Problemy kalibracji grawimetrów absolutnych i względnych Andrzej Pachuta, Janusz Walo, Marcin Barlik, Tomasz Olszak Wydział Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej
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
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
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
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
PROJEKT MNiSW (2007-2009) 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
Problemy kalibracji. strona 7 Przęsło g wzorcowe g pomierzone [mgl] [mgl] k Jurków Nowy Sącz -69.801-69.7535 1.000681 Łącko - Krościenko -19.478-19.4839 0.999697 Łącko Nowy Sącz 22.057 22.1125 0.997490 Nowy Sącz - Bochnia 91.776 91.7371 1.000424 Jurków - Bochnia 21.965 21.9829 0.999186 Przęsło g wzorcowe g pomierzone [mgl] [mgl] k Kłodzko Ząbkowice 31,333 31,3086 1.000779 Kłodzko Łagiewniki 83,515 83,4898 1,000301 Ząbkowice Łagiewniki 52,182 52,1877 0,999891 Bolków Nowa Wieś Legnicka 52,335 52,3009 1,000652 Bolków Kamienna Góra -49,758-49,7515 1,000131 Nowa Wieś Legnicka Lubin 41,528 41,4320 1,002317 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
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
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
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
EFEKT rejon SUDETÓW Przęsło g wzorcowe [mgl] g pomierzone [mgl] Kłodzko Lubiąż 141,5153 141,4160 1,000702 Janowice Lubiąż 134,2734 134,1821 1,000680 rejon PODHALA Przęsło g wzorcowe [mgl] g pomierzone [mgl] Niedzica-Kacwin 12,5218 12,5158 1,000478 Niedzica - Łącko -37,1282-37,1112 1,000458 Kacwin - Łącko -49,6500-49,6216 1,000572 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
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
różnica wskazań względem średniego poziomu kampanii [mgal] 15 10 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 FG5-101 -2,7 ± 1,1 µgal 2,3 ± 4,1 µgal -2,8 ± 0,6 µgal 2,2 ± 0,9 µgal FG5-107 2,5 ± 3,0 µgal FG5-230 1,0 ± 1,0 µgal 0,0 ± 1,2 µgal Wyniki kalibracji 5 0-5 JILAG-5 ZZG IMGC FG5-101 FG5-107 FG5-230 -10-15 ICAG1997 ICAG2001 ICAG2005 ECAG2007 kampania kalibracyjna Problemy kalibracji. strona 13
Problemy kalibracji. strona 14 BOROWIEC (rezultaty z korekcją IMGC z 2001 roku) 1995-11 FG5-101 981246,147 0,002 2,7 981246,150 1996-05 IMGC 981246,139 0,005 12,1 981246,151 1998-08 ZZG 981246,164 0,004 5,5 981246,170 2006-10 FG5-230 981246,141 0,002-1 981246,140 2007-10 FG5-230 981246,140 0,002-1 981246,139 2008-10 FG5-230 981246,136 0,002-1 981246,135 GIBY 1996-07 ZZG 981391,444 0,002 5,5 981391,450 2006-10 FG5-230 981391,435 0,002-1,0 981391,434 2007-10 FG5-230 981391,438 0,002-1,0 981391,437 2008-10 FG5-230 981391,435 0,002-1,0 981391,434 LAMKÓWKO (rezultaty z korekcją IMGC z 2001 roku) 1996-05 IMGC 981377,604 0,005 12,1 981377,616 1997-10 ZZG 981377,625 0,002 5,5 981377,631 2006-10 FG5-230 981377,600 0,002-1,0 981377,599 2007-10 FG5-230 981377,607 0,002-1,0 981377,606 2008-10 FG5-230 981378,600 0,002-1,0 981378,599 Korygowanie obserwacji absolutnych
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),
Dziękujemy za uwagę Problemy kalibracji grawimetrów absolutnych i względnych