11月19日 重力與現代科技 李建成

　　主講人簡介

　　李建成，是我國大地測量學領域中青年教授、博導，熟悉所從事學科領域的最新進展，學術思想活躍，勇於開拓新研究領域，在科研工作中取得多項有創新性和開拓性的成果。先後發表論文50篇,參加和主持40餘項項目。獲部級科技進步一等獎兩項，二等獎兩項，三等獎兩項。1996年被評為國家測繪局跨世紀學術帶頭人，並獲國家傑出青年科學基金項目資助。1998年獲第六屆中國青年科技獎。1998年被評為國家級有突出貢獻的中青年專家。1999年被評為湖北省首屆五四青年獎章。2000年獲得國務院特殊津貼。

　　主講內容簡介

　　物理大地測量學的任務是研究地球形狀及其外部重力場。將確定地球重力場納入大地測量學科目標，空間大地測量和物理大地測量的結合開創了現代大地測量發展新階段，使大地測量有能力深入地球科學，在更深層次上參與解決地球科學面臨的重大科學問題。地球重力場反映地球物質的空間分布、運動和變化，確定地球重力場精細結構及時間相依變化將為現代地球科學解決人類面臨的資源、環境和災害等緊迫課題提供基礎地學信息，現代大地測量作為地球科學基礎性學科的地位正在不斷加強。精確的重力場模型不僅是精確確定衛星軌道的基礎，而且是研究地球深部構造以及與海洋動力學有關的參考地球表面的先決條件。深入研究大地構造和動力學環境是我國地球科學面臨的重要任務，確定這一廣大區域重力場精細結構是其重要組成部分，將為相關地球物理和海洋學研究提供重力場基礎數據。重力場的確定也是大地測量跨世紀的目標和任務之一，以適應未來經濟發展全球化和構造數字地球實現問題共享的發展趨勢。衛星定位是現代大地測量的基本手段，精密衛星定位取決於衛星精密定軌，而後者必須有精密全球重力場模型的支持，新一代衛星重力探測計劃將對大地測量學科的發展產生深遠影響。

　　李建成主講的《重力與現代科技》主要包括以下主要內容：

　　一、大地測量學最新發展動態

　　二、測定地球重力場的意義

　　三、地球重力場的確定與現代空間科學技術的關係

　　1)在軍事中的應用；

　　2)空間技術的支持；

　　3)在地球科學中的作用。

　　四、重力場精化與現代人類社會的進步與文明

　　全文

　　各位同學,今天下午呢，我向大家講述《重力與現代科技》。主要內容提要呢，有大地測量學、測定和研究地球重力場、精細重力場與現代人類社會的進步與文明、我國重力場發展的現狀，包括四個方面的主要內容。那麼第一部分呢，大地測量學，大地測量學呢是構成現代地球科學的一個重要基礎科學，它是研究地球形狀及其外部重力場，那麼我們知道，構成宇宙呢，是由無數星體，而無數星體的運動呢正是由於萬有引力的制約，所以今天我主要講地球重力場。

　　大地測量學呢又叫測地學，是地球科學的一個分支學科，是一門研究地球形狀及其，行星幾何和物理形態（特徵）的一門基礎學科。它包括物理大地測量學、幾何大地測量學、衛星大地測量學和空間大地測量學，那麼幾何大地測量學和物理大地測量學呢，構成了現代大地測量的基本體系，它的基本任務是研究全球，建立與時相依的，地球參考坐標框架，研究地球形狀及其外部重力場的理論與方法，研究描述極移固體潮及地殼運動等，地球動力學問題，研究高精度定位理論與方法。

　　那麼大地測量學研究的對象，有地球形狀學、有地球重力場、還有地球的運動，三者呢是相互支持、密不可分的，不可孤立的一個整體，那麼大地測量學的主要分支，有幾何大地測量學、物理大地測量學、還有衛星大地測量學，我剛才講過，幾何大地測量學和物理大地測量學是構成現代大地測量學的一個重要基礎，那麼衛星大地測量學，是現代大地測量，發展的一個重要的標誌，那麼幾何大地測量中，在我們傳統大地測量中呢，幾何大地測量主要是通過三角幾何的關係，來傳遞大地測量坐標，它主要有測角和測距，大家圖上看到的，這幾幅圖呢，主要是以測角的，經緯儀和測距的測距儀，那在測距儀出來以前呢，我們主要是採用，鋼線尺來量距離，然後通過角度，來傳遞大地測量坐標，那麼高程測量呢，我們主要是利用精密水準測量的方法，就是幾何水準測量的方法來傳遞高程，那麼現在大地測量的發展，跨越時代的主要標誌 基礎，是在於空間技術，電子計算機技術，和電子無線電技術等推動下，正是因為它們技術的迅速發展，和跨越式發展，使大地測量學實現了，裡程碑的跨越式發展，其標誌是衛星和空間大地測量，基本上取代了傳統的幾何大地測量和天文測量。

　　那麼我們在經典大地測量中，坐標的維護和計算過程中，我們主要是利用天球、天體天文學的測量，也就是說我們利用恆星來作為坐標框架，來傳遞我們地面點的大地測量坐標，而隨著衛星大地測量學的發展，特別是全球定位技術的發展，使我們大地測量坐標系，光局限於自然的天體，而轉移為依靠人造地球衛星，這也就是說，自1957蘇聯的第一顆人造衛星上天以後，標誌著我們大地測量，也是那一天誕生，那麼全球定位GPS技術，1973年開始研製，它共有24顆衛星、3顆備用衛星，它的衛星軌道呢在20000公裡，與我們的自然天體要離得相當近，那它的先進性呢在於，與傳統大地測量來比，它是全球的全天候的，因為以前呢，我們幾何大地測量過程中，它受到天氣的制約 很有局限，所以呢高精度，它有10的負6次方，到10的負8次方，取代了傳統大地測量的。10的負5次方，它的廉價 高效 實時，那我們傳統大地測量中呢，要周期非常長，例如我們國家，天文大地測量坐標系的建立，要歷經了30年，望遠觀測 觀測了10年，而計算呢，當時採用手搖的計算機計，算了10年。那它的水平精度，可以達到米級、甚至毫米級、高精度、高動態定位。

　　那麼大地高的精度，在垂直方向分量呢，它是在橢球坐標系下，可以達到毫米級和分米級，那麼它的應用呢，可用於測定精密的，大地測量坐標框架，還有地殼運動，還有地球的自轉，以及及其變化，那麼空間大地測量的，另外一個重要標誌，在GPS出現以前，我們是採用甚長基線幹涉，也就是在遠距離，6000到10000公裡，架設設電望遠鏡，進行幹涉測量，進行了重複的全天候的，全球的精密重複測距，它的精度呢在幾千公裡，甚至10000公裡，可以達到10的負8次方、負9次方，它的精度呢，測距精度呢只有兩個釐米，它的主要應用，在大地測量學和全球變化以及地球動力學，它主要呢研究大地測量坐標系的框架及其尺度變化，還有測定板塊漂移速率，因為我們地球是由若干個板塊構成，它每個板塊的運動速率，是用甚長基線幹涉測量的。

　　那麼衛星大地測量呢，另外一個重要的發展，就是測定重力場，是利用衛星測距技術，雷射測距技術，這是我們在地面站，通過已知坐標來測定天體，就是衛星的距離變化，我們知道，地球呢是引力場，要制約近地目標的飛行，我們由於呢，正常軌道呢，理論軌道呢可以計算，而由於受到地球引力場的制約，所以呢，地球引力場的不規則性，就引起了衛星軌道攝動，但我們通過衛星軌道呢，可以計算調整地球重力場，它確定的階數呢，從1958年的戎戈隆維奇，蘇聯的學者推到8階重力場模型，到現在的確定的，70階高精度全球重力場模型，精度在全球範圍已經達到，1米到5米的精度，相應的大地水準面呢，解析度也由以前的幾百公裡，幾千度到了5度，5度也就是，500公裡的解析度，可精密測定，此外呢在地學應用中，可精密測定地球的站坐標，和地球自轉的變化。這個呢就是衛星跟蹤，意思就是，利用我們地面站的雷射，來測定衛星上的，雷射反射稜鏡，達到了精確測距。

　　那麼物理大地測量學，主要是由於在傳統大地測量過程中，由於人的視野非常有限，我們依靠呢就是，人就是在地面上進行測量呢，很有局限性，所以人的視野，無法看到地球的真實表面，也就是我們看到只是局部的，大家看到地形，那只是地形的起伏，而地球呢設為一個球形，是今天人類認識的，一個簡單常識，那我們開始，最初呢認為地球是方的，但卻經歷了幾個世紀，艱難的認識過程，大地測量學家呢，為此付出了艱辛的努力和勞動。公元前450周年，希臘學者費羅勞斯，第一個提出了一個，大地是一個球，那麼直到公元1522年，由葡萄牙航海家麥哲倫。才第一次成功地，環繞地球一周，證明了地球是球形的假說。

　　那麼第二部分主要講呢，地球測定和研究地球重力場，這是我們重力場，是怎麼測定的，它用於研究是有什麼用，那麼地球形狀呢，大家看這三幅圖，就可以看到，最初的呢，受地面和天文測量的限制，使地球最初的認識呢，人類認識是個圓球，是簡單的球形，而長達1個多世紀，認為地球是個扁形球體，那麼隨著現代衛星大地測量，和地面大地測量技術的結合，我們今天已經能相當精確地，表達地球形狀，大家看第三幅圖就可以看到，地球呢既不是個圓形的，也不是個扁形的，而是近梨形的，就是由南半球膨脹，北半球收縮，這麼一個梨形體，那麼這個呢，是用現代地球重力場的觀測資料，也就是衛星跟蹤數據，和地面重力資料來測定的，和研究的確定的一個，高精度的地球形狀圖，這個圖大家可以看到，地球既不是圓形，也不是扁圓形，也不是梨形，而是一個非常不規則的，一個土豆，所謂土豆，它就是極其不規則，它的形狀非常隨意，主要是由於地球自轉引力，和地球內部密度，分布不均勻引起的，因為我們地球呢，整個宇宙的框架是在運動的。

　　那麼重力場的基本參數，我們說重力，重力是單位質量在地球引力和離心力作用下產生的加速度，即重力加速度，我們在中學物理就學過，它是9.8（伽），而在我們重力場研究，我們不是9.8（伽）（就） 夠了，而是要後面的尾數，要達到10的負5次方，才能測定，精確地測定地球重力場，那麼地球重力場呢，這個重力值呢，在全球平均是979.764伽，它的單位是釐米每秒平方，負2次方，它在赤道呢，由於地球在旋轉，它引力呢，它是包括兩方面，一方面呢是地球自轉的引力，另一方面呢，是地球的離心力的合力，所以呢這樣就產生了，我們整個地球的重力，不是惟一的常數，而是一個變的，也就是說呢，我們的質量，在地球上是永遠不變的，而重力呢是在變的，它重力加速度在變，重力加速度在赤道是最小，因為呢在赤道附近，它地球半徑最大，所以它的離心力也越大，相反在兩極 重力最大，它沒有離心力的作用，所以呢重力就定義為，在地球引力和離心力作用下，產生的加速度。

　　那麼我們看這張圖，我們研究，大地水準面的意義是什麼呢，我們作用呢，我們人類生存的是地球表面，也就是我們所有人類活動，就在地球表面活動，而大地水準面呢，是描述地球形狀的一個基本曲面，它是不以人的意志為轉移的，客觀存在的一個實體，它是一個場，那麼大地水準面呢，重力等位面就是，大地水準面是最密合於地形表面的，一個重力等位面，也就是說，它是最接近於地球形狀的，所以我們大地測量學家，用大地水準面，來描述表達地球的形狀，那麼另外一個面呢，就是橢球面，橢球面是有嚴格數學意義的，規則的數學曲面，它是我們大地測量，和所有測繪工作的計算曲面，它因為有嚴格的數學意義，而重力場的大地水準面呢，是表徵地球的形狀特性的，它是具有嚴格物理屬性的，一個物理的光滑曲面，但是在數學上，它是極其不規則的，而我們在大地測量觀測當中呢，所有的外業觀測值呢，都屬於大地水準面的觀測值，是在地形表面進行的，大地水準面的觀測值，為什麼這麼說呢，是因為我們大地測量，所有的觀測值，都以垂線為基礎的，所以呢垂線，又是大地水準面的法線，所以我這麼說，就是地球表面的，大地測量觀測值呢，都屬於地形表面，大地水準面的觀測值，而由於呢，它的數學不規則性，導致了我們計算的不惟一性，所以我們就要找出，橢球面與大地水準面之間的差異，把大地水準面的觀測值，歸算為橢球面上，進行嚴密地計算，那麼我們定義橢球的時候呢，又分為四個條件，第一個條件呢，是地球的質量，大地水準面所包容的質量，與大地以橢球面定義的質量，橢球體的質量是相等的，另外呢 質形重合，從圖上看，使它的起伏呢，大地水準面N，在每一處都不相等，平方和最小，第四個條件呢，是兩者的方向，平方和最小，也就是說橢球面的法向，與大地水準面的法向平方和最小，這就是我們定義的橢球，橢球面和橢球體，是我們大地測量計算的基本依據面，和大地測量坐標系的基本框架，那麼大地水準面的定義，我們就可以很精確地定義呢，是在地球重力場的作用下，處於無潮靜力流體平衡的海面，並延伸至陸地下，它是一個特殊的重力等位面，也就是說，它是與平均海水面最密合的，或者說最接近的重力等位面。

　　那麼重力測量的手段呢，有地面重力測量，有衛星跟蹤衛星、衛星（重力）梯度測量，還有衛星測高，可以說由地面重力測量到，衛星重力測量呢，我們重力測量已經發生了，跨時代的發展，我們大家都知道GPS定位呢，使我們幾何大地測量發生了，一次革命性的變革，使原來周期非常很長，而精度又偏低，在我們GPS出現以後呢，使大地測量的精度大大提高，不是一個量級，而是三個量級地在提高，那重力測量呢，由於我們人類生活的環境和空間呢，是非常有限的，我們只局限於陸地，而有了衛星測高技術以後呢，我們已經大地測量，真正含義上，由陸地延伸至海洋，由局部擴展到全球，由靜態擴展為動態。

　　那麼這個呢，是在珠穆拉瑪峰進行的重力測量，就是在很惡劣的環境下，地面重力測量，如果要確定精確的重力場，必須要進行測繪工作，那麼衛星重力梯度測量，原理呢，由於地面的工作呢，很惡劣 很艱苦，另外很有局限性，我們測量的範圍，所以我們在衛星上，裝載了重力梯度儀，重力梯度儀是利用，差分加速儀來實現的，也就是我裝兩個加速儀呢，就可以實現梯度測量，而梯度測量呢，又是重力場引力位的，二階梯度的測量，是在求定重力場的，擾動位原函數時，保證它的完美性，數學的嚴格性，那麼它的先進性，還有SST和SGG相當於，直接在地球近地空間進行重力測量，受環境影響很小，是一個直接測量方法，而不是一個間接測量方法，那麼衛星雷射測距呢，和衛星測高，都要受到電磁波等無線電信號，電磁波傳播的，一些各種各樣的誤差，是一種間接的方法。

　　那麼衛星測高呢發展時間，是由我們大地測量學家，在1969年，也就是20世紀60年代末，提出來一個測定海平面高，但後來衛星測高學，發展為大地測量學與海洋學的，一個交叉科學，它主要的研究原理呢，是利用脈衝信號，測定衛星到海面的星下點距離，然後再測定它的時間，就可以反算它的海平面高，那麼全球海洋連續測高，解析度呢，在我們現在呢，可以幾代衛星呢，可以達到10公裡左右，精度呢可以達到，5釐米到10釐米左右，衛星測高技術出現呢，使我們人類有能力，在全球尺度上，實施的測定海平面的距離，從而為海洋學，研究海洋動力學，海平面的變化，提供了有力的手段，在大地測量的應用呢，是聯合衛星雷射跟蹤技術，構建高階重力場模型，因為雷射測距呢，衛星的軌道攝動，只能對重力場的長波部分進行敏感，短波部分呢，要靠高頻部分，要對地面重力數據，而佔我們地球的，2/3到3/4是海洋，那海洋的重力場信息呢，主要依靠於衛星測高。

　　那麼我們大家看這張圖，就是衛星測高的原理，它主要是利用衛星技術，和無線電測距技術，來聯合研製的這個衛星測高，那麼衛星測高呢包括兩個信息，一個測定的距離，如果已知我們衛星軌道，那它的高度，衛星的高度，可以精確地測定出來，而我們利用微波雷達，知道呢，可以測定衛星到海面的距離，從而我們可以測定，可以測定，海平面到橢球面的距離，海平面到橢球面的距離，類似於GPS技術，測定的大地高，它包括兩個信息，一個是由於地球引力場，引起的大地水準面，就是保守力，另外一個方面，由於海洋動力學，例如風力 潮力 海潮等引起的，非保守力引起的海面地形，實際海面呢，不是一個嚴格意義上的，重力等位面，因為它有外力作用，所以它近力學保持不平衡，所以產生了洋流，那麼海洋學家呢，對大地測量學的要求，就要提供精確的大地水準面，而大地測量學家呢，相應的對海洋學家呢，希望他用海洋動力學的信息呢，求定精確的海面地形，所以呢 衛星測高呢，所以呢是一個交叉學科，它包括了海洋學，海洋動力學，信息和地球重力場的引力信息，那麼這個衛星測高呢，測出的是A＋B＝C，一個方程 二元一次方程，無解方程，所以大地測量學家，致力於研究重力場，海洋學家利用海洋動力信息呢，研究海洋學的問題，那麼這個使衛星重力計劃，新一代衛星重力計劃呢，將對重力場的研究呢，發生一次深刻的革命，也就是我們以前，確定大地水準面的精度呢，是米級精度，我們現在要測定精度，要達到釐米級精度，那麼美國的和德國的，聯合研製的GRACE衛星，這個也是我們大地測量學家提出來的，用於測定重力場和大氣的，一個交叉科學的一個計劃，那麼它不僅呢，是測定衛星軌道，而且呢，測定衛星與衛星距離的變率，從而可以通過衛星軌道理論，反演地球重力場的信息，它採用的跟蹤技術呢，它加載了GPS，GPS現在不僅用於，我們地面的軍事導航，民用導航，還有大地測量學，地球動力學的高靜態定位，而且呢用於空間技術的定軌，所以呢加載了GPS接收機，GPS技術加載呢，使得軌道呢，可以達到兩個釐米精度，採用交互式跟蹤呢，可以精確確定，低軌衛星的攝動影響，從而可以研究，地球重力場及其時變部分。

　　這個呢是CHAMP計劃，是德國地學研究中心的，它是裝載了加速儀，由於大地測量學家，需要確定沒有其他外力影響的，地球重力場完全的信息，而近地目標在地球空間中運動，又要受到大氣阻力，太陽輻射壓等相對論力的影響，所以呢，裝了加速儀器，用來分離非保守力，從而使重力場在200公裡範圍內，可以達到1個釐米的精度，這是GOCE計劃，GOCE計劃在真正意義上，是直接測量技術，就是在GOCE的衛星上，測定加載了重力梯度儀，來測定地球重力場，它主要呢，是改善重力場的支持，因為我們以前，人類認識重力場呢，精度是很有限的，它真正意義上，達到1個釐米的精度，它可用於固體地球物理，海洋學 冰蓋動力學 大地測量學，還有海平面變化的研究，那麼認識地球重力場的方法，可以說呢，怎麼樣去測定地球的重力場，而是由於我們定義參考的橢球，參考橢球由於它，不是客觀存在的，而是人為定義的，所以呢正常重力場呢，測定呢是人為假設的，一個等位面，但是與真實的地球呢又有差異，所以我們就求它這個差異，那空間同一點呢，地球重力位與正常位之差，就是叫擾動位，我們通過擾動位，來反映地球重力場的，海拔和重力測量。

　　第三部分，那麼精細重力場，與現代人類社會的進步與文明，我剛才講了，重力場很多知識，就是我們為什麼要，求定精密的重力場呢，那麼精細的重力場，與現代人類文明的進步，有以下幾個方面，第一個方面就是高解析度，高精度重力場數據，結合地球重力場數據，例如地震波 地電 地磁，將為人類開發未知新礦產，提供新信息，因為海洋呢是非常大，地震呢90％發生在海洋，而我們海洋，又無法來測定那個地震，所以呢就和地震波，全球重力場直接來為，人類探索新的礦產，新的地震斷裂帶，提供新的信息，主要是海洋礦產的勘探，延緩人類可利用資源的枯竭過程。

　　第二 精密重力場信息，結合地球物理勘探資料，將有利於揭開地球內部構造，使我們大地測量有能力，由外部延伸到地球內部，以及地球動力學過程，有利於揭示地震機制的之謎，為成功預測地震增添新的希望，因為現在地震呢，在我們人類科學方面，在醫學上先解決癌症，還是我們地球科學先解決地震，回答是，癌症先解決，地震迄今為止，由於地球是個複雜的運動體。

　　那麼精密海洋重力場模型呢，同樣有利於，海洋動力學過程的量化研究，在我們過去呢，重力場只是個，海洋動力學只是一個，定性的研究，有利於認識，海洋和大氣相互作用，和全球氣候異常變化，減少海洋和大氣災難，對人類生活的威脅。

　　第四 精密全球大地水準面，將最終統一全球高程系統，和大地測量坐標系統，因為現在我們國家，我們全球的高程系統，和我們國家的高程系統，是不一致的，每個國家的高程系統都不一樣，也就是每個國家，所用到的大地水準面，都不是一個統一的大地水準面，我們利用全球統一大地水準面，可以統一全球高程系統，為構建數字地球統一，地球空間信息提供坐標框架，有利於經濟的全球化進程。

　　高解析度，高精度大地水準面呢，加上衛星GPS接收機，將使人類像獲取時間信息一樣方便，現在我們獲得時間的信息非常方便，而獲得空間坐標呢，位置呢比較困難，結合GPS技術呢，可以呢，在任何險情條件下，可以及時向外通報，出事地點的準確位置，因為GPS是能測定三維大地坐標，而大地坐標，第三維的垂直方向呢，是大地高 是幾何坐標，而我們在實際應用當中呢，還是幾何高程，所以海拔高程，所以我們結合大地水準面呢，可以為GPS手錶呢，提供第三維坐標，大大可獲取獲救的機會。

　　第六方面精確的地球重力場，是空間技術的基礎和先決條件，在軍事上可為遠程武器呢，提供重要的重力場信息，主要表現在為飛彈發射提供，精確的重力場參數，為宇宙洲際飛彈飛行制導，提供擾動重力場信息，為潛艇海上發射，提供海洋垂線偏差，進行校正。

　　那麼第四部分呢，我想簡單地介紹一下，我國重力學的發展狀況，那麼我們國家的早期的重力場，有一批科學家帶領我們，局限於基礎理論研究方面，隨著現在GPS技術，和重力場信息的獲取的豐富，使我們大地測量呢，在地球重力場研究方面，得到了長足的發展，從1996年到2001年，我們先後確定了十幾個地區的，局部大地水準面，以前呢，重力場只停留在基礎，現在變成實用。

　　那麼這張圖，就是我們利用全國的，重力資料和衛星資料，獲得的全國的重力場，利用這些數據精化了，我們國家新一代的高解析度的，重力大地水準面，是建國以來，是最高的一個大地水準面，那在全球重力場研究方面呢，我們先後推出了，WDM94（360階）模型，這個呢就是，WDM94描述的全球重力場，它可以反映地質構造，地震斷裂帶的構造，那麼這個呢，是我們最新研製的，WDM2001（720階）重力場模型，那今天（的）講座呢，我希望和大家達成一個，互動交互式的課程內容，我下面呢，希望大家能夠給我提一些問題，讓我們來共同討論，有關重力對現代科技的，進步（進步的貢獻）。

　　問：我想請問一下，現在正在一個新世紀之初，您認為大地測量學，在這個世紀中，面臨的最大挑戰是什麼，而有可能取得的，最大的成就又是什麼，謝謝。

　　答：最大的挑戰，是我們大地測量學家，在地球重力場研究方面呢，提供了高精度重力場模型，高精度重力場模型，不僅是我們上個世紀，大地測量的一個重要成果，而是我們大地測量，而是人類在整個地球科學中的，一個重要的進展，它主要表現在人類有能力，在全球統一尺度 統一基準上，描述表達地球重力場，那我們大地測量，在新世紀即將面臨的，釐米級大地水準面的挑戰，也就是說，用釐米級大地水準面，來提供相關科學的技術支撐，我們大地測量學呢，是測繪學的一個，構築現代測繪科學技術的，一個基石是基礎，那麼也是構成眾多地球科學，像地球物理,地質學的一個橋梁。

　　問：你剛才提到，就是說我們在研究，在大地測量，重力場的研究和應用方面，很重要的一個基礎就是GPS，據我所知，這個GPS是一個美國系統，就是說我們國家在這方面，在衛星定位系統方面，有沒有一個什麼樣的計劃，這是第一個問題，第二個問題就是說，你剛才提到了，大部分內容都是關於地球重力場，這個學科本身的很多東西，我想問一下，就是說利用重力場，今後重力場這個科學的發展，對其他學科，以及整個文化方面的影響，就是說，你作為這個學科裡面的這個人，你有沒有想過，它對其他學科和一些文化方面，產生一些什麼樣的影響，謝謝。

　　答：大地測量學的發展，是反映國家的國力，國力強了，大地測量自然會投入很大，由於我們國家還是發展中國家，國力不夠，因此在GPS方面，我們只能受制於國外，就是只能應用國外的技術，不是我們技術上跟不上，而是我們國家的國力跟不上，這個問題，第二呢，人類文明呢，的確 大地測量，因為我們人類生存的是地球空間，有地球，那麼我們人類就要知道，它的地理位置，所以大地測量呢，是構成測繪學的基本的，最基礎的一個學科，那麼我們大地測量，在人類文明可以說呢，描述地球形狀，因為我們地球，是不以人的意志為轉移，客觀存在的實體，我們就要認識它，認識它呢就離不開大地測量技術，那現在信息社會呢，有時間和空間概念，因為我們GPRS技術，它是利用了，我們過去呢，我們只是達到一個通訊，而現在呢，我們希望知道對方的位置，而利用重力場方面，就是說，單說重力場方面，它只利用GPRS，只能確定它的三維橢球坐標，利用GPS技術，而海拔高程我們不知道，所以利用大地水準面，這一精確的重力場信息呢，可以給用戶提供，方便 便捷的海拔高程，在短時間內，那麼同樣呢，在地球科學研究中呢，在地震學，我剛才講過，地震學呢，我們重力場呢，信息裡面包括了，豐富的地質構造，地球物理學信息，通過地震圖呢，通過重力場圖呢，就可以反映出地震活動帶的構造，這也是我們人類一個，面臨的一個減災的一個方面。

　　問：剛才你談到了，對於大地測量學，因為國家需要投入，現在我們國家是發展中國家，我們財力有限，就是說現在高新技術，轉換成生產力，我們需要投入 更需要產出，我想請問一下，就是現在大地測量學，作為一個非常前沿的學科，它對社會的意義和經濟價值何在？謝謝。

　　答：你這個問題就是我們重力場，從理論走向實用的一個標誌，在過去呢，研究地球形狀呢，只停留在理論研究，沒有實用，那隨著現在GPS定位技術的發展，我們以前呢求定海拔高程，是利用傳統的周期長，花費高，這麼一個水準測量的方式，去測定高程的，那麼現在我們有了，高精度GPS定位技術，非常廉價 速度非常快，精度非常高，這麼個特點，我們結合大地水準面的信息，就可以用廉價的替代，勞動強度高 費用投入大，這個簡單的勞動，所以體現了大地測量，高技術的發展。

　　問：李教授您好，我是來自資源與環境科學學院的，一名學生，我想了解一下，地球重力場的意義，就是目前呢，世界和平是一個，大家非常普遍關心的問題，剛才您談到了，它地球重力場，在軍事方面的應用，我想主要了解一下，它在軍事方面的意義。

　　答：我剛才的確講到了，就是應用於軍事方面，因為我們在衛星方面，空間方面，我們空間受到地球引力場的制約，它要獲得精確的衛星軌道，必須要有精確重力場的信息，那麼在軍事方面的應用呢，它的彈道飛彈的飛行器，同樣在我們宇宙空間中運動，所以它就要受到，地球重力場的制約，而在我們大家所設計的圖上，看到的都是橢球坐標 幾何坐標，所以呢我們就要找到，幾何坐標與物理坐標的差異，也就是方向上的差異，在我們大地測量中，可以為軍事方面，提供精確的垂線偏差，使我們在圖上設計的，改換為引力場設計，真正達到飛彈飛行的坐標。

　　就是我們將重力測量，與地球動力學結合以後，應用在地震的研究領域的時候，現在亟待解決的問題是什麼。

　　大地測量和地球物理學的結合，使大地測量反映了，大地測量利用現代空間技術，在短時間內，可以時時監測地球動力學問題，而以前呢，在大地測量空間，大地測量定位技術，和重力場技術出現之前呢，我們用於研究大地測量構造，大地構造和，地球物理學的周期非常長，也就是研究地球動力學的，周期非常長的，有了大地測量觀測數據以後呢，使我們大地測量，大大縮短了研究時間，所以叫現代地球動力學。

　　問：從您剛才的講座中我們知道，大地測量的基本情況和重要作用，其中地球重力場作用尤其顯著，我想請您介紹一下，我國在地球重力場研究方面，取得了哪些新成果，謝謝。

　　答：那麼我剛才介紹了，在我們國家，大地水準面方面呢，我們確定了從理論走向應用，從理論走向實踐，那麼在垂線偏差方面，我們利用了密集的重力資料，我們計算了，全球的海洋的垂線偏差，為我們國家的軍事方面，提供了可靠的保障，此外呢，在厄爾尼諾現象，我和我的研究生，共同研製了全球海平面高，這張圖就是一個，我們國家研製的，描述的全球平均海平面，大尺度的2』×2』的，空間解析度為，4公裡乘4公裡的大地水準面，此外呢，我剛才也給大家演示了，我們還研製了，全球高精度的重力場模型，這是國際上少有的學術機構，具備這個研究重力場模型的能力，好 謝謝。

　　問：剛才您曾經提到說，有一個參考地球橢球面，我想請問您一個基礎問題，為什麼我們要，確定一個地球橢球呢？謝謝。

　　地球重力場，是不以人的意志為轉移的，一個重力等位面，我們測量呢，外業測量呢都屬於，這個大地水準面上的觀測值，那我們維護大地測量坐標系，必須要有一個幾何的，在我們生活當中呢，我們離不開幾何，如果我們說等位面的話，可能大家，在現實生活中，看不著 摸不著，應用起來不方便，所以呢我們大地測量，定義一個橢球體，對一個橢球面，主要是應用於，大地測量坐標系的框架的維護，以及大地測量地球動力學的，坐標框架變化的研究，同樣大地橢球體呢，也是我們大地測量，所有外業計算的，一個數學曲面。