重力测量

重力测量

什么叫重力基准点？

指绝对重力值已知的重力点，作为相对重力测量（两点间重力差的重力测量）的起始点。中国于1956~1957年建立了全国范围的第一个国家重力基准，称为1957年国家重力基本网，该网由21个基本点和82个一等点组成。1985年，中国重新建立了国家重力基准。它由6个基准重力点，46个基本重力点和5个因点组成，称为1985年国家重力基本网。

重力测量是根据不同的目的和要求，使用重力仪测量地面某点的重力加速度。50年代中期，我国建立了由27个基本重力点和80个一等重力点构成的第一个重力控制网，该网是以苏联的阿拉木图、伊尔库茨克和赤塔为起始点，其绝对值为国际波茨坦系统。1981年，国家测绘总局在福州市溪口省测绘局外业大队北楼室内，埋设了重力基准点，根据中意科技文化合作协定，由国家测绘总局与意大利都灵计量研究所合作，用该所研制的可移动式绝对重力仪，测定了该点的绝对重力值，重力成果达到了微伽级的高精度。它是按照国务院1978年84号文件《关于重建我国高精度重力控制网的决定》而建立的“85国家重力基本网”的6个基准点之一(另5个是北京、广州、南宁、昆明、青岛)。该网还包括64个基本重力点和5个引点，充分利用全球的重力测量成果，同国际重力测量委员会建立的“1971年国际重力系统”进行了北京—日本，北京—巴黎的国际联测和北京—香港联测，联测精度为15～20微伽，平差后点重力值精度为±8微伽，新网建立后，代替了原来采用的具有较大系统误差的波茨坦重力系统。

zhongli celiang

重力测量

gravimetric survey

测定重力加速度值的工作。重力测量结果广泛地用于测绘、地质勘探、地球物理研究以及空间科学技术等方面。

重力作用在地球表面任一质点的重力□是引力□和惯性离心力□的合力（见图地球重力示意图）。根据牛顿万有引力定律，整个地球质量产生引力，地球自转则产生惯性离心力。引力的方向指向地球质心，惯性离心力的方向垂直于地球自转轴向外，而重力的方向则为两者合力的方向，即垂线的方向。

惯性离心力最大约为重力的1/300,因此地球的引力方向和重力方向非常接近。作用在单位质点上的重力称为该点的重力场强度,它同重力加速度在数值上相等。在重力测量中，重力加速度是实际所要测定的基本物理量，通常又将重力加速度简称为重力。在MKS制中,重力的单位为米/秒2;在CGS制中,则为厘米/秒2。为了纪念世界上第一个测定重力的意大利物理学家伽利略(G.Galilei)，将重力的单位厘米／秒2称为伽(Gal)，千分之一伽称为毫伽(mGal)，千分之一毫伽称为微伽(μGal)。

由于地球表面形状不规则和地球内部质量分布不均匀，地球表面各点的引力是不同的。惯性离心力的大小又与作用点至地球自转轴的距离有关，一般在地球赤道上惯性离心力最大，在地球两极惯性离心力最小，所以，地球表面上各点的重力不是一个常数，它的数值变化约从978伽到983伽，由赤道向两极增大。重力还随时间变化，这主要是由于日、月对地球的引力变化和地球内部物理过程引起的。此外，地球周围的大气层质量同样产生引力作用，在高精度重力测量中，应当考虑这些因素。

测量方法重力值的大小可通过重力测量方法求得，而其方向则需通过天文测量方法确定。重力测量分绝对重力测量和相对重力测量。测定重力值可以利用与重力有关的许多物理现象，例如在重力作用下的自由落体、摆的摆动、弹簧伸缩、弦振动，等等。由此，重力测量方法分为两类：一类是动力法，它是根据物体受力后的运动状态测定重力；另一类是静力法，它是根据物体受力后的平衡状态测定重力。

绝对重力测量测定重力场中一点的绝对重力值，一般采用动力法。主要利用两种原理，一种是自由落体原理，这是伽利略在1590年进行世界上第一次重力测量时所提出的原理；另一种是摆的原理，这是荷兰物理学家惠更斯

(C.Huygens)在1673年提出的。这两种原理一直沿用至今。虽然自由落体原理发现较早，但为测定长度和时间的技术水平所限，首先得到发展的是利用摆的原理进行绝对重力测量的方法。为了观测摆的周期，早在1735年就出现了时间观测的符合法，并于1792年第一次用于摆的实际观测。1826～1827年，德国大地测量学家F.W.贝塞尔，利用结构近似于数学摆的线摆进行了比较完整的绝对重力测量。但是线摆并非理想的数学摆。为了解决精确测定摆长的问题，1817年英国物理学家凯特（H.Kater）创造了可倒摆,并用它进行了绝对重力测量。直到20世纪中期，可倒摆一直是绝对重力测量的主要仪器。但由于影响测量精度的许多干扰因素不易消除，到现在这种方法几乎已弃置不用。与此同时，自由落体的方法开始有了迅速的发展。1950年前后，一些国家开始采用摄影方法记录自由落体的下落距离和时间，并用长度量测仪测量距离，以此测定绝对重力。但测定精度仍受到一定限制。近几年来由于激光干涉系统和高稳定度频率标准的出现，使自由落体下落距离和时间的测定精度大大提高，所以许多国家又采用激光绝对重力仪进行绝对重力测量，其测定精度可达几个微伽。

相对重力测量测定两点的重力差值，可采用动力法和静力法

。最早的相对重力测量是奥地利测量学家施特内克(R.V.Sterneck)于1887年采用动力法的摆仪进行的。此法是用长度不变的摆在两个待测点上观测摆动周期，根据两点的周期差求重力差。从而避免了精确测量摆长的困难。此后，欧洲各国都采用这种摆仪来进行相对重力测量。以后在仪器结构和观测方法上虽作了不少改进，但测定精度只能达到毫伽级，加上摆仪观测既费时又麻烦，所以目前已很少采用。现在普遍采用静力法的弹簧重力仪测定重力差值。国际上对这种仪器研究甚多，发展很快，不论是测定精度还是使用的方便程度都已达到很高水平。一般精度可达几十微伽，甚至几微伽。野外工作时，在一个测站只需几分钟就可观测完毕。为了克服弹性重力仪因弹性疲劳而引起的零点漂移，1968年又出现了超导重力仪。这种重力仪对重力变化具有很高的分辨力，零点漂移极小，所以特别适合于固定台站上的潮汐和非潮汐重力变化观测。

地球表面约有71％的海洋，为了获得全球重力资料，必须进行海洋重力测量。通常有