Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Вольфганг Торге - Гравиметрия - 1999.pdf
Скачиваний:
171
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
30.51 Mб
Скачать

Вольфганг Торге

rравиметрия

Перевод с английского канд. техн. наук Г. А. Шанурова

под редакцией канд. техн. наук А. П. Юзефовича

Москва «Мир» 1999

УДК528.2

ББК26.11

Т59

Topre В.

Т59 Гравиметрия: Пер. с англ.- М., Мир, 1999.- 429 с., ил.

ISBN 5-03-002809-9

В книге известиого немецкого специалиста, основанной на курсе лекций в Уннверсиrете Ганновера, рассматрнваются все основные разделы гравиметрии: теория гравитационного поля Земли и его пространствеино-временная

стр}'К'I)'Ра, измерения силы тяжести и вгорых производных гравИ13ЦИонного

потенциала, гравиметрические С'ЬСМЮI и изучение изменений силы тяж:еС'ПI во

времени. Отличается ЭIЩИКЛопедической ПОJПfОТОЙ охвата материала и отра­

жает новеЙIШiе направления (ннерциальную гравиметрию, градиен-тометрию

на подвижном основании и др.). Может служшь справочным руководством и учебным пособием.

Для специалистов по геодезии и геофизике, С'l)'дентов и аспирантов,

специалиэирующихся в указанных областях, преподавателей вузов.

ББК26.11

Федеральная целевая программа книгоиздания России

Данное издание осуществлено при участии

Московского аэрогеодезического предприятия, МИИГАиК, Боенно-топографической службы и Институrа физики Земли РАН.

Реда~Сционная группа по выпус1Сулитературы по геологии

 

 

© Copyrigt 1989 Ьу Walter de Gruyter & Со.,

 

 

Bedin

ISBN S-03-002809-9

(руссх.)

©перевод на русский язык, Шануров Г. А., 1999

ISBN 3-11-010702-3

(8JП'л.)

©оформление, сМир•, 1999

От Федеральной службы геодезии и картографии России

Гравиметрия, родившаяся в 17 веке как раздел геодезии, развивается в последние

десятилетия быстрыми темпами. Успехи теоретических разделов геодезии и гео­ физики, совершенствование методов изучения гравитационного поля и обработки

измерений, новые виды гравиметрической аппаратуры повлекли резкое повыше­

ние точности и детальности гравиметрических данных и значительно расширили

области практического применения гравиметрии. Наряду с трациционными гео­ дезическими и геофизическими Приложениями современные методы гравиметрии

позволяют выполнять исследования геодинамических явлений, исследования для

целей инженерной геологии, археологии, прогноза землетрясений и т.д.

ВРоссии первые измерения силы тяжести были сделаны еще в 18 веке; во второй половине 19 века начались систематические работы, к середине нашего столетия гравиметрическая съемка, проводившаяся геодезической службой, стала наиболее значительным сплошным массивом мировой съемки.

Вгеодезическое приложение гравиметрии значительный вклад внес Ф.Н. Кра­

совский, выдвинувший идею о совместном использовании астрономо-геодезиче­

ских и гравиметрических данных. И.А. Казанский в ЦНИИГАиК впервые в исто­

рии геодезии получил высоты геоида и уклонения отвеса по измерениям силы

тяжести. Фундаментальное значение в геодезической гравиметрии имеют работы М.С. Молоденского, обосновавшего строгую теорию определения поверхности и

внешнего гравитационного поля Земли, которая получила всеобщее признание в

мире. Теория Молоденекого развита в трудах Л.П. Пеллинена, В.Ф. Еремеева,

М.И. Юркиной, В.В. Бровара.

Более полувека геодезическая служба страны занимается разработкой грави­

метрической аппаратуры и методик измерений. В 1938 г. М.С. Молоденекий по­ строил первый отечественный статический гравиметр, модификации которого вы­

пускались серийно. Создано несколько покол~ний маятниковых приборов для морских и сухопутных работ (М.Е. Хейфец).

Федеральная служба геодезии и картографии России постоянно совершенству­

ет опорную гравиметрическую сеть страны, которая теперь содержит фундамен­

тальные пункты и строится сочетанием трех независимых методов измерения си­

лы тяжести, исключительно с отечественными приборами. НаЦиональная опор­

ная сеть является од.ной из лучших в мире и превосходит по точности мировую

сеть. Проводятся значительные работы по созданию гравиметрических полиго­

нов, исследования неприливных изменений силы тяжести; съемки на суше, в от­

крытом море и на шельфе по программам национальной и мировой гравиметри­

ческих съемок в геодезических целях и для изучения внутреннего строения Земли

и процессов в ее недрах.

6

Предисловие редактора nеревода

Успешное решение многих научных проблем, связанных с использованием данных гравиметрии и осуществлением больших исследовательских программ,

возможно только при тесном международном сотрудничестве. Обсуждение ре­

зультатов, достигнутых в разных странах, обмен идеями и накопленным опы­ том, разработка согласованных рекомендаций характерны для современного эта­

па развития гравиметрии.

Углублению международного сотрудничества и знакомству с мировым опы­ том исследований гравитационного поля, несомненно, будет способствовать рус­

ское издание книги известного немецкого геодезиста, президента Международной

ассоциации геодезии профессора Вольфганга Торге «Гравиметрия». В книге изло­

жены основные разделы гравиметрии, включая теорию гравитационного поля и

его пространствеино-временную структуру, методы измерения силы тяжести и

вторьtх производных ее потенциала, гравиметрические съемки на суше, на море

и в воздухе. Однако от известных отечественных и зарубежных изданий книгу отличает большое внимание к современным задачам гравиметрии, связанным с интересами развития различных областей знаний, к геодинамическим приложенн­

ям (для которых автор приводит многочисленные примеры), а также к новым

еенаправлениям, ранее не освещенным в систематическом изложении.

Книга будет способствовать широкому участию российских геодезистов и гео­ физиков в международных программах в рамках МАГ и поможет вузам России

готовить исследовател~й, владеющих современными методами изучения гравита­

ционного поля Земли.

Предисловие редактора перевода

Изучение гравитационного полРЗемли - интереснейшая и быстро развивающая­ ся область геодезии, геофизики и геодинамики, которой посвящена предлагаемая

книга Вольфганга Торге, профессора геодезии Ганноверского университета, прези­

дента Международной ассоциации геодезии. Известны многочисленные работы

автора по созданию высокоточных методик в гравиметрии, построению грави­

метрических сетей, аппроксимации результатов съемок, изучению локальных гео­

динамических явлений.

Для книги характерна энциклопедичность, она содержит все основные разде­

лы гравиметрии, причем изложение каждый раз начинается с теоретических

основ и завершается практическими результатами. Впервые в книге по гравимет­ рии читатель найдет описание баллистических гравиметров разных конструкций, зарубежных методов эталонирования пружинных гравиметров с помощью кали­

бровочной системы и системы обратной связи, методик прецизионных съемок,

разделы с основами инерциальной гравиметрии и градиентомеТрии на подвиж­ ном основании, вопросы оптимизации сетей, современную постановку редукцион­ ной задачи на гравиметрическом пункте и ее решение с учетом вариаций атмос­

ферного давления и гидрологического режима, движения полюса, результаты изучения техногеиных изменений силы тяжести. От прежних публикаций на рус­ ском языке книгу также отличают подробные сведения о применении методов гравиметрии для локальных геодинамических исследований. Автор привел и под-

Предисловие редактора перевода

7

робный исторический обзор развития гравиметрии, содержащий малоизвестные факты.

Книга основана на лекциях В. Торге в Ганноверском университете, что сказа­ лось на удачном отборе и систематизации материала, последовательности изло­ жения. Она может быть хорошим справочным руководством дл.я специалистов

и учебным пособием дл.я студентов-геодезистов и геофизиков, а также аспи­

рантов.

Автор привел сведения о состоянии гравиметрических исследований в нашей

стране, однако почти исключительно по публикациям на английском .языке. Поэ­ тому в примечани.ях даны наиболее важные дополнения.

Появление книги на русском .языке стало возможным благодаря поддержке

Московского аэрогеодезического предприятия, МИИГАиК, Боенно-топографиче­

ской службы и Федеральной службы геодезии и картографии России, Института

фнзикн Земли РАН. Руководителям этих ведомств редактор и переводчик выра­

жают признательность.

А. П. Юзефович

Январь 1993 г.

Предисловие к русскому изданию

Монография «Гравиметрия)) была опубликована в 1989 г. в серии книг по геоде­ зии и топографии на английском языке, выпускаемых издательством Walter de Gruyter. Эта монография, задуманная как подробное справочное руководство по наземным измерениям силы тяжести, была хорошо принята как геодезистами,

так и геофизиками, осознавшими определенный пробел в этой области. Я был

очень рад, когда доцент МИИГАиК А.П. Юзефович обратился ко мне в 1991 г. и сообшил о намерении перевести книгу на русский язык и согласии издательства «Мир)) осуШествить русское издание. Высоко оценивая работы русских ученых и инженеров и их широкое применение в геодезической и геофизической грави­

метрии, я искренне рад возможности присоединить к числу читателей своей кни­

ги гравиметристов России. Благодарю доцента Г.А. Шанурова за перевод книги

на русский язык и доцента А.П. Юзефовича за инициативу и редактирование пе­ ревода. Надеюсь, что русское издание «Гравиметрии)) принесет пользу междуна­ родному сотрудничеству в науках о Земле.

Вольфганг Торге

Ганновер, март 1993

Пре~исловие

История изучения гравитационного поля по измерениям силы тяжести, начиная с открытий Галилео Галилея, насчитывает более 300 лет; при этом методы изме­

рений и обработки разультатов непрерывно совершенствуются. Накопленные к

нынешнему времени гравиметрические данные и увеличение на пять порядков

точности измерений сделали весьма совершенным наше представление о про­

странетвенно-временной структуре гравитационного поля Земли. Особо важное

значение имеют данные, полученные за последние 30 лет. Наряду с гравиметрами

с чувствительной системой на упругой пружине сейчас применяются баллистиче­ ские приборы, а также приборы, используюшие эффект сверхпроводимости.

Весьма перспективно использование гравиметров, устанавливаемых на подвиж­

ном основании, и градиентометров. Одновременно с совершенствованием изме­ рительной техники увеличивается объем гравиметрических работ на суше, на мо­ ре и в воздухе. Использование новых математических моделей и методов анализа результатов позволяет успешно решать геодинамические проблемы.

В данной монографии дан полный обзор современного состояния Гравиметри­

ческих измерительных систем, их применения, а также методов обработки и

Предисловие

9

оценки. Кроме того, подробно описаны источники ошибок и оценивается воз­

можная точность измерений. Книга строится на хорошо изложенной теории гра­

витационного поля и современных данных о гравитационных полях Земли, Луны

и планет. Междисциплинарный аспект гравиметрии подчеркивается всесторонним рассмотрением использования гравиметрических данных в различных областях. Книга содержит практические рекомендации о том, как создавать гравиметриче­ ские сети и выполнять гравиметрические съемки. Особое внимание уделено иссле­ дованию и интерпретации временн:Ьrх вариаций силы тяжести; это вызвано тем,

что методы изучения современных геодинамических явлений и мониторинга дви­

жений близповерхностных слоев Земли пока еще разработаны не полностью. Ис­ торический обзор и описание классических работ позволяют увидеть, как сочета­

ние исследовательских идей с имевшейся измерительной техникой вывело грави­

метрию на ее теперешний уровень. Многочисленные примеры отдельных

исследований, измерительных систем, гравиметрических съемок, моделей и мето­

дов интерпретации, а также обширный список литературы позволяют судить как

о современном состоянии, так и о перешеиных проблемах гравиметрии.

Итак, данная книга создавалась как современное стандартное справочное ру­

ководство для ученых и инЖенеров, работающих в области измерений силы тя­

жести и обработки результатов, а также для специалистов по геодезии, геофизи­ ке, физике и, кроме того, по космической и наземной навигации. Студенты осво­

ят основы гравиметрии и моделирования поля силы тяжести; для специалистов,

занимающихся историческим аспектом наук о Земле, будут интересны историче­

ские тенденции и выдающиеся достижения в данных областях.

Книга написана на основе курса, читаемого в Ганноверском университете. В ней представлены самые современные разработки и данные исследований рабо­ чей группы «Гравиметрия» Института геодезии Ганноверского университета. Я

признателен моим многочисленным коллегам за их вклад, а также благодарю

специалистов и организации, предоставившие мне иллюстративный материал.

Особую благодарность я выражаю Немецкому исследовательскому обществу,

щедро субсидирующему большинство исследовательских программ.

Хочу выразить глубокую призиателъностъ профессору Делъфу Эгrе [Delf Egge], который перевел эту книгу на английский язык, и благодарю сотруднJП(ОВ Института геодезии за подготовку рукописи к изданию. И наконец, благодарю

издательство Walter de Gruyter & Со. за плодотворную совместную работу.

Эта книга посвящается памяти моих преподавателей по геодезии и

гравимет­

рии профессоров Вальтера Гроссмана [Walter Grossmaп (1897-1980)] и

Альфреда

Шлезенера [Alfred Schleuseпer (1898-1978)], которые ввели меня в эту волную­

щую область наук о Земле.

ВольФганг Торге

Ганновер, май 1989 г.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.