月球探测在科学、经济、军事等诸多方面都具有重要意义，月球的矿产资源、能源资源和特殊环境具有巨大的利用前景。月球重力场作为月球的主要物理特征之一，在月球的研究中具有非常重要的作用。 美国的“克莱门汀”(Clementine)和“月球探测者”(Lunar Prospector)号月球探测器，分别于1994和1998年完成了对月球形貌、水冰以及月球重力和磁场等物理参数的高精度、高分辨率探测。月球探测者号还利用伽玛射线仪探测了月表层中铁、钛、铀、钍和钾等元素含量分布，这为我们进一步研究月球的空间与表面环境、月球的地形、地貌、地层与地质构造、月表土壤与岩石的分布、成分与成因、月球物理场特征、月球的内部结构、演化与成因提供了大量的科学数据和证据。 本文在介绍国内外月球研究的历史和现状的基础上，对月表地形和重力场特征进行了概括，通过对现有的月球重力和地形数据，提出对月球内部物质分布特征的理解和认识；研究了物质瘤重力场特征和可能的高密度物质分布特点；在此基础上，根据“月球探测者”号测得的数据，对月球表面金属钛、铁、镁、铀、钍、钾的分布特征进行了分析。 论文的内容主要包括以下几方面： 1．对现有的月球重力和地形数据进行分析和计算，通过对比月球重力异常图和月球地形等值线图，提出对月球内部物质分布特征的理解和一些认识。 2．在月球参考框架和月球坐标系的基础上，结合月球地形模型，对球坐标系下的重力异常的正演公式进行了推导。 3．物质瘤的存在是月球重力场的显著特征，也是月球重力场不同于地球的地方，论文对月球上物质瘤的重力场特征进行了讨论，分析和计算了几个典型物质瘤的中心深度，并对其成因进行了分析。 4．根据“克莱门汀”和“月球探测者”号测得的数据，对月球表面金属钛、铁、镁、铀、钍、钾的分布进行了分析，研究了这些金属元素分布与月球地貌的关系，计算各金属元素之间空间分布的相关系数，分析了蕴藏这些金属资源地区的岩性及各种元素可能的来源。