地球重力场的应用
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重力场1. 引言重力场是一种物质或物体所产生的引力作用的区域。
它是一种基本物理现象，在我们的日常生活中无处不在。
从牛顿的引力定律到爱因斯坦的广义相对论，人们对重力场的研究已经取得了重大的成果。
本文将介绍重力场的定义、性质和应用。
2. 定义重力场可以被定义为物质或物体所产生的引力力场。
根据牛顿的引力定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
因此，重力场可以被描述为质点在空间中引起的引力作用。
3. 特性重力场具有以下特性：3.1 范围无限重力场的范围是无限的，尽管引力的强度会随着距离的增加而减弱。
这意味着即使两个物体之间的距离非常远，它们之间仍然存在着引力作用。
3.2 强度与质量相关根据牛顿的引力定律，重力场的强度与物体的质量成正比。
较大质量的物体将产生较强的重力场，而较小质量的物体将产生较弱的重力场。
3.3 引力方向向心重力场的引力方向指向重力源的中心。
这意味着较小质量的物体将被较大质量的物体吸引，并向重力源靠近。
4. 应用重力场在许多领域都有广泛的应用，包括天文学、航空航天和地质学等。
4.1 天文学天体物理学家使用重力场的概念来研究星体之间的关系。
通过测量和计算重力场，他们可以推断出一颗星球或行星的质量、形状和运动方式。
4.2 航空航天在航空航天工程中，重力场的理解对于设计太空飞行器和轨道计划至关重要。
科学家们考虑重力场的影响来预测和调整飞行器的轨道，并使用重力助推来节省燃料和能源。
4.3 地质学地质学家使用重力场来研究地球内部的结构和组成。
通过测量地球表面上的重力场强度变化，他们可以推断出地下的岩石和矿石的分布情况。
5. 结论重力场是一个基本物理现象，对我们的日常生活和科学研究具有重要意义。
本文介绍了重力场的定义、特性和应用领域。
通过深入了解重力场的工作原理，我们可以更好地理解宇宙的运作和地球的构造。
希望本文能为读者对重力场有更全面的认识。
重力勘探在石油勘探中的应用
重力勘探在石油勘探中的应用重力勘探是一种重要的地球物理勘探方法，它在石油勘探中发挥着重要的作用。
通过测量地球重力场的变化，可以揭示地下构造、岩性、储层性质等信息，为石油勘探和开发提供重要的参考。
本文将探讨重力勘探在石油勘探中的应用。
一、重力勘探原理重力勘探利用地球重力场的变化来推断地下的构造和岩石性质。
地球重力场是指地球表面上任意一点的重力加速度大小和方向。
地表下的不同密度分布会引起地球重力场的变化，从而反映出地下的构造。
重力勘探的关键是通过测量地球重力场的变化来推断地下构造。
在重力勘探中，测量的基本单位是重力加速度的变化量，通常以重力异常值表示。
地下不同密度的岩石会引起重力异常，密度越大的岩石引起的重力异常越大。
二、重力勘探在石油勘探中的应用1. 揭示油气圈闭重力勘探可以揭示油气圈闭的存在和分布情况。
油气圈闭是指地下成藏岩石中形成的油气聚集空间，是石油勘探的关键目标。
由于油气圈闭的密度通常较低，所以在地球重力场中会引起重力异常。
通过重力勘探可以识别出油气圈闭的位置和形态，为油气勘探提供重要线索。
2. 确定构造形态重力勘探可以帮助准确揭示地下的构造形态，包括断层、隆起、坳陷等。
地下构造形态与油气的分布关系密切，通过重力勘探可以分析不同构造形态下的油气聚集规律。
例如，在坳陷区域往往会形成有利的油气聚集条件，重力勘探可以帮助确定坳陷的边界和内部构造。
3. 识别储层性质重力勘探可以帮助识别地下储层的性质，包括厚度、密度和孔隙度等。
储层是油气聚集的重要储存空间，了解储层的性质对勘探和开发具有重要意义。
通过重力勘探可以推断出储层的厚度、密度和孔隙度，为储层评价和开发提供重要依据。
4. 辅助勘探决策重力勘探可以为勘探决策提供重要的辅助信息。
通过分析重力异常的分布规律，可以评价勘探的前景和风险，判断勘探区域的可行性。
重力勘探还可以为选择钻井点位和确定钻探方案提供参考，提高勘探效率和成功率。
三、重力勘探的局限性及发展趋势尽管重力勘探在石油勘探中具有重要的应用价值，但也存在一定的局限性。
第二章地球重力场
a ( 9.78033 0.00001)m / s2
U0 ( 6.263686 0.000003) 107 m 2 / s2
GRS80系统正常重力在椭球面上的公式
( 0 ,) 978.0327(1 5.279041103 sin 2 2.32718105 sin 4 0.01262105 sin6 )Gal
Wzz
描述了重力随高程的变化， 称为垂直重力梯度，与水 准面曲率有关。
2-5 地球引力位的球谐函数展开
从重力位W的(2-5)式可以看出，在地球重力位中，离心力位是 简单的解析函数，而引力位由于不知道边界面以及密度，不能 直接计算。对于地球外部空间，可用球谐函数展开式近似表示。 引力位可用基本公式(1-11)表示
故在椭球面S0 上的全部重力以γ 表示时，则有
(2-69)
再引入下列简化符号 第二偏心率
(2-72)
(2-72)
上式是一个重要的近似公式，1738年由克莱劳提出，所以称为 克莱劳理论。比较一下(2-73)式的 γa 和(2-74)式的γb ，以及 (2-72)式中括弧号的量，可以看出 γ 有如下的对称的公式
正常重力场：一个假想的、由形状和质量分布都很规则的物体 所产生的重力场。
此物体称为 正常地球旋转椭球
正常重力场的等位面称为 正常水准面。由于正常位可以根据 正常地球的参数求得，因此正常水准面的形状也是已知的。
如果设定了正常地球的长半径 a、扁率 f、旋转角速度ω 以 及总质量 M，并要求椭球表面就是它本身重力场的水准面。 根据司托克斯定理，这个正常地球唯一地确定其外部空间的 重力场。这时，我们称正常地球为水准椭球。进一步地，采
a 6378137 2m GM ( 398600.5 0.05 ) 109 m 3 / s2 其中包括大气质量 GMa ( 0.35 0.003 ) 109 m 3 / s2 J 2 ( 1082.63 0.005 ) 106
第二讲 地球重力场
地球重力场地球重力场：在地球内部及其附近存在重力作用的空间。
重力场强度:单位质量的物体在重力场中所受的重力( =G/m )重力加速度g=G/m重力加速度在数值上(包括方向)等于单位质量所受的重力，也就是等于重力场强度。
重力加速度重力重力场强度重力勘探所提的重力都是指重力加速度或重力场强度。
重力(重力加速度)单位在CGS单位制(克、厘米、秒)：“cm/s2”，“伽”或“Gal”1 cm/s2 = 1 Gal在SI单位制(千克、米、秒)：“m/s2”，“g.u.”1 m/s2 = 106 g.u.重力的变化包括随不同测点位置的空间变化以及同一测点的重力随时间的变化。
空间上:9地球形状、地形：引起约6万g.u. 的变化；9地球自转：重力有3.4万g.u. 的变化;9地下物质密度分布不均匀：能达到几千g.u.变化9人类的历史活动遗迹和建筑物等时间上：9潮汐变化：太阳、月亮等天体引力引起的重力的周期性变化，其大小可达 3 g.u.9非潮汐变化：地球形状的变化和地下物质运动等引起的非周期性变化，其变化大小一般不超过 1 g.u.海水每天有两次涨落运动，其中早晨出现的潮涨称为潮，晚上出现的潮落称为汐，总称潮汐。
地球上海潮涨落主要是由月球还是太阳引起的？月球和太阳对地球的引力不但可以引起地球表面流体的潮汐（如海潮、大气潮），还能引起地球固体部分的周期性形变（固体潮）。
太阳的质量虽比月球的质量大得多，但月球同地球的距离比太阳同地球的距离近，月球的引潮力比太阳的引潮力大。
在日、月引力作用下，地球固体表面也会像海水一样产生周期性的涨落，这就是地球的潮汐现象，称为地球固体潮。
固体潮随时间和空间的变化，除了和地球、太阳、月亮三者之间相对位置的变化有关外，还和地球内部物质的物理性质有关。
因而，利用固体潮资料可以研究地壳内部物质的物理性质和各种物质的分布规律。
它在空间上的变化主要反映地壳和上地幔区域结构的变化。
它在时间上的变化可能与某些灾难性的地震有直接和间接的联系。
地球重力场的意义及其在地球科学中的作用
地球重力场的意义及其在地球科学中的作用确定精细地球重力场在地球科学中具有重要意义。
地球重力场结构由地球物质分布结构所决定，重力场信息反映地球内部密度分布信息。
重力异常，即实际重力场与处于流体静力平衡理想地球体的正常重力场之差，揭示地球内部物质分布的非平衡状态，对应地球内部的密度异常，是地球内部动力学过程的动因。
测定重力异常是目前探索地球内部结构的三种手段（包括地震波传播分析以及地磁场测定）之一，重力场提供了反映地球内部构造的“一面镜子”。
通过重力异常可反演密度异常，但这一反演问题不确定；目前地震波层析成像可提供地震波速度异常的三维图像，但直接由波速异常转换为密度异常还很困难。
联合重力异常和三维地震层析成像，结合地球表面的形变和位移信息（由大地测量获得）以及对地幔物质物理化学性质的实验研究，加之地壳及岩石圈的磁异常信息，可以加深对地球内部密度异常结构及其动力过程的了解和认识。
确定高精度大地水准面对研究海洋动力环境和海洋地球物理问题具有重要意义。
大地水准面是地球重力场中代表地球形状的一个特定重力等位面，仅由地球物质引力和自转离心力决定，不受外力干扰且最接近静止海洋表面，是描述包括海洋在内的地球表面地形起伏和地球形状的理想参考面。
目前利用卫星雷达测高技术可精密测定平均海面，由于受各种非保守力的作用，使海水处于运动状态，平均海面并非重力等位面，其相对于大地水准面的起伏为稳态海面地形，决定全球大洋环流，产生海水热能的传递和物质的迁运，与大气互相作用影响全球气候变化，厄尔尼诺和拉尼娜现象就是其中一种灾害性气候变化，这两种现象都会引起平均海面高的异常变化。
海洋大地水准面也是反映海底地形起伏及海底大地构造的物理面，洋中脊、海沟、海山和海底断裂带都可经过频谱分析从海洋大地水准面起伏图像中进行识别，为海洋地球物理研究和矿产资源勘探提供基础信息。
确定具有cm级精度大地水准面将是大地测量学发展新的里程碑。
大地水准面是大地测量的一个基本参考面，即正高（海拔高）的起算面，它的精密确定需要有高精度高分辨的全球重力数据。
等效重力场法运用
等效重力场法运用等效重力场法是一种在地球物理勘探中常用的方法，用于计算地下物质分布的重力效应。
它基于物体具有引力场的基本原理，通过对地下物质分布进行建模和计算，推断出地下结构的性质。
本文将对等效重力场法的原理、应用以及优缺点进行详细介绍。
等效重力场法的原理是利用地下物质分布对地球重力场的影响进行计算。
地球的引力场是由地球质量分布所产生的，地下物质的分布会导致地球引力场的微小变化。
等效重力场法通过观测地球引力场的变化来推断地下物质分布的特征。
在等效重力场法中，首先需要进行重力测量。
重力测量是利用重力仪器对地球引力进行测量的过程，通过测量不同地点的重力值，可以得到不同地点的地球引力场强度。
然后，将重力数据进行处理和分析，得到地下物质分布的等效重力场。
等效重力场法的应用十分广泛。
首先，它可以用于勘探矿产资源。
由于不同地质构造对地球引力场的影响不同，因此可以通过等效重力场法来判断地下是否存在矿产资源。
其次，等效重力场法还可以用于勘探地下水源。
由于地下水具有一定的质量和分布特征，因此通过等效重力场法可以推断地下水的分布情况。
此外，在地质灾害预测和地下工程勘探中，等效重力场法也能够提供有用的信息。
然而，等效重力场法也存在一些局限性。
首先，等效重力场法只能提供地下物质分布的整体特征，对于细节信息的提供较为有限。
其次，等效重力场法需要进行大量的数据处理和分析工作，且结果的解释和判断需要结合其他地球物理勘探方法来进行综合分析。
最后，等效重力场法对观测仪器的精度要求较高，误差的累积可能会影响结果的准确性。
综上所述，等效重力场法是一种重要的地球物理勘探方法，通过观测地球重力场的变化来推断地下物质分布的特征。
它在矿产勘探、地下水资源勘探以及地质灾害预测等领域具有广泛的应用。
然而，等效重力场法也存在一些局限性，需要注意其数据处理和分析的准确性，以及与其他地球物理勘探方法的综合应用。
在未来的研究中，可以进一步改进等效重力场法的理论和技术，提高其精度和可靠性，以更好地应用于实际勘探工作中。
地球重力场模型在平面网中的应用
般可 忽略 。导线 测量 的观测方 向值 化至 工程 椭球
正 常引力 位按 球 谐 函数 展开 ， 当坐 标 原 点在 正 常椭
面上的计算包括垂线偏差改正 、 标高差改正 、 由法截
弧方 向化 为 大地线方 向的改正 ３项 。因投影 面 已升
至 测 区平 均高 度 ， 控 制 点 大地 高 的绝对 值 不 会 太 各 大 （＜２０ ｍ）故 标高 差改 正可略 去 ； 因各导 线 边 ００ ， 且 较短， 由法 截弧 方 向化为 大地线方 向的改正 ， 以及 方
定 位成果 是 以参考椭 球 面为基 准 的 ， 法线 系统 ； 属 而 隧 道洞外 联测 导线及 洞 内导线是 用 常规测 量仪器 进
行的， 其基准面是施工平均高程 面（ 水准面 ） 属垂 ， 线 系统 。由于水 准 面是 不规 则 的 ， 垂线 系 统 是 不 故
严密 的 。若 要 将 Ｇ Ｓ定 位成 果 与 隧道 洞 内观 测值 Ｐ 联系 起来 ， 要 进 行 两 化 改 正 ， 就 即先 将 地 面 观 测 值 （ 包括 方 向和距 离等 ） 归化 至工 程 椭 球 面 ， 后 归化 然 至高 斯平 面上 。导线 测量 的距 离观 测值 应先化 至工
地球 重力场 应 用
Ｗ ＝Ｖ＋Ｕ （） １
关键 词 Ｅ Ｍ ６ 垂 线偏 差改 正 Ｇ ９
１ 引 言
在 隧道 工 程 中 ， 洞外 控 制 已 由 Ｇ Ｓ网代 替 ， Ｐ 其
这 里 Ｖ是引力 位 ， ｕ是地球 自转 产生 的位 。 Ｕ＝— ‘ （ ＋Ｙ ） Ｊ ｘ １）
球的中心 ， 一个坐标面与赤道面重合 ， 则正常引力位 由于旋转对称 ， 球谐函数展开式只有偶阶带谐项 ， 级 数 的形 式为 ：
地球重力场对地质构造的影响研究
地球重力场对地质构造的影响研究地球是一个充满奇妙之处的星球，它的地质构造和重力场之间存在着密切的关联。
重力场是由地球所产生的引力所形成的，它的分布不均匀性与地球的地质构造有着紧密的联系。
在长期的地质演化过程中，地球重力场对地质构造起到了重要的调控作用。
一、地球重力场的基本原理地球的质量分布不均匀，这导致在地球表面产生了重力场。
重力场的分布受到地球不同地区的地壳厚度、密度以及地表和地下岩石的组成等因素的影响。
重力场的强度和方向随着地球的地质构造而有所不同。
二、重力场对地壳运动的调控作用地球重力场对地壳运动有着重要的调控作用。
这主要体现在两个方面。
首先，重力场可以影响地质构造的形成和演化。
例如，在板块运动过程中，重力场可以使板块向重力低位运动，从而引发地震和火山活动。
其次，重力场还可以影响地球表面沉积物的分布。
重力场使得沉积物向重力低位堆积，形成了地质构造中的盆地和山脉。
三、重力场与地壳有关的研究方法科学家利用重力场与地壳有关的研究方法，揭示了地球地质构造的内部信息。
其中，重力测量是最常用的方法之一。
科学家通过测量不同区域的重力场强度，可以推断出地壳厚度、地下岩石密度等信息。
此外，利用卫星遥感技术，可以获取全球范围的重力场数据，为地质构造的研究提供了更加准确的数据基础。
四、地球重力场的变化对地质构造的影响地球重力场的变化对地质构造有着重要的影响。
在地壳变形的过程中，重力场的分布也会发生变化。
尤其是在地震活动和火山爆发等地质灾害中，地球重力场的异常变化往往成为预警信号。
因此，我们可以利用地球重力场的变化来研究地质灾害的发生机制，为其预测和防范提供科学依据。
五、地球重力场对资源勘探的意义地球重力场不仅对地质构造有着重要的影响，还对资源勘探具有重要的意义。
地球的重力场可以揭示各种矿产资源的分布规律。
科学家利用重力异常分析技术，可以找到地下矿藏的可能位置，为资源勘探提供了有力的工具。
同时，重力场对石油和天然气等能源资源的勘探也有着重要的指导作用。
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地球重力场的应用
宁津生院士
在现代大地测量学发展中，地球重力场的理论与应用研究是最活跃的学科领域之一。
因为地球重力场是地球的一个物理特性，是地球物质分布和地球旋转运动信息的综合效应，并制约地球本身及其邻近空间的一切物理事件。
因此，确定地球重力场的精细结构及其随时间的变化，不仅为大地测量学中定位与描述地球表层及其内部的形态，同时也为现代地球科学中解决人类面临的资源、环境和灾害等紧迫课题，提供基础地球物理空间信息。
由此可见，地球重力场研究也是地球科学的一项基础性任务。
大地测量学、地球物理学、地球动力学、大气科学和海洋学以及军事科学等相关地学学科的发展，均迫切需要地球重力场的支持。
在本文中，作者着重分析一下地球重力场的应用问题。
地球重力场的广泛应用
研究地球重力场是地球科学的一项基础性任务，它在自然科学和工程技术中有着广泛的应用。
下面仅举几例。
地球重力场与测绘学地球重力场是反映地球物质分布特征的物理场，制约地球及其空间任何物体的运动，与空间技术发展密切相关，是建设数字地球或数字中国的基础物理场信息。
建立地理空间基础框架的核心是定位。
这里地球重力场的作用是将为定位所获取的物理空间中的大地测量观测数据转换到坐标计算的几何空间中，并且在精密卫星定位中为精密定轨必须有精密地球重力场模型的支持才能实现，这样才能保证以卫星绝对定位方法建立的由一定数量基准点构成的地心参考框架可以使卫星相对点定位达到相应的精度。
另外有许许多多与地理位置相关的空间数据或空间信息，都需要以大地水准面或似大地水准面为起算面的正高或正常高系统，例如水利工程、灾害预测和评估、测绘各种比例尺的地形图、地壳形变监测等都有这样的要求。
因此，必须建立全球或全国统一的高程基准，即统一定义的精确大地水准面或似大地水准面。
它还可用于远距离高程控制、陆海和陆岛的高程连接等。
一般来说还应该建立大地水准面，它既具有几何意义，也具有物理意义，其应用较之似大地水准面更为广泛。
因此地球重力场的精细结构是建立地理空间基准所必需的基础信息，这些基础信息必须建立在统一的重力基准上。
再者，在获取地理基础框架数据中，由于GPS定位已能提供厘米级精度的大地高，若具备相应厘米级精度的大地水准面或似大地水准面，则可直接由GPS大地高转换成相应精度的正高或正常高，以代替劳动强度大、效率低的常规水准测量。
地球重力场与工程技术地球重力场与工程技术的关系表现在两个方面，一方面是在工程测量的精度随着各种工程建设的需要而日益提高的情况下，要考虑地球重力场不均匀性的影响。
一般由于工程测量的范围往往较小，通常采用平面坐标系进行各种工程测量的计算。
这样的处理方法在一般的工程测量中是允许的，但在某些精密工程测量中，如修建大型水工建筑物、矿井、坑道和长距离隧道开挖等工程中，地球重力场非均匀性的影响往往会超过观测的允许误差，所以要对工程测量中的各类观测值进行相应改正，否则将会影响测量结果的精度。
另一方面由于重力测量仪器精度已大大提高，因此利用微重力测量可以对水电、交通、土建工程、高层建筑等基础内部的断裂、岩石爆裂、空洞等存在或形成潜伏的威胁安全的危险性进行探测和作出解释与预计。
应用微重力测量还可以探测到地表的溶洞、地下河、孔穴、废矿坑巷道、巨型管道以及规模较小的断裂、断层地质构造等密度异常体，可以进行石油、天然气资源的勘探。
地球重力场与军事科学地球重力场是决定导弹弹道轨迹的最主要的力源。
自由弹道与地球重力场的关系就是卫星轨道动力方程。
在众多的摄动力中仅二阶引力场摄动力一项就是其他所有非引力场摄动力之和的数千倍之多，因此必须纠正导弹飞行中由于地球引力摄动力引起的弹道偏离正常轨道的位置偏差。
这里高精度重力场模型可以大幅度提高导弹攻击时的
射程参数计算精度，从而提高导弹的命中精度。
洲际导弹是当今主要战略武器，影响落点精度的主要因素是扰动重力场，包括扰动重力和垂线偏差。
扰动重力对1万公里射程可产生800米落点偏差，发射点的垂线偏差在这一射程上可产生900米的落点偏差，提高精度主要取决于导弹的惯性制导。
惯性导航是确定导弹在以垂线为准的惯性坐标系的弹道，而实际上弹道是在以参考椭球定义的地心坐标系中设计和计算，所以不论在导弹的主动段（火箭推动段）和被动段（弹头离箭段）都必需给制导系统输入扰动重力场参数，以校正对预定弹道的偏离。
这只能依靠在制导计算机中存入已知地球重力场模型和大地测量精确确定的发射方位角来实现。
地球重力场与地球科学地球重力场结构是地球物质分布和运动的直接映象。
它是研究地球内部密度分布与结构的主要手段。
就反映地球内部密度分布和结构而言，重力数据是最为直接和敏感的量，而且地球重力场受外界干扰小，相对比较稳定，观测数据也容易迅速获得。
用重力反演地球内部密度结构可以使用两种重力资料：一种是重力异常，它对浅部或短波长的密度或质量反映灵敏，往往被用于研究地球浅层构造或岩石层的密度分布和力学特征；另一种是大地水准面差距，它对深部或长波长的密度或质量异常的反映比较敏感，往往被用于地球深部或地幔的密度和质量异常的研究。
用地球重力场研究地球物理和地球动力学问题，包括重力场的时空两方面的变化规律的研究，在空间上有全球性和局部性的，在时间上有长期的和短期的。
由板块运动、地幔对流、地球自转速度变化和极移、核幔起伏等引起的质量重新分布而导致的重力场变化在空间上是全球性的或大尺度的，在时间上是长期和缓慢的。
由地球浅层的一些局部地球物理或动力学事件，如地壳隆起、断层运动、地震、火山孕育等引起的质量运动而导致的重力场变化在空间上是局部的、在时间上是短期和动态的。
对全球性的地球各种变化应该通过全球重力场进行研究。
利用对局部重力场随时间变化的检测，结合对不同局部地球内部动力学过程的重力效应的理论模拟，以及现代地壳运动，可以了解局部地球的力学过程和机制，研究地震预报、火山喷发及防灾减灾等，所以地球重力场的众多数据是研究岩石圈及其深部构造和动力学过程的重要样本。
精细的地球重力场结构对于弄清楚当前岩石圈和地幔动力学研究中的一系列问题有很重要的作用。
对地球重力场研究的几点思考
虽然我国在地球重力场理论、技术和方法以及应用的研究取得了大量的成果，其中有许多研究是跟踪国际前沿的，但同国外研究工作相比还存在不小的差距，需要我们去研究。
卫星重力探测技术是目前恢复中、长波重力场最有效的技术手段，而新一代卫星重力探测计划的逐步实施，使得确定更高精度和分辨率的地球重力场模型成为可能，这是当今国际上地球重力场研究的热点问题。
我国在卫星重力探测技术方面与发达国家相距甚远。
现有的理论和应用研究成果，尚属于跟踪研究阶段。
现在我国有关部门正在考虑实施独立的卫星重力探测计划，因此我们应该针对国际上三大卫星重力计划，结合我国发展重力卫星的紧迫性和我国局部重力场有待进一步精化的现实性，进一步重点研究卫星跟踪卫星和卫星重力梯度测量理论、技术和方法；探讨我国自行发展此项技术的可行性及其各项有效载荷的具体技术指标，为实施我国的卫星重力计划提供实际有效的参考依据，尽快摆脱长期以来我国空间大地测量和相关地学学科发展只能依靠国外卫星技术的局面。
卫星重力探测技术将提供更加丰富的地球重力场信息，显著改善中、长波甚至短波部分，并且从静态重力场发展到时变重力场，由此确定地球重力场的理论和方法必须适应这种新情况而有所突破。
例如由于重力观测数据的类型增多，为求解边值问题提供了多种类型的边界值和边界条件。
它在解析法理论框架下归结为求解混合边值问题和超定边值问题，如果以厘米级精度逼近地球重力场还必须求解随机边值问题。
在统计法理论框架下就要考虑经典统计法的局限性，探索现代数学新理论的应用，如利用小波多分辨分析理论建立的多分辨配置
法逼近地球重力场精细结构的新方法。
对于地球重力场的时变信息，
还要研究时空边值问题和重力场反演问题的理论和方法。
不仅要在理论上研究这些边值问题，而且还要研究和制定其解的数字实现方案,提出实用的解算模型。
在现今GPS定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，这也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务。
GPS技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水准测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术在几何和物理意义上的三维定位功能，因此继续精化地球重力场模型和全国或地区大地水准面就是十分必要的。
这里有几个问题需要考虑和研究：第一，精化省市级大地水准面必须与建设国家现代测绘基准和全国大地水准面精化目标保持一致，实现测绘资源的科学管理和共享；第二，对于我国中西部地区，应着重研究山区大地水准面精化的理论和方法，考虑地壳密度异常及数字高程模型（DEM）对精化山区大地水准面的贡献。
这其中研究填补重力空白区和加密GPS水准点是至关重要的，这是提高我国大地水准面精度和分辨率的瓶颈问题；第三，深入研究区域大地水准面精化对加密重力测量、GPS水准布测
的优化要求，如GPS水准点的密度和分布、实测重力数据的分辨率和精度等，以达到投入少、收效大的目的；第四，改善我国的一、二等水准网，为省市级大地水准面的精化提供高精度的高程控制，并且省市级GPS水准网应与国家高等级网联测，保持数据资料的一致性，使高精度和高分辨率的省市级大地水准面成为今后全国高精度和高分辨率大地水准面的组成部分；第五，利用已有的卫星重力探测数据和我国局部重力场信息建立更加精细的全球重力场模型，为我国国家大地水准面和省市级大地水准面精化提供更精密的参考重力场。