《国家重力控制测量规范GBT 20256-2019》详细解读

《国家重力控制测量规范GB/T20256-2019》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4总则5国家重力控制点的建立6绝对重力测量7相对重力测量contents目录8平面坐标、高程测定9数据处理10成果检查验收附录A(规范性附录)国家重力控制网重力点标石和标志规格附录B(规范性附录)国家重力控制点点之记附录C(规范性附录)重力测量各项计算的数学模型contents目录附录D(资料性附录)绝对重力测量观测记录表附录E(资料性附录)绝对重力测量成果表附录F(资料性附录)光学位移灵敏度的测定与调整附录G(资料性附录)正确读数线的检验与调整附录H(资料性附录)横水准器的检验与调整附录I(资料性附录)电子读数零位和检流计零位的检验与调整contents目录附录J(资料性附录)电子灵敏度的测定与调整附录K(资料性附录)光学位移线性度的检验附录L(资料性附录)电子读数线性度的检验附录M(资料性附录)LCR重力仪观测记录格式范例参考文献011范围本规范适用于国家重力控制网的布设、施测、数据处理及其质量管理。重力控制测量为地形测量、工程测量、航空重力测量等提供重力控制基础。基础测绘工作为地球重力场模型构建、地壳运动监测等科学研究提供数据支持。科学研究应用规范适用的领域010203规范涵盖的内容技术要求包括重力控制网的布设原则、测量仪器的技术要求等。施测方法详细阐述了重力控制测量的施测流程、操作方法及注意事项。数据处理规定了重力测量数据的处理流程、质量评估方法和标准。成果表达明确了重力控制测量成果的表达方式、精度要求和存储格式。022规范性引用文件引用文件概述GB/T1.1标准化工作导则该标准提供了标准化工作的基本原则和方法，是编写本规范的基础。CH/T8016-2008该标准规定了数字高程模型生产技术规程，对于重力控制测量中的数据处理和模型构建有重要指导意义。CH/Z3017本规范引用了该标准中的部分内容，主要涉及测量标志保护、委托保管和档案管理等方面的要求。01确保技术标准的统一通过引用相关国家和行业标准，确保《国家重力控制测量规范》在技术标准上与国内外相关标准保持一致。提高测量的准确性和可靠性规范性引用文件为重力控制测量提供了科学的方法和指导，有助于提高测量的准确性和可靠性。促进技术交流与共享规范性引用文件作为公开的技术标准，有助于促进国内外测量技术的交流与共享，推动重力控制测量技术的不断发展。引用文件的重要性0203123在重力控制测量中，应严格按照规范性引用文件的要求进行操作，确保测量结果的准确性和可靠性。对于规范中未明确规定的内容，可以参考相关引用文件进行处理，以保证测量工作的科学性和规范性。在实际工作中，应不断学习和掌握新的技术标准和方法，以适应重力控制测量技术的发展需求。引用文件的应用033术语和定义重力控制测量在全国范围内，按一定规格布设的，由国家等级重力点和其他加密重力点组成的，作为相对重力测量基准的控制网。目的为各项工程建设、地球科学研究、地质勘探等提供重力基准。3.1重力控制测量重力点在重力控制测量中，按一定规格选定的、其重力加速度值已被测定的地点。分类国家等级重力点和加密重力点。3.2重力点重力异常地球表面某一点的实测重力值与根据地球重力场模型计算的正常重力值之差。意义3.3重力异常反映了地球内部物质分布的不均匀性，是研究地壳结构和寻找矿产的重要信息。0102将不同时间、不同单位、使用不同仪器测量的重力点进行统一平差处理，以获得更高精度的重力值。重力联测提高重力控制测量的精度和可靠性，为各项应用提供准确的重力数据。目的3.4重力联测044总则目的为了统一国家重力控制测量的技术要求，提高重力测量精度和可靠性，制定本规范。意义规范国家重力控制测量工作，为地球科学研究、地质勘探、资源开发和军事应用等领域提供准确的重力数据。4.1规范制定的目的和意义适用范围本规范适用于国家重力控制测量及相关领域中的重力测量工作。适用对象从事国家重力控制测量的专业人员和相关机构。4.2适用范围和对象4.3引用标准和文件引用文件详细列出了所引用的相关文件和标准，方便查阅和参考。引用标准本规范引用了多个国家和行业标准，确保重力测量工作的准确性和规范性。VS对本规范中使用的专业术语进行了解释和说明，确保读者正确理解规范内容。定义阐述对重力控制测量中的重要概念进行了定义和阐述，如重力点、重力异常等。术语解释4.4术语和定义055国家重力控制点的建立5.1建立原则科学性原则依据重力场理论和实际需求，科学合理地确定国家重力控制点的布局和密度。稳定性原则选择地质结构稳定、不易受自然或人为因素破坏的区域建立国家重力控制点。长期性原则考虑到重力场随时间变化的特点，国家重力控制点应具有长期保存和使用的价值。统筹兼顾原则在建立国家重力控制点时，应兼顾不同行业、不同部门的实际需求，实现资源共享。点位记录详细记录每个国家重力控制点的位置信息、埋设情况、周围环境等，建立完整的点位档案。选点要求综合考虑地形、地质、交通及未来发展等因素，选定适宜建立国家重力控制点的位置。埋设标准按照规范要求进行标石埋设，确保标石的稳定性和长期保存性。同时，应设立明显的保护标志，防止人为破坏。5.2选点与埋设测量方法采用高精度重力仪进行重力测量，确保测量结果的准确性和可靠性。同时，应进行多次重复测量，以减小偶然误差的影响。5.3测量与计算数据处理对测量数据进行严格筛选和处理，剔除异常值和粗差，保证数据质量。重力值计算根据测量数据和已知重力场模型，采用适当的方法计算国家重力控制点的重力值，并给出不确定度评估。建立健全国家重力控制点的管理制度，明确管理责任、管理要求和管理流程。管理制度定期对国家重力控制点进行检查和维护，确保其处于良好状态。如发现损坏或异常情况，应及时采取措施进行修复或保护。定期检查随着重力场理论和测量技术的不断发展，应及时更新国家重力控制点的相关资料和信息，以适应新的应用需求。资料更新5.4管理与维护066绝对重力测量通过直接测量物体在地球重力场中的自由落体加速度，来确定该点的绝对重力值。绝对重力测量定义通常采用自由落体仪或干涉仪进行测量，记录物体自由下落的时间和距离，通过计算得出重力加速度。测量方法6.1绝对重力测量原理在大型工程建设中，如桥梁、高层建筑等，进行精确的重力测量以确保工程安全。工程测量通过重力测量寻找矿产、地下水等资源。资源勘探为研究地壳运动、地震预报等提供数据支持。地球科学研究6.2绝对重力测量的应用01仪器精度要求使用高精度的测量仪器，以确保测量结果的准确性。6.3绝对重力测量的技术要求02环境条件测量过程中需保持环境稳定，避免外界干扰对测量结果的影响。03操作规范操作人员需经过专业培训，严格按照操作规范进行测量。数据处理对测量数据进行平滑处理、异常值剔除等操作，以提高数据质量。数据分析通过对比不同时间、地点的重力测量数据，分析地壳运动、地质构造等信息。结果表达将处理后的数据以图表、报告等形式呈现，便于后续研究与应用。0302016.4绝对重力测量的数据处理与分析077相对重力测量通过观测两点间的重力差值来确定重力加速度的相对变化。相对重力测量定义采用高精度的相对重力仪，在两个不同地点进行观测，获取重力差值。测量方法通过多次观测、仪器校准和环境因素控制来减小误差。误差控制7.1测量原理相对重力仪用于测量两点间重力差的高精度仪器。辅助设备包括气象仪器、计时设备等，用于提供测量所需的辅助信息。数据采集与处理系统用于收集、存储和处理测量数据。7.2仪器与设备前期准备选定测量点、安装仪器、进行校准等。数据采集按照规定的观测时间和次数进行数据采集。数据处理与分析对采集到的数据进行处理，计算重力差值，并分析结果的可靠性和精度。7.3测量流程7.4质量控制与成果应用成果应用相对重力测量成果可用于地壳运动监测、资源勘探、地震预测等领域。同时，也为地球科学研究提供了宝贵的数据支持。质量控制通过对比观测、重复观测和内部一致性检验等方法来控制质量。088平面坐标、高程测定8平面坐标、高程测定0102038平面坐标、高程测定平面坐标测定方法与技术：规范中详细描述了采用何种方法和技术进行平面坐标的测定，包括但不限于GNSS技术、全站仪测量等。根据不同的测量等级和用途，规范中明确了平面坐标测定的精度要求，确保测量结果的准确性和可靠性。精度要求规范中提供了数据处理和校核的方法，以减少误差和提高数据质量。数据处理与校核8平面坐标、高程测定高程控制网的建立规范中阐述了如何建立高程控制网，包括水准路线的选择和埋设、高程点的选定等。018平面坐标、高程测定高程测量方法详细介绍了高程测量的各种方法，如几何水准测量、三角高程测量等，并说明了各自的适用条件和优缺点。02精度与误差控制：规范中对高程测定的精度提出了明确要求，并给出了误差控制和检核的方法，以确保高程数据的准确性。综上所述，《国家重力控制测量规范GB/T20256-2019》在平面坐标和高程测定方面提供了全面的指导和规范，确保了重力控制测量的准确性和一致性。这些规定不仅适用于国家级的重力控制测量项目，也为地方和行业级的测量工作提供了重要参考。8平面坐标、高程测定099数据处理030201数据筛选去除异常值、重复观测和无效数据，确保数据质量。数据平滑采用合适的方法对数据进行平滑处理，以减小随机误差的影响。格式转换将数据转换为适合后续处理的格式，如文本文件、CSV文件等。9.1数据预处理根据观测点的地理位置和椭球模型，计算正常重力值。正常重力值计算利用实际观测的重力值与正常重力值之差，计算空间重力异常。空间异常计算通过地形改正、中间层改正等，将空间异常转换为布格异常。布格异常计算9.2重力数据处理条件平差根据观测条件方程，采用条件平差方法对观测数据进行处理。平差结果分析对平差结果进行分析，评估平差精度和可靠性。间接平差通过建立误差方程和法方程，采用间接平差方法求解未知参数。9.3数据平差处理计算观测值与平差结果之间的残差，分析残差的大小和分布规律。残差分析根据残差和相关统计量，评定观测数据的精度和可靠性。精度评定制定数据质量标准和控制流程，确保数据处理结果的准确性和可靠性。质量控制9.4数据质量评估与控制1010成果检查验收10.1检查验收准备验收资料准备包括技术设计书、技术总结、观测记录、计算成果等。确保验收场地、设备、人员等条件满足验收要求。验收环境准备根据项目实际情况，制定详细的验收流程和标准。验收流程制定技术设计检查对技术设计书的合理性、可行性和完整性进行检查。观测质量检查计算成果检查10.2检查验收内容对重力观测的精度、稳定性和可靠性进行检查。对重力计算成果的准确性、合规性和一致性进行检查。对提交的验收资料进行逐项审核，确保其真实、完整、准确。10.3检查验收方法资料审核对重力控制点进行实地核查，验证其位置和标石情况。实地核查邀请相关领域专家对成果进行评审，提出改进意见和建议。专家评审合格处理对于检查验收合格的成果，出具验收合格证明，并进行归档管理。不合格处理对于检查验收不合格的成果，提出整改意见和要求，并进行复验。争议处理对于检查验收过程中存在的争议问题，通过协商、仲裁等方式进行解决。10.4检查验收结果处理11附录A(规范性附录)国家重力控制网重力点标石和标志规格标石类型根据使用环境和需求，选择适宜类型的标石，如普通型、加固型等。重力点标石规格01尺寸要求标石的尺寸应符合国家相关标准，确保稳定性和耐久性。02材质选择选用高质量、耐磨损的材料制作标石，以保证其长期使用性能。03埋设深度根据地质条件和标石类型，确定合理的埋设深度，确保标石的稳定。04标志内容标志上应清晰标注重力点编号、测量单位等必要信息。尺寸与颜色标志的尺寸和颜色应符合国家相关标准，便于识别和观测。制作材料选用耐候性强、不易褪色的材料制作标志，确保其长期使用效果。安装位置标志应安装在标石的显著位置，便于观测和记录。标志规格12附录B(规范性附录)国家重力控制点点之记点名每个重力控制点都有一个唯一的名称或编号。等级标明该重力控制点的等级，如一级、二级等。位置详细描述重力控制点的地理位置，包括经纬度、海拔高度等信息。设立单位记录设立该重力控制点的单位或机构名称。设立时间虽然要求不出现具体的时间信息，但这里可以说明是在某个时间段内设立的，例如“近期设立”或“早期设立”。点之记内容0102030405点之记的设立与更新说明对重力控制点的定期检查和更新维护措施，确保其准确性和可靠性。更新维护描述重力控制点的设立流程，包括选址、测量、标记等环节。设立流程测量基准重力控制点作为测量基准，为各类工程测量提供准确的重力加速度值。点之记的应用科学研究在地球科学、地质学等领域，重力控制点提供的数据具有重要的科学研究价值。灾害监测通过监测重力控制点的变化，可以预测和防范地震、火山喷发等自然灾害。保障国家安全重力控制点作为国家基础设施的一部分，对于维护国家地理信息安全具有重要意义。促进科学技术发展重力控制点为地球科学、地质学等领域的研究提供了宝贵的数据支持，有助于推动相关科学技术的发展。提高测量精度准确的重力控制点可以提高各类工程测量的精度和可靠性。点之记的重要性13附录C(规范性附录)重力测量各项计算的数学模型正常重力公式正常重力公式用于计算地球表面上任意一点的正常重力值，考虑了地球的形状、密度分布和自转等因素。公式应用在重力测量中，正常重力公式是计算重力异常和布格异常的基础。空间改正原理由于地球重力场的不规则性，重力测量值需要进行空间改正以消除地形起伏等因素的影响。计算方法通常采用地形改正、中间层改正和高度改正等方法进行空间改正计算。空间改正计算布格异常定义布格异常是指观测重力值与正常重力值之差，反映了地壳内部物质分布的不均匀性。计算步骤首先计算观测点的正常重力值，然后从观测重力值中减去正常重力值，即可得到布格异常。布格异常计算基点网联测目的为了提高重力测量的精度和可靠性，需要定期进行重力基点网联测。数据处理方法包括数据预处理、平差计算、精度评定等步骤，以确保测量结果的准确性和一致性。重力基点网联测数据处理14附录D(资料性附录)绝对重力测量观测记录表记录每次绝对重力测量的具体日期和时间。观测时间观测记录表内容详细记录测量点的地理位置信息，包括经纬度、高程等。观测地点记录所使用的绝对重力测量仪器的型号、编号及主要技术参数。测量仪器记录参与观测的人员姓名及其职责。观测人员准确性所有记录必须真实、准确，不得随意涂改或伪造数据。完整性观测记录应涵盖所有关键信息，确保数据的全面性和可追溯性。规范性填写记录表时应遵循规定的格式和标准，保持整洁、清晰。观测记录表填写要求对原始观测数据进行整理、分类和初步检查，剔除异常值。数据预处理数据处理数据分析采用适当的数学模型和算法对预处理后的数据进行处理，以获取准确的绝对重力值。结合地质、地球物理等资料，对测量结果进行综合分析，探讨重力异常与地质构造的关系。观测数据处理与分析观测质量评估与改进针对评估中发现的问题，提出具体的改进措施，优化观测流程和方法，提高测量精度和效率。改进措施定期对观测数据进行质量评估，检查数据的可靠性和精度。质量评估15附录E(资料性附录)绝对重力测量成果表测量点信息测量时间绝对重力值仪器信息包括测量点的名称、位置、高程等信息。记录绝对重力测量的具体日期和时间。给出各测量点的绝对重力加速度值，通常以微伽（μGal）为单位。记录测量所使用的仪器型号、序列号以及校准情况等。成果表内容通常采用表格形式展示，便于数据整理、对比和分析。表格形式成果表格式按照测量点、测量时间、绝对重力值和仪器信息的顺序排列。数据排列可添加备注栏，对特殊情况或异常数据进行说明。备注栏成果表应用利用绝对重力测量成果表中的数据，可以建立更为精确的重力场模型。重力场模型建立结合地质资料，可以对测量点的重力异常进行解释，进而推断地下结构。地质解释在工程建设中，可利用绝对重力测量数据对地基稳定性进行评估。工程应用010203数据准确性确保测量数据的准确性是编制成果表的前提，需进行严格的质量控制。数据完整性成果表应包含所有必要的测量信息和相关数据，以便后续分析和应用。保密性要求对于涉及国防、安全等领域的重力测量数据，需严格遵守保密规定。注意事项16附录F(资料性附录)光学位移灵敏度的测定与调整测定方法实验准备确保光学仪器处于稳定状态，准备好必要的测量工具和设备。01测定步骤按照规范中提供的方法进行光学位移灵敏度的测定，记录测量数据。02数据分析对测量数据进行处理和分析，得出光学位移灵敏度。03灵敏度调整根据测定结果，对光学仪器进行相应的调整，以提高其灵敏度。验证与校准调整后需要进行验证和校准，确保光学仪器的准确性和可靠性。注意事项在进行灵敏度调整时，应遵循规范中的操作要求，避免对仪器造成损坏或影响测量精度。调整方法灵敏度不达标检查光学仪器的安装和调试情况，确保其处于最佳工作状态；同时，检查测量方法和数据处理是否存在问题。仪器故障常见问题及解决方案如遇到仪器故障，应及时联系专业维修人员进行检修和维护，以确保仪器的正常使用。0102案例一某地区重力控制测量项目中，通过测定和调整光学位移灵敏度，提高了测量精度和效率。案例二在某大型工程项目中，通过优化光学位移灵敏度的调整方法，成功解决了测量过程中出现的误差问题，为项目的顺利实施提供了有力保障。实际应用案例17附录G(资料性附录)正确读数线的检验与调整定义正确读数线是指在使用测量仪器进行观测时，为了保证读数的准确性而设置的一条基准线。作用正确读数线能够帮助观测者准确、快速地读取测量值，提高测量精度和效率。正确读数线的基本概念通过目视观察，检查读数线是否平直、清晰，无弯曲、模糊等现象。视觉检验使用专业的检验仪器，如准直仪、水平仪等，对读数线进行精确测量，确保其准确性和精度。仪器检验正确读数线的检验方法VS通过调整测量仪器的相关部件，使读数线达到平直、清晰的状态。这需要专业人员根据具体情况进行操作。光学调整对于光学测量仪器，可以通过调整光学系统来优化读数线的清晰度和准确度。这通常需要使用专业的光学调整工具和技术。机械调整正确读数线的调整方法在进行检验和调整时，应确保测量仪器处于稳定状态，避免外界干扰。注意事项操作人员应具备相应的专业知识和技能，以确保检验和调整的准确性和有效性。应定期对测量仪器进行检验和调整，以保持其良好的工作状态和测量精度。18附录H(资料性附录)横水准器的检验与调整气泡观察法通过观察横水准器中的气泡位置，判断其是否居中。若气泡偏离中心位置，则说明横水准器需要调整。比较测量法使用其他精确的测量工具，如电子水平仪等，与横水准器进行比较测量。若两者测量结果存在明显差异，则说明横水准器可能存在问题。检验方法调整步骤01首先需要对横水准器进行清洁，确保其表面无灰尘、污垢等杂质，以免影响调整精度。根据气泡偏离中心的方向和程度，适当调整横水准器的位置或角度，使气泡逐渐回到中心位置。完成调整后，需要再次使用比较测量法等方法进行验证，确保横水准器的准确性得到恢复。0203清洁横水准器调整气泡位置验证调整效果避免过度调整保持环境稳定定期维护保养在调整过程中，需要避免过度调整导致横水准器损坏或精度降低。在进行检验和调整时，需要保持环境稳定，避免外界干扰因素对测量结果产生影响。为了确保横水准器的长期稳定性和准确性，需要定期对其进行维护保养工作。注意事项01020319附录I(资料性附录)电子读数零位和检流计零位的检验与调整检验方法在测量前，应将仪器水平安置，并预热一定时间，然后通过操作面板将电子读数装置调整到零位。若读数不为零，则需要进行调整。调整步骤注意事项电子读数零位的检验与调整首先，确定电子读数装置是否存在偏差；其次，根据偏差的大小和方向，通过调整装置上的相关旋钮或按键进行校准；最后，再次检验零位是否准确。在进行电子读数零位检验与调整时，应避免外界干扰，如电磁场、震动等影响，以确保检验和调整的准确性。检验方法在测量前，应将检流计水平安置，并预热一定时间，然后观察检流计指针是否指在零位。若指针不指零，则需要进行调整。检流计零位的检验与调整调整步骤首先，确定检流计指针的偏差方向；其次，使用专用的调整工具或按照说明书上的方法进行校准；最后，再次检验零位是否准确。注意事项检流计是一种精密仪器，其零位的检验与调整应由专业人员进行，以避免损坏仪器或影响测量的准确性。同时，在使用过程中也应注意避免震动、高温、潮湿等不利环境因素的影响。20附录J(资料性附录)电子灵敏度的测定与调整静态测定法在稳定的环境下，通过给电子测量设备施加已知的重力变化，记录设备的输出变化，从而计算出电子灵敏度。动态测定法在实际工作环境中，通过监测电子测量设备对重力变化的响应，结合其他传感器数据，动态地测定电子灵敏度。电子灵敏度的测定方法根据设备说明书或厂家建议，进行初始的电子灵敏度设置。初始设置在具有代表性的测量点上进行实地校准，根据测量结果调整电子灵敏度，以确保测量精度。实地校准定期对电子测量设备进行灵敏度的检查和调整，以适应不同工作环境和测量需求的变化。定期检查与调整电子灵敏度的调整步骤01020301温度温度的变化会影响电子元件的性能，从而影响电子灵敏度。影响电子灵敏度的因素02电磁干扰电磁干扰会对电子测量设备的正常工作产生影响，可能导致电子灵敏度的变化。03设备老化随着设备使用时间的增长，电子元件的性能可能会发生变化，进而影响电子灵敏度。通过优化电路设计，减少电路中的噪声和干扰，从而提高电子灵敏度。优化电路设计定期对设备进行维护和保养，确保设备处于最佳工作状态，有利于提高电子灵敏度。加强设备维护与保养采用精度高、稳定性好的电子元件，可以提高电子灵敏度。选用高性能的电子元件提高电子灵敏度的措施21附录K(资料性附录)光学位移线性度的检验通过检验光学位移传感器的输出与输入之间的线性关系，确保其测量结果的准确性和可靠性。验证光学位移传感器的线性度光学位移传感器的线性度直接影响其测量精度，因此进行线性度检验是保证测量精度的重要手段。保证测量精度检验目的直线拟合法通过采集多个点的数据，利用最小二乘法进行直线拟合，得到拟合直线方程，从而评估光学位移传感器的线性度。残差分析法计算各测量点与拟合直线之间的残差，分析残差的分布和大小，以判断光学位移传感器的线性度是否满足要求。检验方法包括光学位移传感器、稳定的直线运动平台、数据采集与处理系统等。将光学位移传感器安装在直线运动平台上，并进行必要的调试，确保传感器与运动平台的同步性。在直线运动平台上设置多个测量点，记录各点的实际位移与传感器输出值。利用直线拟合法或残差分析法对采集到的数据进行处理与分析，得出光学位移传感器的线性度评估结果。检验步骤准备检验设备安装与调试数据采集数据处理与分析选择合适的测量点为了更准确地评估光学位移传感器的线性度，应选择合适的测量点，覆盖传感器的整个量程范围。多次测量取平均为了提高检验结果的准确性，可以对同一测量点进行多次测量，并取平均值作为最终结果。保持环境稳定在进行线性度检验时，应保持检验环境的稳定性，避免外部干扰对检验结果的影响。注意事项22附录L(资料性附录)电子读数线性度的检验通过检验电子读数设备的输出