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加密重力测量

发布时间: 2022-09-25 02:48:41

A. 测量控制网 是 什么

测量控制网是按一定的技术要求由许多测量控制点构成的,用以获取点的平面坐标或高程的网。

经典测量控制网大体分为平面控制网、高程控制网和重力控制网三类。

1、平面控制网是以一定形式的图形把大地控制点构成网状,测定网点的坐标,或通过测定网中的角度、边长和方位角,推算网点的坐标。

2、高程控制网由连接各高程控制点的水准测量路线组成。通过水准测量,可以求得相邻水准点之间的高差。为传算各水准点的高程,必须选择某一高程起算点,如水准原点;还需规定高程起算面,如似大地水准面。

3、重力控制网是由绝对重力点和相对重力点构成的网,作为一个国家重力基准的实现。平面控制网和高程控制网的观测都与地球重力场相联系,特别是高程控制网与重力的关系更为密切。因此,在建立平面和高程控制网中,重力测量也是其重要的组成部分。

(1)加密重力测量扩展阅读:

测量控制网作用:

1、为地形测图提供精密控制

国家测量控制网是具有统一坐标系统的高精度测量控制网,它是地形测量、航空摄影测量和工程测量中一切低精度控制网的基础,比如测绘地形图时所建立的测图控制网,就是以测量点为基础进一步加密而成的。在测绘全国性大面积地图中,测量控制网是不可缺少的。

2、为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料

研究地球形状和大小,就是要确定接近于地球形体的旋转椭球的长半径和短半径,而要确定两者,必须综合利用测量测量、天文测量、重力测量和卫星测量测量等资料才能解决问题。所以为研究地球形状和大小提供资料也是测量控制网的主要作用之一。

3、为国防建设和空间技术提供资料

在军事上,无论是常规火炮还是远程武器的发射,要想精确地命中目标,就必须知道发射点至目标的距离和方位,以及发射场至方位标的方位,为此就要提供具有足够精度的测量控制网点资料,以便联测或直接利用。

B. 测量中的加密怎么理解,加密重力测量中的加密又是撒意思.

测量中的加密,这个“密”不是密码的“密”,是密度的“密”,增加测量点的意思。比方说一个测区控制点很少,那么我们就要根据测区大小,重新布置控制点,使控制点的数量能满足使用要求,这个工作就称之为加密

C. 注册测绘师考试必须看那些规范关键看哪些内容是应该熟悉还是背下来

注册测绘师考试考试科目:共三门:《测绘综合能力》、《测绘管理与法律法规 》、《测绘案例分析》,需要看的规范有:

CHT 2009-2010 全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范
GB 22021-2008 国家大地测量基本技术规定
GB50026-2007工程测量规范
GB_T 23709-2009《区域似大地水准面精化基本技术规定》
GBT 12897-2006 国家一、二等水准测量规范
GBT 12898-2009 国家三、四等水准测量规范
GBT 14911-2008 测绘基本术语
GBT 17942-2000 国家三角测量规范
GBT 17944-2000_加密重力测量规范
GBT 18314-2009 全球定位系统(GPS)测量规范
GBT 20256-2006 国家重力控制测量规范
GBT15314-91精密工程测量规范
GBT17159-2009大地测量术语
JJG 100-2003 全站型电子速测仪 检定规程
JJG+414-2003+光学经纬仪检定规程.rarJJG703-2003光电测距仪检定规程

记得有一年考试综合能力四分之一题目出自工程测量规范,历年真题可以网络,好好研究一下

可以参考下2014年的考试大纲,可以网络,就不发链接了

《测绘综合能力》、《测绘管理与法律法规 》都是选择题,所以熟记下来就可以了,当然记忆力比较好也可以背诵,《案例分析》七大题,每大题中有3至4小题,涉及及的专业有大地测量与海洋测绘,工程测量及权属测绘、测绘航空摄影与遥感、地图制图与地理信息系统四大板块及相关的细分专业,考的基本上是基础知识及应用。以理解为主,以背诵为辅助

有条件的话可以参加下辅导班。

D. 测绘法规体系如何构成

国家测绘基准体系在形式上包括国家空间坐标基准框架、国家高程基准框架、国家重力基准框架、高分辨率的地球重力场和似大地水平面。
一、 国家空间坐标基准框架
由国家GNSS连续运行参考网站、国家GNSS A级网、国家GNSS B级网、地方GNSS C级网等组成。
(一) 国家GNSS连续运行网站
国家GNSS连续运行网站是构成国家空间坐标基准框架的基础,是现代大地测量坐标基准框架的骨干和技术支撑。通过国家GNSS连续运行网站与国际GPS服务(IGS )联网,可以获得我国及邻区大范围地壳运动边界条件的变化信息,推进我国地球科学等基础性研究;通过独立自主的卫星定轨计算,可具备提供精密星历的能力,从而推动GNSS动态、实时、高精度的定位服务,促进空间定位技术应用的社会化、产业化进程。
(二) 国家GNSS 大地控制网
大地坐标系统的应用和维持,应体现在有足够的密度,能覆盖整个国土和均匀分布的大地控制点。我国1980西安大地坐标系在大陆的分布密度约为1:(15km×15km)。而2000国家大地控制网(GPS2000)的点位只有2482点,平均3860km2才有一个点。并且上述73.5%的点位密集地布设在地壳断裂带处,新疆、青藏、东北、华南等大部分区域点位只占26.5%。
GPS2000网的点位分布不均匀,致使我国部分区域8000km2也难找到一个点。此外GPS2000网未能对陆海国土面积进行覆盖。为此,应对GPS2000网进行加密,布设国家现代GNSS点位。使建立的国家现代大地控制网能覆盖全部陆海国土。目前,也不可能按天文大地网那样每幅1:5万地形图上布设1-3个高精度的大地控制点,但在1:10万地形图幅内布设一个高精度的大地控制点还是有必要的。若按照1:10万地形图幅内布设一个国家GNSS大地控制点计算,在我国大陆上应布设5726个点。
如在近7000个岛礁上首先选取有人居住的433个岛,以及能控制整个海域的其他岛礁上布设600个GNSS大地控制网点,则我国现代大地控制网点位数量应有6300个左右。考虑到GPS2000网有的点位重合或相距太近(1-10km),个别点位已破坏,对经济发达的东部地区,点位应适当加密。现代大地控制网应在GPS2000网的基础上增加点位5100个左右为宜,其中600个在海岛上布点,4500在大陆上布测。
大地控制网只有定期进行复测,通过对不同时期观测的数据进行处理、分析,才能够发现点位所在的板块运动的速率及地壳变化趋势。如果将布设的所有GNSS大地控制点全部进行定期复测,则工作量大、经费投入高。因此有必要对加密的GNSS大地控制点分为A、B级布设。
二、 国家高程基准框架
在已布设的水准网基础上以全新的思维进行布设。在布设时主要顾及以下问题:
网的结构。在已布的国家一、二等水准路线的基础上,充分考虑经改造后的国道、省级公路、铁路等国家骨干交通路线。此外还应根据我国地壳板块的划分,适当地增补部分路线,使高程控制网能兼顾各部门的需求。
改进埋石方法。新布线路,除增加基岩点外,应在埋石方法上有大的改进,鉴于我国在冻土地区水准标石有较大的升降现象,应着重解决冻土地区标石的埋设深度问题。根据2002年“国家空间数据基础框架的前期试验设计”项目研究,国家高程基准框架由379条水准路线、241个结点、147个闭环组成,线路总长度为120000km。全网布点按照使用目的和规范要求基岩点、基本点、普通点和验潮站。此外,联合国家有关部门共建或改造现有的42个验潮站,组成全国验潮站网,每个验潮站均进行重力测量和GNSS测量,为求定国家陆海统一高程基准奠定基础。
三、 国家重力基准框架
由国家重力基准网、加密重力测量、卫星重力测量、航空重力测量等部分组成。其主要目的是对重力基准点进行适量的补充;利用地面重力测量、卫星重力测量等技术,逐步消灭西部重力空白区,提供我国30’× 30’平均重力异常格网成果;为国民经济建设各部门,提供高精度、高分辨率的重力场信息数据。
四、 似大地水准面
似大地水准面是一个最接近平均海水面的重力位等位面,是我国法定高程起算面。不论从大地测量未来发展需要还是对相关研究的重要作用来看,不断精化全球和区域大地水准面是大地测量学的一项长期战略性任务。尤其在当前GNSS定位时代,精化似大地水准面和建设传统的国家高程控制网同等重要。我国似大地水准面精化目标是:东部±(5-10cm),中部±(10-20cm),西部±(20-30cm)。达到上述目标后中小比例尺测图可以用GNSS卫星定位技术取代传统的、低等级的水准测量工作。

E. 测量有关的规范有哪些

1、1:500 1:1000 1:2000比例尺地形图航空摄影规范 GB 6962--86
2、1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范 GB 7930--87
3、1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量外业规范 GB 7931--87
4、海图图式 GB 12317--90
5、航海图编绘规范 GB 12318--90
6、中国航海图图式 GB 12319--90
7、中国航海图编绘规范 GB 12320--90
8、海道测量规范 GB 12327--90
9、1:25000 1:50000 1:100000地形图航空摄影测量内业规范 GB 12340--90
10、1:25000 1:50000 1:100000地形图航空摄影测量外业规范 GB 12341--90
11、1:25000 1:50000 1:100000地形图图式 GB 12342--90
12、1:25000 1:50000地形图编绘规范 GB 12343--90
13、1:100000 地形图编绘规范 GB 12344--90
14、地理格网 GB 12409--90
15、远程光电测距规范 GB 12526--90
16、国家一、二等水准测量规范 GB 12897--91
17、国家三、四等水准测量规范 GB 12898--91
18、近景摄影测量规范 GB/T 12979--91
19、坐标展点仪 GB/T 13605--92
20、国土基础信息数据分类与代码 GB/T 13923--92
21、1:5000 1:10000 地形图航空摄影测量外业规范 GB/T 13977--92
22、国家基本比例尺地形图分幅与编号 GB/T 13989--92
23、1:5000 1:10000 地形图航空摄影测量内业规范 GB/T 13990--92
24、立体坐标量测仪 GB/T 13991--92
25、工程摄影测量规范 GB 50167--92
26、地形图用色 GB 14051--93
27、短程光电测距仪 GB/T 14267--93
28、国家基本比例尺地形图修测规范 GB/T 14268--93
29、1:5000 1:10000 地形图图式(修订) GB/T 5791--93
30、工程测量规范 GB 50026--93
31、影象地图制印规范 GB/T 14510--93
32、地图印刷规范 GB/T 14511--93
33、1:1000000地形图编绘规范及图式 GB/T 14512--93
34、1:500 1:1000 1:2000地形图要素分类与代码 GB/T 14804--93
35、测绘基本术语 GB/T 14911--94
36、大比例尺地形图机助制图规范 GB 14912--94
37、摄影测量与遥感术语 GB/T 14950--94
38、精密工程测量规范 GB/T 15314--94
39、地图印刷光学密度量测规范 GB/T 15638--1995
40、1:500 1:1000 1:2000地形图图式(修订) GB/T 7929--1995
41、1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000地形图要素分类与代码 GB/T 15660--1995
42、1:5000 !:10000 1:25000 1:50000 1:100000地形图航空摄影规范 GB/T 15661--1995
43、1:250000地形图编绘规范及图式 GB15944--1995
44、电子海图技术规范 GB 15702--1995
45、1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量数字化测图规范 GB 15967--1995
46、遥感影像平面图制作规范 GB 15968--1995
47、航空摄影产品的注记与包装 GB/T 16176--1996
48、比长基线测量规范 GB/T 16789--1997
49、中、短程光电测距规范 GB/T 16818--1997
50、1:500 1:1000 1:2000地形图平板仪测量规范 GB/T 16819--1997
51、地图学术语 GB/T 16820--1997
52、地理点位置的纬度、经度和高程的标准表示法 (编码所) GB/T 16831--1997
53、1:25000 1:50000 1:100000地形图航空摄影测量数字化测图规范 GB/T 17157--1997
54、摄影测量数字测图记录格式 GB/T 17158--1997
55、大地测量术语 GB/T 17159--1997
56、1:500 1:1000 1:2000地形图数字化规范 GB/T 17160--1997
57、数字地形图产品模式 GB/T 17278--1998
58、省级行政区域界线测绘规范 GB/T 17796—1999
59、地形数据库与地名数据库接口技术规程 GB/T 17797—1999
60、地球空间数据交换格式 GB/T 17798—1999
61、数字测绘产品质量要求 第1部分:
数字线划地形图、数字高程模型质量要求 GB/T 17941.1—2000
62、国家三角测量规范 GB/T 17942—2000
63、大地天文测量规范 GB/T 17943—2000
64、加密重力测量规范 GB/T 17944—2000
65、房产测量规范 第1单元 房产测量规定 GB/T 17986.1 —2000
66、房产测量规范 第2单元 房产图图式 GB/T 17986.2 —2000
67、全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T 18314—2001
68、数字地形图系列和基本要求 GB/T 18315—2001
69、数字测绘产品检查验收和质量评定 GB/T 18316—2001
70、专题地图信息分类与代码 GB/T 18317—2001
71、城市地理信息系统设计规范 GB/T 18578—2001

F. 重力数据的野外采集

重力数据的野外采集包括:重力基点网的联测、基点网的条件平差、基点网的精度评价、普通测点的观测和精度评价等项内容。

(一)重力基点网的设立与联测

1.重力基点网的设立原则

重力仪存在零点漂移问题。位移大小只有在基准点上先后两次读数作比较才能确定。这个基准点称为基点。当测区面积很大时,只设一个基点工作很不方便,为了控制普通测点的测量精度,减少误差积累和提高效率,须设立多个基点。这些基点相互联系就组成基点网。此外,重力测量往往是相对测量,仪器测出的异常需在全区内选一个基准点为异常的起算点,这个起算点又称总基点。

基点网的设立原则如下:

(1)能控制普通线观测,且便于普通观测单元连接基点;基点应选择在交通方便、标志明显、地基稳固、干扰小、易于永久保存的地点。

(2)根据仪器零位变化的最大的线性时间间隔和交通运输条件等情况确定基点分布的密度和网形,在保证精度的前提下应尽量减少基点的个数。基点网中的基点一般要均匀分布在全区,在地形条件差的地段要多增设基点,同时基点要有统一编号。

(3)基点网联测应全部按闭合环路进行,当需要建立多个环路时,每个环路中包含相邻环路中的基点数不得少于两个,以便统一平差。

(4)基点网联测应使用完善而迅速的交通工具,可采用一台仪器多次重复观测或多台仪器重复观测。其目的是提高基点联测的精度,保证基点值的精度高于普通测点观测精

表2-3-1 重力基点分级建网的技术要求

注:1.本表限于山区1∶5万和平原区1∶10万以下小比例尺大面积的重力勘探要求。2.平原区1∶5万及其以上大比例尺小面积的高精度重力勘探,其基点网精度ε0不低于±0.03×10-5m/s2。度的2~3倍。所以基点之间重力差值(称增量或段差值)至少应由两个以上独立增量的平均值来确定。

(5)重力基点网原则上不允许有悬挂基点;在条件特别困难、一些普通观测单元无法连接基点时,报批后可发展少量悬挂基点,但悬挂基线臂的联测至少要有4个往返。

(6)不同队伍在同一地区工作时,应建立统一基点网;需多年的地区,应首先建立全区控制网(一级),然后分年度建立二级网;在同一地区不同队、年之间的公共边,要建立坚强边,并埋设基点永久标志,技术要求见表2-3-1。

2.重力基点网的联测方法

基点网联测应全部采用重复观测的方法,并要求:①同一点前后两次观测中仪器的摆放位置和高度应保持一致;②往返于两重力基点的两个非独立增量之差不大于两倍仪器的观测精度;③各基线圈闭合差不大于设计要求基点网精度的2槡L倍(L为本闭合圈平差基线边数)。常用的重力基点网的联测方法有三程循环观测和重复观测等方法。

(1)三程循环观测法

为了提高精度,尽量保证重复时间相近,多数基点网联测所采用的三程循环观测路线方法,即采用A→B→A→B的观测路线,如图2-3-1所示。这样的方式可以分别计算出A,B基点间两个非独立增量来,最后由这两个非独立增量的平均值计算出该段的总平均值,称为一个独立增量。

图2-3-1 三程循环观测法

图2-3-2 重复观测法

(2)重复观测法

重复观测路线是先从一个基点出发依次按顺序进行测量,到最后一个基点后按原路线返回再依次重复测量,路线如图2-3-2所示。采用双程往返观测法,要求两基点工作单元之间至少有三个连接点。

3.重力基点网段差值的计算方法

各相邻两基点间(一个边段)的重力差值称为段差。采用解析法或图解法都可以求得消除仪器零点漂移后的重力段差值。

对于一个边段来说:由一台仪器的观测数据可得到两个非独立增量(含义随后介绍),其平均值为一个独立增量;而多台仪器观测可得到多个独立增量,其平均值为一个平均增量,即该边段的重力段差。一般行业技术规范上单项指标要求:两重力基点间的两个非独立增量之差不大于两倍的基点观测精度,构成一个平均增量的各个独立增量与该平均增量之差不大于槡2倍的基点观测精度,否则应及时返工。

(1)解析法求取段差值

图2-3-3是对基点1,2采用三重循环观测结果与相应读数时间的关系图示。横轴表示时间t,纵轴表示读数S。由于常用的三重循环观测法在同一点上相邻两次观测的时间差较小,可以较好地控制重力仪的零点漂移,且在这较短的时间内,将零点变化视为线性变化。图中1,2代表G1,G2两个基点上各自的零飘折线,Sij,tij分别表示第i点上第j次观测的读数值和观测时间。由图中可知G1和G2基点之间的段差解析表达式为

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式中:ΔS1,ΔS2为非独立增量; 为读数独立增量,它能独立地表示两基点间的读数差;C为仪器的格值; 为重力独立增量,它能独立地表示两基点间的重力差。

图2-3-3 解析法求段差示意图

图2-3-4 图解法求段差示意图

(2)图解法求段差值

将各基点1,2,3,4的观测值与时间关系按一定比例尺绘在方格坐标纸上,将同一个基点不同时间的观测值用直线连接起来,如图2-3-4所示,图中1—1',2—2',……表示同一个基点读数随时间的零点位移情况。

利用作图这种办法也可以计算出相邻基点间的段差值。利用图中ΔS1和ΔS2的平均值同样可计算一个独立增量值:

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(二)重力基点网的条件平差与精度评价

1.重力基点网的条件平差计算

基点网中基点之间的段差得到之后,根据闭合圈的闭合差确定是否需要进行平差。平差的目的是合理修改测出的段差值,最终保证基点网中的每一闭合圈的闭合差(含义随后介绍)均为零。由于基点联测中观测的偶然误差不可避免,所以尽管段差值是几个独立增量的平均值,也很难保证没有闭合差(相邻基点之间联测时间的长短,独立增量个数的多少,仪器性能的好坏等因素都有影响)。这里主要介绍重力自由基点网以各边独立增量的个数为条件进行平差的过程。

(1)绘制基点网分布图

例如某一级基点网由八个边组成,两个闭合圈,如图2-3-5所示。首先在各边的外部(以所在的闭合为准)标出平均重力增量及变化方向(箭头指向重力值减小的方向)。然后求出各闭合圈的闭合差,以g.u.为单位(一般行业技术规范上单项指标要求:各闭合环路闭合差不大于基点网设计精度的2槡n倍,n为闭合圈平差边数,否则应及时返工)。闭合差等于圈中顺时针方向增量之和减去逆时针方向增量之和,并写在闭合圈中央,同时把权Pi(Pi等于第i条边独立增量的个数)写在各边段上。

图2-3-5 某区重力一级基点网分布示意图

(2)列出改正数条件方程式

设基点网由r个闭合圈组成,各闭合圈闭合差分别为ωa,ωb,ωc,…,ωr。把各圈每一边待求的改正数Vi编上序号,则可列出r个条件方程式。若ai,bi,ci,…ri(i=1,2,3,…,n)为条件式系数。系数的符号按各圈边段箭头方向确定,顺时针方向取正号,反之取负号,则有

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由图2-3-5结合式(2-3-8)可知:

由a环得a1=a2=a3=-1;a8=1,ωa=0.21;其余ai=0

由b环得b4=b8=-1,b5=b6=b7=1,ωb=0.47;其余bi=0所以,只有a,b两环时的改正数条件方程式:

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(3)建立联系数法方程式

法方程式组的一般形式为

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式(2-3-9)中,Ka,Kb,…,Kr称为各环联系数,方程个数与闭合环个数相同。

本例中的法方程式系数的计算,按表2-3-2进行。表2-3-2中边段编号就是改正数Vj的编号;a,b可看作改正数条件方程的编号;aj,bj分别为各式Vj的系数; 为第i条边的权;[]代表求i条边的和。根据算出的法方程组系数,建立的两个法方程式为

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(4)解法方程组

解式(2-3-9'),求得联系数为

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(5)计算各边改正数值Vi

将算出的联系数Ka,Kb和第i边的权的倒数 代入下式:

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本例中V1(第一边)改正值为

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由于例中a1=-1,b1=0,所以得

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同理可得

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(6)计算平差后的各边重力增量值(段差值)

首先将算出的各边改正数Vi值写在基点网示意图相应的边上。各边的重力增量(联测的平均值)Li与Vi的代数和,并用Xi表示,即平差后的重力增量值Xi

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利用平差值计算出的各圈闭合差应当等于零。但由于改正数Vi值四舍五入等原因,闭合差有时不为零,而有微小差异时可作适当调整,将不符值分配在不与邻圈接界的权较小的边上即可。例如上例中将V3不进到0.09而是舍去尾数只取为0.08g.u.,V4不取0.12g.u.而取0.13g.u.,这是允许的。

一般这种差异的分配原则是:①分配在非公共边上;②应分配在P较小的边上;③当权一样时分配在段差较大的边上。

(7)平差后各基点重力值的计算

各基点重力值是由各边平差后的重力增量值推算而得,因此它是各边重力增量值的线性函数,称为增量值函数G:

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表2-3-2 基点网条件平差计算表

注:表中括号内的数据供检查计算时使用。

对于自由网来说f0=0,fi(i=1,2,…,n)的确定方法为:当边段箭头方向同所求基点重力值到起算点的方向一致时f取+1,反之取-1,见表2-3-2。

本例中G2=0作为起算点计算的各基点重力值为

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2.重力基点网的精度评价

(1)求单位权中误差

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式中:r为闭合环个数;Pvv为各边段权系数与改正数乘积的和,它也可由闭合差和联系数计算求得,即

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在本例中:[Pvv]=-ωaKabKb=0.21×0.427+0.47×0.618=0.3801

代入式(2-3-13)得到

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(2)平差后各基点重力值误差计算

1)转换系数的计算。

转换系数qa,qb,…,qr满足下列方程组:

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方程式系数用表2-3-2的格式计算。对G7基点从表中查得

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得方程组为

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解方程组得

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同样可求得同其他基点相对应的转换系数其计算结果示于表2-3-3。

2)计算平差值函数的权倒数。

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本例G7基点的权倒数为

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同样可求得其他基点的权倒数,其结果也示于表2-3-3。

表2-3-3 重力基点网的精度统计表

3)计算平差后各基点重力值误差。

计算公式为

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本例G7基点重力值中误差为

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同样可求得其他基点重力值的中误差,其结果也示于表2-3-3。

4)检验计算结果。

采用不同路线计算部分基点的重力值,检验计算结果有无错误。本例是以G7基点进行验算,通过五个边段的增量值函数为

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(3)求基点网的精度

各个基点的精度求出后,用整个网内最弱点的误差表示基点网精度εω。例如本例中基点网内最弱点为G6基点,其中误差为±0.24g.u.,故此基点网精度为εω=±0.24g.u.。

如果所测基点网的精度达不到设计要求,应找出原因,并对基点重力值误差较大的边段返工,重新进行基点网的平差与精度评价,直至满足要求为止。

(三)普通测点的观测和精度评价

1.普通测点的观测

普通测点一般采用单次观测方法,每个工作单元首尾必须连接基点,即从某一个基点出发经过一些测点后回到该基点或到另一个基点的闭合观测,其路线如图2-3-6和图2-3-7所示。

图2-3-6 单基点的观测路线

图2-3-7 两个基点的观测路线

两基点间观测的时间不能超出仪器零位变化为线性范围的最大时间间隔,一般情况下当天闭合基点;特殊情况下不超过48h,隔日闭合必须作静掉处理,并且零点掉格须满足有关要求,48h闭合单元的总数不超过总闭合单元数的20%。

测点重力观测首先在基点上进行基—辅—基观测,最大与最小读数之差小于0.02格。不同的人进行观测时,存在着一定的视差,所以一般只在基点上换人。要在测线、测点允许偏差的范围内,合理选择点位,避开悬崖陡坎和微地形影响较大地段。

在工作过程中,如发现仪器受震或较大读数变化时(除去高程等因素),至少应返回受震前两个观测点重复观测后再继续往下测量,如有突掉情况应作突掉改正。

2.野外实测数据的混合零点改正计算

使用重力仪在野外普通测点上进行观测时,其读数的变化即包含了测点间相对重力的变化,也包含了仪器本身零位的变化,还包含了重力场随时间的变化。为了消除仪器本身零位变化和重力场随时间变化的综合影响,所进行的改正称之为混合零点改正。

在测量过程中利用两个不同基点(或同一个基点)进行控制,不但可以计算掉格系数,而且同样可以计算出各测点的混合零点改正值。其公式为

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式中:ti为第i个测点上的读数时间;tA为首次基点读数时间;K为掉格系数其表达式为

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式中:C为重力仪的格值,直接显示数字的仪器C=1;SB为尾基点读数;SA为首基点读数;ΔgB为尾基点重力值;ΔgA为首基点重力值;tB为尾基点读数时间;tA为首基点读数时间。

进行混合零点改正和求取测点重力值的步骤如下:

(1)计算各测点相对首基点GA的读数差ΔSi=Si-SA,式中Si为该测点的平均读格数;

(2)求取重力差Δg'i=C·ΔSi;

(3)计算随时间的零点位移率,即掉格系数K;

(4)根据各测点相对于首基点的读数时间差,求出混合零点位移改正值δgi;

(5)由Δgi=Δg'igi式计算出各点改正后相对于首基点的重力差值;

(6)将各测点相对于首基点的重力差值Δgi加上首基点的绝对重力值,即可求出该测点的绝对重力值。

注:当野外工作一天中对三次或更多次基点时,应以相邻两次基点观测时间间隔为一段,分段进行计算,中间的各基点即作为前一段的尾基点,又作为下一段的首基点。

3.检查点的观测和精度评价

为了检查普通点上重力观测的质量,需要抽取一定数量的测点进行检查观测,一般检查点数应占总点数的3%~5%。检查点的分布应做到时间上、空间上都大致均匀,即每天(每一测段)的观测或每一条测线都应受到检查。检查应及时进行,以便及时发现问题。检查观测时应严格做到一同三不同(同点位、不同仪器、不同时间、不同操作员)或二同二不同(同点位、同仪器、不同时间、不同操作员)。

普通测点的观测均方误差,以检查观测来评定,使用经过混合零点改正后的原始观测值和检查观测值计算。当同一点上仅作一次检查观测时,测点观测均方误差计算公式为

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式中:δi为第i点原始观测与检查观测值之差;n为检查点数。

当检查观测多于一次时,测点观测均方误差计算公式为

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式中:Vi为各检查点第i次观测值(包括该点参与计算平均值的原始观测值和所有检查观测值)与该点各次观测值的平均值之差;m为总观测次数(所有检查点上全部观测次数之和);n为检查点数。

在普通重力勘探中一般要求检查结果中,δi/2或Vi/2超过2~3倍普通点观测精度εg的点数不得超过检查点数的1%,否则应扩大检查量。检查点数不少于总观测点数的5%,异常的检查点数不能少于总检查点数的5%,详查阶段为总检查点数的30%,个别的畸点可以删去,但不能超过总检查点数的1%。当肯定质量有问题时,应根据具体情况作妥善处理(如有关测线返工或降低精度使用)。

4.补充观测

按原设计点距进行观测时,若发现异常变化较大,则可以临时决定加密点距进行补充观测。有时在野外遇到原设计点位无法施工,也可以再临时补充一些点进行观测。

(四)岩石标本的采集

地壳中的有关地质体,如岩体、矿体与周围岩性存在密度差异,这是开展重力勘探工作的前提。测定和分析岩(矿)石的密度数据,研究它们的特征、成因及其变化规律,是对重力异常进行解释的主要依据。物性参数的测定和统计整理是重力勘探野外工作中一项必不可少的内容。

岩石标本采集的要求如下:

(1)采集有代表性的岩石标本,对于岩层厚、分布范围广的地层和勘探目标层都应重点采集;

(2)充分利用已有钻井深层岩心获取深部标本;

(3)标本应及时登录和编号,准确定名,注明采集地点和地层时代;

(4)每一地层的岩石标本数不少于30块,每块质量以100~200g为宜。

G. 地基勘察的电阻率方法

电阻率法是以岩土介质的导电性差异为基础。岩土介质的电阻率与以下因素有关:自身矿物组分、结构、构造、孔隙度和含水性等。矿物骨架的电阻率是很高的,但岩石在长期的地质作用过程中,受内外地质作用而出现断裂和裂隙,使得断裂、裂隙和矿物骨架之间充填有水分,从而使岩石整体的电阻率要低于矿物骨架的电阻率,尤其是含有矿化度高的水或者是富含各种元素及其离子的废液,电阻率会更低。岩石愈致密,孔隙度愈小,相应地含水分少,电阻率高,反之电阻率就低,这是电阻率法能在化分岩性、确定岩石破碎带位置、埋深和划分污染范围时能取得良好效果的原因。

电阻率法分为两类:电阻率剖面法和电阻率测深法。

电剖面法在填埋场建设中可提供如下资料:表层地质情况、岩层顶面的地形、确定含水层厚度、查清地质构造、探测基岩埋深、风化壳厚度、探测地下洞穴、暗河位置及分布、构造破碎带及滑坡带位置。

高密度电阻率法可在一条剖面上获得不同装置和不同电极距的大量数据,将这些数据处理后可获得视参数的等级断面图和等值线断面图,或进行层析分析。为了提高数据的处理能力和显示效果,在数据反演和三维可视化方面是今后的发展方向之一。根据曲线的形状和变化特征,确定含水层的厚度、地层变化和断裂、裂隙、溶洞等的位置等。

8.1.1.1 粘土层勘察

为评估废弃物堆放场的地址是否合适,应当首先对地下水的含水层和隔水层的分布、厚度有一个准确的认识。地下粘土层是理想的隔水层,但沉积年代较新的粘土普遍存在强度小、压缩性大的缺点。由于粘土层对地震波和电磁波有较强的吸收,所以地震、探地雷达的使用受到限制,比较适合于开展电法勘探。传统的方法有垂直电阻率测量(VES)和电剖面法测量(EP)。VES可获得垂向(深度)上的视电阻率变化,一般采用四电极排列,测量极距由中心逐渐向两边增大,以加大探测深度。EP法是以固定的极距沿某一测线逐点向前移动,以获得一定深度范围内横向上电阻率的变化。这两种方法应用非常普遍。VES首先是假定所研究的地下目的体是层状介质,但应当注意这在很多情况下并非如此。EP所获取的是某一深度的视电阻率数据,若要使反演结果的精度更高,需采集大量的数据。下面是在韩国釜山勘察地下粘土层的分布和厚度的例子。2002年举办过亚运会和世界杯足球赛。当时为修建比赛场馆和机场等设施的需要,在河流入海口的三角洲平原地区围海造地。调查发现,该区第四系地层中含有厚度不一的粘土层,称之为釜山粘土。地层顺序由上而下依次为:粉砂质土、釜山粘土、沙土层、白垩纪基岩(花岗岩、流纹岩、安山岩)。釜山粘土层一般厚度在20~40 m之间,在河流入海口的地方厚达70 m。对粘土层地基的加固处理包括袋装砂井、加入填充物质然后碾压挤出水分等防液化措施。但有一个共同的前提是要搞清楚粘土层的厚度和分布。这直接决定了后续工程量和所需的施工时间。为此开展了电阻率测量,电阻率成像测量对四个填海区进行了详细研究,这四个地区将分别建设工业区和生活区、国际机场、新的生活区和一个赛马场。我们仅以工业区和生活区的地球物理调查为例加以说明。根据已有的钻孔资料,有关土壤的一部分参数如表8.1.1。

表8.1.1 部分粘土参数

测线布置和测量方式见下图8.1.1和图8.1.2。

图8.1.2中,电阻率测量极距为10m,比较了滚动式偶极-偶极测量与传统的偶极-偶极测量的效果,滚动式偶极-偶极测量就是固定一个排列后,改变极距因子n从1到7,这样就相当于完成一次70 m长的探测距离,然后再向前移动10 m,再使极距因子n从1到7,再完成一次70 m的探测距离,依此类推,直到整条测线全部测完。210 m长的测线需向前滚动18次,随着n的加大探测深度也在逐渐加深。在整个过程中极距始终保持10 m不变。传统的偶极-偶极是以改变极距的方式来加大探测深度的(图8.1.2(b)),很显然这种测量方法仅需7个排列就可完成210 m的测线。且探测深度比滚动式测量大,所以选择偶极-偶极法测量。图8.1.3是根据5个钻孔资料获得的粘土分布剖面。地表以下11 m范围内是沙土层,11~19 m是粉沙土层,19~42 m是粘土层。P-10附近的梯形框指的是电阻率的测量方式和探测深度。

图8.1.1 测区位置及测线布置示意图

图8.1.2 电阻率测量示意图

图8.1.3 钻孔控制的调查剖面

图8.1.4是电阻率测量结果(彩色图置于章后,下同),有效探测深度为27 m。粘土层的界线十分清楚,视电阻率在1~3 Ω·m,粉沙土5~20 Ω·m,沙土40~50 Ω·m。

为了便于对比,验证测量结果的准确性,在现场实际测量的基础上还设计了一套室内测量黏土电阻率的装置(图8.1.5,图8.1.6,图8.1.7)。因为岩土工程师常常向地球物理工程师提出这样的问题,那就是电阻率参数能否像其他土力学参数那样来作为一个表征粘土性质的参数,现在看来答案是肯定的,但电阻率参数与其他土力学参数不同,电阻率不仅与粘土本身有关,更主要的是受粘土的含水量和孔隙中的离子浓度的影响,因此它的变化范围因地而异。下面是一个室内测量粘土电阻率的例子。这样做的优点是验证了野外的测量结果,更能直观地感受到电阻率测量结果的可靠性。

图8.1.5 测量粘土电阻率的装置

为了证明样品的电阻率与测量的形状无关,而设计了一套测量装置(图8.1.7),圆桶的直径75 mm,高度110 mm,实际上就是截取一段取样用的PVC管。供电电极A、B是5 mm厚、直径75 mm的铜片。分别固定在样品的顶部和底部。测量电极M、N是一对直径1 mm、30 mm长的铜钉。间距分别为4 cm和8 cm。电源是一个1.5 V、1 A的电池。起初考虑到测量电极对不同深度可能有反应,因此选择了不同的深度分别做了试验,结果发现测量电极对深度的反应不明显。取1/2和1/4的样品进行试验,结果发现也不受样品形状变化的影响。将实测的电阻率结果与含盐量、含水量、有机质含量、深度、相对密度、塑性参数进行相关分析后发现,除与含盐量呈负相关外,与其他参数无相关性(图8.1.8)。

图8.1.6 不同深度的电阻率测量装置和测量结果

图8.1.7 不同形状样品的电阻率测量装置及测量结果

8.1.1.2 卵石层勘察

下面是在美国衣阿华城中部用高密度电法勘察地下河卵石分布的一个实例,砾石层的渗透性大,对污染物的净化能力弱,还容易引发不均匀沉降造成地基失稳,对建设垃圾填埋场极为不利。衣阿华城历史上是冰川洪积物堆积区,地下分布有冲刷良好的砾石层,是当地极好的路基垫层和建筑材料。砾石层主要沿着冰雪融化后的水流分布,形成一个连一个的阶地。采用24根电极的高密度电阻率测量系统,温纳-斯伦贝格排列,分别比较了电极距4 m和2 m的效果(图8.1.9、图8.1.10,彩图),发现探测的有效深度在15 m左右。比较发现2 m极距比4 m极距的垂向分辨率有一定的提高。数据处理采用非线性最小二次方优化反演技术,反演数据均方根误差(RMS)<5%,一般1%~2%。从图8.1.9上看出,砾石层埋深在3 m左右,呈透镜状,视电阻率300~1500 Ω·m,厚约10 m,表层低阻层是人工回填土,最底层的低阻层是粒度很细的沙土层。反演结果与实际测量结果非常一致,说明该反演方法是有效的(图8.1.11,彩图)。

图8.1.8 电阻率和其他参数的相关关系

观测中发现,地下电阻率的季节变化,也是一个要考虑的问题,不同季节,降雨量的差异,使得地下各层介质中的含水量、地下潜水面的深度发生显着的变化。图8.1.12(彩图)是2000年11月在同一剖面上观测到的电阻率结果,11月是非常干燥的季节,砾石层的电阻率与潮湿季节(4月份)相比,4月份砾石层的测量结果为300 Ω·m,而11月份则达到1500 Ω·m。说明电阻率除受岩石类型和岩石粒度的控制外,水的饱和程度是非常重要的影响因素,需要说明的是介质含水量的增加使视电阻率在一定程度上降低。

8.1.1.3 基础结构的勘察

希腊雅典附近的马拉松混凝土水坝,位于雅典北部偏东30 km。库容18×108 m3,始建于1926年,在1999年遭受里氏5.9级地震,加之水库运行年代较长,现在怀疑坝体有不均匀沉降和渗漏,需要检查坝体的渗漏情况及混凝土的质量。垃圾场的结构虽然与钢筋混凝土大坝有很大的差别,但在探测渗漏等问题上,在方法的选择上有互相借鉴的作用。大坝调查的目的包括以下几个方面:坝体混凝土的机械强度与沉降观测;地震P、S波速;电阻率特征及泊松比;可能的渗漏裂隙及裂缝;坝体风化的范围和深度。采用的调查方法包括:用地震勘探检测坝体混凝土的动力特性。根据视电阻率与湿度密切相关,作为探测坝体有无渗漏的首选方法。用探地雷达检测坝体可能存在的裂缝。

坝体混凝土的视电阻率随湿度变化,一般在10~105 Ω·m范围内。为了使电极与坝体的混凝土良好接触,使用的是硫酸铜溶液电极,作偶极-偶极排列,2 m极距,测量结果见图8.1.13(彩图),在测线中央发现有一片深色的低阻区,并且向下延伸,视电阻率在40 Ω·m以下,推测为被渗水浸润过的混凝土位置,当电阻率在20 Ω·m以下时,推测有渗水沿渗漏通道流过。随着测线向下游方向布置,湿度越来越小,测线中心的异常也逐渐变小。

8.1.1.4 活动断层的勘查

调查区位于新西兰奥克兰市东南40 km,区内有一条大的断层,自晚中新世到上中新世以来,一直处于活跃状态。最近调查发现,这些活动断层的存在使奥克兰成为新西兰的地震危险区。为配合地震预报研究,需要找出断层的准确位置。地表被第四纪沉积物覆盖,表面仅可观测到微陡坎地貌,推测是断层活动的标记。采用的地球物理方法有:重力测量、垂直电阻率测量(VES)、电阻率剖面测量、高精度地震反射/折射测量、探地雷达(GPR)。测量位置及测线布置见图8.1.14(彩图)。重力测量:断层上下盘密度差异是形成重力异常的主要原因,上升盘沉积的第四系覆盖层薄,密度较大的基岩距地表浅,微重力结果表现为高值异常;下降盘则被第四系覆盖的厚度大,基岩较上盘深,微重力结果为低值异常。因此重力测量可得到第四系覆盖层的厚度和断层位置、倾向等资料。沿A、B剖面共布置了63个重力观测点(图8.1.15,彩图),间隔100~200 m,在发现水平重力梯度变化大的地方测点间隔加密到25~40 m。仪器为LaCoste 和 Romberg G型重力仪。测点高程用GPS测量,精度±5 cm。数据经计算和岩石密度修正、地形(半径22 km)改正后的误差小于1×10-8m·s-2。从图中看到,第四纪沉积物覆盖厚的河床上有明显的重力低异常,黑色的点为观测点对应的重力结果,虚线表示的是三次多相式拟合的区域布格异常,一般来讲,重力异常陡变的地方对应于断层的位置。

VES测量:VES测量主要是了解基岩的电性,为二维电阻率成像提供可靠性资料。同时与重力测量结果进行比对(图8.1.16,彩图)。VES测量的结果表明地表2 m左右的电阻率为100~330 Ω·m,代表了含水较少的地表土;其下是电阻率为18~40 Ω·m,厚度达28~205 m的第四纪沉积物;再下即是基岩(硬砂岩),电阻率为180~520 Ω·m。

2D电阻率成像测量:剖面A1总长500 m,中间300 m段电极距为5 m,两侧各有100 m极距为10 m,测线布置的原则是垂直断层的可能走向。剖面A2与A1部分重叠,长度仅有100 m,电极距试验了1 m和2 m的效果,目的是为提高测量精度,对剖面A1中横向电阻率变化较大的位置进行加密测量。图8.1.17(彩图)的电阻率结果清楚地显示出在地表沉积物形成的陡坎的下部,电阻率发生明显的变化,图的左边视电阻率小于32 Ω·m,到了图的右边陡增至110 Ω· m以上,数据采用2D向前差分模型反演后,结果更加清楚。高、低电阻率的结合部位埋深约15 m,断层面的倾角约70°W。

高精度地震反射/折射和GPR测量:地震勘探的目的是获得更精确和直观的断层图像。地震数据采集和处理如下:剖面长117 m,为了便于对比,与A1、A2部分重叠。首先同时获取了三个点上的折射数据(偏移距1 m),以便得到表层速度,进行静校正。采集参数见表8.1.2。反射波的主频在150~200 Hz之间,有效的频率在300 Hz左右,折射波在30~50 ms的位置有较高的振幅,这也是数据处理中的主要噪音。在正断层的下盘,即在地震剖面双程走时的60 ms和80 ms处,反射信号很清晰。滤掉表层的干扰,提取出局部含硬砂岩的第四纪地层的初至波的速度为1.1~1.4 km·s-1(图8.1.18)。

表8.1.2 反射地震采集和处理参数

图8.1.18 剖面A2上四个连续炮点的地震反射记录

采集数据时,在每一炮点上,先使初至波的静噪保持最小,然后带通滤波去掉面波的干扰(约100 Hz)。有时发现面波的频率与反射波频率有重叠,此时必须仔细甄别。在本文引用的实例中,数据处理中f-k滤波和叠加技术在本地区的应用效果不好,反而又增加了表面反射的信号。因此数据处理中不使用f-k滤波和叠加。

最后的处理结果见图8.1.19。尽管在70 ms处仍然看到较强的二次反射(237~258道),但由表面所产生的多次反射的影响已大大得到压制。在258道附近,反射信号突然变得不明显,此点正好位于地表陡坎的下方40 m深处,延长线与地表陡坎的位置(向下箭头指示的位置)呈60°W的交角。这基本上反映了断层的倾向。未观测到再深处的反射信号,结合地质资料,推测在历史上这里曾是沼泽湿地,古河道临近断层的上盘,并且很可能是在一个不断下降的地堑上后来形成的次生活动正断层。

图8.1.19 剖面A2的地震叠加记录

探地雷达测量:风化层的存在以及可能的粘土层对探地雷达测量不利,但砾石层、粗砂砾或许又能增加雷达信号的穿透深度,因此用EKKO雷达,配备110 MHz和225 MHz的天线,0.5 m的点距,但未观测到任何有用的反射信号,说明探地雷达在本地探测隐伏断层上可能由于粘土层的影响,效果不佳。

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