月球地形、重力场和内部构造不仅对于研究月球起源和发展具有重要意义,而且对月球探测器轨道的飞行控制、月球着陆器的着陆区选择也有重要的影响.本文首先回顾了月球地形观测的方法和模型,并对新近"嫦娥一号"和"Kaguya/Selene"得到的地形模型做了分析和比较.其次,讨论了新近月球重力场研究的现状,并给出了综合新近及既往数据解算重力场的方法.最后,分析了综合地形和重力场,并给出利用新近数据研究月球内部构造的进展.
利用中国第一颗探月卫星嫦娥一号第一次正飞阶段获取的约300多万个有效激光测高数据点,得到了改进的360阶次球谐函数展开月球全球地形模型CLTM-s01(Chang’E-1 Lunar Topography Model s01).该模型以月球质心为参考球心,以月球平均半径1738km正球面为参考基准,径向高程测量精度约为31m,沿赤道区域空间分辨率约为0.25°(7～8km).该模型首次利用激光测高数据得到月球极区高精度高分辨率月球地形图,在空间覆盖、模型精度和空间分辨率上较早期模型均有较大改进.利用该模型得到的月球平均半径为(1737013±2)m,月球的赤道半径为(1737646±4)m,月球的极半径为(1735843±4)m,月球的形状扁率为1/963.7526,月球的形状中心和质量中心在月固坐标系下的偏差为(-1.777,-0.730,0.237)km.CLTM-s01所得到的月球形状基本参数与历史值相当,但由于有更强的两极观测数据约束,由该模型计算出的这些参数可信度更高.