2003 刘经南 重力测量卫星的作用与意义
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等效重力在航天应用
等效重力在航天应用在航天领域中，等效重力这一概念发挥着至关重要的作用。
要理解等效重力，我们首先得明白重力的本质。
在地球上，物体所受重力源于地球对其的吸引。
然而，在航天环境中，情况变得复杂多样。
当物体处于太空的非惯性参考系中，比如在绕地球做匀速圆周运动的航天器内，所受的力就不能简单地用地球上的重力概念来描述。
此时，等效重力的概念应运而生。
等效重力可以被看作是一个虚拟的力，它的效果等同于物体在特定条件下所受的合力。
在航天任务中，等效重力的应用十分广泛。
比如在航天器的轨道设计中，等效重力是一个关键因素。
航天器绕地球运行时，其向心力由地球对它的引力提供。
但从航天器内部观察，物体似乎受到一个“向下”的力，这个力就是等效重力。
通过精确计算等效重力的大小和方向，工程师能够设计出更合理、更稳定的轨道。
在航天器内部的环境营造方面，等效重力也有着重要意义。
为了让宇航员在太空环境中能够相对舒适地生活和工作，需要考虑等效重力对人体生理的影响。
长期处于微重力环境会导致宇航员的骨骼钙质流失、肌肉萎缩等问题。
为了减轻这些影响，一些航天器内部会通过旋转等方式产生一定程度的等效重力，以模拟地球的重力环境。
等效重力还在太空实验中发挥着作用。
许多科学实验需要在特定的重力条件下进行，通过调整航天器的状态和运动，创造出所需的等效重力环境，科学家能够开展各种物理、化学和生物实验，获取在地球上难以得到的实验数据和结果。
再比如，在太空站的建设和维护中，等效重力同样不可或缺。
太空站的各个部件在太空中的组装和操作，都需要考虑等效重力对其位置、姿态和稳定性的影响。
在进行太空行走时，宇航员的行动也会受到等效重力的制约。
在未来的星际探索中，等效重力的应用将更加重要。
当人类迈向更远的星球，如火星、木星等，不同的天体引力场将导致不同的等效重力情况。
这就需要在任务规划、航天器设计和宇航员培训等方面充分考虑等效重力的因素，以确保任务的成功和宇航员的安全。
总之，等效重力在航天领域的应用贯穿了从航天器设计、轨道规划到宇航员生活保障和科学实验等多个方面。
监测地球重力场的GRACE卫星
监测地球重力场的GRACE卫星据《美国太空总署新闻》报道，美国太空署一项研究计划将再度带领人类探索重力的奥秘。
这项命名为GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)的任务，将持续５年精确记录地球重力场的变化。
预计于2001年年底前发射升空的GRACE，包含两个完全相同的卫星，这两颗卫星将在轨道上相距220公里，并且在距离地面500公里的轨道上运行。
卫星上配置的精密科学仪器，能够精确测量两颗卫星之间的距离，进而侦测出重力场的变化。
科学家指出，GRACE 所获取的资料将会彻底改变人们先前对于地球构造、海洋与气候的认知。
研究人员表示，重力有两项迷人的特质。
首先就是它的恒常性。
地球是一颗十分均匀的球体，重力几乎在各处都相同。
在地球上不同地点，你所量到的体重都差不多。
不过，如果你仔细观察，你会发现其中某些变化。
GRACE就是打算对重力场的变化进行非常高精度的测量，这样的测量对于海洋学家来说十分重要。
他们想要知道所见的海洋地形，其中有多少是由重力而非洋流塑造而成。
另一个让科学家感兴趣的特质就是，重力不是永久不变的，而是会随着时间而改变。
例如，地球极区的冰在过去比较多，这些冰的重量让地球在两极的方向较为扁平。
现在由于部分的冰融化，原本被重压的陆地反弹而上升，例如加拿大北部就正在上升中。
这使得地球变得更接近完美的球体，这点可由重力场的变化而得到印证。
因此，地球内部一些极为缓慢的变化的同时也会造成重力场发生变化。
重力随时间的变化正是GRACE所要监测的目标。
通过GRACE精确的测量，人们将能够得知地下水层的深度，并且实际看到海平面的变化。
此外，人们也将能够测量出冰层的重量。
科学家指出，这是一门全新的学科，人们正要开始发掘它的应用。
重力测绘卫星(GRACE )从3月开始，在500公里的高空，两颗相距220公里的卫星开始测量地球各地的微小重力差异，这些细微的引力变化将导致 GRACE 双星距离的变化。
(完整版)重力与太空探险重点知识归纳
(完整版)重力与太空探险重点知识归纳
重力的概念和作用
- 重力是地球或其他物体吸引物体的力量。
- 重力可使物体朝向地球的中心下落。
- 重力是太空探险中需要考虑的重要因素，它影响着航天器的
轨道和飞行。
牛顿万有引力定律
- 牛顿万有引力定律描述了物体之间相互吸引的力。
- 该定律说明了两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。
- 牛顿万有引力定律是研究太空探险和行星运动等问题的基础。
重力对太空探险的影响
- 在太空中，重力影响着航天器的轨道和速度。
- 重力可用于加速或减速航天器，帮助其进入或离开地球轨道。
- 在月球和其他行星上，重力与地球不同，需要进一步考虑和
计算。
太空探险中的重力助推
- 重力助推是利用行星或卫星的引力来改变航天器的速度和轨道。
- 重力助推可用于加速航天器以实现更快的飞行，也可用于减
速和控制轨道。
- 重力助推是太空探险中重要的飞行技术之一。
探索太空的重力研究
- 科学家通过观测和实验研究重力，以增进对宇宙和行星运动
的理解。
- 重力研究可帮助我们了解宇宙的起源、行星形成和天体运动
的规律。
- 国际空间站等空间探测项目也进行了重力相关的实验和观测。
结论
重力是太空探险中至关重要的一部分，它影响着航天器的飞行
和轨道。
牛顿万有引力定律描述了物体之间的引力关系，重力助推
是太空探险中常用的飞行技术。
通过研究重力，我们可以深入了解
宇宙和行星运动的奥秘。
重力的作用和研究将继续推动太空探险的
发展和进步。
卫星重力测量
卫星重力测量－基础、模型化方法与数据处理算法作者简介：张传定，男，1966年04月出生，1996年09月师从于解放军信息工程大学陆仲连教授，于2000年12月获博士学位。
摘要论文的中心内容是卫星重力测量中如何由星载传感器获得的观测数据恢复地球重力场这一过程的模型化问题。
旨在吸取前人的研究成果，提出更加合理的数据处理模型。
论文最突出的贡献是，改造并完善了大地重力学、空间大地测量、卫星轨道力学等学科模型化的理论与方法以适应卫星重力测量这一新型观测技术。
作者的主要工作和创新点有：1.在综合卫星重力测量有关最新研究成果的基础上，系统地论述了动态加速度测量、卫星重力梯度测量的基本原理；论证了它们的测量精度与姿态角加速度的关系以及卫星重力测量系统最终恢复地球重力场能力的判定准则；深入理解并掌握了现行SST、SGG卫星CHAMP、GRACE、GOCE各项指标及恢复地球重力场各频段的精度指标。
2.简要介绍了卫星重力测量中所涉及到的曲线坐标系下矢量、张量与曲线坐标之间的微分关系、坐标系之间的变换关系以及它们的矩阵表示。
详细研究了在地球重力场确定中常用的关于研究点P和流动点Q相互关联的球极坐标系，给出了球极坐标系下地球引力位V关于P点和关于Q点的微分公式以及它们与球坐标系下局部微分算子的关系。
深入研究了关于P和Q两点局部导数算子的相互作用问题，得到了扰动场元之间核函数和协方差函数的解析与级数展开式，首次给出了较为实用的明晰表达式。
此结果是对物理大地测量学关于这一论题的补充和完善。
这项工作是本文的一个创新点。
3.详细推导了地球、卫星、加速度传感器检验荷载这一特殊限定性三体问题的运动方程；指出星载加速度传感器的输出就是卫星所受非引力加速度和检验荷载相对于卫星中心地球引力的潮汐力之差；进而得到了由星载加速度传感器的比力测量和GPS跟踪测量数据直接恢复地球引力矢量的理论公式。
4.通过对扭秤、旋转梯度仪工作原理的考察和Molodensky关于垂线偏差推求高程异常的论述以及目前业已发现水平梯度分量的某种组合是球面正交函数系的事实，作者明确指出，在地球重力场的研究中，水平方向观测量的组合应作为复数使用。
卫星重力测量发展历程
• 卫星激光测距技术（SLR）的优点
– 激光传播特性，是目前卫星大地测量领域最精确 的观测技术，同时具有获得更高精度观测的潜力
– 卫星寿命长，无需有源元件
• 缺点
– 极依赖于合适的气候条件 – 地面站的建立和维持费用高 – 观测弧段有限，无法连续跟踪
18
测绘学院
卫星精密定轨技术的发展
• 第三代：无线电观测法
6
测绘学院
卫星重力测量的发展
• Kaula小传
William M. Kaula，1926.5.19~2000.4.1，空基大地 测量学之父。毕业于西点军校，1951年作为美国
陆军工程兵部队的在编军官获得读研机会，选择
学习大地测量学专业。1952年6月成为Heiskanen
的学生。1957年加入美国陆军地图服务，研究地
卫星重力学
卫星重力测量发展历程 最新重力卫星任务简介 卫星重力测量应用成果 国内相关领域研究概况 未来卫星重力任务构想
研究意义
• 地球重力场模型的基本描述方法
• 几个基本关系
– 分辨率与阶次的关系：Nyquist采样定律
– 阶次与模型参数个数：~Nmax^2，720阶，52万
– 全球覆盖重力测量
次说明地球近似于梨形
• 卫星重力测量的理论基础
– 1966年，Kaula《Theory of Satellite Geodesy》 – 卫星几何轨道与地球重力场物理特征的解析关系
• 卫星重力学：以卫星为载体，利用卫星本身为重力传感器 或卫星所携带的重力传感器测定地球重力场及其时变的理 论、方法和技术。
综合研究大学院大学、国立天文台的名誉教授。
1951年毕业于东京大学天文学科天体力学，次
年在东京大学附属东京天文台工作。1965年受
– 激光传播特性，是目前卫星大地测量领域最精确 的观测技术，同时具有获得更高精度观测的潜力
– 卫星寿命长，无需有源元件
• 缺点
– 极依赖于合适的气候条件 – 地面站的建立和维持费用高 – 观测弧段有限，无法连续跟踪
18
测绘学院
卫星精密定轨技术的发展
• 第三代：无线电观测法
6
测绘学院
卫星重力测量的发展
• Kaula小传
William M. Kaula，1926.5.19~2000.4.1，空基大地 测量学之父。毕业于西点军校，1951年作为美国
陆军工程兵部队的在编军官获得读研机会，选择
学习大地测量学专业。1952年6月成为Heiskanen
的学生。1957年加入美国陆军地图服务，研究地
卫星重力学
卫星重力测量发展历程 最新重力卫星任务简介 卫星重力测量应用成果 国内相关领域研究概况 未来卫星重力任务构想
研究意义
• 地球重力场模型的基本描述方法
• 几个基本关系
– 分辨率与阶次的关系：Nyquist采样定律
– 阶次与模型参数个数：~Nmax^2，720阶，52万
– 全球覆盖重力测量
次说明地球近似于梨形
• 卫星重力测量的理论基础
– 1966年，Kaula《Theory of Satellite Geodesy》 – 卫星几何轨道与地球重力场物理特征的解析关系
• 卫星重力学：以卫星为载体，利用卫星本身为重力传感器 或卫星所携带的重力传感器测定地球重力场及其时变的理 论、方法和技术。
综合研究大学院大学、国立天文台的名誉教授。
1951年毕业于东京大学天文学科天体力学，次
年在东京大学附属东京天文台工作。1965年受
院士讲坛▏许厚泽：重力卫星及其在海洋物理研究中的应用
院士讲坛▏许厚泽：重力卫星及其在海洋物理研究中的应用【编者按】本文是中国科学院许厚泽院士在浙江舟山举办的首届“新时期海洋测绘发展论坛”上所作的大会主旨演讲。
本报告介绍了重力卫星的原理及国外的研究概况，包括已发射成功的四颗卫星：CHAMP(2000)、GRACE(2003)、GOCE(2009)及GRACE FO（2018），特别是我国近年来在重力卫星载荷、平台及处理软件方面的研制成果，并对重力卫星资料在海洋学中的应用做了探讨，重点包括海平面变化、稳态表面洋流、高山及极地冰川的消融等。
作为主办方，本届论坛能够邀请到许院士亲临现场并作了近一个小时的主旨演讲是我们的荣幸，在此十分感谢许院士对本届论坛的支持与信任，并祝许院士及家人身体健康、阖家幸福！【作者简介】许厚泽，1934年出生，安徽省歙县人。
1955年毕业于上海同济大学，1962年中科院测地所研究生毕业。
现任中国科学院测量与地球物理研究所研究员，中国第二代卫星导航系统重大专项专家委员会委员，国家重大科技基础设施“精密重力测量研究设施”项目顾问、“中国大陆构造环境监测网络”项目科学委员会委员，原国家测绘地理信息局科技委委员，中国地震局科技委资深委员，亚太空间地球动力学计划（APSG）主席。
曾任中科院武汉分院院长、测量与地球物理研究所所长、第六、七、八届全国人大代表、国际大地测量协会执委、国际地潮委员会主席、国际重力测量委员会副主席。
1991年当选中国科学院学部委员（院士）。
许厚泽院士是著名大地测量学家和地球物理学家，我国动力大地测量学开拓者之一。
长期从事大地测量学与地球重力学领域的研究工作，先后主持及参与许多国家重大项目，如：中国天文重力水准的设计与处理，国家重力网及中国地壳运动观测网络的建立，国防及航天技术的测绘保障，中国重力潮汐观测与研究，现代地壳运动与地球动力学研究等。
在地球重力场的逼近理论与高空赋值，地球外部重力场的虚拟单层密度表示方法，地球潮汐与负荷形变的模拟理论与观测实验，地球液核近周日摆动及自由振荡的检测，卫星测高数据在海洋物理中的应用，重力卫星的仿真和反演等研究，并参与北斗二代导航系统的建设论证和精密重力测量重大科技基础设施建设项目的立项和建设，其成果均受国内外学术界的重视。
一种重力测量卫星质心在轨标定改进算法
一种重力测量卫星质心在轨标定改进算法
辛宁;邱乐德;张立华;刘乃金
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2015(024)004
【摘要】针对重力测量卫星质心在轨标定算法中存在的陀螺精度不高且易失效的问题,提出了一种应用星敏感器和静电加速度计的质心标定改进算法.在该算法中,将一个明显大于干扰力矩的周期性磁力矩,作用于卫星上;将星敏感器观测量代入预测滤波器中,估计卫星的角速度及角加速度;利用静电加速度计信息设计扩展卡尔曼滤波,从而实现卫星质心的标定.数学仿真结果表明:此算法能够对卫星的角速度及质心位置进行实时估计,卫星质心三轴最佳标定精度均优于0.05 mm,可实现陀螺失效情况下卫星质心较为精确的标定.
【总页数】7页(P44-50)
【作者】辛宁;邱乐德;张立华;刘乃金
【作者单位】中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094;中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094;航天东方红卫星有限公司,北京 100094;中国空间技术研究院通信卫星事业部,北京 100094
【正文语种】中文
【中图分类】P228
【相关文献】
1.一种重力测量卫星静电加速度计在轨标定算法 [J], 辛宁;邱乐德;张立华;刘乃金
2.重力测量卫星KBR系统相位中心在轨标定算法 [J], 辛宁;邱乐德;张立华;丁延卫
3.一种海洋测高卫星质心在轨估计算法 [J], 李拴劳;张润宁
4.一种重力卫星质心在轨标定算法 [J], 辛宁;邱乐德;张立华;丁延卫;王大雷
5.基于MME/EKF算法的卫星质心在轨标定 [J], 王本利;廖鹤;韩毅
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卫星重力与地球重力场
AB
〔 〕
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〔 〕
△
AB
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0 AB
第 6 卷第 1 期
宁津生等： 卫星重力与地球重力场
3
同历元的 KBR 距离变率观测值与使用精密轨道数据求 得的值相比较，来检测两类数据的相容性。 1.3 地球重力场模型 WHU-GM-05 的建立及检验 基于严密的能量积分公式 （8） 和 （9） ， 利用 GRACE 卫星重力数据求解了最大阶数为 120 的 GRACE 重力场 模型 WHU-GM-05，主要的计算工作包括：GRACE 精 密轨道数据的预处理——主要是将 JPL 60 s 采样的动力 学轨道和 TUM 30 s 采样的简化动力学轨道统一到相同 的时间系统中； 利用 EGM96 重力场模型校准加速度数 据，并利用坐标系之间的转换关系求得科学参考框架 和惯性参考框架中的加速度观测值；对 K 波段数据进 行预处理，求得改正后的观测值；利用能量积分方法 计算两个 GRACE 卫星之间的位差时间序列； 根据求得 的时间序列求得能量观测方程的设计矩阵， 利用 PCCG 法求解法方程得到重力场模型的位系数。 利用该模型计算的大地水准面和重力异常分别如 图 2 和图 3 所示。
对于 GRACE 计划的两颗星 A 和 B，它们之间的 位差可表示为 (Jekeli, 1999)： 1 2 = = + 2 (4) △ △ 0
AB AB
上式右边的前两项可用 KBR 距离变率观测值 严密表示如下： . . 2 1 1 2 + = cos + 2 cos 2 cos 这里角 和 的几何意义如图 1 所示，其中： + + cos = ・ + + cos = ・ 相应方程 (4) 的观测方程可表示为： . . 2 1 + 0 = cos + cos 2 cos
卫星重力探测技术的发展
卫星重力探测技术的发展杨婕;占惠【摘要】在地球物理勘探领域中, 人造地球卫星的发射为重力测量提供了新的途径. 与以往探测重力的手段相比, 重力卫星的发射大大改善了人们对地球重力场的认识, 随着CHAMP、 GRACE和GOCE卫星的发射, 将把现有静态中长波部分重力场的精度提高1-2个数量级, 并提供长波部分重力场随时间变化的信息. 卫星重力学对我国的基础测绘服务和国防建设有着重要的实用价值.【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2008(000)005【总页数】5页(P23-27)【关键词】卫星重力;探测技术;CHAMP;GRACE;GOCE【作者】杨婕;占惠【作者单位】福建省地震局厦门地震台,厦门,361003;厦门地震勘测研究中心,厦门,361021【正文语种】中文【中图分类】P312.1地球重力场是地球的基本物理场之一，重力场及其时变反映了地球表层及内部的密度分布和物质运动状态，同时决定着大地水准面的起伏和变化，因此，重力场的研究历来是大地测量学的热点之一［1］。
高精度重力观测是研究固体潮及地震前兆的一种重要手段。
在地球物理勘探领域中，重力测量也是一种重要的方法。
但是，对于重力的观测，无论是用振摆、自由落体，还是用光学干涉仪都很难获得高精度的绝对重力值，相反，重力差的相对测量要比绝对测量容易得多，以致可以达到很高的精度［5］。
我国的重力固体潮观测开始于20世纪60年代末期，早期使用加拿大Scintrex公司的CG-2型金属弹簧重力仪，采用光记录(目前，这些仪器已经完全淘汰)，之后陆续引进GS型金属弹簧重力仪［4］。
相对重力观测仪器，从毫伽级重力仪发展到微伽级重力仪，可以对地球内部构造的细节取得更进一步的了解。
但是，虽然地面重力测量工作是传统大地测量工作中最方便和功效最高的一种测量工作，毕竟还是耗时多、劳动强度大，特别是有许多难以到达的地区，致使重力测量数据的地面覆盖率和分辨率受到极大的限制，这是在确定地球重力场模型，包括推算大地水准面时提高其精度和分辨率的最大障碍。
2 第二章 重力勘探1103
21:14
37
重力勘探工作方法
A.工作任务
—重力预查：在重力测量的“空白区”中进 行的大范围、小比例尺的重力测量 目的：大地构造的基本轮廓（如断裂带、岩 体的分布等）的资料 —重力普查：在有进一步工作价值的地区开 展的重力测量 目的：划分区域地质构造、圈定岩体及储油 构造，比较确切地指示成矿远景区
21:14
19
地球的重力场
—重力随时间的变化 a.长期变化 原因：地壳内部的物质运动，如岩浆活动、构 造运动、板块运动有关。 特点：变化十分缓慢、幅度小，在短时间内变 化很弱，故在重力勘探中不予考虑。 b.短期变化（日变化） 原因：地球与太阳、月亮之间的相互位置变化 引起（即天体运动有关）。 特点：周期短（24小时）、变化幅度较大，可 以达2~3g.u.。
21:14
9
引力F服从万有引力定律，即
m F G 3 L L
G---万有引力常数
G=6.67 1011 m3 / kg s2
质点在自转的地球上所受的惯性离心力 C为：C = 2 r ，方向垂直自转轴向外。
21:14 10
重力的单位：在SI制中：g（重力加速度）的 单位为1m/s2，规定1m/s2的百万分之一为国际 通用重力单位，简称g.u.，即
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在重力勘探和大地测量学中，一般把大地水准面的 形状作为地球的基本形状。 测量结果表明，大地水准面的形状不规则，它在南 北两半球并不对称，北极略为突出，南极略平，呈 “梨”型，
21:14
17
a.计算正常重力值的基本公式：
b.常用公式（1909年赫尔默特公式）
பைடு நூலகம்
21:14
18
c.地球表面正常重力场的基本特征： —正常重力值不是客观存在的，它是人们根据 需要提出来的； —正常重力值只与纬度有关，在赤道处最小 （9780300g.u.），两极处最大（9832087g.u.）， 相差约为51787g.u.； —正常重力值随纬度变化的变化率，在纬度 45°处最大，而在赤道和两极处为零； —正常重力值随高度增加而减小，其变化率为3.086g.u./m。
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重力测量卫星的作用与意义
刘经南。
刘品雄。
李建成。
徐文霞。
（①武汉大学测绘学院，武汉４３００７０）（⑦中国空间技术研究院总体部，北京１０００８６）
摘要国际上重力测量卫星项目的实施，是空间技术、军事测绘，大地测量学、地球科学的一次重大跨越．本文介绍了重力测量卫星在国家经济建设，社会发展、国防建设、以及推动科技进步等方面的主要作用和意义。
关键词卫星重力测量应用
引言
地球重力场信息在地球物理学、大地测量学、海洋学和国防科学等领域具有重大的实用价值。
随着科学技术的发展，探测地球重力场的手段业已由过去的离散点值观测（早期的梯度测量，近代的绝对、相对重力测量）发展为区域测线观测（海洋、航空重力测量），到对地球连续扫描的卫星重力测量技术（卫星测高、卫星跟踪卫星和卫星重力梯度）。
经过近三十年的理论和硬件技术准备，在卫星测高技术日臻完善、星载ＧＰＳ精密定轨技术试验成功之后，卫星跟踪卫星测量技术取得了突飞猛进的发展，相继于２０００年７月１５日成功发射了ＣＨＡＭＰ高低ｓｓＴ（卫星跟踪卫星）卫星、２００２年３月１６日发射了ＧＲＡＣＥ低低ＳＳＴ卫星。
近两年来，国际众多研究机构瞄准这一大地测量前沿技术，开展广泛的研究，
取得了重要的成果，代表性成果有：ＧＦＺ于２００２年ｌＯ月发布的ＥＩＧＥＮ．１Ｓ卫星重力模型，之后又发布了ＥＩＧＥＮ．ＣＨＡＭＰ０２Ｓ模型；ＣＳＲ于２００３年７月２ｌ目发布的ＧＲＡＣＥＧｒａｖｉｔｙＭｏｄｅｌＧＧＭ０１系列（完全至１２０阶次的纯卫星模型ＧＧＭ０１Ｓ和完全至２００阶次的组合重力场模型ＧＧＭ０１Ｃ），２００３年７月２５日发布Ｅ１ＧＥＮ．ＧＲＡｃＥ０１ｓ（约１４０阶，１０００ｋｍ半波长）纯卫星重力模型。
在所刻画的频段上比己有的最精确模型高１０～５０倍。
尽管比预期设计的精度要低，但是这一进步已全部囊括了人类对地球重力场的认识，是质变而非量变。
卫星重力测量技术是今后一段时间内也可能是很长一段时间内人类认识地球重力场、监测地球重力场变化的重要手段之一。
重力测量卫星是利用星载定位传感器、加速度传感器和姿态传感器在近地轨道空间飞行观测获取全球重力场信息的应用卫星。
利用卫星进行重力场探测是获得高质量重力场模型的最有效手段，已成为２１世纪地球空间探测的热点技术。
继美、德、法等国合作，发射了世界上第一颗重力场探测卫星ＣＨＡＭＰ，以及ＧＲＡＣＥ卫星后，未来几年还将发射多颗携带不同传感器的重力场探测卫星，这将有效地提高全球重力场的精度，改变过去地面重力测量覆盖不均匀、精度不一致的状况。
卫星重力测量开辟了人类探测地球重力场的新纪元，取得了举世瞩目的成果。
它同卫星测高一样，必将带动相关科学与技术领域的极大发展。
目前业已实施的ＣＨＡＭＰ、ＧＲＡＣＥ、ＧＯＣＥ卫星具有变革人类对地球系统认知的能力。
不仅能以前所未有的精度测定地球重力场的静态部分，而且能够导出重力场的时间变化。
尽管这三个卫星都具有测定重力场的功能，但是它们都不是多余的。
事实上，高低ＳＳＴ、低低ＳＳＴ和ＳＧＧ并不是相互竞争而是各得其所、相互补充的。
ＳＳＴ是测定低阶位系数（５０－－７０）的先行者；而ＧＲＡＣＥ这样的卫星最适用于测定中、长波重力场（５０－－６０）的时间变化，同时更精确地求
定低阶位系数（６０，，－１２０）的静态部分；卫星重力梯度则是探测中短波重力场的先驱，象ＧＯＣＥ这样的卫星可以精确测定直到２５０阶的位系数。
三个卫星系统互相取长补短，将为我们提供一个高精度的长周期重力场模型。
卫星跟踪卫星技术和卫星重力梯度测量技术被认为是２１世纪初最有价值和应用前景的高效重力探测技术，其主要科学目的除了测定地球重力场的精细结构及长波重力场随时间的变化以外，还包括以全球尺度精密测定电磁场和全球大气层及电离层探测。
这一技术的实施无疑将对现代地球科学研究地球岩石圈、水圈和大气圈及其相互作用具有重大贡献。
鉴于该技术所具有的重要科学和现实意义，因而已成为当今物理大地测量研究的前沿和热点。
１地球重力场测量的主要作用和意义
地球重力场是反映地球的物质分布与运动的基本物理场。
精确的重力场模型不仅足精确确定卫星轨道的基础，而且是研究地球深部构造以及与海洋动力学有关的参考地球表面的先决条件，它在国民经济、空间科学、地球科学及相关学科的研究中具有极其重要的作用和意义。
主要体现在以下几个方面：
（１）提供高精度地球重力场及其时变信息，提高人们对地球内部机制新的理解，探索地球从地核到岩石圈的结构和动力学特征，揭示岩石圈、大气与海洋的相互作用；
（２）提供高精度的海洋大地水准面．为联合海洋卫星测高数据定量确定海洋环流、海洋热运输、海洋波动、海平面变化以及其他海洋动力模型的建立创造必要条件；
（３）通过高精度重力场时间变化监测数据，监测和分析资源环境与火害；
（４）联合高精度大地水准面和冰面测高数据精确测定全球冰盖厚度和体积，为冰川学及相应地球动力学和气候等分析研究提供良好的条什；
（５）提供比较精细的大气密度模型及其时间序列，利用卫星的高精度非保守力测量数据，反演大气参数，提高人们对大气层的认知程度；
（６）提供一个较好的全球一致的高程基准，便于不同区域地理信息比对与融合、海岸线确定等基础测绘工作，实现ＧＰＳ代替水准技术；
（７）保证空间技术、航天工程、卫星发展计划与军事高技术对地球重力场在精度和分辨率两个方面的需求；
（８）提供基于全球定位系统或区域性卫星定位系统的航天器高精度自主定轨、时间系统统一、军事侦察卫星群编队飞行的精密相对定位与跟踪等关键技术支持；
（９）为降低对地观测卫星轨道高度、提高定轨自主化和精度提供理论和技术支持。
总之，卫星重力测量任务的实施，将是军事测绘、空间技术、科学技术等的一次跨越式发展。
１．１重力测量卫星系统在国民经济建设和社会发展中的作用
西部地区发展战略与海洋发展战略是我国国民经济建设与社会发展规划的两个重点。
地球重力场是地球科学中最具基础性的地球物理场。
臣前，我国西部地区重力场精度较低，影响到西部环境和资源调查；同时西部大地水准面精度较差，也影响到西部高程基准参考面的确定，进而影响航空、星载遥感技术的快速立体测图（大地高转换为海拔高），这在很大程度上影响了西部地区与我国海域的资源环境调查、发展规划的正确制定与落实。
浅海与滩涂存在大量的重力空白区，影响了我国沿海与大陆架海区的资源调查，也影响了我国陆海垂直基准参考面的拼接，进而影响陆海地形图的拼接，使得陆
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