Konserwacja i modernizacja podstawowej osnowy magnetycznej kraju

Transkrypt

1 Konserwacja i modernizacja podstawowej osnowy magnetycznej kraju Jan Kryński, Elżbieta Welker Instytut Geodezji i Kartografii Centrum Geodezji i Geodynamiki

2 Treść prezentacji 1. Pole magnetyczne Ziemi 2. Polska sieć punktów wiekowych - struktura sieci punktów wiekowych - wymagania pomiarowe - opracowanie obserwacji - konserwacji i modernizacja 3. Zdjęcie magnetyczne kraju 4. Wykorzystanie danych magnetycznych 5. Europejskie standardy magnetyczne 6. Podsumowanie

3 Zmienność pola magnetycznego Ziemi szybka znacząca niedokładnie prognozowalna opartych na Pole magnetyczne Ziemi (1) potrzeba ciągłych badań zmian pola aktualnych pomiarach z obserwatoriów magnetycznych (ciągły monitoring potrzebny do aktualizacji modelu globalnego oraz do wykorzystania tego modelu - jako wzorca odniesienia dla bieżących badań pola magnetycznego Ziemi i - do redukcji terenowych pomiarów magnetycznych) i regularnie powtarzanych pomiarach na sieci punktów wiekowych (wartości z punktów wiekowych uszczegóławiają model poprzez wprowadzenie ewentualnych lokalnych anomalii pola magnetycznego)

4 Pole magnetyczne Ziemi (2) zdjęcie deliknacji magnetycznej kraju potrzebne do utworzenia lokalnego (krajowego) modelu pola magnetycznego Ziemi, wykorzystywanego do wszelkich zadań związanych z magnetyzmem szczególnie istotne na terenach o dużym zróżnicowaniu pola Do aktualizacji krajowego modelu pola magnetycznego Ziemi oraz do redukcji terenowych pomiarów magnetycznych niezbędne są - wartości uzyskane na punktach wiekowych oraz - aktualne zapisy zmian pola z najbliższego obserwatorium magnetycznego lub ze stacji polowej

5 Polska sieć punktów wiekowych (sieć fundamentalna) (1) punkty rozmieszczone równomiernie na terenie kraju (1 punkt na km 2 ) lokalizacja punktów w miejscach odległych od - infrastruktury zakłócającej pole magnetyczne i - lokalnych anomalii magnetycznych o niewyjaśnionych źródłach badanie zmian gradientu pola wokół miejsca lokalizacji w promieniu m Struktura sieci punktów wiekowych Stabilizacja dwupoziomowa punktów znakami trwałymi (w Polsce słupy granitowe)

6 Polska sieć punktów wiekowych (sieć fundamentalna) (2) Wymagania pomiarowe czas trwania pomiaru na punkcie 2-3 dni (min. 16 serii pomiarowych) dokładność pomiaru (0.5' D; 0.3' I; 3 nt F) powtarzanie pomiaru niezależnych trzech składowych pola na punkcie co 2-3 lata dokładność wyznaczenia położenia punktu 5 m (wyznaczone za pomocą GPS) każdy punkt powinien mieć opis topograficzny w celu dokładnej jego lokalizacji i lokalizacji mir (celów naziemnych) potrzebnych do wyznaczenia kierunku północy geograficznej

7 Polska sieć punktów wiekowych (sieć fundamentalna) (3) Opracowanie obserwacji pomiary są redukowane momentalnie do obserwatorium bazowego (Centralnego Obserwatorium Geofizycznego IGF PAN w Belsku) lub do wariograficznej stacji polowej obliczenie przyrostu mierzonego elementu między punktem pomiarowym i obserwatorium na moment obserwacji ostateczne wartości składowych pola magnetycznego na punkcie wiekowym otrzymuje się przez dodanie wyznaczonego przyrostu do średniej wartości rocznej w obserwatorium bazowym przegląd sieci odbywa się na bieżąco przy każdorazowym pomiarze i w miarę potrzeby następuje rekonstrukcja punktu wiekowego lub jego przeniesienie ważna jest wtedy możliwość wykonania jednoczesnych pomiarów na punkcie starym i nowym w celu zachowania ciągłości serii pomiarowych

8 Polska sieć punktów wiekowych (sieć fundamentalna) (4) Konserwacja i modernizacja zbadanie zmian infrastruktury wokół punktu po przyjeździe na pomiar w miarę konieczności odkrycie punktu oraz oczyszczenie terenu wokół niego okopanie stanowiska kontrola stabilizacji punktu przy każdorazowych pomiarach przeniesienie punktu w nowe miejsce po stwierdzeniu zmian pola magnetycznego w jego okolicy poprawa stabilizacji punktu (nowe centrowanie) Punkty wiekowe po przeglądzie: Punkt prawidłowo zastabilizowany (Okmiany) Punkt z uszkodzoną stabilizacją (Klonów)

9 pomiary deklinacji magnetycznej na około punktach wykonano w latach : - punkty stabilizowane palikiem drewnianym, rozmieszczone równomiernie na terenie kraju i zagęszczone w terenie anomalnym - pomiary wykonano w ciągu jednego dnia w 2-4 seriach pomiarowych - dokładność pomiarów deklinacji 1' w 1965 r. na 756 punktach dokonano pomiaru 3 niezależnych elementów pola pomiary deklinacji magnetycznej powtórzono na 460 punktach w latach i powtórnie w latach Zdjęcie magnetyczne kraju (sieć podstawowa) (1) analiza różnic pomiarów archiwalnych i aktualnych wykazała konieczność wykonywania powtórnych pomiarów na punktach sieci, szczególnie w rejonach anomalnych, co najmniej raz na 20 lat

10 Zdjęcie magnetyczne kraju (sieć podstawowa) (2) pomiary na Bałtyku ~430 pkt dane archiwalne ~630 pkt pomiary na Bałtyku ~ pkt zgodnie z projektem Rozporządzenia MSWiA w spawie osnów punkty krajowego zdjęcia powinny być stabilizowane znakami trwałymi i powinny być na nich wykonywane pomiary trzech składowych (D, I, F)

11 Wykorzystanie danych magnetycznych badania zmian wiekowych pola magnetycznego Ziemi na terenie kraju i Europy opracowywanie map magnetycznych deklinacji na podstawie wartości z punktów zdjęcia magnetycznego kraju, zredukowanych do właściwej opracowaniu epoki prace usługowe obejmujące - obsługę magnetyczną na lotniskach - pomiary towarzyszące badaniom geofizycznym - pomiary dla celów nawigacyjnych dla służb cywilnych i wojskowych

12 Europejskie standardy magnetyczne Pomiary pola magnetycznego Ziemi to pomiary absolutne utrzymywanie jednolitego standardu europejskiego w obserwatorium bazowym jako poziomu odniesienia pomiarów magnetycznych cykliczne sesje porównywania instrumentów obserwatoryjnych jednolity sposób obliczania i uaktualniania baz kontrola instrumentów pomiarowych w obserwatorium bazowym (Centralne Obserwatorium Geofizyczne IGF PAN w Belsku) co najmniej 2 razy w roku przed i po sezonie pomiarowym opracowanie jednolitych standardów pomiarowych i redukcyjnych w ramach działalności powołanej w 2003 roku grupy MagNetE (Magnetic Net for Europe), (spotkania grupy 23 krajów Europy co 2 lata wymiana aktualnych danych i nowych opracowań)

13 Podsumowanie (1) Z ponad stuletnich badań zmian pola magnetycznego Ziemi wynika, że nie da się uniknąć systematycznych pomiarów ziemskiego pola magnetycznego ze względu na nieprzewidywalność i szybkość zmian tego pola, szczególnie w ostatnim 10-leciu Coraz więcej krajów widzi potrzebę założenia sieci punktów wiekowych i wykonywania na nich pomiarów magnetycznych (jest to też jedno z zadań grupy MagNetE)

14 Podsumowanie (2) W Polsce od lat sieć punktów wiekowych dzięki staraniom IGiK - jest na bieżąco konserwowana i - wykonywane są na jej punktach systematyczne pomiary 3 niezależnych składowych pola magnetycznego Polska, jako jedyna w Europie dysponuje ciągiem ponad 60-letnich obserwacji magnetycznych stanowiących unikalny materiał do - badań zmian wiekowych pola magnetycznego i - redukcji pomierzonych wartości deklinacji magnetycznej sieci podstawowej (zdjęcie magnetyczne) na dowolną epokę; ciągłość tych pomiarów należy bezwzględnie utrzymać Zdjęcie deklinacji magnetycznej wykonane w latach bardzo dobrze oddaje charakterystyczny dla Polski rozkład deklinacji. Należy jednak zdjęcie to weryfikować aktualnymi pomiarami przynajmniej co 20 lat potrzebę takich prac potwierdziły wyniki z powtórnych pomiarów na punktach sieci wykonanych w XXI wieku (dużej uwagi wymaga przede wszystkim teren północno-wschodni Polski ze względu na lokalne, silne i liczne anomalie)