Realizacja projektu modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej kraju Jan Kryński 1), Marcin Barlik 2) 1) Instytut Geodezji i Kartografii 2) Katedra Geodezji i Astronomii Geodezyjnej Politechniki Warszawskiej
Treść prezentacji 1. Projekt modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej 2. Pomiary na punktach podstawowej osnowy bazowej - absolutne grawimetrem A10-020 - gradientów pionowych przyspieszenia siły ciężkości 3. Zapewnienie poziomu i skali podstawowej osnowy bazowej 4. Wyniki pomiarów na punktach podstawowej osnowy bazowej 5. Odniesienie POGK98 do nowej osnowy 6. Pomiary na punktach podstawowej osnowy fundamentalnej - absolutne grawimetrem FG5-230 - gradientów pionowych przyspieszenia siły ciężkości 7. Względne pomiary grawimetryczne wiążące punkty osnowy fundamentalnej z ich ekscentrami 8. Działania uzupełniające 9. Wnioski
Od 1998 roku Projekt modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej (1) dlaczego nowa osnowa grawimetryczna w Polsce? nowe punkty absolutne nowe punkty sieci grawimetrycznej nowe pomiary grawimetryczne rosnąca potrzeba ponownego wyrównania zmodernizowanej sieci grawimetrycznej W wyniku prac modernizacyjnych osnowy stwierdzono rozbieżności pomiędzy wynikami pomiarów absolutnych (do 20 µgal) około 100 punktów istniejącej osnowy zostało zniszczonych Stąd, biorąc pod uwagę - rozwój technologiczny absolutnych pomiarów grawimetrycznych - możliwość wykonywania w terenie pomiarów absolutnych - dostępność grawimetrów absolutnych FG5, a także potrzeba nowej osnowy grawimetrycznej w Polsce
Projekt modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej (2) główne założenia projektu osnowa grawimetryczna składa się ze stacji pomierzonych wyłącznie grawimetrami absolutnymi podział punktów osnowy na dwie grupy: - 1 grupa punkty fundamentalne umieszczone w budynkach, mierzone grawimetrami typu FG5 możliwie w jednej epoce (jeden na 15 000 km 2 ) - 2 grupa punkty bazowe, mierzone grawimetrami polowymi typu A10 w ramach intensywnych kampanii (jeden na 2000 km 2 ) stabilność i trwałość punktów osnowy zapewniające możliwość powtarzalnych pomiarów łatwość odtworzenia punktu, bez konieczności wyrównania zaawansowane strategie i technologie pomiarowe procedury i parametry metrologiczne w celu zapewnienia poziomu odniesienia grawimetrycznego osnowy włączenie POGK, ASG-EUPOS, POLREF, EUVN relacja z POGK98
Projekt modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej (3) zarys projektu opracowanego przez IGiK i PW w 2011 r. Nowa osnowa grawimetryczna przewidziana do założenia w 2012-2014 będzie się składała z 28 punktów fundamentalnych pomierzonych grawimetrem FG5 (1 na 15 000 km 2 i 7 w grawimetrycznych bazach kalibracyjnych) 169 punktów bazowych pomierzonych grawimetrem A10 (1 na 2 000 km 2 ) Wszystkie punkty nowej osnowy grawimetrycznej w Polsce będą miały położenie i wysokość określoną w państwowym układzie odniesienia Punkty bazowe (dobrze zastabilizowane punkty polowe) składające się z wybranych - punktów POGK (87) - ekscentrów punktów sieci ASG-EUPOS (63) - punktów POLREF (9) - punktów EUVN (5)
Projekt modernizacji podstawowej osnowy grawimetrycznej (4) projektowany rozkład punktów osnowy
Pomiary na punktach podstawowej osnowy bazowej (1) pomiary absolutne grawimetrem A10-020 oraz gradientu pionowego g 2012 r. (50 punktów) 2013 r. (118 punktów) 78 POGK (87 proj.) 4 EUVN (5 proj.) 7 nowych (5 proj.) 22 POLREF (9 proj.) 57 ASG-EUPOS (63 proj.)
Pomiary na punktach podstawowej osnowy bazowej (2) metodologia pomiaru na punkcie bazowym - pomiar absolutny g: co najmniej 2 niezależne pomiary g, w każdym 8 serii po 120 spadków, co 1s w interwałach 3 minutowych - gradient pionowy dg/dh: obliczony na podstawie 2 niezależnych pomiarów g grawimetrem wzgl. na 6 wysokościach: 20 40 60 80 100 120 100 60 20 z użyciem statywu skonstruowanego w Instytucie Geodezji i Kartografii
Zapewnienie poziomu i skali podstawowej osnowy bazowej (1) kalibracje grawimetrów względnych LCR na Centralnej Grawimetrycznej Bazie Kalibracyjnej w trakcie realizacji projektu - 2-krotnie kalibracje wzorca częstotliwości i lasera grawimetru A10-020 - 3-krotnie w trakcie realizacji projektu
Zapewnienie poziomu i skali podstawowej osnowy bazowej (2) udział grawimetru A10-020 w kampaniach porównawczych grawimetrów absolutnych w trakcie realizacji projektu - 3-krotnie międzynarodowe 5 µgal - offset grawimetru A10-020 - 2-krotnie z FG5-230 regularne, powtarzalne pomiary grawimetrem A10-020 na punktach sieci testowej w Obserwatorium Borowa Góra - 19-krotnie w trakcie realizacji projektu
Wyniki pomiarów na punktach podstawowej osnowy bazowej (1) pomiary absolutne grawimetrem A10-020 - podstawowe statystyki [µgal] (352 pojedyncze pomiary na 168 stacjach) pomiary gradientu pionowego g - podstawowe statystyki (334 pojedyncze wyznaczenia na 167 stacjach)
Wyniki pomiarów na punktach podstawowej osnowy bazowej (2) rozkład gradientów pionowych g pomierzonych na punktach osnowy bazowej [µgal/cm]
Wyniki pomiarów na punktach podstawowej osnowy bazowej (3) niezbędne poprawki ze względu na masę własną grawimetru A10-020 dyfrakcję wiązki lasera offset wskazań barometru grawimetru A10-020 zalegające warstwy śniegu niepionowość systemu optycznego offset grawimetru A10-020 globalny i regionalny wpływ hydrologii -0.6 µgal ±0.3 µgal +1.2 µgal ±0.6 µgal +0.8 µgal max -8.2 µgal ±1.6 µgal (2.0 3.0 µgal) +5.0 µgal ±1.1 µgal (-4.5 µgal, +4.8 µgal) dla punktów PBOG wartości g w systemie bezpływowym (porównanie POGK98 i PBOG14) poprawka do systemu pływu zerowego (3.5 4.9 µgal)
Odniesienie POGK98 do nowej osnowy 77 wspólnych punktów (POGK) dla obu osnów rozkład różnic g PBOG14 - g POGK98 [µgal] statystyki różnic g PBOG14 - g POGK98 [µgal]
Pomiary na punktach podstawowej osnowy fundamentalnej (1) pomiary absolutne g grawimetrem FG5-230 (21 punktów) wyznaczenie gradientu pionowego dg/dh (29 punktów) reprocessing obserwacji abs. g z lat 2006-2007 (8 punktów) Zmodernizowana struktura 29 stanowisk 2 bazy grawimetryczne nowoprojektowane punkty w bezpośrednim sąsiedztwie punktów IGS/EPN
Pomiary na punktach podstawowej osnowy fundamentalnej (2) metodologia pomiaru na punkcie fundamentalnym - pomiar absolutny g: 24 serie, każda co najmniej 100 spadków, co 10s w interwałach 1h - gradient pionowy dg/dh: obliczony na podstawie 2 niezależnych pomiarów g grawimetrem wzgl. na 4 wysokościach: 0 60 100 140 140 100 60 0 z założeniem liniowego współczynnika gradientu na wysokości 100 140 cm (droga spadku) i nieliniową funkcją g(h) używaną w redukcji na centr znaku
Pomiary na punktach podstawowej osnowy fundamentalnej (3) jednolitość opracowania wyników, dokładność wyznaczenia g - realizacja wymagań projektu w sferze jednolitego opracowania wymaga wprowadzenia identycznych poprawek w opracowaniu obserwacji absolutnych wykonywanych w ramach obu osnowy fundamentalnej i bazowej - niepewność określenia wartości g na punkcie osnowy fundamentalnej (dokładność?) Składniki niepewności Wartość składnika Niepewność składnik instrumentalny 1,10 μgal Niepewność składnik związany z ustawieniem instrumentu 1,00 μgal Niepewność poprawki pływowej przy założeniu wartości poprawki równej 50 Gal 0,05 μgal Niepewność poprawki pływowej oceanicznej przy założeniu wartości poprawki równej 1 Gal 0,10 μgal Niepewność poprawki ze względu na ciśnienie atmosferyczne 1,00 μgal Niepewność poprawki ze względu na ruch bieguna 0,05 μgal Niepewność wyznaczenia wartości g bez uwzględnienia błędu redukcji i czynnika statystycznego 1,79 μgal Błąd średni g wynikający z analizy statystycznej obserwacji 0,3 μgal Błąd wynikający z redukcji wartości przyspieszenia 1-2 μgal /m ± 2 Gal
Pomiary na punktach podstawowej osnowy fundamentalnej (4) Realizacja projektu: rozpoczęcie w 2014 r. planowane zakończenie - koniec 2014 r. Dotychczasowe doświadczenia - istotne różnice w porównaniu do poprzednich wyznaczeń Modernizacja baz grawimetrycznych (2006-2007) g 2006-2007 g POGK98 nawet 30 Gal nie środowiskowe przyczyny różnic
Względne pomiary grawimetryczne wiążące punkty osnowy fundamentalnej z ich ekscentrami związek osnowy fundamentalnej z osnową bazową - metrologiczny niezależna komparacja wzorców czasu i długości grawimetrów, wzajemne kampanie kalibracyjne (minimum dwa razy w roku) - względne pomiary grawimetryczne połączenie każdego z punktów osnowy fundamentalnej (z wyjątkiem Kasprowego Wierchu i Śnieżki) z najbliższym punktem osnowy bazowej ABS Ex1 punkt osnowy fundamentalnej ABS punkt osnowy bazowej
Działania uzupełniające osnowa fundamentalna - wykonanie pomiarów na punktach nowozastabilizowanych (2) - analiza porównawcza g 2014 z poprzednimi wyznaczeniami - analiza wyników względnych dowiązań punktów fundamentalnych - opracowanie ostatecznych wartości g oraz ocena ich dokładności osnowa bazowa - wykonanie pomiarów na dodatkowych punktach uzupełniających (1) - powtórzenie pomiarów g na wskazanych punktach (10) - opracowanie ostatecznych wartości g oraz ocena ich dokładności - weryfikacja odniesienia POGK98 do nowej osnowy
Wnioski Po modernizacji Polska Podstawowa Osnowa Grawimetryczna będzie 1. Oparta na najnowocześniejszych zdobyczach technicznych w dziedzinie pomiarów grawimetrycznych 2. Wykonana wg najnowocześniejszych standardów technicznych Cechować ją będzie: spójność pomiarowa w dziedzinie sprzętu i epoki pomiarowej lepsza struktura poprzez odtworzenie zniszczonych punktów integracja z punktami innych podstawowych sieci geodezyjnych dopasowany do standardu europejskiego systemu odniesienia wysokości system pływowy łatwość odtwarzania punktu poprzez wybór autonomicznej metody pomiaru każdego z punktów