Гравиметр сg-5 AutoGrav

Одним из наиболее распространенных приборов является гравиметр СG-5 AutoGrav, который является новейшим обновлением ранее выпускавшегося гравиметpa СG-3 AutoGrav.

Это высокоточный (1 мкГал) и самый легкий из автоматических гравиметров, обеспечивающий автоматическое выравнивание прибора и автоматическую диагностику после включения питания. Личные ошибки наблюдателя при измерениях полностью исключаются, так как прибор полностью автоматизирован.

Процессор позволяет вводить в реальном времени программные поправки за долговременный дрейф, уменьшая его до менее чем 0,02 мГал/день; коррекцию за рельеф; компенсировать измерения за ошибку наклона датчика; автоматически высчитывать поправки за приливы к каждому измерению в реальном времени; за счет использования высокоэффективного фильтра удалять большой микросейсмический шум. СG-5 может выдерживать удар больше чем 20 G, и изменение показаний гравиметра будет не больше, чем на 5 мкГал. Кварцевый датчик СG-5 AutoGrav абсолютно не чувствителен даже к сильным колебаниям магнитного поля Земли. Коэффициент магнитного поля — менее чем 0,15 микрогал/Гаусс.

Гравиметр CG-5 AutoGrav является новейшим обновлением фактического отраслевого стандарта - гравиметра CG-3 AutoGrav .

Новые технологии, примененные в CG-5 AutoGrav

Надежный сенсор высшего качества

Превосходное подавление помех (шумов)

Самый легкий из всех автоматических гравиметров

Быстрый USB & RS-232 порт

Стандартная точность - 1микрогал

Надежные батареи

Гибкие форматы данных

• Большой графический VGA дисплей

• 27-ми клавишная клавиатура

• Автоматическое выравнивание прибора

• Коррекция за рельеф в реальном времени

• Автоматическая диагностика прибора после включения питания

Применение

• Разведка минералов

• Геологическое картирование

• Вулканология

• Разведка нефти и газа

• Инженерные работы

• Региональные исследования гравитации

31. Основные системы координат, используемые в геодезии

Сферическая система. Широта долгота и радиус-вектор. Система координат, построенная на эллипсоиде. Геодезические координаты: широта, долгота и высота. Связь между сферической, геодезической и декартовой системами координат.Геодезические задачи решают на плоскости, если размеры площади невелики. Если исследуемая часть поверхности занимает несколько градусов широты или долготы, то необходимо учитывать и кривизну поверхности. В этом случае часто подходит и шар. Для решения глобальных задач, в том числе и задач по космической геодезии в качестве тела отсчета берут эллипсоид вращения. В частности на эллипсоиде решают следующие задачи:

--Уточнение формы и размеров общего земного эллипсоида (ОЗЭ).

--Перенос направлений и расстояний с физической поверхности на эллипсоид.

--Определение координат точек на поверхности референц-эллипсоида.

--Определение расстояний между точками с заданными координатами.

--Уточнение координат по мере уточнения элементов эллипсоида.

Декартовы системы координат

Введем две прямоугольные системы координат: локальную и глобальную.

Начало системы отсчета (точка Р) для локальной прямоугольной системы координат выберем в точке наблюдения, лежащей на поверхности эллипсоида. Ось РХ направим на Север, ось РУ? на Восток, а ось   по нормали к поверхности эллипсоида вниз (по внутренней нормали). В этой системе координат "горизонтальная" плоскость ХРУ не совпадает с плоскостью астрономического горизонта.

Глобальную декартову геодезическую систему координат Oxyz строят так:  начало отсчета совмещают с центром ОЗЭ (не путать с центром масс Земли!), плоскость xOy -- c плоскостью экватора. Ось Oxсовмещают с линией пересечения плоскости нулевого меридиана и плоскости экватора. Ось Oy пересекает экватор в точке с долготой 90°. Ось Oz совпадает с осью вращения ОЗЭ. Эта ось не обязательно совпадает с осью вращения Земли. Для трехосного ОЗЭ начало координат берут в центре масс Земли, а оси -- совпадающими с главными осями инерции. В этом случае плоскость xOy, вообще говоря, не будет лежать в плоскости экватора.

Сферическая система координат

Телом отсчета для сферической системы координат является сфера с радиусом  . Начало этой системы координат совмещают с центром сферы. Координатами являются геоцентрическая широта  , долгота   и радиус-вектор  . Широтой называется угол между радиусом-вектором и плоскостью экватора. Долгота есть угол между плоскостью, проходящей через заданную точку и осью вращения (плоскость меридиана) и плоскостью меридиана, принятого в качестве нулевого. Связь между сферической системой и глобальной декартовой определяется формулами

(2.1)

В том случае, когда широта определяется как угол между плоскостью экватора и отвесной линией, сферическая система координат называется астрономической. Широта и долгота, определенные в этой системе мы будем обозначать через   и  . Геодезическая система координат

С геодезической системой координат   связывают понятия геодезической широты, долготы и высоты. Геодезическая широта В есть угол, под которым пересекается нормаль к поверхности эллипсоида с плоскостью экватора. Долгота   -- двугранный угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через заданную точку.

Геодезические широта и долгота отличаются от соответствующих астрономических координат, связанных с отвесной линией, так как отвесная линия не совпадает с нормалью к эллипсоиду. Отклонение отвесной линии можно спроецировать на две плоскости: плоскость меридиана и плоскость первого вертикала. Нетрудно понять, что обе эти составляющие можно определить через разности между астрономическими и геодезическими координатами

(2.2)

Отклонения отвесной линии составляют, как правило, первые несколько секунд дуги.Заметим, что геодезическая и геоцентрическая долготы совпадают. Обе они определены как двугранный угол между плоскостью нулевого меридиана и плоскостью, содержащей ось вращения и заданную точку. Геоцентрическая же широта отличается от геодезической.

Рассмотрим точку  , лежащую вне ОЗЭ. Опустим из этой точки перпендикуляр на поверхность эллипсоида и продолжим его до пересечения с экваториальной плоскостью (рис. 2). Проекцию точки   на поверхность эллипсоида обозначим через  Тогда отрезок PQ есть геодезическая высота точки  . Угол, под которым упомянутый перпендикуляр пересекает плоскость экватора, есть геодезическая широта  . Она относится как к точке  , так и к точке  . Геоцентрические широты этих двух точек, как видно из рисунка, различаются. Геоцентрическая широта точки  угол   между радиус-вектором этой точки и плоскостью экватора.

Рис. 2.

Установим связь между координатами точки  , сжатием эллипсоида   и широтами   и  . Поскольку точка   лежит на поверхности эллипсоида, то ее прямоугольные координаты   подчиняются уравнению эллипсоида вращения: . Рассмотрим сечение  . Тогда, как легко видеть,  . Чтобы определить  , нужно найти угловой коэффициент нормали в точке  . Уравнение нормали к кривой   в точке   имеет вид

(2.3)

У нас  , поэтому  ,  ,

Следовательно,

Определим отличие геоцентрической широты   от геодезической  . Имеем очевидные равенства

(2.4)

Второй эксцентриситет эллипса, как мы знаем, определяется следующим образом  , поэтому

Для Земли второй эксцентриситет мал, поэтому, пренебрегая малыми второго порядка относительно сжатия, получим  . Можно также считать, что

Учитывая сказанное, получим

Наибольшее отличие геодезической широты от геоцентрической достигается на широте 45° и составляет  .

Связь глобальных декартовых координат с геоцентрическими определяется формулами (2.1). Определим теперь формулы, связывающие декартовы координаты с геодезическими. Это означает, что бы должны определить координаты точки   через параметры эллипсоида и геодезические широту и долготу.

Поскольку  , для определения координат  ,  ,   точки   достаточно, для начала, определить только координаты   и  , то есть все рассуждения проводить только для сечения  . Обратимся к рис. 3.

Рис. 3.

Определим прямоугольные координаты точки  , расположенной на высоте Н над поверхностью эллипсоида. Сначала определим координаты проекции точки   на поверхность эллипсоида (точка  ). Ее координаты в сечении Охz равны

Индексом "0" мы отметили принадлежность координат к точке, лежащей на поверхности эллипсоида. Как мы видели

поэтому

Остается определить радиус-вектор точки  . Воспользуемся уравнением эллипса и выполним необходимые преобразования.

(2.5)

Выразим   и   через   и  , для чего воспользуемся приведенными выше формулами. Определим радиус-вектор точки 

следовательно,

(2.6)

Обозначим

(2.7)

Теперь

(2.8)

Для произвольного сечения, проходящего через ось вращения  , будем иметь

(2.9)

Теперь поднимем точку   на высоту Н и совместим ее с точкой  . Прямоугольные координаты изменятся на

(2.10)

Окончательно, теперь формулы для пересчета геодезических координат   и Н в прямоугольные   примут вид

(2.11)

Здесь  , определенный формулой (2.7) имеет простой геометрический смысл: он равен отрезку нормали, проходящей через точку  , от этой точки до точки пересечения ее с осью вращения эллипсоида. Справедливость этого утверждения предлагается доказать самостоятельно.