2000國家重力基準網

2000國家重力基準網

2000國家重力基準網是我國重力測量基準,我國於1999年至2002年完成建設,它由259個點組成,其中基準點21個、基本點126個、基本點引點112個。重力系統採用GRS80橢球常數及相應重力場。 國家重力基準是國家測繪基準的重要組成部分。建國以來,我國重力基準先後經歷了 1957、1985、2000 年三個重要的建立階段。2000 國家重力基本網成果在大地水準面精化、地震預報研究、資源勘探、防震減災及我國經濟建設中發揮了重要的作用。

背景

我國引進的精度達到3~5uGal的FG5絕對重力儀,在網路工程基準點上施測精度很高,為我國獨立建立新一代更高精度的重力基準提供了技術手段。另外從國際重力基準的變化來看,已決定建立國際絕對重力基準網。而“85網”仍屬於IGSN71重力系統。從以上各方面分析,有必要建立新一代國家基本重力網(即2000國家重力基本網)。

1998年由國家測繪局發起,總參測繪局和中國地震局參加,開始共同建立2000國家重力基本網。經過近三年的艱苦努力,於2002年圓滿完成了2000國家重力基本網的建立工作。2000國家重力基本網的基準點21個,基本點126個 。

概況

圖1 2000  國家重力基本網基準點分布 圖1 2000 國家重力基本網基準點分布
2000國家重力基準網 2000國家重力基準網

2000國家重力基本網由259點組成,其中重力基準點21個,重力基本點126個和重力引點112個。其整體精度為 。重力基準點是用絕對重力儀測定了該點的重力值,作為全國的重力基準,它的點位力求在全國均勻分布。重力基本點是用相對重力儀和重力基準點聯測的重力點,重力基本點相對於重力基準點而言,數量多,密度大,以便於用戶聯測。作為重力基本點的備用點,每個重力基本點原則上還應布設一個重力引點。

在2000國家重力基本網中還布設了由哈爾濱、北京、西安、昆明、南寧五個重力基準點和重力基本點組成的國家級重力儀標定基線(長基線)和八條國家級重力儀格值標定場(短基線))。為了便於將1985國家重力基本網點的重力值換算為2000國家重巾基本網系統的重力值,2000國家重力基本網還聯測了1985國家重力基本網點共66個 。

考慮到當時我國交通、儀器設備等實際情況,2000網重力基準點主要以大城市為主均勻布設,同時考慮在我國西部部分地區適當加強,如獅泉河重力基準點的布設(圖1)。基本點主要布設在各個城市機場附近,以便滿足聯測閉合時間要求 。

數據處理

平差的重力數據

作為獨立觀測量參與2000國家重力基本網平差的絕對重力觀測值為21個基準點的46個絕對重力測量成果。參與平差的相對重力觀測值,在採用抗差估計剔除粗差後,為5054個相對重力測量成果,其中包括2000國家重力基本網的基準點、基本點、引點、長基線和短基線等的相對重力測量值。

平差的基準和賦權

根據重力測量技術的特點,在2000國家重力基本網的平差時採用了“弱基準”原則。即該網平差時不固定任何重力點的重力測量數據,所有絕對重力觀測值及相對重力觀測值都賦以適當的權,都作為觀測量參與平差而得到相應的改正數。因此基準點的重力值經平差後也會獲得微小的改正。

根據絕對重力觀測值和相對重力觀測的施測規範精度,結合觀測值的實際精度,確定相應權,因此在2000國家重力基本網中絕對與相對重力觀測量的權比確定為23:1。相對重力觀測量的賦權則依據交通工具及施測地域的不同,將相對重力測量成果分為採用飛機、一般地區汽車、輪船和困難地區汽車等運輸工具進行重力聯測的四類,並進行了聯測精度統計,求出各自的單儀器、單測回的平均中誤差,依據平均中誤差確定各自的先驗權。在大量試驗的基礎上,最終確定採用飛機、一般地區汽車及困難地區汽車進行相對重力聯測的權比為1:1:0.5。

平差成果及其精度評定

2000國家重力基本網平差後的主要成果為389個重力點的重力值,其中基準點21個、基本點126個、基本點引點112個;附加聯測點66個;8條國家級重力儀格值標定場的重力點64個。

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2000國家重力基本網平差成果的內部精度為:所有聯測重力點(389個)平差值的平均中誤差為 ;其中,2000國家重力基本網259個重力點平差值的平均中誤差為: ;基準點: ;基本點: 。最弱點精度為。

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2000國家重力基本網平差成果的外部精度為:與外部檢核點不符值的平均中誤差為 ,其中最大不符值為 ,最小不符值為 。

技術進步

(1)我國首次獨立自主使用當前精度最高的野外絕對重力儀FG5測定我國的重力基準。重力基準點的分布基本均勻、合理、覆蓋範圍大,特別是在我國絕對重力空白區的西北和東北首次布設了絕對重力點,並聯測了香港、澳門以及南海等地區,使我國的重力基準點有效地控制了全網,不僅使2000國家重力基本網的覆蓋面更廣泛,而且確保了2000國家重力基本網的可靠性與高精度。

(2) 2000國家重力基本網相對於1985國家重力基本網,除了所使用的絕對重力儀更先進,擴大了覆蓋範圍外,網的密度也有了較大改善,總點數由1985國家重力基本網的57點增至259點,基準點由6點增至21點。

(3) 2000國家重力基本網的數據處理相對於1985國家重力基本網也有了全面的改進,採用了方差分量估計、抗差估計、顯著性檢驗確保了整網平差的質量。

(4) 2000國家重力基本網的精度與1985國家重力基本網的精度相比,提高了一倍 。

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