Lokalna kampania porównawcza grawimetrów absolutnych A i FG5-230 w Obserwatorium Geodezyjno-Geofizycznym Borowa Góra

Transkrypt

1 Lokalna kampania porównawcza grawimetrów absolutnych A i FG5-230 w Obserwatorium Geodezyjno-Geofizycznym Borowa Góra (1), Tomasz Olszak(2) Przemysław Przemysław Dykowski Dykowski(1), Tomasz Olszak(2) Instytut Instytut Geodezji Geodezji ii Kartografii, Kartografii, CGG CGG (2) (2)Politechnika Warszawska, GiK Politechnika Warszawska, GiK (1) (1)

2 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 2

3 Idea porównań Weryfikacja poprawności działania instrumentu, błędów pochodzenia kontrola stałości jednostki grawimetru Możliwość wychwycenia instrumentalnego wyznaczanej wartości przyspieszenia siły ciężkości przez dany instrument Kontrola poziomu odniesienia grawimetrycznego na terenie kraju Sposób na przekazanie międzynarodowego poziomu odniesienia grawimetrycznego z instrumentu na instrument Lokalne, Regionalne kampanie porównawcze mają za zadanie zagęszczenie/uzupełnienie międzynarodowych kampanii porównawczych grawimetrów absolutnych ICAG/ECAG Istotny punkt nowej definicji poziomu odniesienia grawimetrycznego 3

4 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 4

5 Instrumentarium FG5-230 Dedykowany do pomiarów laboratoryjnych realizacja pomiarów na punktach Podstawowej Fundamentalnej Osnowy Grawimerycznej (29 ptk) Typowy czas trwania pomiaru: godziny Estymowana niepewność pomiaru: ~2 µgal A Wysokosć pomiaru ~129 cm Wysokosć pomiaru ~72 cm Dedykowany do pomiarów polowych realizacja pomiarów na punktach Podstawowej Bazowej Osnowy Grawimerycznej (168 ptk) Typowy czas trwania pomiaru: godziny Estymowana niepewność pomiaru: ~5-7 µgal igrav-027 (rejestracja wspierająca) Próbkowanie: 1 sec Precyzja: ~0.05 µgal 5

6 Instrumentarium 1. Idea porównań e 6

7 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia igrav 7. Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 7

8 Lokalizacja Obserwatorium Geodezyjno-Geofizyczne Borowa Góra 8

9 Lokalizacja Obserwatorium Geodezyjno-Geofizyczne Borowa Góra G1 G2 9

10 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 10

11 Przygotowania Wyznaczenia rzeczywistego gradientu pionowego przyśpieszenia siły ciężkości na stanowiskach G1 i G2 grawimetrami LCR model G986 (PW) G1012, G1084 (IGiK) Wyznaczenia zrealizowane w trakcie trwania kampanii trzykrotnie na każdym stanowisku pomiarowym Odczyty grawimetrami zrealizowane na 5 poziomach od 6 do 160 cm 11

12 Przygotowania Wyznaczenia gradientu umożliwiły precyzyjną redukcję otrzymanych wartości przyspieszenia na 100 cm (ustalona wysokość porównania wyników) z błędem nie gorszym niż 1.1 µgal słup Wzz pomiar A [µgal/cm] Wzz pomiar FG5-230 [µgal/cm] Redukcja A [µgal] Redukcja FG5-230 [µgal] G G2 Niepewność A [µgal] Niepewność FG5-230 [µgal]

13 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 13

14 Kampania pomiarowa Każdy grawimetr powinien w miarę możliwości realizować typowy dla siebie schemat pomiarowy Kampania realizowana na przestrzeni 3 dni od 10 do 12 sierpnia 2016 roku FG5-230 Minimum 12 godzinny pomiar, serie realizowane co godzinę 100 spadków na każdym ze słupów G1 i G2 A Liczne standardowe ustawienia grawimetru po 8 serii, każda po 120 spadków realizowanych co sekundę. Na każdym ze słupów G1 i G2 kilkukrotnie na przestrzeni dni kampanii porównawczej 14

15 Kampania pomiarowa 15

16 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 16

17 Zmiany przyspieszenia z igrav-027 Zapis igrav-027 opracowany w analogiczny sposób jak pomiary absolutne: Model pływowy (Tamura) Pływy oceaniczne (FES04) Ciśnienie atmosferyczne (wsp nm/s2/hpa) Kontynentale zmiany hydrologiczne pominięte (<1 nm/s2) (*) Dryft usunięty w okresie kampanii porównawczej (liniowy 0.4 nm/s 2/dzień) Nie wprowadzona poprawka ze względu na ruch bieguna, w pomiarach absolutnych także nie uwględniona (*) 1 nm/s2 = 0.1 µgal 17

18 Zmiany przyspieszenia z igrav-027 Zmiany przyspieszenia siły ciężkości zarejestrowane przez igrav-027 wraz z epokami pomiarów absolutnych Poprawki do wartości przyspieszenia wyznaczonych przez A (pojedyncze ustawienie) i FG5-230 (pojedyncza seria pomiarowa) DOY

19 Zmiany przyspieszenia z igrav-027 Korekty do wartości przyspieszeń siły ciężkości uzyskanych przez grawimetry absolutne: FG5-230 A-BG -0.1 nm/s2 G nm/s2 G2-1.3 nm/s2 A A-BG +4.7 nm/s2 G nm/s2 G nm/s2 19

20 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 20

21 Opracowanie wyników Wzorcowanie grawimetrów w Głównym Urzędzie Miar FG5-230 (lipiec 2016) laser, wzorzec częstotliwości, barometr A (czerwiec 2016) laser, wzorzec częstotliwości, barometr Użycie tych samych modeli poprawek Model pływowy (Tamura) Pływy oceaniczne (FES04) Ze względu na ciśnienie atmosferyczne (-0.3 µgal/hpa) Poprawki dodatkowe Ze względu na masę własną grawimetru (SAC) Ze względu na dyfrakcję wiązki lasera (DC) Reprocessing pomiarów z wykorzystaniem wysokości efektywnej eliminacja błędów gradientu z wyznaczenia g, redukcja na wysokość 100 cm 21

22 Opracowanie wyników Absolutne wartości przyspieszenia siły ciężkości FG5-230 na wysokości 100 cm bez uwględnienia zapisów igrav G µgal ± 2.2 µgal G µgal ± 2.0 µgal A-BG µgal ± 1.8 µgal Absolutne wartości przyspieszenia siły ciężkości A na wysokości 100 cm bez uwględnienia zapisów igrav G µgal ± 5.5 µgal G µgal ± 5.6 µgal A-BG µgal ± 5.4 µga (*)Niepewności pomiaru dla poziomu ufności 67% 22

23 Opracowanie wyników Różnice absolutnych wartości przyspieszenia siły ciężkości (A minus FG5-230) na wysokości 100 cm bez uwględnienia zapisów igrav G1-4.1 µgal G2-4.3 µgal A-BG -5.0 µgal (7 dni różnicy epok pomiaru) Różnice absolutnych wartości przyspieszenia siły ciężkości (A minus FG5-230) na wysokości 100 cm z uwględnieniem zapisów igrav G1-4.1 µgal G2-3.9 µgal A-BG -4.5 µgal (7 dni różnicy epok pomiaru) 23

24 Opracowanie wyników Różnice absolutnych wartości przyspieszenia siły ciężkości (A minus FG5-230) na wysokości 100 cm bez uwględnienia zapisów igrav-027 Średnia różnica -4.2 µgal (G1 i G2) Różnice absolutnych wartości przyspieszenia siły ciężkości (A minus FG5-230) na wysokości 100 cm z uwględnieniem zapisów igrav-027 Średnia różnica -4.0 µgal (G1 i G2) Różnica 0.2 µgal między uwzględnieniem i nie uwzględnieniem zapisów igrav-027 Ostatnie porównanie międzynarodowe w Belval (Luxemburg) Średnia różnica -1.9 µgal 24

25 Plan prezentacji 1. Idea porównań 2. Instrumentarium 3. Lokalizacja 4. Przygotowania 5. Kampania pomiarowa 6. Zmiany przyspieszenia z igrav Opracowanie wyników 8. Podsumowanie 25

26 Podsumowanie Wyniki kampanii porówawczej są zadowalające (spójne na każdym ze słupów), spójne z kampanią międzynarodową w Belval (2015) Uwzględnienie zmian przyspieszenia siły ciężkości zarejestrownaych przez igrav-027 istotnie wpływają na wyniki Wyznaczone rzeczywiste gradienty pionowe przyspieszenia siły cięzkości umożliwiają wiarygodne porównanie grawimetrów Kampania była pierwszym krokiem do redefinicji poziomu odniesienia grawimetrycznego w skali kraju (z IGSN 71) z wykorzystaniem grawimetru nadprzewodnikowego i grawimetrów absolutnych Wykorzystanie igrav umożliwia porównywanie wskazań grawimetrów nie wprost (punkt A-BG) na przestrzeniu wielu dni 26

27 Podsumowanie Historia porównań A i FG5-230 od 2009 do 2016 roku 27