|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Единицы измерения в гравиразведкеСтр 1 из 3Следующая ⇒
Единицы измерения в гравиразведке Таблица 2.1
Контрольные вопросы Охарактеризуйте силу притяжения и ее потенциал, их связь и размерность. Согласно закону всемирного тяготения, две точечные или сферические массы m1 и m2, расположенные на расстоянии r, притягиваются взаимно с силой (сила взаимного притяжения двух масс[г см/с2 = дин в СГС или кг м/с2 = Ньютон в СИ]) Если в пространстве действуют силы, значит, должна быть энергия. Основной скалярной характеристикой поля притяжения является потенциал (V), который определяется как энергия (или работа) по перемещению единичной точечной массы из бесконечности в данную точку поля. Сила притяжения, действующая на единичную точечную массу (m1 = 1, m2 = m), численно равна напряженности поля притяжения или ускорению, сообщаемому этой массе: Отсюда видно, что сила ньютоновского притяжения (F) отличается от ускорения (напряженности) [см/с2 (СГС) или м/с2 (CИ)], хотя для краткости ее часто называют силой притяжения. Напряженность определяется как градиент потенциала f = -grad V , где: Силы Ньютоновского притяжения отличается от ускорения (напряженности) поля силы тяжести размерностью dim f - м/с2=1Gl=1Гл(Галилео) СИ dim f - см/с2=1гал(гл) СГС 1миллигал(мгл)=10-3гл=10-5 Gl или 1Gl=100гл=105мгал 1микрогал(мкгл)=10-6гл, т.е. 9, 81м/с2=981000, 00мгал _______________________________________________________________________________________ Поясните свойства гравитационного потенциала, уравнения Лапласа и Пуассона и размерности вторых производных. Потенциал силы притяжения обладает следующими свойствами
_______________________________________________________________________________________ Охарактеризуйте силу тяжести на поверхности Земли и ее составляющие. Чем отличаются сила притяжения и сила тяжести? На поверхности Земли потенциал силы тяжести W состоит из суммы потенциала притяжения V и потенциала центробежной силы U: W = V + U.
В соответствии с вышесказанным сила тяжести fm является результирующей двух сил – силы Ньютоновского притяжения fп и центробежной силы fц. Если исследуемая точка представляет собой единичную массу, то Очевидно, что на полюсе, где ρ = 0, центробежная сила равна нулю, а максимальное свое значение она имеет на экваторе. Но даже на экваторе она составляет 0, 35 % от силы притяжения. Кроме указанных двух сил, в поле силы тяжести Земли вносят свой вклад посторонние источники (Солнце, Луна и др.), а также неоднородности внутреннего строения Земли, которые в гравиразведке нас больше всего и интересуют. Влияние посторонних источников в первом приближении можно оценить по закону Ньютона, а влияние центробежной силы, как это будет показано ниже, учитывается поправкой за нормальное поле Земли. Поэтому с практических позиций можно считать, что fm = fп = g, а, поскольку ускорение силы тяжести g направлено вертикально вниз, т. е. по оси Z, то _______________________________________________________________________________________ Нормальные значения вторых производных гравитационного потенциала и их физический смысл. Для получения нормальных значений вторых производных гравитационного потенциала, достаточно считать Землю сфероидом. Расположив начало координат на поверхности сфероида и направив оси Z - вертикально вниз, Х – по меридиану на север, У – на восток в плоскости первого вертикала, можно получить формулы для расчета нормальных значений вторых производных потенциала силы тяжести на поверхности земного сфероида.
Рис. Нормальные значения вторых производных гравитационного потенциала VΔ = 10.25 cos2φ (Vzz)0 = 3085.5 (1+0.000711 cos2φ ) (Vzx)0 = 8.11 sin 2φ (Vzy)0 = 0
_______________________________________________________________________________________ Общий вес приборов 20 кг, _______________________________________________________________________________________ Вес - 5-7 кг. Диапазон измерений (Д) – от 80 до 500 мгл Погрешность единичного измерения: 1 класса (А) – 0, 02 мгл за 4-5 часов (порог чувствительности – 0, 01мгл, Д=80-100 мгл) 2 класса (В) – 0, 03 мгл за 3-4 часа (порог чувствительности – 0, 02мгл, Д=100-150 мгл) 3 класса (С) – 0, 06 мгл за 3-4 часа (порог чувствительности – 0, 03мгл, Д=150-250 мгл) Опорная сеть
Чтобы обеспечить определение абсолютных значений силы тяжести во всех пунктах гравиметрических наблюдений и привести их к единому общегосударственному уровню, на всей территории России и стран бывшего СССР создана сеть высокоточных государственных опорных пунктов I класса с расстоянием между ними 200 – 500 км. (Аэрогравиметрическая экспедиция АН РФ). Средняя квадратическая погрешность приращения силы тяжести между двумя пунктами I класса составляет 0, 1 – 0, 15 мГл. За исходный пункт этой сети принят пункт «Москва ГАИШ», связанный с пунктом абсолютных определений силы тяжести в Потсдаме. Между пунктами I класса специализированными организациями создается сеть опорных пунктов II класса с расстоянием между ними 100 – 300 км и погрешностью связи с пунктами I класса не более 0, 2 мГл. Опорная сеть I и II классов является основой для дальнейшего сгущения опорной сети при различных гравиметрических съемках. Полевую опорную сеть привязывают к государственной гравиметрической сети. Проведение съемки в условном уровне разрешено инструкцией только для отдельных профилей длиной менее 20 км, а также площадных съемок масштабов 1: 25 000 и крупнее на площадях менее 70 км2 без перспектив их наращивания. Точность определения силы тяжести на опорных пунктах должна быть в 1, 5 – 2 раза выше, чем на рядовых пунктах. Повышение точности наблюдений достигается применением более точных гравиметров, многократными измерениями группой гравиметров, сокращением длительности звеньев за счет транспортировки гравиметров на автотранспорте или на вертолете. Основной методикой наблюдений в рейсе является методика однократных наблюдений по схеме 1 – 2 – 3 - ….- n - … - 3 – 2 – 1. Число пунктов, включаемых в рейс или звено определяется допустимой продолжительностью рейса, которая должна обеспечить линейное смещение нуля с требуемой точностью. Каждый опорный пункт наблюдается не менее, чем в двух независимых рейсах и должен иметь не менее трех приборо-связей с исходным опорным пунктом. Инструкцией в качестве основной рекомендуется методика измерений по центральной системе, при которой каждый опорный пункт имеет связь с пунктом, принятым за центральный в звене (рейсе). Каждое звено при этом начинается и заканчивается на одном и том же центральном пункте (рис. 2.20). За центральный пункт принимают обычно государственный опорный пункт I или II классов. Если этот пункт расположен далеко от площади работ, от него выставляют центральный пункт опорной сети III класса, располагая его на площади работ. Приращения силы тяжести между опорными и центральным пунктом определяют при равноточных измерениях как средние арифметические из наблюденных приращений, при неравноточных измерениях усреднение выполняют с учетом весов измерений. При невозможности измерений на всех точках опорной сети по центральной системе (например, в горно-таежной местности) создается двухступенчатая система опорных пунктов, включающая каркасные опорные пункты и пункты заполняющей опорной сети (рис. 2.21). Каркасные пункты создают по центральной системе, а заполняющие опорные пункты создают от пунктов каркасной сети. Каждый рейс при создании заполняющей опорной сети должен начинаться и заканчиваться на каркасном пункте, причем не обязательно на одном и том же. В том случае, если невозможно создать опорную сеть по центральной ли двухступенчатой системам, применяют полигональную систему измерений (рис. 2.22). Это система, при которой опорная сеть образуется из совокупности полигонов со сторонами, каждая из которых определена в независимых рейсах по схеме 1 – 2 – 1, при этом предпочтительны полигоны с наименьшим числом сторон. Применение этой схемы предполагает последующее уравнивание полигонов. Число наблюдений на пунктах опорной сети зависит от точности аппаратуры (средней квадратической погрешности единичного наблюдения) и проектной точности определения значений поля на пунктах опорной сети. На каждом опорном пункте должно быть выполнено не менее 3 независимых наблюдений. После измерений на опорной сети проводится оценка точности создания опорной сети. Погрешность единичного наблюдения на одноступенчатой опорной сети
Рис. 2.20. Варианты создания опорной сети по центральной системе: А – с прямой независимой связью, В – с прямой зависимой связью.
Рис.2.21. Схема создания двухступенчатой опорной сети
Рис. 2.22. Полигональная система создания опорной сети. рассчитывается по формуле:
где δ i – разности между средними и i –тыми значениями на всех опорных точках, N – число наблюдений на всех опорных точках, n – число опорных точек. Погрешность создания опорной сети определяется по формуле:
где Nср – среднее количество наблюдений на точках опорной сети, т.е N/n. При двухступенчатой системе погрешность оценивается следующим образом:
где nк и nз - число соответственно каркасных и заполняющих опорных точек, ε к и ε з – погрешности создания каркасной и заполняющей опорной сети, рассчитанные по формуле (2.56). Густота опорной сети определяется исходя из требования, чтобы в рядовом рейсе оператор успевал провести измерения на профиле (начиная их и заканчивая на опорном пункте) в течение времени линейного смещения нуля гравиметра. При полигональной системе наблюдений на опорных пунктах оценка качества полигонов проводится по их невязкам. Допустимая невязка в полигоне определяется по формуле
Wg =
где К – число сторон в полигоне; m – среднее для данного полигона число наблюдений
где S – число сторон полигонов опорной сети. Погрешность определения силы тяжести на опорных пунктах полигональной системы вычисления по формуле.
где М средняя удаленность опорных пунктов от ближайших исходных пунктов, выраженная в числе приращений.
Рядовая сеть
Основными формами сети рядовых пунктов при площадной съемке являются квадратная и прямоугольная. В практике работ чаще используют прямоугольную сеть, что связано как с необходимостью интерпретации данных по профилям, так и с целью наиболее эффективного использования вырубок в залесенных районах. При площадных съемках отношение межпрофильного расстояния к шагу съемки по профилю не должно превышать 5. Густота сети зависит от задач съемки и геологических условий. Ожидаемые аномалии силы тяжести должны обнаруживаться не менее, чем двумя –тремя точками на профиле и не менее, чем на двух профилях. По амплитуде достаточно надежными считаются аномалии, значения поля в которых относительно соседних точек превышают утроенную погрешность измерений. Подробнее эти вопросы изложены в методических указаниях по курсовому проектированию. Здесь же рассмотрим методику наблюдений при рядовой съемке. 1.Методика однократных наблюдений – наиболее распространенная методика полевых наблюдений. Учет линейного смещения нуля проводится по каждому звену рейса. Смещение определяют по сопоставлению разностей значений силы тяжести между опорными пунктами, полученных в рядовом рейсе с разностью жестких значений силы тяжести на опорных пунктах. 2.Методика с повторениями в обратном ходе. В обратном ходе проводят повторные измерения на ряде точек или на всех точках. По двум наблюдениям на каждой точке строят прямые смещения нуля. Недостатком методики является увеличение продолжительности рейса, что повышает вероятность нелинейного смещения нуля. 3.Методика с повторением в прямом ходе (цикловая). Измерения выполняют по схеме 1 – 2 - 3 – 1 – 2 – 3 – 1 - … При этом также возможен случай невыявления нелинейного смещения нуля, но он менее вероятен. 4.Методика разностного нуль-пункта. Между пунктами каркасной сети проводят одновременные измерения двумя гравиметрами. По результатам измерений вычисляют разность отсчетов гравиметров на каждой точке и строят график разностного нуль-пункта. Точках излома или перегиба разностного нуль-пункта выставляют опорные пункты заполняющей опорной сети. После проведения измерений на этих пунктах заполняющей опорной сети рядовые рейсы переобрабатывают. В процессе проведения рядовой съемки обязательно выполнение независимых контрольных наблюдений. Эти наблюдения выполняются в другой день, другим оператором и другим прибором. Объем контрольных наблюдений обычно составляет 5 – 10 % от всего объема работ (при двухприборной съемке допускается 3 %), но не менее 50 пунктов. При камеральной обработке подсчитывается погрешность, полученная при съемке и сравнивается с проектной. Оценка точности рядовой съемки проводится по формуле:
где под
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 итоговой гравиметрической карты; · технический контроль и оценку точности гравиметрических работ. Допустимые СКП определения координат и высот пунктов наблюдений приведены в таблицах инструкции. При съемках в горных районах при опознавании пунктов на аэрофотоснимках и топокартах инструкцией рекомендуется использовать масштабы аэрофотоматериалов и топографических карт, указанные в таблице 2.2. При проведении плановой привязки могут применяться: 1) топокарты масштабов более крупных, либо соответствующих 2) масштабов гравиметрических съемок. 3) аэрофотосъемочные материалы; 4) инструментально-геодезические методы (буссольные, теодолитные 5) ходы и т. д.); 6) радиогеодезические и светодальномерные способы; 7) коcмические топопривязчики типа GPS. Таблица 2.2.
Для определения высот применяют: 1) топографические карты, обеспечивающие определение высот 2) соответствующей точности; 3) микробарометрическое нивелирование; 4) стереофотограмметрические методы; 5) техническое и геодезическое нивелирование; 6) гидростатическое нивелирование;
_______________________________________________________________________________________ Единицы измерения в гравиразведке Таблица 2.1
Контрольные вопросы Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 1832; Нарушение авторского права страницы
, где k – гравитац. постоянная, равная 6, 673 10-8 см3/(г с2) СГС или 6, 673 10-11 м3/(кг с2).
.
. Для точечных и сферических масс 
dim V – м2/с2 
Вне возмущающих масс действует уравнение Лапласа
, где М – масса Земли, R - ее радиус, k - гравитационная постоянная.
, где w - угловая скорость вращения Земли, r - радиус вращения исследуемой точки.
и fЦ = r w2 , ω =2π /86164.
.
, (2.56)
, (2.57)
, (2.58)
2 
, (2.59)
- СКП определения единичного приращения 
g; 
(2.60)
= 
, (2.61)
(2.62)
понимаются отклонения значений