物理大地測量學

18世紀中葉以前，人們是單純採用幾何大地測量方法測定地球形狀的。

1743年法國的A.C.克萊洛在其著作《地球形狀理論》中，認為地球的外表面應是一個水準橢球，即橢球表面上各點的重力位相等，從而論證了重力值（物理量）和地球扁率（幾何量）之間的數學關係，這一論證稱為克萊洛定理。這一定理奠定了用物理方法研究地球形狀的理論基礎，形成了物理大地測量學的核心內容。

19世紀初，法國的P.S.拉普拉斯和德國的C.F.高斯、F.W.貝塞爾等都認識到橢球面不足以代表地球表面。1849年，英國的Sir G.G.斯托克斯提出在地球的外重力位水準面上給定重力和重力位，已知地球離心力位，可以求出這個外重力位水準面的形狀和外部重力位，無須對地球內部物質分佈作任何假設。但為了求得唯一解，水準面外部不能有質量存在。

1945年，蘇聯的M.C.莫洛堅斯基提出了用地面重力觀測來確定地球形狀的理論，從而回避了長期無法解決的歸算問題。但是仍然存在資料（重力數據）不足的矛盾。困難在於莫洛堅斯基理論雖然嚴密，但在高山地區所需要的數據眾多，目前條件下很難滿足。

1964年瑞典的布耶哈默爾(A.Bjerhammer)應用重力延拓方法，1969年丹麥的克拉魯普(T.Krarup)和1973年奧地利的莫里茨(H.Moritz)應用最小二乘法的擬合推估的方法進行解算，初步解決了上述的困難。

人造地球衞星出現後，人們可以根據衞星軌道攝動理論，利用衞星觀測資料，或綜合利用地面重力測量資料和衞星觀測資料來確定全球性的地球形狀及其外部重力場，從而又豐富了物理大地測量學的內容

物理大地測量學是用物理方法（重力測量）確定地球形狀及其外部重力場。地面上進行的所有幾何大地測量和天文測量的定向依據都是各觀測點的重力方向,因為地面上各點重力方向的空間指向雜亂無章,所以地面點的幾何大地測量結果(天文經、緯度,正高)都在局部座標架內；亦即根據地麪點的這三個座標,無法定出該點在地球上的準確位置。隨着對地面點在地面上定位精度要求的提高,需要建立全球座標系,因而需要知道地面上觀測點的重力方向在地球上的定向。研究如何從以重力方向為依據的局部座標架內的大地天文測量結果向全球座標系的轉換是物理大地測量學的主要內容。 ^[1] 

現代打的測量學推進了地震預報的進步。主要體現在提供了空間全景，時間全過程，高度精確的豐富的基礎信息；證實了地殼動力學的基本狀態不是“SOC”，而是“SO”；打通了通過“圖像動力學”以場尋源的預報地震的途徑；應變儀，蠕變儀和連續GPS對“暫態形變”的精密觀測，連接了大地測量學和地震學之間的頻率缺失區。 ^[2] 

它是利用重力以及同重力有關的衞星觀測資料確定地球形狀及其外部重力場的理論基礎，主要研究重力位函數的數學特性和物理特性。

它主要是研究解算位理論邊值問題，例如按斯托克斯理論或莫洛堅斯基理論或布耶哈默爾理論等解算，以此推求大地水準面形狀或真正地球形狀和地球外部重力場。

利用全球重力以及同重力有關的衞星觀測資料，按確定地球形狀及其外部重力場的基本理論，推求以地球質心為中心的平均地球橢球的參數，以此建立全球大地座標系，並在此基礎上推求全球大地水準面差距、重力異常和重線偏差等。

按確定地球形狀及其外部重力場的基本理論，採用局部地區的天文、大地和重力資料，將含有地球重力場影響的地面各種大地測量數據（如天文經緯度、方位角、水平角、高度角、距離和水準測量結果）歸算到局部大地座標系中，以此建立國家大地網和國家水準網。

物理大地測量學沿用傳統的天文、大地和重力測量方法的觀測手段和觀測結果，已不能滿足研究地球形狀和外部重力場的全球結構的需要。採用新的衞星觀測方法，例如衞星雷達測高法,衞星-衞星跟蹤技術，以及衞星重力梯度測量等，則可以提供更多的觀測資料，彌補地面觀測資料的不足。另外，由於地球並非剛體，而是帶有一定粘滯性的彈性體，它在各種內力和外力的作用下處於運動狀態，因此只有研究和探測地球外部重力場隨時間的變化，才能為研究地球的動力效應提供必要的觀測數據。物理大地測量學的研究同衞星大地測量學、動態大地測量的關係日益密切。