CG-5型相对重力仪测量精度分析

主要介绍了相对重力测量原理、计算和改正方法,并对CG-5型相对重力仪的特点和使用方法进行了简要地说明。采用LCR型、Z400、CG-5三种类型相对重力仪进行同期动态试验,根据动态试验结果,对CG-5型相对重力仪的测量精度进行了分析和总结。得出了该仪器的动态观测精度优于10×10-8m／s2,结论说明该仪器能够满足陆态网络设计的精度要求。     

GT-2A航空重力仪静态测量实验及性能分析

设计静态测量实验和升降台实验对GT-2A航空重力仪的零漂率、分辨力和尺度因子进行分析。利用GT-2A定点静态连续观测数据、相对重力仪同步观测数据和固体潮模型计算的重力固体潮数据,计算了GT-2A的零漂率。固体潮改正之前和之后的计算结果表明,采用GT-2A连续静态观测数据计算的零漂率差值最大可达7.4 μGal/h;采用施测前后校准测量数据计算零漂率引入的代表误差最大为13.7 μGal/h。以上结果表明固体潮对零漂率的确定具有较大影响。测试GT-2A观测重力固体潮的能力,通过频域分析发现幅值超过30 μGal的分潮波会对GT-2A测量结果的幅-频特征产生影响,认为GT-2A的分辨力约为30 μGal。升降台实验中利用GT-2A测定重力垂直梯度,与相对重力仪测得的重力垂直梯度比较,计算出GT-2A实验量程内观测数据的尺度因子为-0.003 4 ±0.011 6。     

海空重力测量关键技术指标体系论证与评估

技术规程是开展海空重力测量作业的重要依据。针对我国现行海空重力测量规范或标准缺乏现势性的问题,开展了海空重力测量测线布设密度、测量精度、空间分辨率、海空重力仪零点漂移与动态重复性等关键性指标分析和论证,提出了由测点重力中误差、系统差和平均误差3个指标组成的测量精度评估体系,以及由格值标定相对精度、零点月漂移量、月漂移非线性变化中误差和月漂移非线性变化限差4个指标组成的海空重力仪稳定性评估体系,给出了相关技术指标的验证和评估方法,同时对涉及船载重力测量测点归算、航空重力测量厄特沃什改正、测量平台倾斜改正及海空重力测量精度评估等关键性数学模型进行了分析和改进,旨在为下一步启动军民融合海空重力测量作业规程编制工作提供技术支撑。     

精密重力测量中相对重力仪格值系数的贝叶斯估计方法

相对重力仪的格值系数随时间会发生微小的变化,是影响精密重力测量精度的重要因素。通常需定期对相对重力仪进行专门的基线标定来评估仪器格值系数的变化。本文提出了一种利用重力观测数据进行格值系数评估的新方法,原理是利用测网中已知的多个绝对重力基准点作为先验约束,同时考虑仪器的非线性漂移变化,将格值系数作为超参数,基于贝叶斯原理和赤池贝叶斯信息准则（ABIC）估计最优值。通过对模拟数据的测试,该方法在高斯噪声和仪器非线性漂移等不确定性存在的情况下,可以获得格值系数的准确估计结果。对实测重力数据的测试表明：估计的格值系数与测量前在基线场标定的格值系数差值在5×10^-5以内;而且相较于采用标定不准确的格值系数,该方法可以获得与绝对重力测量结果差异更小的平差重力值。本文研究结果为有效提高精密重力测量的效率和精度提供了方法保障。     

BURRIS型与LCR-G型重力仪静态观测比较分析

利用两种不同类型相对重力仪在不同地点同一时段的静态观测,对观测数据进行预处理和零漂处理,得出在重力段差不大时,两种类型重力仪之间静态系统差可以忽略,在相关项目实施中可以混合使用。     

利用CG-5重力仪标定动态检定场

介绍了使用CG-5相对重力仪对宝坻重力仪动态精度检定场进行标定的情况,并对观测成果精度进行了分析,实现了对检定场的成功标定。     

FG5绝对重力仪观测数据的实测重力潮汐改正

基于中国计量科学研究院北京昌平院区的超导重力仪iGrav-012实测重力潮汐数据,以FG5绝对重力仪为例研究了绝对重力观测中的实测潮汐改正问题,分析了用高精度超导重力仪获得的实测合成重力潮汐与理论合成重力潮汐间的差异。并采用iGrav-012超导重力仪和FG5X-249绝对重力仪两种实测数据对实测潮汐改正效果进行了验证。结果表明, FG5绝对重力仪中用的理论合成重力潮汐在考虑海潮重力影响后的结果与实测合成重力潮汐之差在1μGal之内,因此理论合成重力潮汐经过海潮重力影响改正后的结果可满足绝对重力观测精度要求,从观测精度来讲,无需对绝对重力的实测数据实施潮汐改正即可满足绝对重力观测的精度要求。但是FG5X-249绝对重力观测数据的潮汐改正结果表明,不同的潮汐改正方法对绝对重力观测值的影响不同,但这种影响较小,在0.1μGal的量级,因此建议只在高精度绝对重力观测中考虑实测重力潮汐改正。     

重力段差对相对重力测量精度的影响

本文阐述了拉科斯特-隆贝格重力仪的工作原理,采用某重力控制网实测数据,使用一元线性回归分析的方法,研究了重力段差对拉科斯特-隆贝格重力仪成果精度影响的成因、大小及消除办法。对静态相对重力测量仪器的使用有一定的借鉴意义。     

基于CORS基准站建立二等重力网

青海省连续运行参考站(QHCORS)作为二等重力点,选点符合国家现行规范的要求.以2000国家重力基本网、国家重力基本网补测与加密重力测量项目、1606工程重力基准网为起算点,利用两台CG-5型相对重力仪在QHCORS基准站上进行了二等重力测量,建立了青海省二等重力网.平差后点位重力成果精度平均中误差为18.00×10-8 ms-2,满足规范要求.     

相对重力测量值的改正

影响相对重力测量精度的主要因素有潮汐、气压、仪器高、零点飘移和地下水变化以及仪器格值函数等.文中研究了在中国重力基本网2000(CGBN2000)精度要求下各影响因素的计算公式和其中存在的问题,给出了一组便于实际测量应用的计算公式;同时对重力仪格值因子的误差和选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论.     

求定CG-5型重力仪静态漂移常数的方法研究

介绍了如何利用仪器的试验数据文件,在MATLAB中绘制静态漂移曲线和残余零漂曲线图的方法.设计了一款GUI用户界面,并给出了两种精确计算漂移常数数值的方法.通过多台仪器计算对比,该方法能够较好地检验仪器静态漂移特性.     

国产零长弹簧原理动态重力仪首次飞行试验及精度评估

CHZ-Ⅱ重力仪是首套完全国产零长弹簧原理航空重力仪,2018年4月在陕西渭南地区进行了首次飞行试验,共完成4个架次24条测线的有效飞行,标志着我国航空重力仪在自主研发的道路上又取得了长足的进步。利用飞行地区地面重力数据对CHZ-Ⅱ重力仪的测线扰动重力和格网扰动重力数据进行精度评估,其中空中测线在10 km分辨率条件下,精度达到1 mGal。采用地形辅助法对测量形成的5'测格网重力数据进行向下延拓,经延拓至地面后精度优于5 mGal,基本满足平原地区的测量需求。     

FG5X-246绝对重力仪准确度测试

利用最新研制的一套弱力测试平台,对FG5X-246绝对重力仪观测值准确度指标进行了测试试验。通过弱力测试平台升降装置改变扰动质量体与测量点之间的距离,从而改变测量点处叠加的扰动引力场大小。通过比较FG5X-246绝对重力观测值变化量与理论扰动引力场变化量之间的差异,从而确定FG5X-246绝对重力观测值的准确度。测试结果显示当扰动质量体从1.810 4 m高度降到1.409 9m高度时,外部扰动引力场变化了48.81 μGal(1Gal=1cm/s~2),FG5X-246绝对重力仪感应到48.0 μGal的重力变化,FG5X-246绝对重力仪测量值与理论值之差为0.81 μGal。当扰动质量体从1.810 4m降到1.010 1m高度时,外部扰动引力场变化了-15.44 μGal,FG5X-246绝对重力仪感应到-16.20 μGal的重力变化,测量值与理论值之差为0.76 μGal。当扰动质量体从1.409 9 m降到1.010 1m高度时,外部扰动引力场变化了-64.20 μGal,FG5X-246绝对重力仪感应到-64.25 μGal的重力变化,测量值与理论值之差为0.05 μGal。上述测量结果表明,此次FG5X-246绝对重力仪感应到外部引力变化的误差均不超过1 μGal,即其测量值准确度优于1 μGal。     

南极拉斯曼丘陵重力基准的建立

2008～2009年南极夏季期间,中国第25次南极科学考察队利用A-10便携式绝对重力仪和LaCoste＆Romberg G相对重力仪在南极中山站及附近拉斯曼丘陵地区建立了高精度重力基准网。该网由3个绝对重力点和10个相对重力点组成,其绝对和相对重力测量的精度分别优于7.5×10^-8 m·s^-2、20×10^-8 m·s^-2。     

船载绝对重力仪测量系统的误差修正模型及不确定度分析

目前的激光干涉绝对重力仪均在静态环境下工作,而动态环境下的绝对重力测量是技术发展的热点之一。船载绝对重力测量能够很好地克服海洋相对重力测量仪器的零漂、标定、误差累积等问题,提高作业效率和可靠性。基于激光干涉绝对重力仪工作原理设计了一个船载绝对重力仪测量系统,该系统由绝对重力测量系统、陀螺仪稳定平台、力平衡式加速度计和GPS（global positioning system）组成。通过对影响船载绝对重力测量系统的垂直波动、纵摇横摇、水平波动以及厄特弗斯效应等4类干扰源进行分析,给出了该系统正常工作的动态限制条件、误差修正方法和修正精度,验证了在现有技术条件下,船载绝对重力仪测量系统的测量精度可以优于±1.1 mGal,为进一步的船载绝对重力测量实验提供理论支撑。     

相对重力测量值的改正

影响相对重力测量精度的主要因素有潮汐、气压、仪器高、零点飘移和地下水变化以及仪器格值函数等。文中研究了在中国重力基本网 2 0 0 0 (CGBN2 0 0 0 )精度要求下各影响因素的计算公式和其中存在的问题 ,给出了一组便于实际测量应用的计算公式 ;同时对重力仪格值因子的误差和选取、非构造因素中地下水活动等问题进行了讨论     

绝对重力仪研制中仪器测量高度的计算

在激光干涉绝对重力仪的研制中,每次测量落体都要自由下落7~20 cm的距离,在此过程中地表重力垂直梯度引入的误差最高可达60×10-8 m/s2。因此,需要计算出每次测量值对应的测量高度,即在该位置时,落体运动的距离内重力垂直梯度对绝对重力测量值的综合误差为零。基于对落体下落运动方程的分析,提出一了种新的绝对重力仪测量高度的计算方法。对比发现,当起始计算时间较小并接近于0（小于0.015 s）时,该算法与已有的算法结果具有较好的一致性,最大偏差不大于3 mm,梯度归算误差不大于1×10-8 m/s2（μGal）。在仪器自主研发的过程中,当起始计算时间较长（大于0.015 s）时,该算法可以更合理地计算绝对重力测量值对应的测量高度。