物理大地測量學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告范本

..課程編號：課程性質(zhì)：必修物理大地測量學(xué)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告目錄一、實(shí)習(xí)目的及要求1二、實(shí)習(xí)地點(diǎn)及時(shí)間安排1三、實(shí)習(xí)內(nèi)容及方法 2〔一實(shí)習(xí)內(nèi)容概要2〔二重力基點(diǎn)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(jì)算7四、實(shí)習(xí)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(diǎn)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(jì)算成果15五、實(shí)習(xí)總結(jié)及體會19..實(shí)習(xí)目的及要求1、實(shí)習(xí)目的

本次物理大地測量學(xué)實(shí)習(xí)旨在培養(yǎng)學(xué)生樹立實(shí)事求是、認(rèn)真嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度以及勇于探索、不畏艱苦的工作作風(fēng),培養(yǎng)學(xué)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(xùn)練；實(shí)習(xí)要求學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,鞏固理論學(xué)習(xí)知識,將理論知識運(yùn)用于實(shí)踐之中,訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、文字表達(dá)和口頭表達(dá)的能力,以及協(xié)同工作的團(tuán)隊(duì)精神。2、實(shí)習(xí)要求〔1掌握重力測量的原理和相對重力儀的工作原理,

學(xué)會重力儀的使用操作和檢驗(yàn)；〔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(jì)算方法等；〔3掌握利用重力場模型和相關(guān)資料計(jì)算并分析重力場參數(shù)的原理、方法及過程。

實(shí)習(xí)地點(diǎn)及時(shí)間安排整個(gè)實(shí)習(xí)是在XX大學(xué)校園內(nèi)進(jìn)行,其中主要部分是在信息學(xué)部校區(qū)。整個(gè)實(shí)習(xí)時(shí)間為2016年1月11號至2016年1月23號。三、實(shí)習(xí)內(nèi)容及方法〔一實(shí)習(xí)內(nèi)容概要整個(gè)實(shí)習(xí)內(nèi)容包括：相對重力儀的基本操作使用、重力基點(diǎn)聯(lián)測、重力網(wǎng)格測量、重力垂直梯度測量、重力場參量計(jì)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(shí)習(xí)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(shí)習(xí)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?！捕亓c(diǎn)聯(lián)測1、實(shí)習(xí)內(nèi)容及要求重力基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測——從一個(gè)點(diǎn)開始,沿設(shè)計(jì)路線依次測量各點(diǎn),最后閉合到起始點(diǎn)。本次實(shí)習(xí)僅測量2、3、4、5、6、7、8號點(diǎn)〔共7個(gè)點(diǎn)。實(shí)習(xí)要求重力基點(diǎn)網(wǎng)聯(lián)測從一個(gè)點(diǎn)開始依次測量各點(diǎn),最后閉合到起始點(diǎn)。每個(gè)邊必須有直接觀測的測量結(jié)果,每個(gè)組員必須有自己的獨(dú)立觀測數(shù)據(jù)。利用相對重力測量儀測得每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的重力值,根據(jù)要求進(jìn)行平差計(jì)算〔找獨(dú)立閉合環(huán),解算出各重力基準(zhǔn)點(diǎn)的絕對重力值?；c(diǎn)網(wǎng)點(diǎn)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(jì)的方案是將路線分成三個(gè)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(gè)點(diǎn),有16條邊,其優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)環(huán)都從已知點(diǎn)2號點(diǎn)起測,其中只有2、3號點(diǎn)重復(fù)測量三次或以上,只有三條邊〔2-8、2-4、5-3重復(fù)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(jì)算。我們組使用型號為B60的重力儀,依次從2號點(diǎn)按照上述路線測量,直至2號點(diǎn)結(jié)束測量,完成整個(gè)重力基點(diǎn)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(jì)的平差模型,平差解算出各重力基點(diǎn)的絕對重力值?！踩亓W(wǎng)格測量1、實(shí)習(xí)內(nèi)容及要求在設(shè)計(jì)的格網(wǎng)點(diǎn)上進(jìn)行重力測量,分析測區(qū)重力變化的特征。XX大學(xué)校區(qū),網(wǎng)格圖點(diǎn)位坐標(biāo)見"格網(wǎng)圖點(diǎn)位坐標(biāo)表",每組測一條測線,一條測線有9個(gè)測點(diǎn),測量需要從基點(diǎn)網(wǎng)的已知重力值2號點(diǎn)開始測量。格網(wǎng)圖點(diǎn)位坐標(biāo)表線號經(jīng)度點(diǎn)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(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)絕對重力值,繪制整個(gè)測區(qū)重力等值線圖〔需要使用其他組的成果。注：測量時(shí),根據(jù)"格網(wǎng)圖點(diǎn)位坐標(biāo)表"的設(shè)計(jì)點(diǎn)位,在實(shí)地尋找合適的觀測位置,并在圖上標(biāo)記實(shí)際點(diǎn)位,點(diǎn)位坐標(biāo)在室內(nèi)從GoogleEarth上讀取〔近似坐標(biāo)。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(diǎn)位信息kmz文件,找出2號線的測區(qū)范圍,并在圖上標(biāo)記出更精確的點(diǎn)位,記錄得到點(diǎn)之記。我們組的路線是從已知點(diǎn)2號點(diǎn)開始,依次測得2號線的9個(gè)點(diǎn),再回到2號點(diǎn),以便計(jì)算零飄改正值和絕對重力值。在實(shí)地測量中,我們盡可能的在標(biāo)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(diǎn)按照上述路線測量,直至2號點(diǎn)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(diǎn)的重力差,再由已知點(diǎn)的絕對重力值計(jì)算得到測線上9個(gè)點(diǎn)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(jì)算得到的絕對重力值一并導(dǎo)入Matlab中,在Matlab中利用contourf<>函數(shù)繪制出整個(gè)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(diǎn)位總圖：〔四重力垂直梯度測量實(shí)習(xí)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(shí)習(xí)的測量地點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)大樓的1、6、11、16層樓,本次實(shí)習(xí)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(jì)算各測量層間的高差和重力差,計(jì)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(shí)驗(yàn)大樓的樓道為測量地點(diǎn)。由于測量時(shí)起始樓層1樓樓道較為擁擠,其他小組也同時(shí)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(shí)為同一點(diǎn),但是因?yàn)閬硗腥诵凶邥r(shí)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(yīng)的某一點(diǎn)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(diǎn)的重力值。在測量高差時(shí),將該點(diǎn)平移到樓梯口〔因?yàn)楦鳂菍拥孛孑^水平,所以可以忽略同一平面兩點(diǎn)間的高差,將實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)算1、實(shí)習(xí)內(nèi)容及要求利用提供的軟件〔GRAVT_GM.exe及參考模型〔EGM96,計(jì)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(diǎn)的大地水準(zhǔn)面差距、重力異常、重力擾動和垂線偏差。繪制大地水準(zhǔn)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(yīng)的描述和評價(jià)。2、實(shí)習(xí)方法及過程雙擊運(yùn)行提供的軟件GRAVT_GM.exe,導(dǎo)入?yún)⒖寄Ｐ虴GM96后回車,根據(jù)屏幕提示選擇所要計(jì)算的項(xiàng)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(yùn)行出計(jì)算結(jié)果,結(jié)果可在．OUT文件中查看。將上述計(jì)算出的五個(gè)．OUT文件<大地水準(zhǔn)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(dǎo)入Matlab中,在Matlab中利用contourf<>函數(shù)依次繪制出大地水準(zhǔn)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(shí)習(xí)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(jì)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?！?L&RG型重力儀：按儀器號選擇相應(yīng)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(yīng)的VALUEINMILIGALS<a0>和FACTORFORINTERVAL<a1>求得Rmgal=a0+a1<Rm-R0>。〔2Burris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(jì)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(gè)文件,計(jì)算間隔為6分鐘,按觀測時(shí)間ti在潮汐數(shù)據(jù)表中查取ti前后各一個(gè)潮汐值〔t1,gt1,t2,gt2,計(jì)算潮汐改正：gti=gt1+<gt2-gt1>*<ti-t1>/<t2-t1>,再計(jì)算潮汐改正后的數(shù)據(jù)：RmgalT=Rmgal-gti。3、零飄改正用起始點(diǎn)的兩次觀測數(shù)據(jù)<t1,Rm1,tn,Rmn>計(jì)算零漂率：k=<Rmn-Rm1>/<tn-t1>,按觀測時(shí)間<ti>計(jì)算零飄改正：dgv0=k*<ti-t1>,再計(jì)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(diǎn)>,再根據(jù)已知點(diǎn)的絕對重力值,求出某點(diǎn)的絕對重力值gi=g1+dgi。5、垂直梯度計(jì)算按上述的方法計(jì)算重力差dg,根據(jù)高差數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)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(diǎn)聯(lián)測成果重力基點(diǎn)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(diǎn)上的絕對重力作為參數(shù),列出誤差方程,平差計(jì)算出各點(diǎn)的絕對重力平差值。在統(tǒng)計(jì)段差時(shí),應(yīng)滿足以下要求：1、自己的數(shù)據(jù)+4個(gè)其他組的數(shù)據(jù)；2、統(tǒng)計(jì)個(gè)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(gè)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(jì)段差時(shí)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(jì)了7組的數(shù)據(jù),達(dá)到了要求。根據(jù)間接平差原理,已知點(diǎn)2,設(shè)點(diǎn)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(diǎn)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(gè)點(diǎn)的絕對重力平差值。本組〔14組與其他組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(diǎn)與6號點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差較大,因?yàn)槠渌?、4、7、8點(diǎn)與已知點(diǎn)2號點(diǎn)直接相連,而5、6號點(diǎn)不與2號點(diǎn)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(biāo)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?yàn)镚oogleEarth上給出的經(jīng)緯度只是一個(gè)大致范圍,各組測量時(shí)選點(diǎn)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(xué)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。〔四重力垂直梯度測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(dǎo)數(shù)也就是重力的一階導(dǎo)數(shù),它表示重力場強(qiáng)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(yīng)該接近于水平直線。〔五重力場參量計(jì)算成果在軟件中輸入的參數(shù)：繪圖代碼截圖：計(jì)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(diǎn)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(fù)方向上遞減,中間區(qū)域異常負(fù)方向上較大。重力擾動是指地面同一點(diǎn)的實(shí)際重力值與該點(diǎn)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(fù)方向上遞減,中間區(qū)域擾動負(fù)方向上較大。大地水準(zhǔn)面差距是從大地水準(zhǔn)面上的點(diǎn)沿地球橢球法線到地球橢球的距離。由上圖可看出,大地