重力测量练习报告

重力测量练习报告
院系：测绘学院地球物理系
小组：第五组
组员：
陈杰曦，刘迟，叶正亮，徐翔宇，郭德润，徐妍妍
指导老师：操华胜
2014年12月2日
1.实习目的与要求
1.1实习目的
理论和实践结合，掌握重力勘探工作各个环节。

1.2实习要求
1.闭合要求：实习过程中，每次外业重力测量应该保持闭合的要求，即每次测量的最后一组测量点（位置也是本次测量的第一个测点（位置）。

2.空间位置：空间位置由相应的测量或从已知的地形图获得；每个测点都必须有点之记。

3.数据记录：每个测点上每人的数据（组）由测量者独立完成；数据记录完整真实。

4.个人要求：态度端正、遵守纪律、主动参与、确保安全。

1.3实行分组
实习一共有6个小组，每组都有自己的测量路线与任务，覆盖整个武汉大学信息学部。

2.实习仪器与注意事项
2.1实习仪器:
本次实习所采用的重力仪为LCR陆地重力仪分的G型（大地型）, 它们的各项技术指标如下：
2.2重力仪及其使用：
1.轻拿轻放，动作轻缓，小心再小心；
2.运输过程中要把重力仪放腿上，搬运过程中要同时提好外包袋和仪器箱，保持仪器直立；
3.防水防晒，打伞；
4.严禁大角度倾斜仪器、横置和倒置；
5.LCR重力仪调平后方开摆，移动前必须关摆。

2.3重力仪的检验与校正方法
弹簧重力仪使用前主要应对仪器的灵敏度进行调试。

首先应检查仪器的光线灵敏度，该过程相对比较复杂，应在专业人员的指导下完成。

光线灵敏是指亮线从零刻度线位移到+1或-1和刻度线时仪器的读数之差。

弹簧重力仪的读数差以16一20格为宜，小于此数称灵敏度过高，这时仪器很难稳定，读数困难:大于此数称灵敏度过低，仪器灵敏系统迟钝，不能反映微小重力变化，从而影响测量精度。

它包括如下内容:横气泡检验、光学灵敏度检验、读数线检验、电子读数零点检验、电子灵敏度检验等内容。

2.3.1操作步骤和方法
（1）横旗袍检验：
1.使横纵气泡居中，整平仪器;开照明灯，松摆;
2.旋转读数轮，使亮线位于读数线的位置;
3.记录气泡位置和重力仪读数;
4.调整脚螺旋，使横气泡位于偏离中间位置对称的两处，纵气泡居中,重复3,4两步；
5.调整脚螺旋，使横气泡位于偏离中间位置对称的另外两处，
纵气泡居中，重复3,4两步;
6.关照明灯，锁摆。

理想的结果是:读数与气泡位置应大致成抛物线关系，气泡居中时，读数最大。

(2)光学灵敏度检验:
1.纵气泡居中，整平仪器;开照明灯，松摆;
2.旋转读数轮，使亮线位于读数线的位置;
3.减小读数，使亮线往左移动，直至不能再左移为止；
4.增大读数，使亮线离开左端，使亮线停在左端附近某一位置，记录读数轮和刻度盘读数R1以及检流计指针位置SC1:；
5.旋转读数轮一圈，记录读数轮和刻度盘读数R2 和检流计指针位置SC2;
6.关照明灯，锁摆。

光学灵敏度的标准是：当读书变化1毫伽时，检流计指针移动9-11格。

（3）读数线检验
1.横纵气泡居中，整平仪器;开照明灯，松摆;
2.旋转读数轮，使亮线位于读数线的位置;
3.横气泡居中，纵气泡左移半格，记录气泡位置和仪器现场内亮线对应的刻度值XL1；
4.横气泡居中，纵气泡左移一格，记录气泡位置和仪器现场内亮线对应的刻度值XLr ； 按规范，001XL XLr XL XL --的值应在0.8至1.2之间。

5.关照明灯，锁摆。

(4)电子读数零点检验
1.横纵气泡居中，整平仪器;开照明灯，松摆;
2.旋转读数轮，使亮线位于读数线的位置;
3.记录电检流计指针位置;
4.关照明灯，锁摆。

检验结果应该是:当亮线位于读数线时，检流计指针右偏1个刻度;
(5)电子灵敏度检验:
1.横纵气泡居中，整平仪器;开照明灯，松摆;
2.旋转读数轮，使亮线位于读数线的位置，记录检流计指针位置;
3.读数轮旋转一个大格(100微伽)，记录检流计指针位置;
4.关照明灯，锁摆。

好的结果是：读书轮变化一个大格，检流计指针变化一个刻度。

2.3.2特别注意
以下现象在仪器的使用过程中有时会出现，掉格与粘摆偶尔发生。

重力仪零点位移测试：一台性能稳定的重力仪要求是零点位移很小并有一定规律。

这种规律可以通过静态观测和动态观测结果了解。

由于一起内部的灵敏系统是由弹簧制成的，长时间工作难免出现弹性疲劳，所以重力仪往往随时间延续有变化，这种变化我们称为零点位移（零点掉格）。

（2）重力仪器突然掉格：当弹性系统受到外力产生突然震动时，读数值会有很大变化，称突然掉格。

在工作中这种读数突变是绝对不允许的，突然掉格以后的数值是不能用来计算重
力异常的。

因此工作期间仪器要轻拿轻放，避免强烈震动，仪器倾斜度要小于45度，尤其是仪器放置在底盘上时，不能相互碰撞。

另外仪器在运输过程中要注意平稳，防震，防潮，防晒。

重力仪器突然掉格，不仅影响测量工作，而且掉格恢复很慢，经常突然掉格、仪器性能损坏很大。

(3)仪器粘摆:在工作中有时会发现亮线停留在刻度片某一侧不动，这时即使旋转计数也不能使亮线移动，这种现象称为粘摆。

粘摆原因主要是仪器灵敏系统的空间真空度降低了，空气中的水汽使摆杆前的指示丝粘附在限制器上。

若情况不太严重时，可用手指轻轻弹击仪器面板即可消除粘摆现象。

4.测量方法
4.1测地方法
4.1.1．测地工作设计
测线布置、测点坐标及其高程的测量精度按重力勘探的目的和要求进行；测地工作设计是重力勘探技术设计的重要组成部分。

4.1.2．测线、测点布置
根据重力勘探技术设计，把设计的测线绘制在地形图上，确定起点、长度，量取其方位角。

到野外用地形图、罗盘和测绳逐次确定各个测点点位，并作好标记。

采用相对坐标测量方法，坐标原点为总基点。

用罗盘和测绳测量并计算得到各个测点与总基点的相对坐标值，用X 表示南北方向坐标，向北增大；用Y表示东西方向坐标，向东增大。

4.1.3．测点水准高程测量
利用水准仪的水平视线及其观测标志，读取其前后标尺刻度，可确定两点间高程差。

由多站连接测量，取得各测点与总基点的相对高程。

要求对标尺的正反两面进行读数，差值不大于2mm，记录格式规范：为控制测量精度，水准测量要求完成路线闭合；本次实习规定闭合差不大于设计的水准测量允许误差的2倍。

经过平差处理和计算取得全部测点的相对高程值。

4.1.4．检查测量
对测点坐标和高程需要作一定检查测量，确定其实际达到的测量精度。

对本实习测点坐标进行部分抽查，水准测量100%检查。

将测点坐标及其高程的测量成果汇总，列出测地工作成果表。

4.2测点重力观测方法
4.2.1．基点观测方法及要求
（1）为控制重力仪的零点漂移以及其它因素的影响，并将观测结果换算到统一水平，需要在重力测量过程中建立基点或基点网；
（2）基点应选择在地基稳固、联测方便、干扰小的地方。

基点网采用重复观测法按照闭合环路进行联测；当需要建立多个环路时，每个环路所包含相邻环路中的基点数不得少于2个，以便统一作平差处理；
（3）本次实习的测区范围较小，只设1个总基点；必要时可在总基点旁边增设1个基点，采用三重小循环进行联测；
（4）总基点是相对重力值和重力异常的起算点，也是重力测量的质量控制点；在重力测量开始和结束时均应在基点上进行观测，以便进行零点漂移校正和检查仪器的性能状况。

4.2.2．普通点观测
普通点观测开始于基点，并终止于基点。

首尾两次基点间观测时间间隔不超过重力仪零位变化的最大线性时间范围。

观测方式概括如下：
（1）每个工作单元的早基点，要作辅助点观测。

要求在基点和辅助基点上分别都读取三个合格观测值，最大差值小于读数末位的10个单位；
（2）两次基点平均读数差值不大于末位的15个单位（约15微伽）；
（3）普通点采用单次观测，在每一个测点上读取3个读数，最大差值小于读数末位的10个单位，计算平均读数，同时记录观测时间；
（4）只能在基点上换操作员（一般应避免）；
（5）注意测定和记录每个测点的仪器高，以便校正。

4.2.3．检查观测
为评价普通点重力观测质量，需要进行检查观测。

用检查观测获得的重力值与测量结果进行比较，统计确定观测精度。

检查观测原则是：
（1）“一同三不同”原则；即在同一点位，于不同时间、用不同仪器、由不同操作员进行检查观测；
（2）检查点的分布在时间和空间上大致均匀；
（3）检查点数应占总点数的3～5％，并不少于30个；
由于实习工作量小，观测水平有限，考虑增加检查点比例。

5.重力数据的转换与计算
在实习过程中采集到的读数都不是直接的重力值，需要经过一定的转换才能得到我们需
要的数据。

这里先介绍数据转换与简单处理的具体过程，以后的重力数据都是以此为基础进行转换的。

5.1位置数据的获取方法 5.2重力数据的转换与计算
（1）求平均值:设在每个测点上有3个读数R1，R2， , R3，测站读数的平均值Rm.为 蛋Rm = (R,+R,+R, ) /3
(2)格值转换:观测时只能直接得到仪器中测微螺丝上的格的位置，而不能直接读取重力值；将位置读数乘以K 值后换算成重力值(毫伽:mgal )。

按仪器号选择由厂商提供的相应的格值表（见表4-1);如，根据仪器型号G-957选择相应的格值表，将所得的读数Rm 进行格式改正。

具体方法为:以读数2918. 478为例，先取其计数器读数即整数部分2900，在格值表中查取其对应的重力毫伽值为2984. 64，然后将其剩余部分18.478与内插因子1.02993相乘，最后将两部分算得的毫伽值相加就得到了最终的重力毫伽值gt 。

(3)潮汐改正:按观测时间ti 在潮汐数据中查取观测时间前后各一个潮汐值g1与g2. 潮汐改正式:)(121
21
1g g t t t t g g i i ---+
= 潮汐改正后的重力值:i m i g R tg -=
（4)零飘率计算:以起始点的两次观测数据(t1,R1，tn,Rn)计算。

零飘率0
t t R R k n n --=
(5)零飘改正：按观测时间(ti)计算零飘改正dg0。

零飘改正式：)(00t t k dg i -= 零飘改正后的：0dg tg Tg i i -=
（6）重力差计算dg ：设已知基准点的重力值为Tg0，则测量点的重力差为： 重力差：0Tg Tg g i i -=δ （7）绝对重力值计算g ：
绝对重力值：i i g Tg g δ+=0
在总基点位置确定之后，通过测量工作获得所有测点与总基点的相对平面坐标及相对高程数据。

6.重力观测数据整理
6.1重力基点网观测资料处理
基点之间采用三重小循环进行联测，每条边（两个基点之间）要求完成2~4个独立增量的测量。

观测数据在经过格值换算、固体潮校正、线性零位移校正之后，求取独立增量值，该条边上的平均独立增量表示联测结果，并统一采用顺时针方向作为重力值的增大方向，采用逐次渐近平差法（即波波夫平差法）进行平差处理，并计算平差精度，重力基点观测资料处理完成后，编制重力基点联测成果表、基点网平差图。

6.2普通点观测数据的整理
根据普通点及观测时间段的首尾基点的重力观测值，以及数据，在经过格值换算后，进行固体潮校正、线性零位移校正和仪器高校正，求得各普通点相对于总基点的重力差值。

在检查点上获得检查观测的重力值，按单次等精度检查观测精度计算公式，计算普通点观测精度值。

6.3空间异常的计算
根据初步整理获得的测点重力值，按照相关公式进行地形校正、正常场校正、布格校正，获取布格重力异常值。

注意地形校正和布格校正密度的选取；
根据点位和高程的测量精度，计算正常场校正和布格校正精度；
根据各个分区地形校正的检查结果计算地形校正精度；
结合已经获得的重力检查观测精度，用方和根公式计算得到布格重力异常精度；7.结束语
虽然只有短短的半天重力实习，却让我对重力勘探数据的野外采集工作流程及如何解决工作过程中遇到的实际问题有了一定的了解，对重力勘探方法原理的认识又进了一步，同时，也更加意识到团队合作的重要性。

在本次实习中，我学到了很多，通过这次的实习，我能够正确熟练的操作重力仪和水准仪，掌握了中区地改和近区地改的方法，对重力数据的处理过程有了清晰的认识并且了解了如何对布格重力异常进行解释。

而这一切都是和老师助教的讲解和指导分不开的，所以在这里我要特别感谢在实习过程中给予我们指导和帮助的操华胜老师和助教学长。

老师不仅教给了我们重力勘探的知识，更重要的是老师培养了我们科学正确的思维方法。

非常感谢他们对我们的指导。