海洋重力测量课件.ppt

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1、4.24.2 ：重力仪与野外重力测量方法：重力仪与野外重力测量方法 4.2.1 4.2.1 海洋重力仪海洋重力仪 一、海洋重力仪简介一、海洋重力仪简介 二、重力仪基本原理二、重力仪基本原理 4.2.2 4.2.2 野外重力测量方法野外重力测量方法 一、陆地野外重力测量方法一、陆地野外重力测量方法 二、二、海洋野外海洋野外重力测量重力测量海洋重力测量海洋重力测量 目前，世界上最先进的可移式绝对重力仪为法国和意大利目前，世界上最先进的可移式绝对重力仪为法国和意大利的产品，其准确度约为的产品，其准确度约为0.05g.u.0.05g.u.。我国是当今少数几个能进行绝对重力测量的国家之一。我国是当今少数

2、几个能进行绝对重力测量的国家之一。国家计量科学院从国家计量科学院从19641964年开始研制绝对重力仪。年开始研制绝对重力仪。19851985年制造出年制造出NIM-NIM-和和NIM-NIM-型可移式绝对重力仪，准确度为型可移式绝对重力仪，准确度为0.14 g.u.0.14 g.u.。整体而言，重力仪分为绝对重力仪和相对重力仪两大整体而言，重力仪分为绝对重力仪和相对重力仪两大类：类：绝对重力仪：绝对重力仪：用来测定重力的全值，或称绝对重力值的仪器。用来测定重力的全值，或称绝对重力值的仪器。相对重力仪：相对重力仪：测定的是两点间的重力差，即相对重力值。通测定的是两点间的重力差，即相对重力值。通

3、 常所说的重力仪是指相对重力仪。常所说的重力仪是指相对重力仪。随着海洋重力测量技术的发展，海洋重力仪的发展大致随着海洋重力测量技术的发展，海洋重力仪的发展大致可分为可分为三个三个阶段：阶段：阶段阶段1 1：第一代海洋重力仪摆仪：第一代海洋重力仪摆仪 初期测量精度较低，初期测量精度较低，19371937年得到改进，将测量精度提高到年得到改进，将测量精度提高到5 515mGal15mGal，主要使用时间是，主要使用时间是2020世纪世纪2020年代到年代到2020世纪世纪5050年代年代。这种。这种重力仪操作复杂，计算繁琐，测量时间长，效率低且费用高。所以很重力仪操作复杂，计算繁琐，测量时间长，效

4、率低且费用高。所以很快被取代。我国基本上没有开展过摆仪进行的海洋重力测量。这一时快被取代。我国基本上没有开展过摆仪进行的海洋重力测量。这一时期，海洋重力测量的主要方式是期，海洋重力测量的主要方式是海底定点静态测量海底定点静态测量。阶段阶段2 2：第二代海洋重力仪摆杆型海洋重力仪：第二代海洋重力仪摆杆型海洋重力仪 代表产品：代表产品：德国德国Graf-AskaniaGraf-Askania公司生产的公司生产的GSS2GSS2型重力仪（后改为型重力仪（后改为KSS5KSS5型）和美国拉科斯特隆贝格（型）和美国拉科斯特隆贝格（LaCoste-RombergLaCoste-Romberg）公司生产的）

5、公司生产的L&RL&R型重力仪。型重力仪。早期：早期：将陆地重力仪增加阻尼并安装在稳定平台或常平将陆地重力仪增加阻尼并安装在稳定平台或常平架上，用于船只走航重力测量。架上，用于船只走航重力测量。完善：完善：对重力仪的弹性系统进行刚性强化进一步增大阻对重力仪的弹性系统进行刚性强化进一步增大阻尼，建立反馈回路和滤波系统，使之进一步完善。尼，建立反馈回路和滤波系统，使之进一步完善。使用时间：使用时间：2020世纪世纪6060年代至今。年代至今。测量精度：测量精度：中级海况中级海况1mGal1mGal；平静海况；平静海况0.7mGal0.7mGal；存在问题：存在问题：交叉耦合效应引起的测量误差较大。

6、交叉耦合效应引起的测量误差较大。阶段阶段3 3：第三代海洋重力仪轴对称海洋重力仪：第三代海洋重力仪轴对称海洋重力仪 代表产品：代表产品：德国德国BedenseewerkBedenseewerk公司生产的公司生产的KSS30KSS30型海洋重力型海洋重力仪和美国仪和美国BellBell航空公司生产的航空公司生产的BGM-3BGM-3型海洋重力仪。型海洋重力仪。轴对称重力仪在轴对称重力仪在2020世纪世纪60607070年代研制，年代研制，8080年代年代后趋于成熟。采用力后趋于成熟。采用力平衡加速度计代替了摆杆，通过测量力平衡时反馈的电流变化得到重力变化。平衡加速度计代替了摆杆，通过测量力平衡时

7、反馈的电流变化得到重力变化。精度：精度：平静海况平静海况0.20.20.5mGal0.5mGal；恶劣海况；恶劣海况0.40.41.0mGal1.0mGal；优势：优势：不受水平加速度的影响，从根本上消除了交叉耦合效应，在恶劣不受水平加速度的影响，从根本上消除了交叉耦合效应，在恶劣海况条件下能较可靠地工作；配备计算机可直接进行厄特弗斯改正、正常重海况条件下能较可靠地工作；配备计算机可直接进行厄特弗斯改正、正常重力场、空间异常和布格异常计算，即具备实时处理能力。力场、空间异常和布格异常计算，即具备实时处理能力。除了这些主流重力仪之外，还一类振弦海洋重力仪，一直在不除了这些主流重力仪之外，还一类振

8、弦海洋重力仪，一直在不断地改进和完善。断地改进和完善。通过测量弦的谐振频率得到重力的变化。通过测量弦的谐振频率得到重力的变化。4.24.2 ：重力仪与野外重力测量方法：重力仪与野外重力测量方法 4.2.1 4.2.1 海洋重力仪海洋重力仪 一、海洋重力仪简介一、海洋重力仪简介 二、重力仪基本原理二、重力仪基本原理 4.2.2 4.2.2 野外重力测量方法野外重力测量方法 一、陆地野外重力测量方法一、陆地野外重力测量方法 二、二、海洋野外海洋野外重力测量重力测量海洋重力测量海洋重力测量在任意时刻在任意时刻 t t 自由落体的运动方程为：自由落体的运动方程为：落体的起落体的起始高度始高度从起始高度

9、起从起始高度起算的下落时间算的下落时间下落时的下落时的初速度初速度重重力力1 1、绝对重力仪的工作原理、绝对重力仪的工作原理绝对重力仪是根据自由落体定律研制的，具体分为自由绝对重力仪是根据自由落体定律研制的，具体分为自由下落法和对称自由运动法（也称上抛法）。下落法和对称自由运动法（也称上抛法）。自由下落法：自由下落法：假设落体在三个位置上的参数分别为：假设落体在三个位置上的参数分别为：设：设：自由下落法原理示意图自由下落法原理示意图则：则：激光干涉系统原理图激光干涉系统原理图 激光束分成两路：激光束分成两路：一路经主分光镜反射至一路经主分光镜反射至主体直角棱镜主体直角棱镜1 1；一路透过主分光

10、镜，经一路透过主分光镜，经反射镜反射镜6 6反射至固定参考主反射至固定参考主体直角棱镜体直角棱镜7 7；这两路光束分别经棱镜这两路光束分别经棱镜1 1和和7 7的折射，再通过主分光的折射，再通过主分光镜镜5 5、反射镜、反射镜8 8和透镜和透镜9 9一起一起反射进入光电倍增管反射进入光电倍增管1010。主体直角棱镜主体直角棱镜1 1装在自由落体上，它的光心和落体的质心重合；装在自由落体上，它的光心和落体的质心重合；由高度稳定的氦由高度稳定的氦-氖激光器氖激光器2 2射出的光束通过狭缝射出的光束通过狭缝3 3和准直透镜和准直透镜4 4而投而投射至主分光镜射至主分光镜5 5上；上；激光干涉系统激光

11、干涉系统 落体的下落过程中，两光束的光程差不断改变，它们在空落体的下落过程中，两光束的光程差不断改变，它们在空间叠加时就形成明暗交替的干涉条纹，这个光程差就是落体下间叠加时就形成明暗交替的干涉条纹，这个光程差就是落体下落距离的变化。记录出干涉条纹数目，由下式即可求得自由落落距离的变化。记录出干涉条纹数目，由下式即可求得自由落体下落的距离：体下落的距离：干涉条纹数是用电子计数器计数，由光电倍增管输出；干涉条纹数是用电子计数器计数，由光电倍增管输出；采用采用铯铯(铷铷)原子钟原子钟记录时间；记录时间；自由落体应安置在高真空度的容器内下落；自由落体应安置在高真空度的容器内下落；激光波长激光波长干涉条

12、纹数干涉条纹数2 2、相对重力仪的工作原理、相对重力仪的工作原理 一个具有恒定质量的物体在重力场一个具有恒定质量的物体在重力场中的重量随重力值的变化而变化。如中的重量随重力值的变化而变化。如果用另外一种力或力矩（弹力、电磁力果用另外一种力或力矩（弹力、电磁力等）来平衡这种重力（即重量）或重力等）来平衡这种重力（即重量）或重力矩的变化，则通过对该物体平衡状态的矩的变化，则通过对该物体平衡状态的观测，就有可能测量出重力的变化或两观测，就有可能测量出重力的变化或两点间的重力差值。用于相对重力测量的点间的重力差值。用于相对重力测量的重力仪就是根据物体平衡状态的观测测重力仪就是根据物体平衡状态的观测测量

13、重力的变化。量重力的变化。相对重力仪原理示意图相对重力仪原理示意图 按物体受力而产生位移方式的不同，重力仪可分为按物体受力而产生位移方式的不同，重力仪可分为平平移式和旋转式移式和旋转式两大类。两大类。（1 1）平移式：）平移式：日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种平移日常生活中使用的弹簧秤从原理上说就是一种平移式重力仪。设弹簧的原始长度为式重力仪。设弹簧的原始长度为S S0 0，弹力系数为，弹力系数为k k，挂，挂上质量为上质量为m m的物体后，其重量的物体后，其重量mgmg与弹簧形变产生的弹力与弹簧形变产生的弹力大小相等时，重物处在某一平衡位置上，其平衡方程式大小相等时，重物处在某一平衡

14、位置上，其平衡方程式为：为：平衡时弹簧的长度平衡时弹簧的长度 如果将该系统分别置于重力值为如果将该系统分别置于重力值为g g1 1和和g g2 2的两点上，则的两点上，则弹簧的伸长量不同，平衡时弹簧的长度分别为弹簧的伸长量不同，平衡时弹簧的长度分别为S S1 1和和S S2 2，由，由此可得：此可得：只要只要k k和和mm不变，两点间的重力差与重物的线位移差不变，两点间的重力差与重物的线位移差成正比。比例系数成正比。比例系数 C C 称为重力仪的格值，用它就可以将称为重力仪的格值，用它就可以将重物的位移量换算成重力差。重物的位移量换算成重力差。重物的线位移差重物的线位移差两点之间的重力差两点之

15、间的重力差零长弹簧：零长弹簧：是拉科斯特大约在是拉科斯特大约在19321932年设计的，这种弹簧年设计的，这种弹簧的弹力与弹簧支点到力作用点之间的距离成比例，即弹力与的弹力与弹簧支点到力作用点之间的距离成比例，即弹力与弹簧的长度，而不是与它们的伸长量成比例，意味着应力弹簧的长度，而不是与它们的伸长量成比例，意味着应力-应变曲线是一条通过原点的直线，好像弹力为应变曲线是一条通过原点的直线，好像弹力为“零零”时对应时对应的弹簧起始长度为零。制作零长弹簧的办法是在制造弹簧时的弹簧起始长度为零。制作零长弹簧的办法是在制造弹簧时先施加一个预应力。先施加一个预应力。拉科斯特拉科斯特&隆贝格（隆贝格（L&R

16、L&R）重力仪）重力仪（2 2）旋转式：）旋转式：仪器的弹性系仪器的弹性系统结构包括：统结构包括：重块、秤臂、重块、秤臂、零长弹簧（主弹簧）零长弹簧（主弹簧）及消震弹簧，上下及消震弹簧，上下摆杆，连杆；测微摆杆，连杆；测微螺旋等。当重力改螺旋等。当重力改变时，秤臂倾斜；变时，秤臂倾斜；旋转测微螺旋，使旋转测微螺旋，使摆杆上下倾斜，带摆杆上下倾斜，带动主弹簧，让秤臂动主弹簧，让秤臂回到零点位置。回到零点位置。仪器结构仪器结构 弹性系统弹性系统L&RL&R重力仪弹性系统结构图重力仪弹性系统结构图 采用上下两根摆杆来传采用上下两根摆杆来传动：放大主弹簧的伸长量；动：放大主弹簧的伸长量；消震弹簧的作用

17、：消震弹簧的作用：使旋转轴使旋转轴O O成为虚轴，成为虚轴，大大减小了摆系对旋转轴的大大减小了摆系对旋转轴的摩擦系数；摩擦系数；削弱振动影响，使摆的削弱振动影响，使摆的约化长度保持不变；约化长度保持不变；将旋转轴移至将旋转轴移至O O点，使点，使摆长减小，主弹簧上端点坐摆长减小，主弹簧上端点坐标标x x也减小，从而提高了灵也减小，从而提高了灵敏度。敏度。L&RL&R重力仪弹性系统结构图重力仪弹性系统结构图L&RL&R重力仪弹性系统装在由热敏元件控制的恒温箱内。重力仪弹性系统装在由热敏元件控制的恒温箱内。秤臂秤臂OBOB从转轴从转轴O O到质心的长到质心的长度为，主弹簧度为，主弹簧A A端固定在

18、端固定在Y Y轴上，轴上，且且OA=OB=OA=OB=常数常数b b。主弹簧为零。主弹簧为零长弹簧，其变形后长度为长弹簧，其变形后长度为L L，弹，弹力系数为力系数为K K。设秤臂与。设秤臂与Y Y轴夹角为轴夹角为 ，则其平衡方程式为：，则其平衡方程式为：O O点到主弹簧中轴线的垂直距离点到主弹簧中轴线的垂直距离因为因为A A点坐标为（点坐标为（0 0，y y），），B B点坐点坐标为（标为（x1,y1x1,y1），则有：），则有：工作原理工作原理L&RL&R重力仪工作原理图重力仪工作原理图（）（）（）（）由于：由于：将（将（4 4）式代入（）式代入（3 3）式有：）式有：两边取微分有：两边取

19、微分有：L&RL&R重力仪有两套读数装置：重力仪有两套读数装置：人工光学读数装置；人工光学读数装置；与计算机相连的电容放大读数装置；与计算机相连的电容放大读数装置；1 1：目镜座；：目镜座；8 8：聚光镜；：聚光镜；2 2：目镜筒；：目镜筒；9 9：灯泡；：灯泡；3 3：刻度片；：刻度片；4 4：场镜；：场镜；5 5：全反射镜；：全反射镜；6 6：物镜；：物镜；7 7：指示丝；：指示丝；光学读数系统示意图光学读数系统示意图仪器结构仪器结构 读数系统读数系统 A A为平衡体的负荷，为平衡体的负荷，A A1 1,A,A2 2为两块金属板，它们和为两块金属板，它们和A A组成两个平组成两个平行板电容

20、器行板电容器C C1 1,C,C2 2。Z Z1 1，Z Z2 2 为电桥中两个阻值一定的电阻，为电桥中两个阻值一定的电阻，V Vi i为输入为输入频率稳定的电信号，频率稳定的电信号，V V0 0是输出电信号。是输出电信号。电容放大读数系统示意图电容放大读数系统示意图 当当A A位于位于A A1 1和和A A2 2正中间时，正中间时，C C1 1=C=C2 2，Z Z1 1C C1 1=Z=Z2 2C C2 2；电桥平衡，无输出信；电桥平衡，无输出信号。号。在重力变化后，负荷在重力变化后，负荷A A有位移，使有位移，使C C1 1不等于不等于C C2 2，输出信号，输出信号V V0 0不等于零

21、。不等于零。该信号被送入锁相放大器中，经该信号被送入锁相放大器中，经放大、整流、滤波后送入记录仪中，放大、整流、滤波后送入记录仪中，用放大了的电流推动记录笔在记录用放大了的电流推动记录笔在记录仪上自动记录下来。仪上自动记录下来。仪器结构仪器结构 读数系统读数系统 其一：静力平衡系统，用来感受重力的变化，又叫灵敏系统，其一：静力平衡系统，用来感受重力的变化，又叫灵敏系统，是仪器的心脏。当重力变化时，系统中的平衡体（重荷）便会产是仪器的心脏。当重力变化时，系统中的平衡体（重荷）便会产生位移。生位移。其二：测读系统，用来观察平衡体的移动，并测量位移的大其二：测读系统，用来观察平衡体的移动，并测量位移

22、的大小。根据平衡体的位移，可以换算出重力的变化。小。根据平衡体的位移，可以换算出重力的变化。对灵敏系统：必须具有较高的灵敏以便感受出微小的重力变对灵敏系统：必须具有较高的灵敏以便感受出微小的重力变化；化；对测读系统：应具备足够大的放大能力以分辨出平衡体微小对测读系统：应具备足够大的放大能力以分辨出平衡体微小的移动，能够测量较大的重力变化范围，比及读数与重力变化间的移动，能够测量较大的重力变化范围，比及读数与重力变化间的换算方法简单。的换算方法简单。重力仪原理小结重力仪原理小结 不同类型重力仪的构造虽然差别甚大，但任何一台重力不同类型重力仪的构造虽然差别甚大，但任何一台重力仪都有两个最基本的部分

23、：仪都有两个最基本的部分：4.24.2 ：重力仪与野外重力测量方法：重力仪与野外重力测量方法 4.2.1 4.2.1 海洋重力仪海洋重力仪 一、海洋重力仪简介一、海洋重力仪简介 二、重力仪基本原理二、重力仪基本原理 4.2.2 4.2.2 野外重力测量方法野外重力测量方法 一、陆地野外重力测量方法一、陆地野外重力测量方法 二、二、海洋野外海洋野外重力测量重力测量海洋重力测量海洋重力测量 重力野外测量可划分为三个步骤：重力野外测量可划分为三个步骤：现场踏勘与编写技术设现场踏勘与编写技术设计，仪器的检查与标定以及野外测量。计，仪器的检查与标定以及野外测量。（一）、重力测量的技术设计（一）、重力测量

24、的技术设计 一、陆地野外重力测量方法一、陆地野外重力测量方法 技术设计中主要解决的问题是：技术设计中主要解决的问题是：工作任务要求；工作任务要求；工作比例尺的确定；工作比例尺的确定；精度要求和各项误差的分配；精度要求和各项误差的分配；野外工作方法的选择等；野外工作方法的选择等；1 1、重力测量的地质任务、重力测量的地质任务 作为地球物理勘探手段，确定地下矿藏的分布；作为地球物理勘探手段，确定地下矿藏的分布；用于地球动力学研究，测定地球的弹性、密度以及地壳的构造；用于地球动力学研究，测定地球的弹性、密度以及地壳的构造；用于天体力学研究，研究天体运动；用于天体力学研究，研究天体运动；用于大地测量学

25、研究，用于大地测量学研究，为归算观测成果和研究地球形状提供参数；为归算观测成果和研究地球形状提供参数；用于航天科学研究，用于航天科学研究，为空间飞行器的轨道计算和惯性导航提供服务；为空间飞行器的轨道计算和惯性导航提供服务；2 2、工作比例尺的确定、工作比例尺的确定 工作比例尺：工作比例尺：是提交的重力异常图的比例尺。是提交的重力异常图的比例尺。1 1：100100万和万和1 1：5050万：万：主要用于重力空白区，用以研究区域构造和地壳深部构造，主要用于重力空白区，用以研究区域构造和地壳深部构造，大体上对应地质上的大体上对应地质上的概查概查；1 1：2020万和万和1 1：1010万：万：主要

26、用于能源普查或经区域调查确定的成矿远景区，对应主要用于能源普查或经区域调查确定的成矿远景区，对应着地质上的着地质上的普查普查。1 1：5 5万或万或1 1：2.52.5万：万：主要用于局部异常体和局部构造，它对应着地质上的主要用于局部异常体和局部构造，它对应着地质上的详查详查。地质调查中常用的比例尺有：地质调查中常用的比例尺有：工作比例尺决定了测线、测网和测点的设计工作比例尺决定了测线、测网和测点的设计 小比例尺测量：小比例尺测量：对测网形状没有严格要求，可沿一些交通路对测网形状没有严格要求，可沿一些交通路线布置，并使测点均匀分布全区，成果图上每平方厘米线布置，并使测点均匀分布全区，成果图上每

27、平方厘米0.5-30.5-3个点。个点。大比例尺测量：大比例尺测量：建立比较规则的测网。建立比较规则的测网。-走向不明或等轴状勘探对象，宜采用点线距相等的方形网；走向不明或等轴状勘探对象，宜采用点线距相等的方形网；-在地表投影有明显走向的勘探对象，采用矩形网，测线方向在地表投影有明显走向的勘探对象，采用矩形网，测线方向与走向垂直。与走向垂直。不同的比例尺对测网的要求：不同的比例尺对测网的要求：测网：测网：开展面积性测量时，根据工作任务的要求，将测点在测区开展面积性测量时，根据工作任务的要求，将测点在测区内均匀分布组成测网。测网的大小和形状由勘探任务及勘探对象内均匀分布组成测网。测网的大小和形状

28、由勘探任务及勘探对象的大小和形状来决定。的大小和形状来决定。普查：是以不漏掉最小的、有工业开采意义的矿体产生的异常普查：是以不漏掉最小的、有工业开采意义的矿体产生的异常为原则，即至少应有一条测线穿过该异常。为原则，即至少应有一条测线穿过该异常。点线距要求：点线距要求：不大于该异常的长度；应保证至少有不大于该异常的长度；应保证至少有2-32-3个测个测点处在矿体异常的宽度范围内，一般为线距的点处在矿体异常的宽度范围内，一般为线距的1/2-1/101/2-1/10。不同的比例尺对测线及测点距的要求：不同的比例尺对测线及测点距的要求：详查或更高精度的测量：其原则是在异常范围内，相邻两点间详查或更高精

29、度的测量：其原则是在异常范围内，相邻两点间的异常可视为线性变化，能准确勾绘出异常的形态，并应在极值点的异常可视为线性变化，能准确勾绘出异常的形态，并应在极值点或拐点附近加密测点，以便准确地确定极值大小及位置。或拐点附近加密测点，以便准确地确定极值大小及位置。点线距要求：点线距要求：点线距均要缩小。点线距均要缩小。测线：测线：布设在一条直线上的测点组成测线。布设在一条直线上的测点组成测线。3 3、精度要求及误差分配、精度要求及误差分配海洋重力测量的误差包括：海洋重力测量的误差包括：（1 1）与海洋重力仪本身测量过程有关的误差）与海洋重力仪本身测量过程有关的误差ViVi；（如（如仪器固有误仪器固有

30、误差、外界干扰加速度引起的测量误差、温度系数改正误差、格值测定误差差、外界干扰加速度引起的测量误差、温度系数改正误差、格值测定误差和仪器零点漂移改正误差等。）和仪器零点漂移改正误差等。）（2 2）厄特弗斯改正不精确引起的误差）厄特弗斯改正不精确引起的误差VeVe；（3 3）空间改正误差）空间改正误差VfVf；（重力仪弹性系统到大地水准面之间（重力仪弹性系统到大地水准面之间的高度不准确引起的）的高度不准确引起的）（4 4）定位不精确引起的误差定位不精确引起的误差VpVp；（5 5）与重力基点有关的误差）与重力基点有关的误差VbVb；（基点联测误差和基点比对误差）（基点联测误差和基点比对误差）重力

31、异常的精度一般用异常的均方误差来衡量，它包重力异常的精度一般用异常的均方误差来衡量，它包括重力观测值的均方误差和对重力观测值进行校正时各项括重力观测值的均方误差和对重力观测值进行校正时各项校正值的均方误差。校正值的均方误差。重力异常的均方误差应根据地质任务和工作比例尺来重力异常的均方误差应根据地质任务和工作比例尺来确定。确定。如：如：1 1：2020万比例尺精度应高于万比例尺精度应高于2mGal2mGal，1 1：5050万比万比例尺精度高于例尺精度高于3mGal3mGal；在满足重力异常精度要求的前提下，可以根据仪器性在满足重力异常精度要求的前提下，可以根据仪器性能、工区地形情况、测地工作技

32、术条件等合理地分配重力能、工区地形情况、测地工作技术条件等合理地分配重力观测值均方误差与各项校正项的均方误差。误差分配合理，观测值均方误差与各项校正项的均方误差。误差分配合理，可以使野外施工提高工作效率，降低生产费用。可以使野外施工提高工作效率，降低生产费用。路线测量：路线测量：一般用于概查或普查阶段，重力测点沿交通方一般用于概查或普查阶段，重力测点沿交通方便的道路布置，测点大致均匀分布，线距没有严格要求。便的道路布置，测点大致均匀分布，线距没有严格要求。剖面测量：剖面测量：多用于详查或专门性测量，剖面线方向应垂直多用于详查或专门性测量，剖面线方向应垂直地质体走向，并尽可能通过地质体在地面投影

33、的中心部位，测点地质体走向，并尽可能通过地质体在地面投影的中心部位，测点不能偏离剖面线，在正常值区点距可大些。不能偏离剖面线，在正常值区点距可大些。面积测量：面积测量：是重力测量的基本形式，它可以提供工区内重是重力测量的基本形式，它可以提供工区内重力异常全貌。力异常全貌。4 4、重力测量方式重力测量方式 重力测量的方式为路线测量、剖面测量和面积测量。重力测量的方式为路线测量、剖面测量和面积测量。在进行野外施工之前和施工过程中，定期对使用重力仪进行认在进行野外施工之前和施工过程中，定期对使用重力仪进行认真真检查和调校与实验和标定检查和调校与实验和标定。仪器的检查与调校项目包括仪器的检查与调校项目

34、包括：测程、面板位置、水准器位置、：测程、面板位置、水准器位置、亮线灵敏度等，并应按上述顺序进行。亮线灵敏度等，并应按上述顺序进行。仪器性能的试验包括：仪器性能的试验包括：静态试验、动态试验和一致性试验。静态试验、动态试验和一致性试验。仪器的标定仪器的标定一般指仪器格值标定，特殊情况下还要进行温度一般指仪器格值标定，特殊情况下还要进行温度系数、气压系数和磁性系数的标定。系数、气压系数和磁性系数的标定。（二）、仪器的检查与标定（二）、仪器的检查与标定 重力仪的（纯）零点漂移：重力仪的（纯）零点漂移：是指仪器的弹性元件疲劳等造成的是指仪器的弹性元件疲劳等造成的仪器读数的变化。仪器读数的变化。重力仪

35、的混合零点漂移：重力仪的混合零点漂移：是指仪器的零点漂移、重力固体潮、是指仪器的零点漂移、重力固体潮、温度变化的影响等几种因素的叠合效应。温度变化的影响等几种因素的叠合效应。目的：目的：了解重力仪零点漂移的规律及静态条件下的测量精度。了解重力仪零点漂移的规律及静态条件下的测量精度。试验时，要求在仪器稳定后连续进行至少五昼夜的连续观测。试验时，要求在仪器稳定后连续进行至少五昼夜的连续观测。观测要求观测要求：每每3030分钟在模拟记录曲线上打时标一次，每分钟在模拟记录曲线上打时标一次，每1010分钟分钟打印一次记录，每打印一次记录，每3030分钟测量一次水深和潮高（供高度改正）。静态分钟测量一次水

36、深和潮高（供高度改正）。静态试验一般与重力基点比对工作结合进行，以获得零点漂移改正值。试验一般与重力基点比对工作结合进行，以获得零点漂移改正值。（1 1）重力仪的静态试验）重力仪的静态试验 目的：目的：了解仪器动态混合零点漂移的速率；在动态观测下仪器了解仪器动态混合零点漂移的速率；在动态观测下仪器达到的可能精度；确定最佳工作时间范围；达到的可能精度；确定最佳工作时间范围；确定最大线性零点漂移时确定最大线性零点漂移时间间隔；间间隔；动态试验是在接近野外施工条件下进行，选取具有一定重力差动态试验是在接近野外施工条件下进行，选取具有一定重力差的两个点（或多个点），采用与施工相同的运输方式，以多次重复

37、观的两个点（或多个点），采用与施工相同的运输方式，以多次重复观测的方法进行。两点间单程观测时间间隔约测的方法进行。两点间单程观测时间间隔约10-1510-15分钟，同时记录气温。分钟，同时记录气温。试验时间应超出开工前和收工后各一小时，并不少于试验时间应超出开工前和收工后各一小时，并不少于1212小时。小时。（2 2）重力仪的动态试验）重力仪的动态试验（三）、重力野外测量方法（三）、重力野外测量方法1 1、基点网的布置与观测、基点网的布置与观测2 2、普通点、检查点、补充点的布置与观测、普通点、检查点、补充点的布置与观测 3 3、测地工作、测地工作 1 1、基点网的布置与观测、基点网的布置与观

38、测基点：基点：重力仪本身存在着无法消除的零点漂移，随着观测时间的延长，重力仪本身存在着无法消除的零点漂移，随着观测时间的延长，零点漂移积累愈大，而且往往与时间呈非线性关系。因此，用重力仪在测零点漂移积累愈大，而且往往与时间呈非线性关系。因此，用重力仪在测点上进行观测时，需要一些精度更高、重力值已知的点来控制，称为基点。点上进行观测时，需要一些精度更高、重力值已知的点来控制，称为基点。基点网：基点网：基点在观测时都要联成封闭的网络，这些网叫基点网。任一测基点在观测时都要联成封闭的网络，这些网叫基点网。任一测段的重力普通点观测均应从基点开始，并终止于基点。段的重力普通点观测均应从基点开始，并终止于

39、基点。控控制制重重力力普普通通点点的的观观测测精精度度，避避免免误误差差的的积积累累；检检查查重重力力仪仪在在某某一一段段工工作作时时间间内内的的零零点点漂漂移移，确确定定零零点点漂漂移移校校正正系系数数；推推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。一般要求基点的精度比普通点高出一般要求基点的精度比普通点高出1 1倍以上。倍以上。基点网的作用：基点网的作用：根据仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件、观测时间长根据仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件、观测时间长短来确定基点网的密度，使之均匀分布全区。短来确定基点网的密度，使之均匀分布全区。为保证基点网

40、测量的精度，应用一台或多台精度高的仪器观为保证基点网测量的精度，应用一台或多台精度高的仪器观测；采用快速的交通工具运送；观测路线应按闭合环路进行，环测；采用快速的交通工具运送；观测路线应按闭合环路进行，环路中的首尾点必须联测；当需建立多个环路时，每个环路中必须路中的首尾点必须联测；当需建立多个环路时，每个环路中必须包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点，以便最后对基点网包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点，以便最后对基点网进行平差。进行平差。基点应布置在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，基点应布置在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，地点稳固，并按规定统一编号和建立永久或半永久

41、性标志。地点稳固，并按规定统一编号和建立永久或半永久性标志。基点网的布置：基点网的布置：以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正，能满足设计提出的以能对观测数据进行可靠的零点漂移校正，能满足设计提出的精度要求为原则。当所用的重力仪其零点漂移很小又近于线性时，精度要求为原则。当所用的重力仪其零点漂移很小又近于线性时，可以单向循环重复或往返重复方式进行。否则，应采用多台仪器多可以单向循环重复或往返重复方式进行。否则，应采用多台仪器多次重复观测方法。目前最常用的是三重小循环观测。次重复观测方法。目前最常用的是三重小循环观测。单向循环重复顺序是：单向循环重复顺序是：1-2-31-2-31-2-31-2-3

42、 往返重复顺序是：往返重复顺序是：1-2-31-2-33-2-13-2-1 三重小循环顺序是：三重小循环顺序是：1-2-1-2-3-2-3-4-3-4-1-2-1-2-3-2-3-4-3-4-.每台仪器的合格观测数据，于相邻两点间（一个边段）可得一每台仪器的合格观测数据，于相邻两点间（一个边段）可得一个独立增量。按有关规定，基点网的每一边段上应有个独立增量。按有关规定，基点网的每一边段上应有3 3个以上的独立个以上的独立增量。增量。基点网上的观测方法基点网上的观测方法:2 2、普通点、检查点、补充点的布置与观测、普通点、检查点、补充点的布置与观测（1 1）普通点的布置与观测：）普通点的布置与观

43、测：普通点：普通点：是测区内为获得探测对象引起的重力异常而布置的观测点。是测区内为获得探测对象引起的重力异常而布置的观测点。布置：布置：应按设计书中提出的测网形状、点线距等均匀布设在全区。应按设计书中提出的测网形状、点线距等均匀布设在全区。观测：观测：一般采用单次观测，但都必须在规定时间内（即最大线性时一般采用单次观测，但都必须在规定时间内（即最大线性时间间隔内）起止于基点上。间间隔内）起止于基点上。（2 2）检查点的布置与观测：）检查点的布置与观测：检查点：检查点：为检查普通点的观测质量，抽取一定数量的点做检查观测。为检查普通点的观测质量，抽取一定数量的点做检查观测。布置：布置：检查点在时间

44、上与空间上都大致均匀，即每天的观测和每一检查点在时间上与空间上都大致均匀，即每天的观测和每一条测线上的点都应受到检查。条测线上的点都应受到检查。应占普通点总数的应占普通点总数的5%-10%5%-10%，在大面积的区域调，在大面积的区域调查中也不应少于查中也不应少于3%3%。观测：观测：检查观测与初次观测时所用的仪器不同，操作人员不同、观检查观测与初次观测时所用的仪器不同，操作人员不同、观测路线不同。检查观测不应集中于施工后期统一进行，而应在平时测路线不同。检查观测不应集中于施工后期统一进行，而应在平时的普通点观测之中穿插进行，以便及时发现问题而尽快解决。的普通点观测之中穿插进行，以便及时发现问

45、题而尽快解决。当在施工过程中发现了重力异常，或可能是我们寻找的目标异常当在施工过程中发现了重力异常，或可能是我们寻找的目标异常时，有时需要布置补充观测。时，有时需要布置补充观测。原则：原则：保证重力异常的可靠、明显和完整保证重力异常的可靠、明显和完整 补充观测的布置时：补充观测的布置时：可以另外选择垂直异常走向或穿过异常区的测线；可以另外选择垂直异常走向或穿过异常区的测线；可以在原测网基础上进行测线、测点的加密；可以在原测网基础上进行测线、测点的加密；可以在原测线上延伸。可以在原测线上延伸。（3 3）补充观测：）补充观测：为了重力测量的进行和对测量结果进行各项校正，需进行一定为了重力测量的进行

46、和对测量结果进行各项校正，需进行一定的测地工作。在施工时常占去的测地工作。在施工时常占去1/3-2/31/3-2/3的人力和投资。测地工作的内的人力和投资。测地工作的内容包括：容包括：（1 1）按照技术设计要求布设重力测网，提供野外的重力测点位置。）按照技术设计要求布设重力测网，提供野外的重力测点位置。（2 2）确定重力测点的坐标；）确定重力测点的坐标；进行正常场校正和展点绘图。进行正常场校正和展点绘图。（3 3）确定重力测点的绝对或相对高程；）确定重力测点的绝对或相对高程；进行高度校正和中间层校正。进行高度校正和中间层校正。（4 4）当测区内地形起伏较大，需作相应比例尺的近区地形测量。）当测

47、区内地形起伏较大，需作相应比例尺的近区地形测量。进行地形校正。进行地形校正。3 3、测地工作、测地工作测量方法：测量方法：利用地形图定点、读高程；利用地形图定点、读高程；利用航空照片定点和确定高程；利用航空照片定点和确定高程；利用经纬仪定点；利用水准仪、气压测高计定高程；利用经纬仪定点；利用水准仪、气压测高计定高程；利用卫星定位技术等。利用卫星定位技术等。由于测地工作量大，技术要求高，需由专门从事测绘技术的由于测地工作量大，技术要求高，需由专门从事测绘技术的人员来完成。人员来完成。4.24.2 ：野外重力测量方法：野外重力测量方法 一、陆地野外重力测量一、陆地野外重力测量 二、二、海洋野外海洋

48、野外重力测量重力测量海洋重力测量海洋重力测量 根据地质任务确定具体的测量技术，包括：测网与测线的根据地质任务确定具体的测量技术，包括：测网与测线的布设、观测精度、观测技术措施的选择。布设、观测精度、观测技术措施的选择。1 1、重力测量技术、重力测量技术a.a.测网与测线的布设：测网与测线的布设：海洋重力测量测线的布设密度和测图比例尺，要根据任务和条件海洋重力测量测线的布设密度和测图比例尺，要根据任务和条件来确定，主要考虑满足计算平均空间重力异常的精度要求，同时满足来确定，主要考虑满足计算平均空间重力异常的精度要求，同时满足某些海域计算垂线偏差的精度要求。某些海域计算垂线偏差的精度要求。布设原则

49、布设原则：-测线网的主、副测线一般布成正交形，近海主测线应尽量垂测线网的主、副测线一般布成正交形，近海主测线应尽量垂直于区域地质主要构造线或海底地形走向线的方向；直于区域地质主要构造线或海底地形走向线的方向；-远洋区主测线如无特殊地质构造情况，可按南北向布设或与远洋区主测线如无特殊地质构造情况，可按南北向布设或与等深线垂直方向布设。等深线垂直方向布设。-海底地形复杂地带，要适当加密测线，加密的程度以能完善海底地形复杂地带，要适当加密测线，加密的程度以能完善地反映重力异常变化为原则。地反映重力异常变化为原则。-对测区中的岛屿四周水域，适当布成放射状网。对测区中的岛屿四周水域，适当布成放射状网。-

50、对于相邻图幅、前后航次、不同类型仪器、不同作业单位之对于相邻图幅、前后航次、不同类型仪器、不同作业单位之间的结合处要有检查测线或重复测线。间的结合处要有检查测线或重复测线。b.b.观测精度：观测精度：规定异常值的最低限必需大于规定异常值的最低限必需大于3 3倍均方误差。倍均方误差。重力测量重力测量目前还没有统一的精度分级标准。目前还没有统一的精度分级标准。c.c.观测技术：观测技术：仪器的检查、标定：仪器的检查、标定：重力仪重力仪静态、动态试验（检查静态、动态试验（检查“零漂零漂”），一致性试验，格值标定），一致性试验，格值标定。重力观测：重力观测：建立重力基点（网）：建立重力基点（网）：-岸