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利用能量法恢复地球重力场的理论早在卫星技术应用于重力研究的初期就已经被提出。直到重力卫星CHAMP升空，有了精密卫星轨道和精确测定非保守力的加速度计数据才使这种方法从理论变为现实。本论文主要探讨利用能量守恒方法由CHAMP卫星精密星历和加速度数据恢复地球重力场模型的原理和方法，本文的主要内容和创新点概括如下：
1.讨论了能量守恒方法恢复地球重力场的基本原理。用经典力学的方法给出了重力卫星在地心地固系和地心惯性系下顾及地球自转和非保守力能量损耗的能量守恒方程，为利用能量守恒方法反演地球重力场提供理论依据。
2.对卫星受到的除地球引力外的其他保守力的作用做了详细分析，对其中影响最大的日、月摄动位与日、月引潮力附加位的计算方法给出了具体的计算公式。并且分析了能量守恒方法恢复地球重力场的误差源及量级。
3.详细研究了由CHAMP卫星加速度计数据提取惯性系下非保守力加速度的计算方法和步骤。探讨了对加速度修正参数标校的两种方法：现有重力场模型法和卫星轨迹交叉点平差法。讨论了加速度数据中姿态数据间断的处理方法。
4.提出了相邻历元间差分建立恢复重力场位系数方程组的理论。并且基于该方法，利用三个不同时间段的数据恢复了三组50阶次的地球重力场模型GFM01、GFM02和GFM03。
5.将基于能量守恒方法恢复的GFM系列地球重力场模型与EGM96模型和EIGEN-CG01C模型比较：30阶以前位系数差的阶误差方根小于1.0×10-8，30阶以后位系数差的阶误差方根也小于2.5×10-8。
本论文基于能量守恒方法，恢复了三组50阶次的地球重力场模型，通过与国际上同行的重力场模型比较，结果表明了能量守恒方法恢复低阶地球重力场位系数的有效性，同时也验证了CHAMP卫星对地球中、长波重力场的敏感性。