Методика топогеодезического обеспечения гравиметрических работ

2.4 Методика топогеодезического обеспечения гравиметрических работ

Геодезические работы при гравиметрических съемках включают:

• перенесение в натуру проекта расположения опорных и рядовых гравиметрических пунктов (разбивка магистралей, профилей и т. п.),

• закрепление пунктов соответствующими знаками,

• определение координат и высот пунктов наблюдений,

• проведение работ по определению относительных превышений местности вокруг пунктов наблюдений с целью учета влияния рельефа,

• составление геодезической основы для гравиметрической карты,

• технический контроль и оценку точности гравиметрических работ.

План прохождения всех точек каркасной, заполняющей и рядовой сети представлен на схеме проектных гравиметрических пунктов. Разбивка каркасной сети от исходного пункта будет производиться на вертолете. Разбивка заполняющей и рядовой сети будет производиться в пешем порядке.

Пункты опорной гравиметрической сети закрепляются в соответствии с требованиями инструкции по геодезическим работам при геофизических съемках. Рядовой пункт закрепляется деревянным колышком или надписью на постоянном предмете местности с сохранением этого обозначения в продолжение всего полевого сезона для возможных контрольных измерений. Привязка магистралей осуществляется теодолитами. Для определения координат пунктов наблюдений использовать автоматические топопривязчики.

Для этого используют GPS – навигаторы, в данной работе используется GPS – навигатор типа Мagellan GPS 300.

Основные характеристики Мagellan GPS 300:

- 12-ти канальный приемник, работающий одновременно 12-тью спутниками

-хранение до 100 точек

-один маршрут из 10 точек

-защитное резиновое покрытие

-прочный дисплей

-система меню

-координаты в виде LAT / LOT или UTM

Гравиметрическое обеспечение.

Измерения на всех пунктах производятся гравиметром типа Autograv CG-5 со следующей точностью:

εисх=±0,001мГл

εк = ±0,002мГл

εзап = ±0,004мГл

εряд = ±0,008мГл

Время рабочего режима гравиметра Autograv CG-5 – 4-6 часов, погрешность этого гравиметра составляет 0.001 мГл.

Текущий контроль осуществляется начальником партии, техническим руководителем или другим уполномоченным лицом по окончании каждого рейса (дня) и состоит в приемке полевого материала. Результаты проверки, текущая приемка полевых материалов записываются в регистрационном журнале. Приемка полевых материалов проводится периодически в процессе полевых работ и по окончании их специальной комиссией, назначенной руководством предприятия. Оценка полевых материалов (раздельно гравиметрических и геодезических) дается по трехбалльной системе (3,4 или 5).

2.5 Камеральная обработка материалов

Камеральная обработка данных гравиметрической съемки делится на два вида – первичную и окончательную. Первичная обработка выполняется в поле, в процессе проведения съемочных работ, окончательная выполняется в камеральных условиях на базе партии или экспедиции.

При первичной камеральной обработке обычно ведется расчет полных значений ускорения силы тяжести с введением поправок за лунно-солнечные вариации (при высокоточной съемке), иногда за температуру и нелинейность шкалы прибора, а также рассчитываются полученные (реальные) погрешности съемки. Чаще всего при обработке вводится поправка только за смещение нуля гравиметра.

Первичная обработка данных

Поскольку гравиметрами измеряются не полные значения ускорения силы тяжести, а его приращения, наблюдения с гравиметром всегда начинаются на опорных пунктах, где полные значения силы тяжести определяются заранее с повышенной точностью.

Поправка за сползание нуль-пункта

Зная полное значение силы тяжести на опорном пункте (так называемое “жесткое” значение –gОП1) и, взяв отсчет на этом пункте (nоп), а затем на пунктах рядовой съёмки (n1; n2; n3…ni и т.д.), приращения силы тяжести на каждом из рядовых пунктов относительно опорного можно определить, как

Dg1= c (n1-nоп1),

Dg2= c (n2-nоп1),

………………,

Dgi= c(ni-nоп1)

где С – цена деления гравиметра. Алгебраически суммируя приращения на каждом пункте с жестким значением, получают полные значения силы тяжести на каждом рядовом пункте:

g1 = gon1 + Dg1,

g2 = gon1 + Dg2,

…..……………..,

gl = gon1 + Dgi,

Однако полученные значения gi будут определены с ошибкой, поскольку гравиметр обладает сползанием нуль-пункта. Для учета этой ошибки каждое звено рейса (маршрута) должно не только начинаться, но и заканчиваться на опорном пункте, причем не обязательно на том же, так как полные (абсолютные) значения силы тяжести известны на каждом из опорных пунктов. При этом надо выполнять обязательное условие – промежуток времени между отсчетами на опорных пунктах (или говорят: длительность звена рейса) должен быть не больше времени рабочего режима гравиметра, которое определяют опытным путем перед началом работы. Обычно это время не превышает 3–4 часов. Затем приступают к обработке данных. Вычисляют для каждой точки разность отсчетов, вычитая из отсчетов на каждой точке самый первый отсчет на опорной точке (Dni = ni-n0). Умножают разности отсчетов на цену деления (Dg = c·Dni). На миллиметровке строят график зависимости сползания нуль-пункта от времени, считая эту зависимость линейной. Затем определяют величину сползания нуль-пункта для каждого пункта рядовых наблюдений пропорционально времени. Время отсчитывается от отсчета на первом опорном пункте и поправка вводится с обратным знаком.

При разработке вопросов (расчет редукции Буге, учитования сползания нуль-пункта, введение поправок и др.) необходимо учитывать следующие инструктивные положения.

Оценка точности опорных сетей, созданных по центральной системе, выполняются по формуле:

,

где ξ ед – СКП единичного измерения; N ср = N / n – среднее количество наблюдений на одном пункте; N – общее число измерений; n – число пунктов.

Значение  вычисляется по формуле:

,

где δ²i – отклонение измеренного значения ∆g от среднего (при этом в n не входит исходный пункт).

По этим же формулам производится оценка точности рядовой съёмки, но под  понимаются отклонения значений ∆g, полученных в рядовых рейсах, от контрольных.

Оценка точности опорных сетей, созданных по двухступенчатой системе (каркасная и заполняющая опорные сети), производится по формуле:

,

где - число каркасных и заполняющих опорных пунктов;

- СКП определения силы тяжести соответственно на каркасных и заполняющих опорных пунктов.

Окончательная обработка

Для разведочных целей непосредственное сопоставление измеренных значений силы тяжести оказывается невозможным, т.к. наряду с неоднородным распределением масс в Земле (что и является целью разведки) на силу тяжести оказывают влияние географическое положение точек наблюдений, их высота, окружающие массы рельефа и т.д. интерес представляют не полные значения g, а только их аномальные значения:

ga = gизм – γ0. (1)

В формулах для нормальных значений силы тяжести учтено действие центробежной силы, которое не зависит от распределения масс в Земле, поэтому аномалии Δg отражают только неоднородное распределение масс и тождественно совпадают с аномалиями притяжения. Однако в формуле (1) gизм относится к физической поверхности Земли, а γ0 – к поверхности эллипсоида. Чтобы получить аномалию ga, надо либо привести измеренное значение gизм к поверхности эллипсоида, либо привести нормальное поле γ0 к физической поверхности Земли. С математических позиций это все равно, но более удобным оказалось приведение нормального поля к физической поверхности Земли. Такое приведение или редуцирование осуществляется с помощью поправок.

Практически при редуцировании используют высоты от уровня моря, т. е геоида, а не от сфероида, поэтому величины g и γ относятся разным поверхностям. Это дает лишь постоянный фон на участках измерений. Такие аномалии называются смешанными (чистыми называют аномалии, отнесенные к одной поверхности). Если рассматриваются территории порядка континентов, то надо вводить поправку за искажающее действие отклонения геоида от сфероида. Ее максимальное значение может быть до 40 мГл.

Обычно при окончательной обработке гравиметрических данных используют следующие поправки и соответствующие им редукции.