＢ级ＧＰＳ／水准点，检核各模型分阶次确定的高程异常与实测值之间的差异，以体现其外符合精度。　结果表明：以重力卫星数据构建地球重力场模型能以较高精度来表征重力场的中长波部分，与ＥＧＭ２００８模型的精　

度相当。在我国范围内，计算似大地水准面都能够达到米级精度，其中ＧＯＣＯ０２ｓ（２５０）模型精度最好，能达到０．５ｍ　的精度。　关键词：地球重力场模型；高程异常；阶方差；ＧＰＳ／水准　

中图分类号：Ｐ２２３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１—３０４４（２０１４）０３—０００５—０４　

地球重力场研究历来是大地测量学领域的核心　

任务之一。由于地面重力观测数据分布不均，不能　

精确地反映出重力场的中、长波（中、低频）特征，提　

高中、长波分量的准确度是进一步精化地球重力场　

的关键。随着卫星重力测量技术的突破性进展，海　

量数据的获得为建立高精度和高分辨率的位系数模　

型奠定了必要的基础¨　，这也是获得高精度重力场　

长波信息的最有效途径。　

近年来，国际上的一些科研机构发布了利用　

ＣＨＡＭＰ、ＧＲＡＣＥ和ＧＯＣＥ重力卫星数据恢复的各　

利用解析法有效快速估计将来GRACE Follow-On地球重力场的精度

利用解析法有效快速估计将来GRACE Follow-On地球重力场的精度

第５３卷第４期　２０１０年４月　地球物理学报　

ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ　Ｖｏ１．５３，Ｎｏ．４　Ａｐｒ．，２０１０　

郑伟，许厚泽，钟　敏等．利用解析法有效快速估计将来ＧＲＡＣＥ　Ｆｏｌｌｏｗ—Ｏｎ地球重力场的精度．地球物理学报，２０１０，５３　

（４）：７９６￣８０６，Ｄ０Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０００１—５７３３．２０１０．０４．００４　

Ｚｈｅｎｇ　Ｗ，Ｈｓｕ　Ｈ　Ｔ，Ｚｈｏｎｇ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｒａｐｉｄ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｆｕｔｕｒｅ　ＧＲＡＣＥ　Ｆｏｌｌｏｗ－Ｏｎ　Ｅａｒｔｈ　Ｓ　

ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ．ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ），２０１０，５３（４）：７９６￣８０６，ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．　

０００１—５７３３．２０１０．０４．００４　

利用解析法有效快速估计将来ＧＲＡＣＥ　Ｆｏｌｌｏｗ—Ｏｎ　

地球重力场的精度　

郑　伟　，许厚泽　，钟　敏　，员美娟。，周旭华　，彭碧波　

１中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室，武汉４３００７７　

２日本京都大学防灾研究所，京都６１１－００１１　

３武汉科技大学应用物理系，武汉４３００８１　

摘要本文首次利用解析法有效快速估计了将来ＧＲＡＣＥ（Ｇｒａｖｉｔｙ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ａｎｄ　Ｃｌｉｍａｔｅ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）Ｆｏｌｌｏｗ－　

Ｏｎ地球重力场的精度．第一，基于功率谱原理分别建立了新的ＧＲＡＣＥ　Ｆｏｌｌｏｗ—Ｏｎ卫星激光干涉星间测量系统星　

间速度、ＧＰＳ接收机轨道位置和轨道速度以及加速度计非保守力误差影响累计大地水准面的单独和联合解析误差　

模型．第二，利用提出的ＧＲＡＣＥ卫星关键载荷匹配精度指标和美国喷气推进实验室（ＪＰＬ）公布的ＧＲＡＣＥ　Ｌｅｖｅｌ　

基于地球重力场模型的区域高程转换方法

基于地球重力场模型的区域高程转换方法

第２７卷第３期　２００８年９月　世界地质　

ＧＬ０ＢＡＬ　ＧＥＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．３　Ｓｅｐｔ．２００８　

文章编号：１００４—５５８９（２００８）０３—０３０６—０４　

基于地球重力场模型的区域高程转换方法　

张廷玉　，于小平　，刘财　，许惠平。，吕忠刚　，陈增宝４　

１．长春工程学院勘察与测绘学院，长春１３００１２；２．吉林大学地球探测科学与技术学院，长春１３００２６；　

３．同济大学海洋与地球科学学院，上海２０００９２；４．吉林省测绘局，长春１３００５１　

摘要：利用多项式分区拟合与ＥＧＭ９６地球重力场模型相结合的数学方法，使少量的水准点与ＧＰＳ点　

重合，对ＧＰＳ测得的大地高直接转换为具有厘米量级正常高的重力模型区域高程转换方法作了讨论，　

将该方法得到的正常高与单独利用多项式分区拟合和ＥＧＭ９６地球重力场模型得到的结果进行了比较，　

其差值的标准差为±２．９　ｃｍ。　

关键词：重力场模型；ＧＰＳ高程转换；重力测量；水准测量　

中图分类号：Ｐ２２８　文献标识码：Ａ　

Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｈｅｉｇｈｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｅａｒｔｈ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｆｉｅｌｄ　ｍｏｄｅｌ　

ＺＨＡＮＧ　Ｔｉｎｇ—ｙｕ　，ＹＵ　Ｘｉａｏ—ｐｉｎｇ。，ＬＩＵ　Ｃａｉ　，ＸＵ　Ｈｕｉ—ｐｉｎｇ　，ＬＵ　Ｚｈｏｎｇ—ｇａｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｚｅｎｇ—ｂａｏ　

．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＰｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００１２，Ｃｈｉｎａ；　

２　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＧｅｏｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２６，Ｃｈｉｎａ；　

ｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＯｃｅａｎ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｏｎ￣］ｉ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ；　

地球重力场及影响重力场的几个因素

地球重力场及影响重力场的几个因素

地球重力场及影响重力场的几个因素

【摘要】 地球重力场的研究始终是大地测量科学研究的核心问题，也是现代大地测量发展中最活跃的领域之一。地球重力场反映了地球物质的空间分布及地球的旋转运动，它不仅决定了地球的形状和大小，而且反映了地球表面、内部以及大气和海洋的物质分布、运动和变化。

【关键词】 地球重力场，相对重力测量，绝对重力测量，卫星重力探测

前言

大地测量学的主要分支之一，是研究用物理方法测定地球形状及其外部重力场的学科。也就是说地球重力场的研究始终是大地测量科学研究的核心问题，也是现代大地测量发展中最活跃的领域之一。地球重力场是大地测量学科的主要研究对象之一，也是地球物理、地质、地震与海洋等学科的重要研究对象和手段。地球重力场反映了地球物质的空间分布及地球的旋转运动，它不仅决定了地球的形状和大小，而且反映了地球表面、内部以及大气和海洋的物质分布、运动和变化。地球重力场的空间分布及其随时间变化，不仅在国民经济中具有重要意义，而且对于研究我们生存环境的变化与灾害预测也具有深远的科学意义。因此研究地球重力场也是地球科学的一项基础性任务。

地球重力场在传统大地测量中的任务是将在物理空间(即地球重力场中)的各类大地测量观测数据通过地球重力场参数转化到几何空间(即参考椭球体上，便于进行大地位置的数学计算。因此，地球重力场的观测数据和各种参数对地面大地测量的定位是起辅助作用的 。

而现代大地测量是以空间技术手段(如GPS)进行三维地心坐标的定位，这种定位方式无需由物理空间向几何空间的转换，此时研究地球重力场是为了定位卫星的精密定轨，它的精度决定卫星大地测量定位的精度 。因为后者需要精细地球重力场的支持，因此地球重力场对卫星大地测量起着关键性的作用 。

由此可见，无论是传统大地测量，还是现代大地测量，地球重力场在其中具有不可替代的作用，尤其是在以基础地学研究为主的现代大地测量整体框架中，研究地球重力场的物理大地测量学和空间大地测量学将相互紧密结合组成大地测量学科的支柱，共同主导学科的发展。