Przygotowania do grawimetrycznych pomiarów absolutnych w

Obserwatorium Astronomiczno-Geodezyjnymw Józefosławiu

Anna Korbacz

Seminarium Zakładu Geodezji Planetarnej CBK PAN, Warszawa 14 października 2005

Na początku się przedstawię

absolwentka wydziału GiK PW,specjalność GPP

praca magisterska nt. „Analiza parametrów geometrycznych pola siły ciężkościna stanowisku grawimetrycznych pomiarów absolutnych w Józefosławiu”

staż asystencki w IGWiAG PW geodezja satelitarna, grawimetria, ruch

obrotowy Ziemi

Plan prezentacji

Elementy pola siły ciężkości Grawimetria Grawimetryczne wyznaczenia absolutne Przygotowanie stanowiska

Podsumowanie

przeprowadzone eksperymenty opracowanie wyników

Siła ciężkości i jej potencjał

potencjał siły ciężkości

rr

mmGF

321

r

VmP

2

22

2

1r

r

dMGPW

M

na siłę ciężkości składa się siła przyciągania i siła odśrodkowa

Pierwsze pochodnepotencjału siły ciężkości

.

2

2

z

VW

z

Wg

yy

VW

y

Wg

xx

VW

x

Wg

z

ozn

z

y

ozn

y

x

ozn

x

jednostki

w układzie SI 1ms-2

1 Gal = 10-2ms-2

Drugie pochodnepotencjału siły ciężkości

yx

WWxy

2

2

2

2

2

x

W

y

WWWW xxyy

zx

WWxz

2

zy

WWyz

2

zz

WWzz

2

krzywiznowe:

gradientowe:

w układzie SI 1 s-2

1 mGal / m = 10-5 s-2

jednostki:

Grawimetria [1]

badanie pola siły ciężkości Ziemi oraz innych ciał niebieskich

zastosowania grawimetrii

wyznaczanie N poprawki w niwelacji geofizyka zjawisko pływów

Grawimetria [2]

sieci grawimetryczne

konieczne pomiary absolutne i względne

POGK ’99 UNIGRACE IAGBN

Pomiary balistyczne [1]

wykorzystanie zjawiska swobodnego spadku

długość toru ruchu ciała ~1m

2

2

000

tgtvll

zzWtlfg ,,0

Pomiary balistyczne [2] Co jest ukryte w pomierzonej wartości

przyspieszenia siły ciężkości?

szukane g na punkcie wpływ masy

aparatury pomiarowej Wxz Wyz Wzz

Stanowisko pomiarowe

Lokalny układ współrzędnych

północ

wschód

Jak wyglądały pomiary?

Stabilność stanowiska [1]

kilkukrotna rejestracja grawimetrem Scintrex Autograv CG-3M przy ruchach ludzi wokół stanowiska

rejestracja ciągła grawimetrami Scintrex oraz LaCoste&Romberg G-986 na badanym stanowisku

przeprowadzone eksperymenty

Stabilność stanowiska [2]

4825.9000

4826.0000

4826.1000

4826.2000

4826.3000

4826.4000

4826.5000

2005-02-09 00:00 2005-02-12 00:00 2005-02-15 00:00 2005-02-18 00:00 2005-02-21 00:00 2005-02-24 00:00 2005-02-27 00:00

czas TU

g r

efe

ren

cyjn

e [

mG

al]

LCR

Scintrex

pływ teoretyczny

wykresy obserwacji ciągłych

4826,1700

4826,1900

4826,2100

4826,2300

4826,2500

4826,2700

4826,2900

4826,3100

4826,3300

4826,3500

2005-02-16 12:00 2005-02-16 16:30 2005-02-16 21:00

czas TU

g r

ef [

mg

al]

obserwacje LCRobserwacje Scintrexpływ teoretyczny

Stabilność stanowiska [3]

fragmenty obserwacji

4826,1800

4826,2000

4826,2200

4826,2400

4826,2600

4826,2800

4826,3000

4826,3200

4826,3400

2005-02-0912:00

2005-02-0913:30

2005-02-0915:00

2005-02-0916:30

2005-02-0918:00

czas TU

g r

ef [

mg

al]

obserwacje LCRobserwacje Scintrexpływ teoretyczny

Stabilność stanowiska [4]

błędy obserwacji grawimetrami Scintrex CG-3M i LCR-G

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

2005-02-0912:00

2005-02-1412:00

2005-02-1912:00

2005-02-2412:00

czas TU

błą

d [

mG

al]

Stabilność stanowiska [5]

analiza obserwacji grawimetrem Scintrex CG-3M

Gradient poziomy [1]

pomiar na 9 punktach na słupie absolutnymw kilku seriach

Gradient poziomy [2]

rozkład wartości g na słupie pomiarowym

praktyczny teoretyczny

Gradient pionowy [1]

pomiar na 5 poziomach grawimetrem Scintrex CG-3M

Pomiar na 6 poziomach grawimetrem LCR-G

Gradient pionowy [2]

cbhahg ref 2

bahWzz 2

200266,000824,0

m

mGala

m

mGalb 00534,024799,0

aproksymacja zmian g z wysokością przy użyciu funkcji kwadratowej

Seria 1 - LCR

y = 0,0161x2 - 0,2629x + 4825,9

4825,4500

4825,5000

4825,5500

4825,6000

4825,6500

4825,7000

4825,7500

4825,8000

4825,8500

4825,9000

4825,9500

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000

wysokość układu mierzącego [m]

g r

efer

ency

jne

[mG

al]

Gradient pionowy [3]

obliczenie gradientu pionowego na połowę interwału wysokości

h

gWzz

Zależność gradientu pionowego od wysokości

-0.3000

-0.2500

-0.2000

-0.1500

-0.1000

-0.0500

0.0000

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000

wysokość [m]

Wzz

[m

Gal

/m]

32 dhchbhaWzz a -0,18690 ± 0,01367

b -0,22327 ± 0,04899

c 0,25793 ± 0,05212

d -0,08138 ± 0,01668

niwelacja precyzyjna między stanowiskiem pomiarów absolutnych a punktem osnowy państwowej I klasy

przeniesienie wartości g z punktu POGK’99

wyznaczenie współrzędnych stanowiska z użyciem tachimetrii i pomiarów satelitarnych GPS

Wyznaczeniewspółrzędnych i wartości g [1]

Wyznaczeniewspółrzędnych i wartości g [2]

B = 52°05'51,912"N L = 21°01'56,592"E H = 103,88 m g = 981214,028 mGal

(WGS-84)(WGS-84)(wys.normalna)(POGK’99)

Podsumowanie stanowisko zostało przygotowane do

pomiarów absolutnych – jest stabilne, znane są jego współrzędne oraz funkcja aproksymująca gradient pionowy przyspieszenia siły ciężkości

wady stanowiska budynek może osiadać powierzchnia słupa jest zbyt mała duży gradient poziomy stanowisko posadowiono na glinie

(zmiany temperatury, wilgotności)

Dziękuję za uwagę