絕對重力測量

絕對重力測量不僅可獲得地面觀測點上的絕對重力值,而且可用它作為基準,並進行重複觀測以監測重力場的變化,從而進一步獲得與地球內部物質遷移 、地殼運動等有關的變化特徵,為大地測量、地球物理、地球內部動力學機制、環境與災害監測提供測定絕對重力加速度。

基本介紹

• 中文名：絕對重力測量
• 外文名：absolute gravity measurement
• 要點：測定絕對重力加速度
• 內容：重要依據
• 套用：作為基準
• 原理：觀測物體的運動狀態以測定重力

簡介

絕對重力測量是測定絕對重力加速度的技術和方法。用儀器直接測定地面上某點的絕對重力值。地球表面上的絕對重力值約在978～983Gal。原理是觀測物體的運動狀態以測定重力，即自由落體測絕對重力（自由落體三位置法）。

測量儀器

現代絕對重力測量儀器大多是利用自由落體的原理來測量重力的。用雷射干涉技術精密地測量距離，用極為準確的時鐘和電子設備測定時間。因此，最新的現代絕對重力儀，如FG5類型已經達到微伽級別精度。我國計量科學研究所研製的NIM型絕對重力儀和NIM-2絕對重力儀的精度約為15微伽。擺儀法儀器操作複雜，精確測定擺長比較困難，精度較低，因此很少使用。

絕對重力測量

在地殼垂直運動研究中的作用

監測和研究地球動力學過程和工程建設以及環境因素等引起的地殼垂直運動,傳統的方法是採用幾何水準測量,這是常規大地測量方法中高精度的一種方法。但是,做為一種準差分的方法,它在研究地殼垂直運動中存在著明顯的不足:

(1)水準測量取決於重力場;

(2)由於受儀器觀測方法和環境條件的影響,隨著距離的增加,誤差積累非常嚴重;

(3)作業效率低,費用高,在高山區難以作業;

(4)做為一種相對測量技術,它只能提供地表的相對變化或傾斜,而不能測量絕對運動。

隨著近代空間技術的發展,空間大地測量技術如甚長基線(VLBI),人衛雷射測距(SLR)和全球定位系統(GPS)等日益廣泛地套用在地殼運動的監測和研究之中。然而,利用空間技術在監測和研究地殼垂直運動及其動力學機制方面存在著一些障礙:

(1)VLBI和SLR技術能給出高解析度的地殼垂直運動信息,但它非常昂貴,全球僅有幾十個VLBI和SLR觀測站。 (2)當前套用最廣泛的是GPS測量技術,GPS測量得到的高程變化是幾何空間變化信息。由於受到空間坐標系與地固坐標系轉換和地球質心的隨時間變化,以及受到大氣層高度變化等影響,它測定地殼垂直運動的精度只能達到幾個厘米,尚不能達到幾何水準的測量精度。

(3)由VIBI和GPS得到的是純幾何高程變化,不能得到地殼內部物質運動信息。

世界上許多國家紛紛利用絕對重力觀測技術建立高精度絕對重力網,監測重力場的非潮汐變化,並在海平面變化 、地震 、火山 、構造運動及有關的環境變化 、地質災害的研究中得到套用。

優勢

FG5型絕對重力儀可以監測出5～ 10 mm的地殼垂直運動。因此,可以認為它是一種快速、經濟的監測地殼垂直運動的手段。另外,在研究地殼垂直運動的動力學機制方面,與純幾何空間形變測量技術和相對測量技術(相對重力測量和幾何水準)等相比,它具有以下兩個方面的優勢:

(1)高精度絕對重力測量不僅能夠提供地殼垂直運動信息,而且能反映地殼內部質量運動的信息。如果將幾何形變測量與高精度重力測量相結合,便可對地殼運動機制的研究由靜力學、運動學研究發展為運動學—動力學研究,將三維空間研究擴展到四維空間。

(2)與一些常規相對大地測量技術相對比,絕對重力測量是一種“點技術”,它測量的是地表直接到物理質心的變化。它可以做為一種附加的和獨立的與地心有關的垂直參考基準。而相對測量技術是建立在一個時間上穩定的外部參考基準上,由於穩定參考基準難以確定,這給測量結果的處理、分析和評價等帶來困難。另外在某種意義上講,絕對重力測量僅取決於標準長度和時間的測量,不存在像相對重力測量那樣各測點之間有誤差傳播和積累。