Шпаргалка по "Гравиметрии"

24 Гравиметрический рейс, схемы  построения рейса, вычисление  смещения коэффициента нуль пункта

   Гравиметрическим рейсом называется совокупность последовательных наблюдений с гравиметром на нескольких пунктах, объединенных общей характеристикой смещения нуль-пункта прибора. Смещением нуль-пункта гравиметра называется непрерывное изменение отсчета по шкале прибора с течением времени, которое является следствием изменения упругих свойств материала, используемого для изготовления чувствительной системы. Измерения в рейсе начинают и заканчивают на опорных гравиметрических пунктах (ОГП), на которых известно абсолютное значение ускорения силы тяжести g ₀ .Значение силы тяжести g_i на точках съемочной сети вычисляется по формуле: gi = g0 + Dgi где Dgi – приращение силы тяжести между исходным и определяемыми пунктами, получаемое из обработки гравиметрических измерений, мГал. 1. Для рейса, выполненного между двумя опорными гравиметрическими пунктами в прямом ходе, k вычисляется по формуле:k =(S₀₁-S₀₂)C-(g₀₁-g₀₂)/t₂-t₁ , где S₀₁ S₀₂– отсчеты по гравиметру на опорных гравиметрических пунктах ОГП-1 и ОГП-2; С – цена оборота измерительного винта гравиметра; g ₀₁ и g ₀₂ – значения силы тяжести на пунктах ОГП-1 и ОГП-2, полученные из уравнивания опорной сети; t₁ и t₂ – время снятия отсчетов по шкалам гравиметра на опорных пунктах ОГП-1 и ОГП-2. 2. Если рейс начинается и заканчивается на одном пункте, то к=(g^s₁)_н-(g^s₁)_к/ t_к-t_н,где (g₁^s)_н и (g^s₁)_k– измеренное значение силы тяжести на опорном пункте в начале и в конце рейса соответственно; t_н и t_к – время снятия отсчетов по шкале микрометра соответственно в начале и в конце рейса.  3. В рейсе, выполненном по методике «прямой и обратный ход», коэффициент смещения нуль-пункта гравиметра вычисляется по формуле:  K= / где ∆g_i^s и ∆T_i – разности измеренных значений силы тяжести и времени на одноименных пунктах в прямом (П) и обратном (О) ходе; m – количество пунктов с повторными ∆g_i^s и ∆T_i.Последовательность :1. Выписать из полевого журнала в ведомость обработки название съемочных точек, средние моменты времени t i снятия  отсчетов по шкале микрометра в долях часа и средние отсчеты S i в оборотах микрометра. 2. Вычислить измеренные значения силы тяжести в точках наблюдения s_i^g 3. Вычислить поправки за смещение нуль-пункта гравиметра по 4. Вычислить приращение силы тяжести ∆g _i между определяемым и исходным пунктами  5. Вычислить абсолютные значения силы тяжести на всех точках съемочной сети

25 Топогеодезическое обеспечение  гравиметрических съемок.

Геодезические работы включают в себя три основных вида работ.1. Вынос в натуру запроектированного участка съемки.2. Определение (разбивка) положения съемочных профилей и точек(пунктов) на них.(профили должны быть прямолинейными, а расстояния между съемочными точками – равными.) Закрепленные точки должны хорошо опознаваться, а их нумерация – читаться. 3. Определение координат и высот съемочных точек. Требования к точности определения планово-высотного положения пунктов зависят отот масштаба отчетной карты. Расчет точности определения координат и высот съемочных точек рассмотрим на примере вычисления аномалий силы тяжести в редукции Буге. где δγ₀/δB– горизонтальный градиент нормальной силы тяжести, мГал/м; f – гравитационная постоянная,6.67*10-¹¹ м³/кг*с² ρ – средняя плотность пород земной коры, г/см³ ; m²_в и m²_H- погрешности определения координат и высот съемочных точек, соответственно При ρ = 2,67 г/см³, R = 6,371км и Δg = 5 200 мГал выражение примет вид: m_∆gB=(0.00052)²*m²_B+(0.2)²*m²_H.Геодезические работы при гравиметрических съемках по стоимости внесколько раз дороже последних. Поэтому при определении координат и высот пунктов стараются применить самые простые геодезические методы, обеспечивающие требуемую точность конечных результатов: топографические карты, различные геодезические засечки, теодолитные ходы, нивелирование –техническое или барометрическое.

26. Обработка и оценка качества  результатов измерений. Формулы  вычислений.

Обработка результатов гравиметровых наблюдений разделяется на два этапа: предварительный (полевой) и окончательный (камеральный).  В конце рабочего дня проводят обработку результатов измерений с гравиметрами в рейсе в следущей последовательности. 1. Время взятия отсчета в минутах переводят в доли часа. 2. Вычисляют средний отсчет на точке в оборотах измерительного винта Si, обор. 3. Вычисляют цену оборота измерительного винта, соответствующую температуре прибора в момент измерений С_Тi . 4. Вычисляют отсчет по гравиметру в миллигалах – эффективное значение силы тяжести g_i . 5. По результатам измерений строят графики смещения нуль-пункта гравиметров. 6. Производится вычисление приращений силы тяжести по каждому гравиметру на рядовых точках относительно опорных пунктов. 7. Оценивается погрешность определения приращения силы тяжести по каждому звену. Качество выполненных гравиметровых измерений оценивается величиной средней квадратической погрешности определения значений силы тяжести на пункте: где ε u – погрешность привязки полевой опорной сети к Государственной гравиметрической, ε_оп, ε ряд – погрешность определения силы тяжести на пунктах опорной и рядовой сети, соответственно. Для оценки качества съемки проводятся независимые контрольные наблюдения в объеме 5–10 % .Количество контрольных измерений должно быть не менее 50. Рейс считается качественным, если уклонение измеренных значений силы тяжести от контрольных не превышает утроенную величину ошибки 0 ε , предусмотренную техническим проектом. Этот же принцип положен в основу отбраковки наблюдений gn на пункте, если количество измерений g > 3. Если gn = 2 и максимальное уклонение превышает 3 2 × ε ₀ , то необходимо выполнить дополнительные измерения g и отбраковку. Число забракованных наблюдений должно быть менее 2 % от общего количества измерений. Камеральная обработка материалов выполняется после завершения полевых работ и предусматривает: 1. Повторное исследование гравиметров, включая определение цены оборота измерительного винта; 2. Переобработку результатов наблюдений и вычисление аномалий силы тяжести; 3. Составление каталогов опорных и рядовых пунктов; 4. Построение карт аномалий силы тяжести с редукциями Буге и в свободном воздухе; 5. Составление и защита отчета о выполненных работах m_∆g=+-√∑v_i²/n-1

27 Методика полевых наблюдений  с гравиметром.

Прийти на точку, обеспечить устойчивую площадку для гравиметра, нивелируем(в нуль пункт продольный и поперечный уровень), даем название пикетов, название рейса, напр. От А до В, опорные точки, берем отсеты, допуск 5  делений, записываем время на каждой точке, описываем погоду, местность, температуру на каждой точке, заполняем журнал, записатор, наблюдатель

28 Опорные гравиметрические сети. Из назначение. Способы развития.

Это Совокупность закрепленных на местности гравиметрических СЕТЬ пунктов с известными значениями ускорения силы тяжести,¦плановых координат и высоты  .Сеть опорных гравиметрических пунктов на всей Земле связана в конечном итоге с пунктом в Потсдаме (Германия), где оборотными маятниками в начале 20 века было определено абсолютное значение ускорения силы тяжести (981 274 мгл; см. Гал) Полевые наблюдения с гравиметрами начинаются с создания сети опорныхпунктов, которые служат для учета смещения нуль-пункта гравиметра, а также для «привязки» всей сети наблюдений к единому уровню, который обеспечивается Государственной гравиметрической сетью.Полевая опорная сеть может создаваться в начале полевых работ или в процессе проведения гравиметрической съемки. различают центральную, двухступенчатую и полигональную системы. 1,В центральной системе каждый опорный пункт имеет непосредственную связь с центральным, в качестве которого может быть использован пункт Государственной гравиметрической сети 2. Двухступенчатая опорная система состоит из каркасной (к) и заполняющей сети (з). Каркасная опорная сеть создается по центральной системе. Рейсы заполняющей опорной сети опираются на пункты каркасной сети 3. В полигональной системе опорная сеть образуется из совокупности полигонов, в которых каждое звено определено из независимых рейсов по схеме А-Б-А. 4. Методика разностного ноль пункта.-развитие опорной гравиметрической сети в процессе выполнения измерений на пунктах рядвой сети. Для работы подбирают гравиметры с разными градиентами нкль пункта. Наблюдения выполняют 2,3 гравиметрами. начинаются и заканчиваются на концах профилей,или в точке пересечения профилей и магистралей.Суть в том, что точки излома разностного нуль-пункта совпадают с точками излома кривых изменения нуль-пункта одного из приборов. это точки, на которых выставляются дополнительные опорные пункты. Этим обеспечивается то, что принятие линейного закона изменения нуль-пункта не несет значительной погрешности и, таким образом, итоговая погрешность может быть снижена,при такой методике развития опорной сети получается меньшее количество опорных пунктов, чем при предварительной разбивке опорных пунктов для рейса продолжительностью 2-3 часа, а точность определения ∆g рядовых пунктах возрастает.

29 Государственная опорная гравиметрическая  сеть

Пункты государственной  гравиметрической сети используются для  привязки опорных сетей при выполнении гравиметрической съемки. Международная гравиметрическая стандартная сеть по состоянию на 1971 г. включала 1997 пунктов. Эта сеть является основой для проведения региональных гравиметрических съемок. Значение силы тяжести на основных гравиметрических пунктах определяют относительными методами, т. е. определяют не полное значение силы тяжести, а разность значений ∆g между таким пунктом и Потсдамским. В нашей стране за исходное начало гравиметрической сети принят пункт Москва, связанный с Потсдамским. В СССР работы по созданию единой гравиметрической сети были начаты в 1932 г. Пункты гравиметрической съемки 1 класса выполнены с ошибкой 0,10-0,15 мГал, а пункты 2 класса соответственно с ошибками порядка 0,15-0,20 мГал относительно пунктов 1 класса. Заполняющая сеть пунктов 3 класса характеризуется ошибками определения силы тяжести в пределах 3-5 мГал. Расстояния между гравиметрическими пунктами государственной сети в среднем составляют около 10 км, что не позволяет использовать их для выявления аномальных значений поля силы тяжести при геофизических съемках.

31.Потенцал  силы тяжести и  его свойства.

Потенциал силы тяжести (w) был введен в теорию гравиметрии для облегчения решения теоретических задач. В точке А, расположенной на расстоянии r_A от центра Земли, выражение для потенциала принимается равным: W_A=GM/r_A, а в любой точке B, расположенной на продолжении радиуса  ,  . Поэтому разность потенциалов будет равна: 

отсюда g=-dW/dr, т.е. сила тяжести есть производная потенциала силы тяжести по направлению к центру Земли. С другой стороны, работа, которая может быть произведена при движении притягиваемой точки по отрезку ∆r, равна  . Поэтому  , или работа силы тяжести по перемещению единичной массы на отрезке ∆r  равна разности значений потенциала на концах этого отрезка. При перемещении точки в направлении, перпендикулярном силе тяжести, dW=0. Это означает, что W=const. Поэтому гравитационное поле можно представить в виде набора бесконечного числа поверхностей, на которых потенциал остается постоянным, а ускорение силы тяжести направлено перпендикулярно этой поверхности. Такие поверхности называют эквипотенциальными или уровенными. В частности, поверхность жидкости на Земле, например, моря, совпадает с уровенной поверхностью. У Земли есть одна уникальная уровенная поверхность, которая совпадает с невозмущенной волнениями поверхностью океанов. Она называется геоидом. Таким образом, геоид - это условная уровенная поверхность, которая совпадает со средним уровнем океанов и открытых морей, проходит под сушей и по определению везде горизонтальна, а ускорение силы тяжести к ней перпендикулярно Свойства:- чем больше значение силы тяжести, тем ближе две соседние уровенные поверхности,- две уровенные поверхности не пересекаются. Если бы они могли пересекаться, то вточке пересечения существовали бы две нормали, а следовательно и две силы тяжести,что невозможно

32 классификация вторых производных  потенциалов силы тяжести. Способы  из получения.

Первые производные потенциала силы тяжести W представляют собой проекции ускорения силы тяжести на соответствующие  координатные оси. В гравиразведке широко используются и вторые производные. Всего их шесть:

Вторые производные  ,   характеризуют форму уровенной поверхности (геоида), изучаемую в геодезической гравиметрии. Практической единицей измерения градиента силы тяжести принимается 1 этвеш (Е)=10^-9/c², что соответствует изменению силы тяжести в 0,1 мГал на 1 км. В гравиметрии их принято разделять на градиенты и кривизны. Под градиентами силы тяжести понимаются вторые производные W, которые характеризуют скорость изменения вертикальной составляющей силы тяжести по соответствующим осям: Градиенты Wxz и Wyz называются горизонтальными градиентами, Wzz – вертикальным градиентом. Для горизонтальных градиентов можно вычислить полный горизонтальный градиент: Единицей измерения градиентов является этвеш (Е) в, названная в честь венгерского геофизика. Один этвеш соответствует изменению силы тяжести в 0.1 мГал на 1 км. 1Е=10−9 c−2 . Градиенты можно определить численно, если известны значения силы тяжести, либо измерить с помощью приборов – вариометров и градиентометров. ✔ Вторые производные Wxx , Wyy и Wzz позволяют вычислить кривизну уровенной поверхности. Нормальными значениями градиентов силы тяжести, по аналогии с нормальными значениями силы тяжести, называют их значения на поверхности однородного сфероида. Аномалией градиентов силы тяжести естественно назвать разность между наблюденными и нормальными градиентами. Очевидно, что аномалии градиентов не связаны с центробежными силами и зависят от плотностных неоднородностей в теле Земли