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天文观测除了传统的天体测量手段外，主要是20世纪60年代后期以来不断涌现的空间测地技术，这包括人造卫星激光测距（SLR）、甚长基线干涉测量（VLBI）、全球卫星导航系统（GNNS）、星基多普勒轨道确定和无线电定位组合系统(DORIS）、卫星测高技术（SAT）和合成孔径雷达干涉技术(InSAR）等。它们已能以厘米甚至毫米级的精度测定地面点的位置，以毫米/年的精度测定地壳和海平面变化，以0.1毫秒（mas）和几十微秒的精度测定地球定向参数（EOP），时间分辨率已达到小时的量级，因而已可以观测到地球各圈层动力学效应对地球自转变化的影响。这些动力学效应既反映了地球的局部物质运动（如大气、海洋和地壳运动），又与地球深部的物理性质与运动密切相关。反之，地球定向参数的变化又成为地球动力学的重要约束依据。空间技术使我们以更高的精度和时空分辨率监测大气、地下水的变化，冰冠溶化、海平面升降、地壳运动等自然现象，使深入研究这些物质运动成为可能。例如，板块和地壳运动是在地球内力和外力作用下地壳所处的运动状态，板块运动、地壳形变和冰期后地壳回弹是地壳运动的主体，板块运动是山脉隆起、岛弧海沟形成的直接原因。传统方法测量板块运动主要由几百万年平均的地质和地球物理资料测定，而空间技术使高精度测量地壳形变与冰期后地壳回弹成为可能，也使测定以几年至几十年内平均的现今的板块运动成为可能，进而有可能发现地壳运动的非线性时变细节及探索地震、火山喷发等的成因过程。 新技术使地球动态变化的监测、研究和应用发生了根本性的变化。地球科学的研究从静态到动态，从运动学到动力学，从三维空态到四维时空，从刚体到弹性体、流变体，从地球表面深入地球内部、伸向外部空间，从研究孤立的地球整体和各圈层运动状况到把它们看成一个完整的体系研究其相互激发、驱动和制约的动力学关系，从各学科封闭的状态到天文科学、地球科学和空间科学的交叉合作和综合研究。地球科学正经历一场深刻的变革。天文地球动力学为地球科学提供更精确的动力学过程的约束条件和理论模型的检验，也为天文学提出了许多新的研究课题（如广义相对论效应的考虑），具有重要的理论意义。此外，它对地面测站和空间目标的精确定位、对减灾防灾提供的重要信息和安全预警，为国家经济建设和国家安全，特别是对航天、国防等部门提供天文地球动力学最直接的支持，具有明显的实用意义。 主要研究内容①地球整体及各圈层运动的高精度监测（见空间测地技术）。利用高精度、高时空分辨率的空间和地面技术测定地球定向参数，监测地壳、大气、海洋等物质运动，以及建立为监测这些运动所需的各种空间技术观测模型和空间飞行器精密定轨的力学模型等。 ②天球和地球参考系的定义、实现和维持。包括相对论框架下的参考系的定义；运动学和动力学天球参考架（CRF）的建立和维持；地球参考架（TRF）的实现和维持；地球质心运动的监测；各种参考架的连接和转换；天文常数及岁差、章动的测定。 ③地球重力场及其时变性的测定与研究。综合空间和地面重力观测确定地球重力场及其时变性的理论和方法，建立高精度的地球重力场，研究地球重力场的时变特性与地球大气、地表水和海洋质量的变迁、冰期后地壳回弹、地球质心变化、地球自转变化等的关系。 ④地球自转变化及其与地球各圈层物质运动的关系与机理的探讨。鉴于空间测地结果建立更接近于实际的地球自转理论，研究地球自转速度和极移变化与大气、海洋、地壳、地幔和地核运动的相互作用过程，地球自转各种时间尺度变化的激发机制。 ⑤天文方法用于自然灾害的预测。研究地球自转速率变化与地震活动韵律的关系、天文测时测纬仪器铅垂线变化、日长年际变化与厄尔尼诺现象的关系、地球的宇宙环境与气候变化的关系等，提供有关自然灾害的预警信息。 ⑥数据处理和数学模式的研究、应用。针对本学科领域涉及的观测资料种类多、信息量丰富的特点，研究强噪声中检测弱信号的方法，高分辨率的频谱分析，观测数据的最佳拟合和数学模型的确定。涉及多种资料综合处理、海量参数估计的稳定且高精度的大型软件系统的建立和实施。 上述这些工作基本上都囊括在国际天文学联合会（IAU）的基本天文学部（Div.A）内各专业委员会的工作中，反映了该领域的研究是国际天文界关注的前沿课题。 发展趋势①观测手段从地面扩展到空间。 ②观测精度有了质的飞跃，空间技术观测精度比传统的地面天体测量设备的观测精度有了量级上的提高。 ③观测波段从单波段向多波段或全波段扩充。 ④观测范围由区域性向全球性发展。 ⑤海量数据处理方法和数学模式的不断完善。 ⑥与其他学科交叉、融合日趋紧密。 ⑦国际合作更显密切。 以全球大地测量观测系统（GGOS）为代表的现代全球空间大地测量技术对地球自转和参考架的观测精度已获得显著的提高，地球参考架的测量精度已进入毫米级并将很快达到1毫米的精度，天球参考架、极移的精度约为30微角秒，相应的变化率约为0.1毫米/年。另一方面，提供这些测定结果的时间分辨率已能达到一小时甚至近实时，而且可以连续地观测。 能提供高精度高时空分辨率的地球参考架和地球定向参数监测资料的仍然主要是空间大地测量技术，如VLBI、SLR/LLR、GNSS和DORIS。但新技术仍在不断出现，如环形激光陀螺仪、光钟等，因具有独立的优点而广受关注。 有待解决的重要课题①微角秒精度多波段自洽的高精度天球、地球参考架的建立与维持。 ②与观测符合、完全自洽的天文地球动力学中的相对论模型建立。 ③与观测符合、完全自洽的地球自转理论建立。 ④VLBI2010系统及多技术综合处理平台的建立。 ⑤满足GGOS对未来精度要求的地球定向参数确定理论和预报方法研究。 扩展阅读
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