ГКИНП (ГНТА)-04-122-03 ИНСТРУКЦИЯ ПО РАЗВИТИЮ ВЫСОКОТОЧНОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГРАВИМЕТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РОССИИ - часть 9

-  вращением  микрометренного  винта  в  сторону  завинчивания  совмещают  подвижный  индекс  маятника  с 

нулевым штрихом шкалы; 

- записывают показание отсчетного устройства; 
- записывают время окончания измерений. 
Операцию  повторяют  до  тех  пор,  пока  расхождение  трех  последовательных  отсчетов  окажется  меньшим 

0,005 оборота микрометренного винта. 

12.2.6. Отсчитывают термометр гравиметра. 
12.2.7. Записывают давление воздуха. 
12.2.8. По окончании наблюдений на пункте: 
- выключают освещение гравиметра; 
- переносят гравиметр к транспортному средству; 
- устанавливают гравиметр в транспортировочный ящик. 
12.2.9. Измеряют элементы редукций, составляют абрис и описание пункта. 
12.2.10.  Контроль  наблюдений  в  рейсе  осуществляют  сравнением  результатов,  полученных  по  отдельным 

приборам, максимальные расхождения не должны превышать 0,10 мГал. В противном случае рейс повторяется. 

12.2.11. Погрешность результатов измерений должна соответствовать требованиям п.п. 2.2.8, 2.2.9, 2.2.12. 

13. ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИЙ. ПЕРЕЧЕНЬ ПОЛЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ СДАЧЕ 

13.1. Журналы гравиметрических наблюдений и нивелирования являются документами строгого учета. 
13.2. Записи в журналах делают четким почерком чернилами, шариковой ручкой или простым карандашом. 

Запрещается пользоваться химическим и цветными карандашами. 

13.3. Подчистка и исправление записей отсчетов в журнале запрещаются. 
Ошибочные записи аккуратно зачеркивают и сверху записывают правильные так, чтобы можно было ясно 

прочитать старую и новую записи. 

13.4. В журнале гравиметрических наблюдений зарисовывают, как установлены гравиметрические приборы 

на  пункте,  и  записывают  высоту  их  эффективных  точек  над  верхней  плоскостью  монолита  и  расстояния  от 
марки монолита (Приложение 37). 

13.5. В журналах должны быть записаны номера применяемых приборов, отмечены даты и место последних 

исследований прибора, указано наличие технического описания, Инструкции по эксплуатации и формуляра. 

13.6.  В  журнале  наблюдатель  отмечает  все  особенности  уклонения  от  правил,  предписанных  данной 

Инструкцией, и объясняет, когда это возможно, причины отскоков отдельных измерений. 

13.7. По окончании полевых работ исполнитель предъявляет следующие материалы: 
- оформленные и проверенные журналы; 
-  объяснительную  записку  о  полевых  работах,  содержащую  все  сведения  для  составления  технического 

отчета; 

- сводку результатов лабораторных и полевых исследований приборов; 
- материалы полевых вычислений; 
- схему (картограмму) размещения гравиметрических пунктов и реперов; 
- абрисы пунктов и реперов; 
- паспорта пунктов. 
К материалам прилагают опись сдаваемых документов с указанием числа листов. 
На всех материалах должны быть даты исполнения, подписи исполнителей и начальника партии. 

14. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ГРАВИМЕТРИЧЕСКИХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ И ОЦЕНКА ИХ ТОЧНОСТИ 

14.1. Общие указания 

14.1.1. Обработка результатов гравиметрических определений подразделяется на три этапа: 
- полевой обработки материалов; 
- камеральной обработки; 
- уравнительных вычислений. 
14.1.2.  Целью  полевой  обработки  материалов  является  текущий  контроль  измерений,  а  также  выдача 

предварительных  значений  силы  тяжести  и  их  средних  квадратических  погрешностей.  Для  этой  цели 
выполняют: 

- текущую обработку в полевых журналах; 
- составление ведомостей результатов вычислений; 
- предварительную оценку точности измерений. 
14.1.3. Камеральная обработка включает: 
- контроль полевых вычислений; 
-  уточнение  полученных  результатов  на  основании  дополнительных  определений  постоянных  приборов  и 

других исследований, выполненных после окончания полевых работ; 

-  обработку  материалов  гравиметрических  определений  на  ЭВМ  с  использованием  нижеприведенных 

формул и соответствующих программ; 

- заполнение паспортов пунктов; 
- составление пояснительной записки к результатам камеральных вычислений. 
14.1.4.  Уравнивание  результатов  измерений  на  пунктах 1 класса  производится  методом  «вставки»  между 

основными  пунктами 1 класса  или  пунктами  ГФГС.  Оценку  точности  уравненных  значений  ускорения  силы 
тяжести  выполняют  с  учетом  погрешностей  исходных  пунктов,  методика  оценки  точности  и  пример 
вычислений приведены в Приложении 38.10. 

По  результатам  уравнительных  вычислений  составляют  каталог  гравиметрических  пунктов  по  форме 

действующего каталога ГГС-1. 

14.2. Основные формулы для обработки результатов измерений с баллистическим гравиметром ГБЛ 

Непосредственные результаты измерений с ГБЛ (отсчеты) представляют собой моменты времени Т

i

 (i = 1, 2, 

... N), в которые СПТ проходит заданные уровни S

i

. 

Число отсчетов N может изменяться программным путем от 150 до 600 в зависимости от типа прибора. 
Уравнения погрешностей для многих уровней имеет вид: 

S

i

 = H

0

 + V

0

T

i

 + ½gt

i

2

 + δ

i

, 

где Н

0

 - начальное положение СПТ; 

V

0

 - начальная скорость; 

δ

0

 - уклонение от идеальной параболы; 

Значение  ускорения  силы  тяжести (g) вычисляется  методом  наименьших  квадратов,  как  наилучшее 

приближение  к  идеальной  траектории  свободного  падения  тела  (параболе),  под  условием 

 с 

учетом вертикального градиента ускорения силы тяжести γ. 

Один  из  возможных  способов  решения  реализован  программой  Absolut  с  использованием  сингулярного 

разложения. В этом способе при вычислении g

1 

предварительно из значений S

i

 вычитается известное влияние 

вертикального градиента ускорения силы тяжести. Полученное ускорение силы тяжести g

1 

отнесено к уровню 

верхнего положения СПТ, где Т = 0, и редуцируется на уровень постамента (где ускорение силы тяжести равно 
g

o

) по известному расстоянию Н

0

 - от оптического центра СПТ в его верхнем исходном положении до уровня 

постамента и известному вертикальному градиенту силы тяжести. Такое редуцирование можно выполнять на 
разные уровни (см. раздел 16). 

В  соответствии  с  этой  программой  ЭВМ  обрабатывает  измерения  в  реальном  времени  до  получения 

окончательного  значения  ускорения  силы  тяжести  и  оценки  точности.  Результаты  измерений  выдаются  на 
экран монитора и на принтер, а также записываются в дисковый файл, что позволяет проводить последующий 
анализ  результатов.  На  экран  также  выдаются  графики  остаточных  отклонений  от  «идеальной  параболы»  в 
каждом  броске,  характеризующих  сейсмическую  активность  во  время  падения  СПТ.  Приливные  поправки 
подготавливаются  предварительно  по  вспомогательной  программе  Maria.  Пример  записи  результатов 
измерений приведен в Приложении 38.14. (В других программах используется программа ETERNA). 

В  другом  способе  ускорение  силы  тяжести  вычисляется  в  соответствии  с  программой,  разработанной  в 

Институте Автоматики и Электрометрии СО РАН Е.Н. Калишем: для уровня эффективной высоты гравиметра 
Н

эф

 (где сила тяжести равна g

1

) и для верхней плоскости постамента (где сила тяжести равна g

0

) по формуле: 

 

где 

 

К  полученному  значению g

0

  в соответствии  с  упомянутыми  программами  добавляются  поправки  и,  таким 

образом, формула вычисления исправленного значения ускорения силы тяжести g имеет вид: 

g = g

0

 + Dg

с

 + 

∆g

λ

 + 

∆g

а

 + 

∆g

в

 + 

∆g

л.c.

 +  g

г

 + Dg

x

 + 

∆g

п

 + Dg

гp

. 

1)  Поправка 

∆g

c

  за  конечность  скорости  распространения  света  (доплеровское  сокращение  длины  волны) 

учитывается по формуле: 

 

Эту поправку ЭВМ автоматически вводит в результаты измерений. 
2) Поправка 

∆g

λ

 за изменение длины волны излучения лазера (коррекция введенной в ЭВМ длины волны) 

вычисляется ЭВМ по данным сравнения рабочего лазера с йодным, вводится на средний момент наблюдений 
линейным интерполированием по времени изменения длины волны лазера. 

3) Поправка 

∆g

a

, учитывающая влияние атмосферы, вычисляется по формуле: 

Dg

a

 = K (B

а

 - В

н

) мкГал, 

где В

н

 - значение нормального для данного пункта атмосферного давления в мм рт. столба; 

В

а

 - средняя величина атмосферного давления на пункте во время данной серии наблюдений в мм рт. столба; 

К = 0,4 мкГал на мм рт. столба. 
Если В

а

 и В

н

 выражены в миллибарах, то коэффициент К равен 0,3 - рекомендован МАГ, 1983 г., резолюция 

№ 9. 

Нормальное давление В

н

 определяется по формуле: 

 мм рт. столба, 

где Н - высота пункта наблюдения над уровнем моря в км. 
4)  Поправка 

∆g

в

,  учитывающая  влияние  сопротивления  остаточного  газа  в  баллистической  камере, 

вычисляется по формуле: 

Dg

в

 = + α B·10

6

 мкГал, 

где В - остаточное давление воздуха в камере, отсчитанное по вакуумметру, выраженное в мм рт. столба. 
Коэффициент α определяется экспериментально, для приборов типа ГБЛ он равен +3,5 мкГал на 1·10

-6

 мм 

рт. столба (см. раздел 7). 

5)  Поправка  за  приливные  влияния  Луны  и  Солнца  g

лс

,  приводит  измеренное  значение  ускорения  силы 

тяжести к уровню невозмущенного геопотенциала. 

6) Поправка Хонкасало  g

х

 вычисляется по формуле: 

Dg

х

 = 0,03057 δ (1 - 3 sin

2

 φ) мГал, 

где  δ - коэффициент  влияния  упругости  Земли,  или  дельта-фактор  (отношение  фактической  амплитуды 

приливного эффекта к теоретическому, вычисленному для «жесткой» Земли), равный для Москвы 1,164; 

φ - географическая широта места наблюдения. 
Поправку  за  приливные  влияния  Луны  и  Солнца  и  поправку  Хонкасало  вычисляет  ЭВМ  по  широте  и 

долготе  пункта  и  по  времени  наблюдений  и  автоматически  вводит  в  измеренное  значение  ускорения  силы 
тяжести. 

7)  Поправка 

∆g

г

  за  редуцирование  измеренного  значения  ускорения  силы  тяжести  к  центру  марки 

гравиметрического  пункта  определяется  по  данным  микросъемки  на  постаменте  пункта  с  помощью 
высокоточных статических гравиметров. Работа выполняется в соответствии с разделом 16 и с инструкцией по 
эксплуатации гравиметров. 

8) Поправка за движение полюса  g

n

 вычисляется по формуле: 

Dg

n

 = -3900 sin 2 φ (m

1

 cos λ - m

2

 sin λ) мГал, 

где 

 и 

; х, у - координаты полюса в секундах дуги; 

φ и λ - широта и восточная долгота пункта. 
Параметры  движения  полюса  выбираются  из  бюллетеня  Главного  метрологического  центра 

Государственной  службы  времени  и  частоты  России  или  из  бюллетеня  Международной  службы  вращения 
Земли (IERS). Поправка приводит результаты измерений к единому положению полюса. 

9) Поправка 

∆g

гр

 за изменение глубины грунтовых вод определяется по формуле: 

Dg

гр

 = Г (h - h

cp

) мкГал, 

где Г - эмпирический коэффициент в мкГал на метр, получаемый измерением ускорения силы тяжести при 

разных  уровнях  грунтовых  вод  на  данном  пункте.  Ориентировочно  его  значение  в  зависимости  от  грунтов 
лежит в пределах 8 - 17 мкГал на метр; 

h  и  h

ср

 - соответственно  текущее  и  среднемноголетнее  значения  глубины  уровня  грунтовых  вод  от 

поверхности Земли. 

Информацию  об  уровне  грунтовых  вод  получают  в  специализированных  службах  для  скважин  близко 

расположенных к пункту наблюдений. 

14.3. Основные формулы для обработки результатов маятниковых измерений 

14.3.1. Обработка результатов измерений включает следующие процессы: 
- вычисление периодов колебаний маятников и поправок к ним; 
- вычисление приращений силы тяжести, 
- оценку точности результатов измерений. 
14.3.2. Исправленный период колебания маятника (в секундах) вычисляют по формуле 

S = S’ + DS

a

 + DS

t

 + DS

b

 + DS

f

 + DS

Θc

’

                                                                      

(1) 

Здесь S’ - измеренный период колебания маятника, определяемый из соотношения