源环境和灾害等紧迫课题提供基础地学信息
2发展进程
18世纪中叶以前人们单纯采用几何大地测量方法测定地球形状1743年法国的克莱洛在其著作《地球形状理论》中假设地球内部处于静力平衡状态地球的质量密度分布是从地球质心向外随距离的增加而减小的在这种假定下他认为地球的外表面应是一个水准椭球即椭球表面上各点的重力位相等从而论证了重力值物理量和地球扁率几何量之间的数学关系这一论证称为克莱洛定理这一定理奠定了用物理方法研究地球形状的理论基础形成了物理大地测量学的核心内容随着大地测量观测精度的提高发现一些弧度测量的平差结果之间的矛盾远远超过了观测误差19世纪初法国的拉普拉斯和德国的高斯贝塞尔等都认识到椭球面不足以代表地球表面1849年英国的斯托克斯提出了斯托克斯理论即在地球的外重力位水准面上给定重力和重力位已知地球离心力位可以求出这个外重力位水准面的形状和外部重力位无须对地球内部物质分布作任何假设但为了求得唯一解水准面外部不能有质量存在斯托克斯理论是克莱洛定理的进一步发展1873年利斯廷提出用大地水准面代表地球形状由此可将斯托克斯理论用于研究大地水准面形状但实际上由于大地水准面外部存在大
f陆所以必须通过重力观测值的归算移去这些物质这将使大地水准面发生形变并且必须知道归算范围内岩层密度分布的数据这是一个十分复杂而难以解决的问题所以归算问题一直成为经典的斯托克斯理论的障碍尽管如此斯托克斯理论还是推动了大地水准面形状的研究工作1945年苏联的莫洛坚斯基提出了用地面重力观测来确定地球形状的理论从而回避了长期无法解决的归算问题但是仍然存在资料重力数据不足的矛盾在平原或丘陵地区应用经典方法虽然归算在理论上不严密但不足以影响大地水准面的计算精度困难在于莫洛坚斯基理论虽然严密但在高山地区所需要的数据众多当时条件下很难满足1964年瑞典的布耶哈默尔ABjerhammer应用重力延拓方法1969年丹麦的克拉鲁普TKrarup和1973年奥地利的莫里茨HMoritz应用最小二乘拟合推估的方法进行解算初步解决了上述困难见地球形状1957年第一颗人造地球卫星发射成功之后才使物理大地测量学发展到一个崭新的阶段其标志是开创了卫星重力探测时代包括根据卫星轨道摄动理论观测卫星轨道摄动确定低阶位系数利用卫星海洋雷达测高确定高精度高分辨率GPS技术结合水准测量直接测定大陆大地水海洋重力场模型和大地水准面模型准面以及r