Problemy kalibracji grawimetrów absolutnych i względnych Andrzej Pachuta, Janusz Walo, Marcin Barlik, Tomasz Olszak

Transkrypt

1 Problemy kalibracji grawimetrów absolutnych i względnych Andrzej Pachuta, Janusz Walo, Marcin Barlik, Tomasz Olszak Wydział Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej

2 Problemy kalibracji. strona 2 Kalibracja grawimetru względnego metody laboratoryjne nachylanie, obciążanie masy próbnej, metody dynamiczne, porównanie rejestracji odczytów z grawimetrem absolutnym metody polowe kalibracja na bazach grawimetrycznych

3 Kalibracja na bazie grawimetrycznej Wyznaczona w oparciu o obserwacje względne lub absolutne na przęsłach baz grawimetrycznych k dg dg wzorcowe pomierzone Pomierzona różnica przyspieszenia poprawiona ze względu na: wysokość grawimetru nad centrem znaku poprawkę pływową poprawkę ze względu na dryft grawimetru Problemy kalibracji. strona 3

4 Problemy kalibracji. strona 4 SIEĆ POGK Zakładana głównie metodami względnymi w latach dziewięćdziesiątych. W ramach tej sieci wyodrębniono bazy grawimetryczne zawierające punkty absolutne ale złożone są również z punktów pomiarów względnych. Kalibracja na bazie grawimetrycznej dg wzorcowe PROBLEM: stan punktów sieci, starzenie wartości g

5 MODERNIZOWANE BAZY GRAWIMETRYCZNE Od roku 2008 bazy grawimetryczne złożone są jedynie ze stanowisk wyznaczeń absolutnych PROBLEM: dłuższe przęsła, czasowe zmiany przyspieszenia na punktach Problemy kalibracji. strona 5 Kalibracja na bazie grawimetrycznej dg wzorcowe

6 PROJEKT MNiSW ( ) Jednolity system grawimetrycznego odniesienia (JSGO) dla polskich stacji permanentnych GNSS i poligonów geodynamicznych Książ Do projektu włączono 5 istniejących punktów absolutnych i założono 9 nowych: 4 w obserwatoriach IGS 3 w pobliżu punków EPN 1 w Książu 3 w Sudetach 3 w Pieninach Borowiec Wrocław Lamkówko Kraków Borowa Góra Józefosław Problemy kalibracji. strona 6 Kalibracja na bazie grawimetrycznej dg wzorcowe

7 Problemy kalibracji. strona 7 Przęsło g wzorcowe g pomierzone [mgl] [mgl] k Jurków Nowy Sącz Łącko - Krościenko Łącko Nowy Sącz Nowy Sącz - Bochnia Jurków - Bochnia Przęsło g wzorcowe g pomierzone [mgl] [mgl] k Kłodzko Ząbkowice 31,333 31, Kłodzko Łagiewniki 83,515 83,4898 1, Ząbkowice Łagiewniki 52,182 52,1877 0, Bolków Nowa Wieś Legnicka 52,335 52,3009 1, Bolków Kamienna Góra -49,758-49,7515 1, Nowa Wieś Legnicka Lubin 41,528 41,4320 1, Wyniki kalibracji na przęsłach sieci POGK dla grawimetru LCR 986 Kalibracja na bazie grawimetrycznej wyniki Przy standardowym, zgodnym z wytycznymi technicznymi G-1.2 opracowaniu obserwacji

8 Problemy kalibracji. strona 8 Postulaty do modyfikacji strategii kalibracji wykorzystanie zmodernizowanych baz grawimetrycznych opartych o punkty absolutne zmiany algorytmów opracowania przęseł kalibracyjnych w kierunku wprowadzenia elementów związanych z gradientem pionowym, nieliniowym dryftem i modelowaniem poprawki pływowej za pomocą najnowszych współczesnych modeli pływowych (Tamura, Longman) Kalibracja na bazie grawimetrycznej pomiar

9 Problemy kalibracji. strona 9 Problem anomalii gradientu Przykładowo dg/dh JANOWICE WIELKIE = - 0,2269 mgal/m dg/dh ŚNIEŻKA = - 0,3122 mgal/m Zakładając gradient pola normalnego, błąd pomiaru tego przęsła wyniesie 8 mgal, dla wysokości instrumentu 10cm. Problem algorytmów modelowania poprawki pływowej Wskazanie na modelowanie algorytmem zaproponowanym przez Wenzla (podobnie jak w obserwacjach absolutnych) Kalibracja na bazie grawimetrycznej pomiar

10 Problemy kalibracji. strona 10 Wprowadzenie modelu Tamury (algorytmu Wenzla) w zdecydowanej większości przypadków powoduje zmniejszenie różnic odczytu grawimetru na punktach powtarzanych Problem modelowania dryftu grawimetru Statystycznie dobierany model dryftu z uwzględnieniem modeli nieliniowych Kalibracja na bazie grawimetrycznej pomiar

11 EFEKT rejon SUDETÓW Przęsło g wzorcowe [mgl] g pomierzone [mgl] Kłodzko Lubiąż 141, ,4160 1, Janowice Lubiąż 134, ,1821 1, rejon PODHALA Przęsło g wzorcowe [mgl] g pomierzone [mgl] Niedzica-Kacwin 12, ,5158 1, Niedzica - Łącko -37, ,1112 1, Kacwin - Łącko -49, ,6216 1, Postulaty: kalibracja jedynie pomiędzy punktami absolutnymi, zmiany sposobu opracowania obserwacji, inne modelowanie każdej z poprawek stosowanych w pomiarach względnych, w terenach górskich uwzględnienie poprawki związanej ze zmianami ciśnienia (dh=100m 1hPa 0,3 mgal) k k Kalibracja na bazie grawimetrycznej wyznaczenie skali Problemy kalibracji. strona 11

12 Problemy kalibracji. strona 12 Kalibracja grawimetru absolutnego Wiarygodność instrumentu wymaga stosowania zespołu czynników: quasi-permanentne obserwacje na stanowisku sprawdzanie stabilności podstaw metrologicznych laser, zegar uczestnictwo w spotkaniach kalibracyjnych jednolite procedury przygotowania sprzętu, pomiaru i opracowania danych

13 różnica wskazań względem średniego poziomu kampanii [mgal] grawimetry ICAG1997 ICAG2001 ICAG2005 ECAG2007 JILAG-5 0,5 ± 3,6 µgal 14,4 ± 0,2 µgal ZZG -5,5 ± 6,7 µgal IMGC 9,7 ± 3,0 µgal -12,1 ± 0,7 µgal -3,8 ± 3,0 µgal FG ,7 ± 1,1 µgal 2,3 ± 4,1 µgal -2,8 ± 0,6 µgal 2,2 ± 0,9 µgal FG ,5 ± 3,0 µgal FG ,0 ± 1,0 µgal 0,0 ± 1,2 µgal Wyniki kalibracji JILAG-5 ZZG IMGC FG5-101 FG5-107 FG ICAG1997 ICAG2001 ICAG2005 ECAG2007 kampania kalibracyjna Problemy kalibracji. strona 13

14 Problemy kalibracji. strona 14 BOROWIEC (rezultaty z korekcją IMGC z 2001 roku) FG ,147 0,002 2, , IMGC ,139 0,005 12, , ZZG ,164 0,004 5, , FG ,141 0, , FG ,140 0, , FG ,136 0, ,135 GIBY ZZG ,444 0,002 5, , FG ,435 0,002-1, , FG ,438 0,002-1, , FG ,435 0,002-1, ,434 LAMKÓWKO (rezultaty z korekcją IMGC z 2001 roku) IMGC ,604 0,005 12, , ZZG ,625 0,002 5, , FG ,600 0,002-1, , FG ,607 0,002-1, , FG ,600 0,002-1, ,599 Korygowanie obserwacji absolutnych

15 Problemy kalibracji. strona 15 Podsumowanie W odniesieniu do obserwacji względnych: kalibracja na zmodernizowanych bazach grawimetrycznych opartych o obserwacje absolutne, zmiana sposobu (standardu technicznego) opracowania obserwacji względnych, interwał modernizacji podzbioru punktów baz grawimetrycznych w zbiorze punktów tzw. sieci fundamentalnej. Podsumowanie W odniesieniu do obserwacji absolutnych: konieczność uczestnictwa w międzynarodowych mitingach CAG, stworzenie narodowego laboratorium grawimetrycznego wyposażonego w instrumentarium metrologiczne (GGOS PL),

16 Dziękujemy za uwagę Problemy kalibracji grawimetrów absolutnych i względnych