物理大地測量學實習實習報告范本

..課程編號：課程性質(zhì)：必修物理大地測量學實習實習報告目錄一、實習目的及要求1二、實習地點及時間安排1三、實習內(nèi)容及方法 2〔一實習內(nèi)容概要2〔二重力基點聯(lián)測2〔三重力網(wǎng)格測量4〔四重力垂直梯度測量6〔五重力場參量計算7四、實習數(shù)據(jù)處理方法及成果展示7〔一重力測量數(shù)據(jù)處理方法7〔二重力基點聯(lián)測成果8〔三重力網(wǎng)格測量成果11〔四重力垂直梯度測量成果13〔五重力場參量計算成果15五、實習總結(jié)及體會19..實習目的及要求1、實習目的

本次物理大地測量學實習旨在培養(yǎng)學生樹立實事求是、認真嚴肅的科學態(tài)度以及勇于探索、不畏艱苦的工作作風,培養(yǎng)學生的動手能力以及分析和解決問題的能力,并在綜合分析問題的方面得到初步訓練；實習要求學生理論聯(lián)系實際,鞏固理論學習知識,將理論知識運用于實踐之中,訓練和培養(yǎng)學生獨立思考、文字表達和口頭表達的能力,以及協(xié)同工作的團隊精神。2、實習要求〔1掌握重力測量的原理和相對重力儀的工作原理,

學會重力儀的使用操作和檢驗；〔2掌握相對重力測量數(shù)據(jù)的處理方法及過程,了解測量及處理誤差的來源以及誤差的處理方法,如潮汐改正和零飄改正的計算方法等；〔3掌握利用重力場模型和相關(guān)資料計算并分析重力場參數(shù)的原理、方法及過程。

實習地點及時間安排整個實習是在XX大學校園內(nèi)進行,其中主要部分是在信息學部校區(qū)。整個實習時間為2016年1月11號至2016年1月23號。三、實習內(nèi)容及方法〔一實習內(nèi)容概要整個實習內(nèi)容包括：相對重力儀的基本操作使用、重力基點聯(lián)測、重力網(wǎng)格測量、重力垂直梯度測量、重力場參量計算,以及相對重力儀測量的數(shù)據(jù)處理、重力網(wǎng)平差和潮汐改正等誤差改正。實習儀器：相對重力儀——L&RG型重力儀〔G960,G1063,G1167,G1207和Burris重力儀〔B60。參考規(guī)范：國家重力控制測量規(guī)范GB/T20256-2006。本次實習執(zhí)行的技術(shù)參數(shù)：重力讀數(shù)限差<5〔重力儀讀數(shù)的末位,段差限差<30uGal。〔二重力基點聯(lián)測1、實習內(nèi)容及要求重力基點網(wǎng)聯(lián)測——從一個點開始,沿設(shè)計路線依次測量各點,最后閉合到起始點。本次實習僅測量2、3、4、5、6、7、8號點〔共7個點。實習要求重力基點網(wǎng)聯(lián)測從一個點開始依次測量各點,最后閉合到起始點。每個邊必須有直接觀測的測量結(jié)果,每個組員必須有自己的獨立觀測數(shù)據(jù)。利用相對重力測量儀測得每個基準點的重力值,根據(jù)要求進行平差計算〔找獨立閉合環(huán),解算出各重力基準點的絕對重力值?；c網(wǎng)點位分布示意圖如下。2、測量及數(shù)據(jù)處理方案我們第14小組設(shè)計的方案是將路線分成三個環(huán)——環(huán)一：2-8-7-3-4-2、環(huán)二：2-4-5-3-6-8-2、環(huán)三：2-7-6-5-3-2。這條路線共測了17個點,有16條邊,其優(yōu)點是每個環(huán)都從已知點2號點起測,其中只有2、3號點重復測量三次或以上,只有三條邊〔2-8、2-4、5-3重復測量,這樣既可以保證每條邊都能測到,又使得測量工作量最大化的減輕,且方便計算。我們組使用型號為B60的重力儀,依次從2號點按照上述路線測量,直至2號點結(jié)束測量,完成整個重力基點網(wǎng)的聯(lián)測。在數(shù)據(jù)處理過程中首先將原始觀測數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換為mGal,依次經(jīng)過潮汐及零飄改正,再利用所設(shè)計的平差模型,平差解算出各重力基點的絕對重力值。〔三重力網(wǎng)格測量1、實習內(nèi)容及要求在設(shè)計的格網(wǎng)點上進行重力測量,分析測區(qū)重力變化的特征。XX大學校區(qū),網(wǎng)格圖點位坐標見"格網(wǎng)圖點位坐標表",每組測一條測線,一條測線有9個測點,測量需要從基點網(wǎng)的已知重力值2號點開始測量。格網(wǎng)圖點位坐標表線號經(jīng)度點號緯度1114°21'05.30"東130°31'43.70"北2114°21'09.30"東230°31'51.70"北3114°21'13.30"東330°31'59.70"北4114°21'17.30"東430°32'07.70"北5114°21'21.30"東530°32'15.70"北6114°21'25.30"東630°32'23.70"北730°32'31.70"北830°32'39.70"北930°32'47.70"北網(wǎng)格測量測線小組分配表測線1測線2測線3測線4測線5測線61234567891011121314151617計算網(wǎng)格點絕對重力值,繪制整個測區(qū)重力等值線圖〔需要使用其他組的成果。注：測量時,根據(jù)"格網(wǎng)圖點位坐標表"的設(shè)計點位,在實地尋找合適的觀測位置,并在圖上標記實際點位,點位坐標在室內(nèi)從GoogleEarth上讀取〔近似坐標。2、測量及數(shù)據(jù)處理方案根據(jù)安排,我們14小組測的是2號測線。首先,我們在GoogleEarth上打開點位信息kmz文件,找出2號線的測區(qū)范圍,并在圖上標記出更精確的點位,記錄得到點之記。我們組的路線是從已知點2號點開始,依次測得2號線的9個點,再回到2號點,以便計算零飄改正值和絕對重力值。在實地測量中,我們盡可能的在標記的范圍里尋找合適的觀測位置,使用型號為B60的重力儀,依次從2號點按照上述路線測量,直至2號點結(jié)束測量。在數(shù)據(jù)處理過程中首先將原始觀測數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換為mGal,依次經(jīng)過潮汐及零飄改正,相減得到相鄰點的重力差,再由已知點的絕對重力值計算得到測線上9個點的絕對重力值。結(jié)合自己的數(shù)據(jù)以及其它5條測線共6組的數(shù)據(jù),將其計算得到的絕對重力值一并導入Matlab中,在Matlab中利用contourf<>函數(shù)繪制出整個網(wǎng)格測區(qū)的重力等值圖,查看并分析結(jié)果。2號測線點位總圖：〔四重力垂直梯度測量實習內(nèi)容及要求重力垂直梯度測量,用于測量重力值在垂直方向上的變化。本次實習的測量地點為實驗大樓的1、6、11、16層樓,本次實習以測量樓層間的重力差以及樓層間的高差來反演重力的垂直變化規(guī)律,要求計算各測量層間的高差和重力差,計算重力垂直梯度,畫出重力垂直梯度的垂直方向的變化曲線。測量及數(shù)據(jù)處理方案我們小組以實驗大樓的樓道為測量地點。由于測量時起始樓層1樓樓道較為擁擠,其他小組也同時在測量,而且如果選擇靠近樓梯口的位置來測量相對重力,雖然有利于高差的測量〔靠近樓梯口測量能夠滿足測重力和測高差時為同一點,但是因為來往行人行走時的震動會使得重力儀表盤指針不穩(wěn)定,很容易造成讀數(shù)偏差等測量誤差,所以我們選擇各樓道上偏靠墻角的相應的某一點位置。我們使用型號為G1027的相對重力儀,依次測量1層樓--6層樓--11層樓--16層樓--11層樓--6層樓--1層樓各樓道上所選擇點的重力值。在測量高差時,將該點平移到樓梯口〔因為各樓層地面較水平,所以可以忽略同一平面兩點間的高差,將實驗室提供的50米測繩在扶梯間上下可通視的縫隙中釋放,盡量保持垂直拉伸,依次讀取1-6〔6-1、6-11〔11-6、11-16〔16-11樓層間的高度差,求得往返測量的平均值作為樓層高差。在數(shù)據(jù)處理過程中首先將原始觀測數(shù)據(jù)的單位轉(zhuǎn)換為mGal,依次經(jīng)過潮汐及零飄改正,通過樓層結(jié)果相減等計算得出樓層間差、段差結(jié)果,再根據(jù)公式垂直梯度=dg/dh求得相鄰樓層間的重力垂直梯度。重力場參量計算1、實習內(nèi)容及要求利用提供的軟件〔GRAVT_GM.exe及參考模型〔EGM96,計算緯度30度—31度,經(jīng)度114度—115度,網(wǎng)格距離為6分的網(wǎng)格點的大地水準面差距、重力異常、重力擾動和垂線偏差。繪制大地水準面差距、重力異常、重力擾動和垂線偏差的等值圖,并對等值圖給出相應的描述和評價。2、實習方法及過程雙擊運行提供的軟件GRAVT_GM.exe,導入?yún)⒖寄Ｐ虴GM96后回車,根據(jù)屏幕提示選擇所要計算的項目,然后依次輸入經(jīng)緯度范圍、網(wǎng)格間距及數(shù)目、平均高度,回車即可運行出計算結(jié)果,結(jié)果可在．OUT文件中查看。將上述計算出的五個．OUT文件<大地水準面差距、重力異常、重力擾動、垂線偏差東西方向和南北方向分量>轉(zhuǎn)換成．txt文件并導入Matlab中,在Matlab中利用contourf<>函數(shù)依次繪制出大地水準面差距、重力異常、重力擾動和垂線偏差的等值圖,查看并分析結(jié)果。四、實習數(shù)據(jù)處理方法及成果展示〔一重力測量數(shù)據(jù)處理方法1、格值轉(zhuǎn)換計算測站讀數(shù)的平均值：Rm=<R1+R2+R3>/3,再將讀數(shù)單位換算為mGal。〔1L&RG型重力儀：按儀器號選擇相應的格值表,將需轉(zhuǎn)換的讀數(shù)Rm的Rm/100的整數(shù)部分乘100作為COUNTERREADING<R0>,根據(jù)R0在格值表中查取相應的VALUEINMILIGALS<a0>和FACTORFORINTERVAL<a1>求得Rmgal=a0+a1<Rm-R0>?！?Burris重力儀：由于Burris重力儀的格值表沒有給出FactorforInterval,所以需要自己計算：FactorforInterval<k>=<ValueinMilligals<k>-ValueinMilligals<k-1>>/<50>。2、潮汐改正 潮汐改正數(shù)據(jù)每天一個文件,計算間隔為6分鐘,按觀測時間ti在潮汐數(shù)據(jù)表中查取ti前后各一個潮汐值〔t1,gt1,t2,gt2,計算潮汐改正：gti=gt1+<gt2-gt1>*<ti-t1>/<t2-t1>,再計算潮汐改正后的數(shù)據(jù)：RmgalT=Rmgal-gti。3、零飄改正用起始點的兩次觀測數(shù)據(jù)<t1,Rm1,tn,Rmn>計算零漂率：k=<Rmn-Rm1>/<tn-t1>,按觀測時間<ti>計算零飄改正：dgv0=k*<ti-t1>,再計算零飄改正后的數(shù)據(jù)：Rmgalk=RmgalT-dgv0。4、重力差dg及絕對重力值g首先求得重力差dgi=Rmgalki-Rmgalk1<起始點>,再根據(jù)已知點的絕對重力值,求出某點的絕對重力值gi=g1+dgi。5、垂直梯度計算按上述的方法計算重力差dg,根據(jù)高差數(shù)據(jù)計算相應的高差dh,再根據(jù)公式垂直梯度=dg/dh〔注意高差和重力差的方向求得重力垂直梯度。〔二重力基點聯(lián)測成果重力基點聯(lián)測原始觀測數(shù)據(jù)及處理結(jié)果見下表：平差模型我們采用間接平差方法,即利用各測點上的絕對重力作為參數(shù),列出誤差方程,平差計算出各點的絕對重力平差值。在統(tǒng)計段差時,應滿足以下要求：1、自己的數(shù)據(jù)+4個其他組的數(shù)據(jù)；2、統(tǒng)計個段的均值和中誤差；3、大于3倍限差<30uGal>,即90uGal的作為粗差剔除；4、每一段至少有3個合格成果；5、合格成果的段差和中誤差作為平差的數(shù)據(jù)。最初統(tǒng)計段差時我采用了5組數(shù)據(jù),經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)較難滿足上述條件,后來我統(tǒng)計了7組的數(shù)據(jù),達到了要求。根據(jù)間接平差原理,已知點2,設(shè)點3,4,5,6,7,8的絕對重力平差改正值參數(shù)分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6,利用測邊的相對關(guān)系列出誤差方程如下：△g2-8+V1=8-g2;△g8-7+V2=7-8;△g7-3+V3=3-7;△g3-4+V4=4-3;△g2-4+V5=4-g2;△g4-5+V6=5-4;△g5-3+V7=3-5;△g3-6+V8=6-3;△g68+V9=8-6;△g2-7+V10=7-g2;△g7-6+V11=6-7;△g6-5+V12=5-6;△g2-3+V13=3-g2。V1=6+g8o-g2-△g2-8;V2=5-6+g7o-g8o-△g8-7;V3=1-5+g3o-g7o-△g7-3;V4=2-1+g4o-g3o-△g3-4;V5=2+g4o-g2-△g2-4;V6=3-2+g5o-g4o-△g4-5;V7=1-3+g3o-g5o-△g5-3;V8=4-1+g6o-g3o-△g3-6;V9=6-4+g8o-g6o-△g6-8;V10=5+g7o-g2-△g2-7;V11=4-5+g6o-g7o-△g7-6;V12=3-4+g5o-g6o-△g6-5;V13=1+g3o-g2+△g2-3。其中i為各點的絕對重力平差值,i為平差改正值dX,gio為初始值。根據(jù)平差方程：V=B*-L,得出=inv<BT*P*B>*BT*P*L。其中定權(quán)的方法有很多,比如利用段差中誤差定權(quán)、測邊次數(shù)定權(quán)、還有單位權(quán)陣等,經(jīng)比較,我決定使用單位陣定權(quán)。得到平差改正值后再加上重力初始值,得到每個點的絕對重力平差值。本組〔14組與其他組數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析：其中B、、L、V、P矩陣如下〔P矩陣為單位陣E13×13：最終平差結(jié)果：由上表可以看出,5號點與6號點的點位中誤差較大,因為其他3、4、7、8點與已知點2號點直接相連,而5、6號點不與2號點直接相連,所以誤差會累積,使得中誤差較大?！踩亓W(wǎng)格測量成果重力網(wǎng)格測量原始觀測數(shù)據(jù)及處理結(jié)果見下表：本組〔14組數(shù)據(jù)與其他組網(wǎng)格數(shù)據(jù)匯總：測區(qū)重力等值圖：由于經(jīng)緯度坐標軸是等間隔,所以上圖中經(jīng)緯度是統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為度的單位。因為GoogleEarth上給出的經(jīng)緯度只是一個大致范圍,各組測量時選點不一致,所以即使是同一條測線,結(jié)果也不能相比較,但是依然可以粗略反映出在網(wǎng)格測區(qū)范圍內(nèi)重力值的分布。從圖上可以看出,XX大學校區(qū)的重力大致呈現(xiàn)出四周較平穩(wěn),東北部分遞減的分布情況,由于校內(nèi)有珞珈山等小山坡,所以在圖中可以明顯看出圖中右上部分是珞珈山的重力分布范圍,由于高度的上升重力值減小,這也符合常理,而山的四周是校區(qū),較平穩(wěn),重力值也比較接近?！菜闹亓Υ怪碧荻葴y量成果重力梯度測量原始觀測數(shù)據(jù)及處理結(jié)果見下表：高度—重力、梯度曲線圖如下：從高度-重力曲線圖中可以看出,隨著樓層高度的增加,各樓層的絕對重力值〔假設(shè)1樓的絕對重力值為0是遞減的,說明隨著高度的上升,重力是在逐漸減小的,這也符合常理。從高度-重力垂直梯度曲線圖中可以看出,各樓層間的梯度變化較平穩(wěn),值很接近,說明重力雖然隨著高度的增加而逐漸減小,但是重力梯度的值是沒有太大變化的,這也符合常理。重力垂直梯度是重力位二階導數(shù)也就是重力的一階導數(shù),它表示重力場強度g在垂直方向上的變化率,所以重力隨高度變化的圖像近似一條線性直線,那么梯度就是重力圖像的斜率〔重力差/高度差,它應該接近于水平直線?！参逯亓鰠⒘坑嬎愠晒谲浖休斎氲膮?shù)：繪圖代碼截圖：計算結(jié)果：等值圖：重力異常是由于地球質(zhì)量分布不規(guī)則造成的重力場中各點的重力矢量g和正常重力矢量γ的數(shù)量之差,它是研究地球形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和重力勘探,以及修正空間飛行器的軌道的重要數(shù)據(jù)。由上圖可看出武大校區(qū)內(nèi)西北及東南區(qū)域重力異常值負方向上遞減,中間區(qū)域異常負方向上較大。重力擾動是指地面同一點的實際重力值與該點的正常重力值之差。從圖中可以看出,重力擾動的變化趨勢與重力異常相似,也是西北及東南區(qū)域重力擾動值負方向上遞減,中間區(qū)域擾動負方向上較大。大地水準面差距是從大地水準面上的點沿地球橢球法線到地球橢球的距離。由上圖可看出,大地