Опорні гравіметричні мережі.
Світова опорна мережа створена для забезпечення єдності вихідних національних абсолютних значень і масштабу відносних визначень.
У 1900 р. була прийнята Віденська система, заснована на абсолютному значенні сили тяжіння у Відні. У 1909 р. на XVI Міжнародній геодезичній конференції була прийнята Потсдамська система, що заснована на визначенні сили тяжіння в Потсдамському геодезичному інституті. У 1971р. в Москві на XV Генеральній асамблеї Міжнародного геодезичного і геофізичного союзу (МГГС) рекомендована до застосування Міжнародна гравіметрична стандартна мережа 1971 р. (International gravity standartization net - IGSN-1971). МГСМ-1971 спочатку була створена на основі визначень прискорення сили тяжіння g на 1854 пунктах, на яких сила тяжіння була виміряна з точністю, що перевищує 0,1мГал. Урівноваження мережі виконано за таких умов, що мережа фактично спирається на абсолютне визначення прискорення в Севре.
Світова абсолютна гравіметрична мережа (IAGBN).
МАГ проводить роботи зі створення нової світової опорної мережі, яка повинна замінити систему МГСС-71. Міжнародна мережа пунктів абсолютних вимірів високої точності охоплює всю земну кулю. Вимірювання на цих пунктах періодично повторюють. Основне призначення мережі - спостереження за довготривалими змінами сили тяжіння. У первинному варіанті заплановано 36 таких пунктів.
Пункти фундаментальної мережі повинні задовольняти суворим вимогам:
- геологічна і сейсмічна стабільність;
- гідрологічна стабільність;
- малі штучні мікросейсми;
- пункт має розташовуватися у спеціальному приміщенні на нижньому поверсі капітальної будівлі, мати електропостачання;
- стабільна основа не схильна до нахилів;
- легка доступність і можливість контактів з місцевими геологічними і геодезичними службами;
- зв'язок з геодезичними станціями спостережень ШСЗ (штучних супутників Землі) та пунктами національних геодезичних мереж для контролю планових і висотних координат;
- місцевий гравіметричний контроль прив'язкою до пунктів супутників;
- місцевий геометричний контроль плановими і висотними визначеннями.
Пункти повинні бути закріплені. На кожен пункт складається повний опис, параметри для обчислення редукцій повинні бути опубліковані.
Відносні вимірювання будуть згущувати гравітаційну основу і утворювати мережі у важкодоступних районах континентів.
Табл. 6.1
Пункт |
Країна |
g, мГал |
Потсдам |
Німеччина |
981260.1 |
Севр |
Франція |
980925.985 |
Теддінгтон |
Великобританія |
981181.891 |
Богота |
Колумбія |
977389.979 |
Ледово (Москва) |
Росія |
981551.362 |
Мурманськ |
Росія |
982537.713 |
Знахідка |
Росія |
980453.692 |
Кіото |
Японія |
979707.27 |
Три фундаментальних пункту Росії: Москва (Ледово), Санкт-Петербург (Ломоносов) і Іркутськ включені в міжнародну мережу абсолютних гравіметричних опорних пунктів (IABGN).
Рис.6.2 Гравіметрична опорна мережа Японії.
Національні гравіметричні мережі створюються на території окремих країн. Як правило національна гравіметрична мережа спирається на пункти включені до МГСС-71 (табл. 6.1). Наприклад, японська національна мережа (рис. 6.2) спирається на пункт, що знаходиться в гравіметричній лабораторії геолого-мінералогічного факультету природничих наук університету Кіото.
Національні гравіметричні мережі, як правило, ділять на декілька класів. Мережі різних класів створюються послідовно, а при обробці значення прискорення g на пунктах вищих класів вважають твердими (закріпленими) при урівноваженні мереж низьких класів. Густота опорних мереж визначається територією країни (мал. 6.3).
Високоточна гравіметрична мережа СРСР епохи 1965 - 1970 рр.. була створена за допомогою маятникових приладів з похибкою 0,055мГал. Середньоквадратична похибка визначення 18 каркасних пунктів склала 0,033мГал. Наприкінці 70-х років фахівцями-гравіметристами Радянського Союзу була створена опорна гравіметрична мережа в Антарктиді, що складається з 8 пунктів з похибкою 0,015мГал.
Δ - 1 - 2 Ο - 3
Рис. 6.3 Проект гравіметричної опорної мережі абсолютних визначень США:
1 - пункти I класу; 2 - додаткові пункти I класу; 3 - пункти II класу
У зв'язку з підвищеними вимогами до точності в 1978 р. почалися роботи зі створення високоточних державних мереж - Державної фундаментальної гравіметричної мережі (ДФГМ) і Державної гравіметричної мережі I класу (ДГМ-I). Перший етап був завершений в 1983 р. До 1994 р. на території Росії було створено 8 фундаментальних і більше 870 пунктів I класу. До 50% пунктів I класу були суміщені з пунктами ДГМ II класу (ОГП II класу), що були створені підрозділами Мінгео для забезпечення надійної прив'язки зйомок масштабу 1:200000. За результатами робіт були видані каталоги пунктів ДФГМ і ДГМ-I визначених у 1978 - 1994 рр.. (1986,1993, 1995). Середньоквадратичне похибка визначення ДГМ-I склала 0,03мГал, на фундаментальних пунктах 0,008 – 0,010мГал. За результатами робіт була створена унікальна за розмірами високоточна гравіметрична мережа, яка не має аналогів за кордоном. Ця мережа є основою метрологічного забезпечення гравіметричних визначень і базою для вивчення варіацій сили тяжіння. Вдосконалення апаратури та методики необхідно і при подальших дослідженнях, оскільки стоїть завдання визначення абсолютних значень сили тяжіння на пунктах ФАГС і геодинамічних полігонах з точністю до 3 - 5мкГал.
У Росії та Україні з середини 70-х років проводяться вимірювання з гравіметром ГАБЛ-М. До теперішнього часу створено мережу, що включає більше 40 базових гравіметричних пунктів, в діапазоні широт від 680 п. ш. до 430 пдн. ш. Вимірювання дозволили уточнити нуль і масштаб мережі IGSN-71. Частина визначень g включені в каталоги IAGBN і UEGN-94 (Уніфікована європейська гравітаційна мережа).
Відповідно до діючої інструкції державна мережа складається з фундаментальної мережі та мереж I, II і III класів. Фундаментальна мережа складається з фундаментальних пунктів, що розташовані в Москві, Новосибірську, Апатитах, Петропавловську - Камчатському. Навколо кожного фундаментального пункту створені пункти - супутники. Один з фундаментальних пунктів служить Головним гравіметричним пунктом (ГГП), до якого відносять всі результати вимірювань. Міжнародний пункт Ледово (Москва) дублює Головний гравіметричний пункт.
Мережа першого класу розвивають від ДГП полігонами з числом сторін не більше 5, причому похибка урівноваження не повинна перевищувати 0,005мГал. Зв'язки кожного полігону з ДГП і додаткові зв'язки між полігонами повинні виключати накопичення похибок. Пункти першого класу розташовують там, де вони потрібні для розвитку мереж II і III класу. Кожен пункт I класу пов'язаний з пунктом супутником в аеропорту. Пункти I класу розташовані на відстані 200 - 500км один від одного, один пункт створюється на територію 15 - 20 тис. кв. км. ДГМ нашої країни визначена незалежно від світової, але ряд пунктів пов'язаний з Потсдамом і Севр.
Мережа пунктів II класу створюється спеціалізованими організаціями. Відстань між пунктами II класу 100 - 300км, похибка їх зв'язку з пунктами I класу не більше 0,2мГал.