绝对重力测量技术规程.doc

中国大陆构造环境监测网络技术规程绝对重力测量部分1 测量内容绝对重力测量包括,测点绝对重力值测定、垂直梯度测定和水平梯度测定。1.1 绝对重力测定。利用绝对重力仪在测点上按设定的下落次数为一组进行组测量，然后按设定的组数取平均给出该点仪器有效高度绝对重力值的测量。1.2 垂直梯度测量。利用相对重力仪按设定的往返次数测量墩面标志点到1.3m高度处的重力差，然后根据高度换算成垂直梯度的测量。1.3 水平梯度测量。利用相对重力仪按设定的往返次数测量墩面标志点到标石东北角点、东南角点、西南角点和西北角点处的重力差，然后根据标志点到各角点间的平面距离换算成水平梯度的测量。2 技术要求2.1 绝对重力测定a）绝对重力测量墩按下列优先顺序选取：并置连续站比测墩、GNSS绝对重力观测墩、其他；b）绝对重力测定按每1小时观测1组，每组的观测起始时间设置在整点或整30分时刻，每组观测的下落次数设置为100次；c）计算每次下落有效高度处的重力观测值，并进行固体潮、气压、光速有限和极移等的改正；d）对每组有效下落观测值计算组均值及其组内标准差；按3倍标准偏差迭代剔除的下落次数不大于25%时，该组有效；e）对所有有效组结果计算平均值，及标准差。标准差不大于5108ms2的有效组数不少于25组；如标准差大于5108ms2，应加测，使有效观测达到30组。f）近海站点连续无效组数超过4组，或仪器停止观测4小时以上，连续有效观测组达到22组及以上，可补测。其它站连续观测无效组数超过10组，或仪器停止观测10小时以上，连续有效观测组达到18组及以上，可补测。否则全部观测无效，重新开始观测。重新开始测量2次后仍不能满足要求的，可补测到足够有效组数。2.2 垂直梯度a）每个绝对重力测点应同时测定重力垂直梯度；b）测点代码规定：低处测点点名和代码采用基准点点名和代码，高处测点采用基准点名加“H”和代码加数字“5”；c）梯度测量的仪器安置：高点仪器传感器位置按cm级设置约在157cm高度,下高度27cm观测；d）按低-高-低或高-低-高进行往返观测，每次往返测量经格值表和格值一次项、潮汐、气压和零漂改正计算1个重力差成果，各成果间独立；对所有独立观测结果计算重力差平均值，及中误差。中误差不得大于4108ms2。每台仪器达到精度要求的有效独立成果数不得少于5个，如果一台仪器坏了，完全不能工作的情况，可用另一台仪器补足总测回数。2.3 水平梯度测量a）测点10年内未进行过水平梯度测量的需测定水平梯度；b）测点代码规定：墩面标志点采用基准点点名和代码，标石的东北角点、东南角点、西南角点和西北角点采用基准点点名加“NE”、“SE”、“SW”和“NW”，代码加数字1、2、3和4；c）每台仪器对标志点与各角点独立组成测线进行往返测量，测量按基点（0）-1-0-2-0-3-0-4-0-1-0-2-0.的顺序测量，每次往返测量经格值表和格值一次项、潮汐、气压和零漂改正计算1个重力差成果，每条测线的各成果间独立。d）独立计算每条测线所有成果的平均值，及中误差,。中误差不得大于5108ms2；每台仪器达到精度要求的有效独立成果不得少于3个，如果一台仪器坏了，完全不能工作的情况，可用另一台仪器补足总测回数。e）用标志点与每个角点间的距离，计算相应测线的水平梯度。3 绝对重力测量设备应成套配置绝对重力测量设备应成套配置见下表。绝对重力测量设备成套配置表设备类别货物名称数量技术性能功能与用途主观测仪器绝对重力仪1分辨力：0.1108ms2系统重复性：5.0108ms2准确度：5.0108ms2测程范围：全球适用计算机自动数字采集绝对重力测定相对重力仪（含三角架）2观测精度：优于10108ms2系统的重复性：10108ms2系统的准确度：优于20108ms2测程范围：可调测程7000105ms2零漂：新仪器小于1105ms2/月，一年后小于0.5105ms2/月，呈线性分辨力：静电反馈自动归零系统3108ms2，其它10108ms2具有仪器本体格值标定结果，其标定结果可以检定重力梯度测定辅助设备汽车110座以上运载便携式计算机2内存2G以上，硬盘200G以上，双核CPU1台数据备份与处理1台授时与通讯无线通讯卡13G授时与通讯手持GPS1定位精度10m以内找点与导航数码相机110Mga像素,广角图象信息采集气压计1优于1HPa获取观测气压温度计10.1获取观测温度PDA2支持winCE5.0以上，内存512M，SD卡2G以上记录梯度测量数据罗盘1专业地质罗盘指北定向4 测前准备4.1 编制实施方案。根据工作量、测量地区及交通状况制定实施方案，包括实施推进线路图、实施进度表。4.2 资料收集。收集测点的点位和环境情况资料。包括点之记(附录0)、观测室及所在建筑物的周围环境情况、以及重力观测历史情况和测量结果等；4.3 设备配置。准备观测与运输设备、数据处理系统、数据处理和信息采集设备。4.4 必要人员培训。4.5 仪器检测。绝对重力测定的各种仪器及附属设备应根据相应仪器说明书或有关规程进行检查或检验：a）检查仪器真空度是否满足工作要求；b）梯度测量用的相对重力仪按流动重力测量技术要求进行标定；c）绝对重力仪分期作业时，每期施测前、后应完成同一参考点的观测；d）多台绝对重力仪分担同一任务时，施测前应对比观测；e）检修车辆，检查和维修仪器箱的固定与减震设备。5 观测实施5.1 绝对测定5.1.1仪器的安装a）在测点放置超长弹簧三角底盘； b）经粗、精调平后测量下参考高度；c）依次安装仪器其他部件并对中。5.1.2仪器调试a）根据仪器说明书检查和调整绝对重力仪：b）检查离子泵电源是否接通和运行是否正常；c）落体舱脱离干涉仪，经细调后，测量上参考高度；d）激光器预热至该仪器的工作电压，并记录激光器DC电压；e）如果需要，先将超长弹簧置零，激活超长弹簧的伺服系统，记录初始位置；f）确认铷钟频率使用有效性；g）示波器检查干涉条纹达到工作阈值；h）测量并记录d、e、f、g激光波段电压值；i）建立工程，以 “测站编号年月日时”命名观测数据文件名，时间采用北京时；j）下载极移等参数；k）设置软件，输入总的参考高度、极移参数、激光波段电压值、垂直梯度，并检核其它参数。5.1.3 观测操作技术要点a）根据计算机授时校准绝对重力仪时间系统；b）运行实时数据采集观测程序。设置有关参数，包括运行命令、测点参数、仪器参数等；测点参数包括点号、点名、经纬度和高程、参考高度、观测高度、重力垂直梯度、正常大气压力、气压变化对重力影响的系数和极移坐标；仪器参数包括：仪器类型、仪器号码、仪器出厂高度、铷钟频率、激光器各频段峰值及调制频率等；绝对重力仪自动运行后，开始采集数据；解算出落体下落初始位置高度处的观测重力值以及精度；c）测量过程中，应根据测点观测环境的稳定情况适时查看仪器的运行状态，发现问题（如气泡偏移、频率参数偏离、激光垂直度偏离等）应及时调整、改正，并认真和详细填写“绝对重力测量观测记录表”（见附录1）；d）项目实施过程中，设置必要的多台仪器比测点。5.1.4 各项改正计算公式、精度估计，见附录2；5.1.5 获得足够数量下落个数和满足精度要求的观测结果后，拆解仪器，结束观测。5. 2 重力垂直梯度5.2.1 测量方法按流动重力测量技术要求进行。5.2.2 技术要点a）测量使用的相对重力仪不少于2台；b）梯度测量时，测前必读气压和气温，以后每次检查气压和气温，若气压变化1hPa则需读取气压、气温；c）应严格按规定架设观测平板并测量平板面至墩面的高度，读至0.1cm。5.2.3 成果计算a)先按仪器给出重力差均值，并给出仪器间重力差的互差；再按下式计算重力差均值：式中：dg独立观测重力差；n独立观测结果的个数。b)中误差按下式计算：式中：v每个独立观测成果与平均值之差；n独立观测值个数。c）计算重力垂直梯度：式中：h上、下测点仪器表面之间的高度差（cm）。5.3 重力水平梯度5.3.1 测量方法应按流动重力测量技术要求进行。5.3.2 技术要点a）测量使用的相对重力仪不得少于2台；b）梯度测量时，测前必读气压和气温，以后每次检查气压和气温，若气压变化1hPa则需读取气压、气温；c）应测量各角点到基点的距离，读至0.1cm。各角点的水平梯度测量应保证每回合在同一位置。计算出标志点与各角点的重力段差；5.3.3 成果计算a) 先按仪器给出重力差均值，并给出仪器间重力差的互差；再按下式计算重力差：式中：dg独立观测重力差；n观测结果的个数。b)中误差按下式计算：式中：v每个独立观测成果与平均值之差；n独立观测值个数。c）计算重力水平梯度：式中：标志点与各角点之间的水平距离（cm）。6 成果整理与工作总结6.1 成果整理6.1.1 测站成果a）检查最后结果和精度是否合乎要求；b）检查观测记录是否完整；c）了解和收集测点点位地质结构、微震、地下水变动和地区气象等情况，采集相关图象信息，并填写“绝对重力点点位与环境情况表”（见附录3），测点情况变动需重做点之记；d）整理绝对重力测量和垂直梯度测量数据，编制绝对重力测量测站成果表（见附录4）。6.1.2 成果汇总整理所有测量成果，编制成果汇总表（见附录5）。6.2 工作总结报告编写a）任务概述b）测区自然地理概况c）作业技术依据b）作业过程概述（人员、仪器、装备、进度、路线、问题等）d）成果概述e）建议6.3 资料上交a）实施方案和批文；b) 绝对重力测量观测数据（电子版）；c) 重力梯度观测数据（电子版）；d) 绝对重力和梯度测量成果表（电子版）；e) 点位与环境情况表，和要求重做的点之记（电子版）；f）绝对重力仪检验资料（电子版）；g) 相对重力仪检验资料（电子版）；h) 工作总结报告（电子版，纸质版）；i）检查、验收或监理报告（电子版，纸质版）。7 质量控制为保证工程质量,陆态网络建设实施2级检查、1级验收和2级监理质量控制体系。7.1 各作业小组对完成的任务100%自查，承担任务的部门进行100%检查并编写工作总结报告，任务实施单位进行抽查验收，编写验收报告；7.2 承担任务的各法人单位对下属各作业单位完成的任务质量进行二级监理，并编写监理报告。7.3 工程中心监理组对各法人单位的工程完成质量进行一级监理，并编写监理报告。7.4 质量验收、监理的办法见附录6。附录0（资料性附录）重力点之记示例重力点之记点名肇庆经度11735来源实测点号416纬度3109来源等级基准点高程11.0m来源实测图幅编号概略重力值联测路线标志状况混凝土浇筑，基础良好观测单位中国地震局绘 制 者马建设点位所在地广东省肇庆市端州路七星岩绘制日期2003年03月09日点位略图华侨大厦肇庆大酒店端州路七星岩售票处25.0m20.0m37.0m北交通略图北标石平面图1200mm1200mm说明1本点位预肇庆市端州路七星岩公园门前。2从广州走高速公路到达肇庆，端州路北侧七星岩公园门前即到本点。3治安情况良好。标石剖面图10001001500重力测量标志墩基3001200附录1（规范性附录）绝对重力测量观测记录表FG5/*绝对重力仪观测记录表 20*年点名：观测员：数据文件名：经度: 纬度： 高程： m点号：记录员：气压： hPa环境温度： 重力垂直梯度高差： cm观测开始时间（北京时）： 月 日 时 分观测结束时间： 月 日 时 分参考高度：下= cm 上= cm 下+上= cm出厂高度：116.43 cm 有效高度： cm极移参数： x= y= 检 查 项 目检 查 时 间超级弹簧落体舱情况干涉仪纵水准横水准零位置(20mV)纵水准横水准真空度（离子泵）KV mA垂直度检查：（光斑）重合 2/3 1/2条纹优化(mV)Peak - PeakS 中 NE 中 WS 中 NE 中 W测前月 日 ： 观测中间月 日： 测后月 日：激光器DC和IF各频带峰值（V）日 期时 间激光D Cdefg记 事测前 月 日 ：观测中间 月 日：测后 月 日：备注 附录2（规范性附录）绝对重力观测各项改正和精度计算2.1 固体潮改正固体潮改正公式如下：tthG（t）fC式中：t固体潮改正值，单位110-8ms-2；th重力潮汐因子，采用区域实测平均值，或th = 1.16 ；G（t）固体潮理论值，利用下面的直接法公式计算：G（t）165.17F（j）（C/R）3（cos2Z1/3）1.37F2（j）（C/R）4cosZ（5cos2Z3）76.08F（j）（CS/RS）3（cos2ZS1/3）F（j）0.9983270.00167cos2jfC永久性潮汐对重力的直接影响，用下式计算： fC = 4.8315.73 sin2y 1.59 sin4y式中：y 测点地心纬度。经过改正后得到的重力为零重力系统的重力（零重力）；2.2 气压改正dg = 0.3（PPn）（108ms2）式中：P测点实测气压值，单位为百帕（hPa）；Pn标准气压值，单位为百帕（hPa），利用下式计算：Pn =1.01325103（10.0065H / 288.15）5.2559其中：H海拔高程，单位为米（m）；2.3 仪器高改正Gp = G0 + gh h式中：Gp墩面重力值； G0落体下落初始位置高度处的观测重力值的总均值；gh测点实测重力垂直梯度；h落体初始位置高度；2.4 极移改正dgP1.164 108 w2 a sin2j（Xcos lY sinl）式中：dgP极移改正，单位为1108ms2；w地球自转角速度，w72921151011，单位为（rads1）；a地球长半轴，a6378136，单位为（m）；l、j 测点的地理经、纬度；X、Y地极坐标，单位为弧度；2.5 组内均值标准差 V为每次下落改正数，n为有效下落次数 2.6 测点均值标准差V为每组均值的改正数，N为有效测量组数附录3（规范性附录）绝对重力点点位与环境情况表点号原有值现场实测值点名经度选埋单位纬度选埋情况高程（m）照片照片测点位置及周围情况和附图（附文字说明）观测室结构及墩面情况和附图（附文字说明）测点地面微震情况测点气候情况测点地下水情况附录4（规范性附录）绝对重力测量测站成果表（单位：重力差及精度1.010-8ms-2，高度cm，梯度1.010-8ms-2/cm）测量单位点号点名年份绝对重力仪（型号、编号）有效高度(cm)相对重力仪（型号、编号）垂直梯度重力差精度测量高差135.4梯度值-2.345组号年纪日时分秒组重力值组内精度接收个数有效性123.n附录5（规范性附录）成果汇总表5.1 (单位)-绝对重力测量成果汇总表（单位：重力及精度1.010-8ms-2，高度cm，梯度1.010-8ms-2/cm）序号点号点名起始日期观测组数采用组数落体高度重力值标准差垂直梯度备注5.2 (单位)-水平重力梯度测量成果汇总表（单位：重力差及精度1.010-8ms-2，距离cm，梯度1.010-8ms-2/cm）序号点号点名观测日期项目东北东南西南西北1重力差精度距离梯度2重力差精度距离梯度3重力差精度距离梯度.重力差精度距离梯度n重力差精度距离梯度附录6（参考件）绝对重力测量质量监理办法6.1 监理内容6.1.1上交成果及资料a）实施方案和批文（电子版，纸质版）；b) 绝对重力测量观测数据（电子版）；c) 重力梯度观测数据（电子版）；d) 绝对重力和梯度测量成果表（电子版）；e) 点位与环境情况表，和要求重做的点之记（电子版）；f）绝对重力仪检验资料（电子版）；g) 相对重力仪检验资料（电子版）；h) 工作总结报告（电子版，纸质版）；i）检查、验收或监理报告（电子版，纸质版）。6.1.2 计算方法和改正数据的可靠和完整情况6.1.3 计划完成情况6.1.4 各级验收检查情况6.2 监理依据质量监理的依据为： 中国地壳运动观测网络技术规程、细则、范例和附录； 经工程中心审核同意的设计书和技术文件； 随任务下达的补充规定和相关的其它技术文件。6.3 监理检查项目及质量评定标准6.3.1 质量评定等级及划分办法质量总评按等级分为优秀、良好、合格和不合格四个级别。质量评定记分按百分制，总得分90分为优秀，90分总得分80分为良好，80分总得分60分为合格，总得分60分为不合格。6.3.2 监理检查项目及计分细则1）实施方案（满分为10分）实施方案内容全面（包括测点分布图与作业推进路线测图）者，计10分；其余69分；缺实施方案者计0分；2）资料光盘（满分为10分）光盘内容项目齐全、数值取位规范、计算正确者，计10分；以上各项出错率不大于5%者计8分；不大于15%者计6分；大于15%者计4分。3）点之记（满分为5分）对重做的测点点之记，按填写内容正确、项目完整、绘图美观程度计5、4、3分；缺必要的点之记，计0分。4）现场计算结果（满分为5分）现场计算项目齐全、计算方法和计算结果正确、下落个数及结果精度符合规范规定要求，计满分5分；某一项或几项略差者计42分。5）事后计算结果（满分为5分）观测成果计算处理及各项改正计算正确为优，计5分；某一项或几项略差者计42分。6）仪器检验调整资料（满分为5分）用于观测的仪器进行了规定项目的检定，检定结果及精度符合规定要求计5分；检定项目缺一项扣2分，检定项目缺两项及以上者计0分。7）技术总结（含计算方法和改正数据的可靠和完整情况说明，计划完成情况）（满分为10分）技术总结内容全面、叙述清楚、技术方法正确，对非正常情况所采取的技术措施有利于削弱误差者计10分；某一项或几项略差者计86分；无技术总结，计0分。8）验收报告（含计划完成情况的核查，各级验收检查比例）（满分为10分）各级检查验收达到或超过规定的抽查百分比者计10分；某一级验收低于规定的抽查百分比者计8分；两级均低于