重力测量实习指导书

1、重力测量实习指导书2007年3月赵晓燕重力仪的安全保护须知 重力仪是一种精密、贵重的测试仪器，正确的、严格的保养维护是保证观测成果质量的前提，也是保证仪器安全所必须的。（1） 重力仪的保管和使用应建立严格的责任制，仪器的主管人员和使用人员应对仪器的安全负责，未经主管人员和操作者同意，别人不得随意动用仪器。重力仪的配件和工具一般应随仪器妥善保管，不得弃置或改作它用。 (2）长距离运输重力仪时应有专人负责，并尽量设法减震，严禁将仪器大角度倾斜，操作过程中防止对仪器的任何碰撞。仪器筒提手、挂钩和背带等应随时检查以发现隐患，予以及时消除。仪器放在底盘上后，操作员不得离开，以防意外事

2、故发生。 （3）在野外观测中，重力仪要防止被阳光直照、淋雨。每日工作后应将仪器表面擦试一次，目镜应用软毛刷或擦镜纸轻轻擦拭，不准用其他不合适的代用品。每周至每月应对脚螺丝清洗、润滑一次。 （4）存放重力仪的环境应安全、稳固、干燥，如长期不用应及时取出电池，并在放仪器的防展筒内放置干燥剂。 （5）重力仪的重大检修应送仪器厂或仪修站进行。在野外观测过程中如发现较大故障时，不得轻率动手，随意拆卸仪器部件，而应由具有一定检修经验的人员在主管批准下，于力所能及的范围内进行处理，检修时应有一个洁静的环境，且有两人同时在场才行。 （6）在发放和验收仪器时，应作相应的仪

3、器性能检验，双方签署记录，严格交接手续。实训一 、 重力仪的认识与操作实训目的：认识ZSM型、CG型、GS型、DZW型重力仪的结构及其功能，学会ZSM型、CG型石英弹簧重力仪的操作。实训内容：熟悉ZSM型、CG型重力仪的操作面板，完成重力仪在一个点上的读数。基本要求：每人分别完成一个点上的读数、记录任务。每人一个点上的读数的自差不大于0.4格。实训步骤：（1）了解重力仪运输防震设备、防震措施、建立重力仪运输、使用的安全意识。（2）认识重力仪面板：计数器、目镜、纵、横水泡了望孔、电源与照明系统、脚螺旋。（3）整平仪器：先调横脚螺旋，使横水泡居中，然后调纵脚螺旋，使纵水泡居中。（4）旋转计数器使亮

4、线与刻度盘零线对齐。（5）取计数器的读数，读数为5位有效数字，三位整数，最后一位是估读的。（6）重复（3）、（4）、（5）读取第二、三次读数。（7）判断：三次读数最大值与最小值不大于0.2时，取其三次平均值作为本点重力读数。当三次读数最大值与最小值大于0.2时,增加读数至到满足上述要求为至。记录表：观测时间： 观测者：观测次数重力仪读数均值回答思考题，理解零点补偿读数原理。实训学时：2学时规范要求：三次读数互差不超过0.2格思考题：1、 同一时刻不同的重力仪读数相同等吗？，为什么？2、 同一台重力仪不同时刻读数相同吗？，为什么？3、 当三次读数超差时，怎么办？4、在整平仪器时，为什么要先调横脚

5、螺旋，使横水泡居中，然后调纵脚螺旋，使纵水泡居中？实训二 、重力仪的水准器的检查与调节实训目的：了解水准器的工作原理，掌握水准器的检查与调节的方法。实训内容：（1）检查仪器面板相对脚螺丝的位置是否正确。 （2）检查纵、横水准器的安装是否正确。 （3）纵、横水准器调节。实训步骤：（1） 将纵、横水泡居中，亮线与零线对齐。（2） 移动纵脚螺旋，使水泡上下移动，观察亮线，若亮线均向右移动，说明纵水准器安装正确，否则，纵水泡安装错误。（3） 同样方法检查横水准器，注意：每次移动横水泡时，要将纵水泡居中，再观察亮线移动方向。（4） 当纵、横水准器安装均正确时，则水准器安置正确。 为了更好安装水准器也可以

6、做水泡曲线，其步骤为： 当检查纵水准器时，移动纵脚对准标志线，读取纵脚上的刻度n，调亮线与零线对齐读取重力仪的读数s。再移动纵脚，读取n和S。直到找到重力仪读数的最大值为至。以n为横坐标，以S为纵坐标，做纵水泡曲线，曲线的最大值nmax位置即为重力仪水平位置，此时，若纵水泡居中，说明纵水准器位置正确。 同理，可以检查横水准器，注意在检查横水准器时保证纵水泡居中。当水准器位置不正确时，应调节，其方法为： 将脚螺旋调到最大值位置，此时用小改锥伸进相应的脚螺旋调节孔，将水泡装居中。记录：刻度n重力仪读S基本要求：通过上述工作，使重力仪的水准器处在正确位置。实训学时：2学时规范要求：定期检查水准器。实

7、训设备：重力仪、改锥、坐标纸、铅笔思考题：1、水泡居中位置就是重力仪水平位置吗？ 2、做水泡曲线时，当纵脚移动到某一位置时，会出现重力仪读数不稳定情况？怎么解释这种情况？实训三 、石英弹簧重力仪的亮线灵敏度的检查与调节实训目的：通过实训理解重力仪灵敏度的物理意义，掌握亮线灵敏度的检查与调节方法，掌握一般误差分析方法。实训内容：（1）检查亮线灵敏度是否在最佳值（1620格）范围。 (2）分别用两种方法调节重力仪的灵敏度，并讨论误差来源和大小。基本要求：（1）改变纵脚螺丝，观察灵敏度与纵向倾角的变化关系，并找出临界角的位置。 （2）比较调节前后零点读数的差异，说明其原因。 （3）若用倾斜法调节灵敏

8、度，测定倾斜误差，并分析它对观测的影响。 实训学时：2学时规范要求：亮线灵敏度：要求16格20格为正常观测次数S左1S0S右E光E光均值实训步骤：1、调节脚螺旋，整平重力仪仪器。2、调节亮线，使亮线分别对齐刻度盘的左1格、零线、右1格读取重力仪读数，填写下列记录表。3、计算亮线灵敏度：E光=1/2（S右1- S0+ S0- S左）4、重复上述步骤，取E光均值判断：当E光20格时，重力仪灵敏度太低，当E光16格时，重力仪灵敏度太高。当灵敏度不适中时，进行灵敏度的调节。实训四 、重力仪的格值的标定实训目的：理解重力仪格值的概念，掌握格值K的标定方法，并评价标定结果。实训内容： （1）使用“基线法”

9、标定仪器。 （2）根据标定数据，计算仪器的格值。 （3）计算标定的精度，参照规范评价标定结果。基本要求： （1）选两个基点，连续取往返三个单程观测作为一个独立结果，每小组作二个独立结果，收集其它小组结果，取六个合格独立结果的中数为本仪器的格值。 （2）为了减小仪器的零漂影响，每个独立结果应在短时间内闭合，对有较大“掉格”的结果应舍弃。实训学时：2学时规范要求：最少取六个以上合格独立结果的均值，一个测回记录如下 重力仪格值测定记录表日期： 年 月 日 仪器号： 运输工具： 天气：点号 重 力 仪 读 数中数观测时间备注12121计算：已知：两点重力差为5.455mGaL，求重力值格值。实训五、重

10、力仪静态、动态零漂的检验实训目的：了解重力仪“掉格”现象，掌握重力仪静态、动态零漂的检验方法，学会定量分析零漂规律。培养学生分析问题、解决问题能力。实训内容：（1）做仪器的静态零漂实验，做重力仪静态零漂曲线，确定零漂率，并评价仪器。 （2）在选定的两个基点上做仪器的动态零漂实验，做重力仪动态零漂曲线，确定动态零漂率，计算动态观测精度，并评价仪器。基本要求：（1）做静态试验时选择环境温度不大于1，无振动干扰的稳定地点，每半小时读数一次。 （2）对所有观测值进行固体潮改正。 （3）对试验持续时间可根据实际条件调整。实训学时：6学时 规范要求：两次读数时间间隔为半小时，持续时间为48小时实训六、重力

11、仪一致性试验实训目的：掌握仪器一致性比测的原理和方法，培养学生计算、综合分析问题能力。实训内容：（1）在选好的基点（10个以上）上，进行比测。 （2）在一张图上画出各台仪的重力差对比曲线，并比 较仪器的性能。（3）计算每台仪器的均方差，并评价仪器。基本要求：所选的点应有较大的重力差。对一致性差较大的仪器分析其误差来源。实训学时：4学时实训步骤：（1）在选好的有一定重力差的标定基线上（10个以上的点），待检测的重力仪同时在各基点上读数，要求三次读数互差不在于0.4格,填写记录表。（2）计算各点相对某一点（基准点）的重力差。（3）以基点点号做出横坐标，各点仪器的重力差为纵坐标，绘出各台仪器重力差曲

12、线（对比图）。（4）分析各台仪器的一致性，并计算台仪器的均方差，并作为衡量其一致性精度指标，按规范的要求评价各台仪器重力仪一致性试验记录、计算表观测时间： 仪器号： 观测者： 计算者：点号重力仪读数均值格数差重力差重力差的均值偏差实训七 、重力网的平差-波波夫平差实训目的：通过实训，理解重力网的闭合差、平差的概念。掌握重力网平差的一种方法-波波夫平差法。实训内容： （1）给定一个由7个重力点3个环组成重力自由网。（2）计算各环的闭合差。（3）确定平差分配系数。（4）对各环进行闭合差的分配，并检查分配结果。（5）求各边平差后的重力差值。（6）求重力网观测精度。 基本要求：平差系数取边数分之一即等

13、权分配。若已知某点的重力绝对值，推算其它各点的绝对重力值，参照规范要求评价重力网的观测结果。实训学时：2学时规范要求：尾数可调整，平差计算的精度为观测数据最后一位步骤: 1、计算各环闭合差。 2、确定各边分配权即“红数” 3、进行初次分配（从闭合差最大开始） 4、重新计算各环的新闭合差并分配直至分配完。 5、求各边分配总值6、检查分配是否有误，可用下式： 本圈原始闭合差=本圈各边分配总值之和7、计算各边改正值8、计算各边平差后重力差值9、计算重力网的精度 =式中：Vi为各边的分配总值 S为网的圈数 M为总边数 N为基点数10、若：G1=0，求各点的绝对重力值实训八、人为因素高程变化重力效应的计

14、算实训目的：学会分析人为因素对重力观测的影响。学会人为因素造成观测点高程变化对重力观测影响值的定量计算。实训内容：（1）根据实际情况，确定高程变化对重力影响的具体关系式。 （2）根据大仓形变观测资料，用相关分析法确定大仓点高程变化规律。 （3）求出该点各时间段内重力变化的拟合值，及相关系数。 （4）计算各对应时间段内高程变化的重力效应。 （5）计算各对应时间段内改正后的重力变化。基本要求：加深理解在异常分析中排除干扰的重要性。根据所给的观测点观测资料，重力变化和高程变化均视可视为线性变化。按要求填写计算表格。实训学时：2学时测点大仓自1981年12月到1989年10月共进行了21期重力测量。由

15、各期测量得到的重力变化量列于表1第3列。据调查大仓地区因大量抽取地下水而造成地壳明显下沉，如表1所示。要求对高程变化造成的重力效应进行计算并填下表其它项内容。表1 重力变化观测值及改正计算表 观测时刻重力变化高程变化高程变化重力效应改正后重力变化日期相对长度观测值拟合值198112019823-21982676198292198212102198332619836231983912819831274198439119841113819853-819863190198731921987617819877171198711182198811841988620619887208198810209 表

16、2 大仓测点高程变化观测时刻高程变化日期相对长度观测值似合值198010019817-78.919837-198.919887-492.9分析，由表可以看出，大仓地区在近七年中，重力变化一直上升高达209毫伽，经效正且近似线性变化，该变化是否与地震有关？经调查本地地质、地形变等各方面资料，得知，本地区大量抽水而造成地壳明显下沉是造成重力变化的主要原因，认为是人为因素造成的重力变化，在异常分析中应作为干扰予以排除。由重力效应公式：g=-0.197H (mGal) 其中H以厘米为单位为了将离散的重力变化量转换为连续变化量，同时也消除偶然误差，获得可靠的重力变化信息，对本地区变化及地形变化进行趋势性

17、变化拟合分析得到如下方程：g=5.2+2.57t相关系数 R=0.889= -19-5.2t相关系数 R=0.998式中t以月为单位，可见重力变化、高程变化均与时间呈线性相关。实训九、重复重力观测数据的初步处理实训目的：理解各项重力改正的物理意义，掌握改正方法，培养学生分析问题能力。实训内容：1、将仪器读数换算成毫伽值2、进行固体潮改正 3、分别进行仪器高改正、零漂改正、气压改正 4、计算改正后的A、B两点的重力差。实训要求：已知重复重力测量的A、B两点的重力观测记录如下，数据见下表 ，该地潮汐因子取1.16，重力理论值8至12的整点值为-91.1、48.5、 73.3、79.9、68.2单位为Gal，该地区重力垂直梯度为0.3068mGal/m，气压改正系数为-0.43Gal/102Pa，仪器零漂系数为0.12Gal/小时，该仪器的一次项系数为：1.0000617。厂家给定格值:RF1F217001800190020001710.7131811.3921912.0752012.7651.006791.006831.006871.00688试分别对各点进行固体潮改正、气压改正、仪器高改正、零漂改正并填表，并求改正后两点改正后重力差。点号观测时间重力仪读数气压102Pa仪高(cm)毫伽值固体潮改正气压改正仪