地球動力學是從地球的整體運動出發，由地球內部和表層的構造運動來探討其動力演化過程，進而尋求其驅動機制。其基本問題是研究地球的變形及其變形機理。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/196735.htm板塊構造概念帶動了地學的一次重大革命，板間構造和板塊運動理論能否成立或被人接受，均需得到全球板塊運動的最新直接測量結果的支持。此外，板塊運動的動力學機制、板內和板緣運動的複雜性的精細描述等方面，有待更多測量結果去完善。
中國大陸東部受西太平洋洋型板塊俯衝、削減的影響，造成了一系列與弧後擴張有關的陸緣海伸展和斷陷盆地；西部和西南受印度板塊與青藏塊體陸殼碰撞後的構造效應，形成不同地質構造時期的推覆構造帶。現代地殼運動則以青藏高原的快速隆起和沿巨型活動帶的走滑或逆走滑的強烈變動為特徵。據有限的觀測，其水平運動速率每年高達l～4cm，垂直運動速率每年達1cm.這說明同時存在當代板塊構造學說兩種最具代表性的邊界，即陸-陸殼相碰撞型和洋猜嬌歉┏逍捅囈紓既具有主要的全球構造意義，又具有獨特的演化特徵。這裡的現代地殼運動類型多樣，性質複雜，地貌清晰，是全球動力學研究中具有重要特殊地位的實驗場。
因此，不論從地球動力學、板塊運動還是青藏高原隆起，運用高精度、高時空解析度、動態實時定量的觀測技術，建立符合實際的地球動力學基礎的全國統一的觀測網絡，勢在必行。
對於地震監測預報而言，這種緊迫性尤為顯著，因為我國地震臺網，尤其是地震前兆網，存在著嚴重的三個主要缺陷：
第一，自1988～1999年，我國大陸共發生6級以上地震53次，其中7級以上地震9次，若以東經105為界，西部地區發生8次，東部地區為1次，為8∶1.可是，在東經105°以西，由於人煙稀少，交通不便，臺網布局極為稀少。一個釋放地震能量90％以上的地區，臺網過稀，無疑浪費了寶貴的地震信息的天然資源，大大延遲了人類的實踐，從而延緩了提高地震預報水平的進程。
第二，全國地震前兆臺網都是以「點測」形式進行相對變化量的日常觀測，各臺站的觀測數據都是相對獨立的，臺站之間數據沒有相互關係。一旦出現異常時，由於是點結構觀測，沒有面上的聯繫，則難以判斷其真偽。
第三，地震活動是區域性和全球性的，而前兆觀測是獨立的，不相關的，則難以研究其與全球地震活動的關係。
對於能加密西部觀測，具有全球框架意義，又有「面結構」聯繫的高精度的觀測系統，只有運用空間測量技術（甚長基線幹涉測量—VLBI、人衛測距—SLR、全球定位系統—GPS、衛星遙感—RS、合成孔徑雷達幹涉測量—INSAR）。特別是GPS技術，近10年來，發展尤快，觀測精度幾乎提高了三個數量級，為監測地殼運動提供了有效的觀測方法。
一、GPS衛星定位
全球定位系統（GlobalPositioningSystem——GPS）是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設施進行高精度導航和定位的要求而建立的。1978年發射了第一顆試驗衛星（BlockⅠ），1989年2月開始發射第一顆工作衛星（BlockⅡ），至1994年底全部24顆衛星已經升空，由於衛星壽命約5年，目前運行的衛星有27顆，大部分是後來發射的。
1.GPS的特點
由於GPS衛星數目較多，分布合理，在地球任何地點均可連續同步觀測到至少4顆衛星，在我國最多可同時觀測到13顆衛星（按現運行的27顆講）。從而保障了全球、全天候連續地三維定位。
實時確定運動目標的三維位置和速度，既可保障運動載體沿預定航線的運行，也可監視和修正航行路線，以及選擇最佳航線。
定位精度高。目前在大於1000km的基線上，相對定位精度可達10-9；100km可達10-8.觀測站之間無需通視，又可使觀測時間縮短。
實時定位這一導航技術是現代化的重要標誌，使GPS的應用領域不斷拓寬，成為20世紀最大科技成就之一。
2.GPS定位基本原理
絕對定位方法：絕對定位也稱單點定位，是指相對於地球質心為坐標原點的坐標系中的直接確定觀測站的坐標。其原理是以GPS衛星到用戶接收機天線之間距離的觀測量為基礎，並根據已知的衛星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所對應點位坐標。
由於實際觀測點至衛星間的距離，因測量瞬時衛星鐘與接收機鍾難以保持嚴格的同步，這種含有鐘差影響的距離，稱為「偽距」。其中衛星鐘差可以應用導航電文中給出的鐘差參數加以改正，而接收機鐘差無法事先知道，故需把它作為一個未知數與觀測點的三維坐標在數據處理中一併求解，因此一個觀測點上要實時求解4個未知數，也就是必須至少同時觀測4顆衛星。
相對定位方法是用兩臺GPS接收機分別安置在基線的兩端，並同步觀測相同的GPS衛星，以確定基線在地球坐標中的相對位置或基線向量。因為在兩個或多個觀測點同步觀測相同的衛星，可有效地消除或減弱衛星的軌道誤差、衛星鐘差、接收機鐘差等的影響。目前我國地殼運動監測就是採用這種靜態相對定位的方法，其精度可達10-8～10-9。
二、GPS技術在監測地震與地殼運動中的應用
GPS技術的應用極為廣泛。近年來，GPS在測定地球自轉參數從提高觀測精度轉向提高時間解析度，它與VLBI或SLR相比，有著不可估量的作用。GPS在地球參考系的建立有著時空加密和提高解析度的作用，GPS全球資料得到的全球尺度上相對於地球參考框架的三維地心坐標精度已達到釐米級。利用GPS定位研究海平面變化而測定的大地高的精度也可達到釐米級的精度。
GPS接收器安置在飛行器（飛機、飛船、衛星等）上可確定三維位置和飛行姿態。尤其是多種陸海空交通運輸工具的GPS自動導航系統和管理調度系統，低軌通訊衛星的發射，建立的衛星全球導航、定位、通信三位一體系統，將整個世界縮成為一個嶄新的電子地球村。除了傳統測量與軍事應用外，GPS氣象學、GPS用於海洋資源開發、熱帶原始森林、捕魚、放牧、旅遊、探險以及各種防災減災事業等。
高精度GPS技術已成為世界主要國家和地區用來監測火山地震、構造地震、全球板塊運動，尤其是板塊邊界地區的重要手段。
全球有200個GPS基準站，計劃在板塊邊界和全球已知構造活動區約25個區域加密GPS監測網，實現全球地殼運動的自動監測。此外，連同各國的區域網，主要研究內容：
研究全球板塊間的相對運動；監測板塊邊緣及內部的構造變形；確定不同尺度構造塊體運動方式規模和運動速率。
確定區域位移場、速率場和應變場。
近年來，隨著GPS技術的發展，加之各國相繼受強烈地震的襲擊，國際上興起了利用GPS研究地震預測、大陸構造變形和地球動力學等領域的高潮。開展此項研究的觀測網主要有：
1.美國南加州GPS觀測網（SCIGN）
SCIGN由約250個GPS站組成，在區域上每30km一個站，其中在主要活動斷層上設置兩條密集型測線，沿兩條測線每3km一個站。預期監測精度lmm／a.對形變場的這種測量實質上將是對南加州應變積累的一種「快鏡拍攝」，通過拍攝將為最精確的應變場提供空間上的高解析度。其目的在於勾繪出測區範圍內的構造應變圖、監測隱伏逆斷層及其幾何性質和活動性質、應變積累中彈性應變與塑性應變的比例等等。
SCIGN正在建設中，目前已完成約150站的任務。
2.日本的密集GPS觀測臺陣
日本Shimada等人在1989年7月13日前，用GPS成功監測到一次火山爆發的地殼變形在水平方向有13.6cm，垂直方向有5cm的變化。
1995年阪神地震後，提出建立以30km的密度全面覆蓋國土的GPS觀測網，擬建約1000個站，目前已建成約650個站，以強化對日本列島的地殼運動和變形監測。目的在於監測太平洋板塊和菲律賓海板塊的消減運動造成的日本列島的應變場、監測板塊運動伴有地殼應變積累的地震活動和火山爆發、GPS與驗潮站聯測研究海平面變化以及研究大氣層變化。
一次發生在距GPS站約200km近海7.5級地震，記錄到同震位移量高達70mm，主震後的震後位移量達20mm.多次記錄表明，震後位移的總量約是同震位移的40％。
3.我國GPS監測網概況
我國應用GPS研究地殼運動始於80年代中期，在90年代初期，「現代地殼運動和地球動力學研究」攀登計劃課題的實施，在全國布設了22個不定期複測的GPS站。後複測了7條邊，其結果首次給出了認為影響中國大陸地殼運動的主要力源來自印度板塊向北推擠歐亞大陸的看法的直接定量證據，推擠量為3.4×10-8／a.同時表明中國西南地區金沙江紅河斷裂和南北帶南段一系列南北走向斷裂所夾的菱形塊體確有甚為顯著的向南稍偏西的滑動，其中向南滑動1.8cm／a，向西滑動約1.0cm／a.
滇西地區的GPS結果，監測到劍川怖黿斷裂和紅河斷裂帶的明顯活動，並根據活動斷層變形的反演計算，在1993年預測在該斷裂帶上將發生一次6.8～7.0級的地震，而1996年的麗江發生了7.0級地震與預測震中位置相差僅30km，證實了GPS的有效性。
華北首都圈GPS監測網共有97個站，結果表明，監測區內幾個主要的北北東向構造單元之間沒有明顯的差異運動，而鄂爾多斯東緣與其東側的晉、冀、魯塊體的強烈拉張最為明顯。
地礦部與美國自然科學基金會合作在我國西南地區進行GPS觀測，其資料表明，鮮水河-小江斷裂以西的藏東-滇中地區的運動速率總體為8mm／a以上，在該斷裂以東地區的運動速率為3mm／a.這對兩個順時針渦旋的認定，以及為青藏高原東部流變構造模型提供了證據。
4.中國地殼運動觀測網絡（CMONOC）
雖然我國在GPS研究地殼運動方面取得了一些進展，但與先進國家相比，差距十分明顯。主要是用於地殼運動監測的GPS連續觀測站數量太少，定期複測網點數也嚴重不足，空間分布太稀，複測次數過少，無法取得一定時空解析度的全國地殼運動圖像和參數，更談不上為地震預報所需的實時或準實時的數據了。一方面是網點較少，複測無期，另一方面不同部門為各自目的重複布點，數據不能實現共享，我國迄今沒有類似西歐、美、日等區域性的GPS工作機構或數據處理中心，這些與我國經濟發展、廣闊國土資源的地位是極不相稱的。
1997年國家正式啟動了國家重大科學工程——中國地殼運動觀測網絡（CMONOC）。它是以GPS為主，輔之已有的VLBI和SLR等空間技術，結合精密重力和精密水準構成的大範圍、高精度、高時空解析度的地殼運動觀測網絡。
CMONOC是一個綜合性、多用途、連續觀測、數據共享、全國統一的觀測網絡，從根本上改善地球表層固、液、氣三個圈層的動態監測方式和功能。由中國地震局牽頭，總參測繪局、中國科學院和國家測繪局共同建設。
CMONOC以地震預測預報為主，兼顧大地測量和國防建設的需要，可服務於廣域差分GPS、氣象、電離層等領域。
CMONOC工程由基準網、基本網、區域網和數據傳輸與分析處理系統四大部分組成。
基準網由25個連續觀測站組成，建立統一的、高精度的空間坐標參考框架，並與國際地球坐標參考框架（ITRF）相聯結。監測與周邊國家和我國大陸塊體之間的地殼運動。25個站中有5個站輔以SLR和3個站輔以VLBI.
各站同時進行絕對重力、相對重力和水準聯測。
基本網由56個定期複測站組成，監測大陸塊體內部及其邊界的運動。各站同時進行相對重力和水準聯測。
區域網由1000個不定期複測站組成，監測斷裂帶之間的運動。
數據傳輸與分析處理系統包括一個數據中心和三個數據共享子系統。
目前工程的四大部分已基本建成，並開始試運行。
工程最終產出除上述四大部分實體內容外，還有：
中國地殼運動圖及其相應數據。
提供我國GPS精密星曆。
CMONOC中的基準網經約一年的試運行，繪製的我國大陸地殼運動位移圖，說明西部的運動強度優於東部，大陸整體運動呈右旋轉動，運動劇烈部位在雲南與西藏交界處。由於時間間隔較短，而且空間尺度過大，則難以判斷具體地段。因此很有必要在這類區域內加密連續觀測站的工作。
CMONOC的建立為我國地震監測和地殼運動研究提供了良好的前景，隨著時間的推移，越來越顯示其卓越的功能。