Szczególnie istotną rolę w monitoringu pola grawitacyjnego odgrywają punkty fundamentalnych osnów grawimetrycznych. Ich znaczenie w badaniach pola grawitacyjnego jest wynikiem ich liczebności, a także ich równomiernego zagęszczenia, w granicach poszczególnych krajów, a także regionów.
W Polsce warunki techniczne oraz metodyczne dla stanowisk tworzących osnowy grawimetryczne zostały sformalizowane w Rozporządzeniu Ministra Administracji i Cyfryzacji z dnia 6 lipca 2021 roku w sprawie osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (Dz.U. 2021 poz. 1341) oraz w Wytycznych technicznych G-1.6 – Przeglądy i konserwacje punktów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (GUGiK, Warszawa, 1986).
Wymagania wynikające z obowiązujących przepisów określają, że:
- dane dotyczące punktów osnowy grawimetrycznej obejmują co najmniej: numer, współrzędne geodezyjne w układzie PL-ETRF2000-GRS80h oraz wysokość elipsoidalną (h) lub współrzędne płaskie prostokątne w układzie PL-ETRF2000-1992 oraz wysokość normalną (H) z podaniem układu wysokościowego – jeśli zostały wyznaczone, opisy topograficzne, typ stabilizacji, stan znaku oraz wartość przyspieszenia siły ciężkości;
- utrzymanie osnowy grawimetrycznej polega na przeprowadzaniu okresowych przeglądów, a w razie potrzeby – uzupełnieniu i pomiarze;
- podstawową osnowę grawimetryczną dzieli się na fundamentalną oraz bazową;
- fundamentalną osnowę grawimetryczną tworzą punkty pomiarów absolutnych, o gęstości nie mniejszej niż 1 punkt na 15 000 km2 , a osnowy bazowej 1 punkt na 2500 km2;
- wartość przyspieszenia siły ciężkości na punktach wyznaczeń absolutnych określa się z błędem średnim nie większym niż 4,0 × 10-8 m/s2 dla punktów klasy fundamentalnej oraz 1,0 × 10-7 m/s2 dla punktów klasy bazowej;
- każdy punkt podstawowej osnowy grawimetrycznej powinien mieć współrzędne określone z dokładnością nie mniejszą niż 0,1 m względem osnowy geodezyjnej poziomej i wysokość określoną z dokładnością nie mniejszą niż 0,01 m względem podstawowej osnowy geodezyjnej wysokościowej;
- okresowy przegląd osnowy grawimetrycznej fundamentalnej co 5 lat, osnowy bazowej co 10 lat;
- pomiary grawimetryczne redukuje się na poziom znaku pomiarowego z wykorzystaniem rzeczywistego gradientu pionowego z uwzględnieniem poprawki pływowej litosferycznej i oceanicznej, barometrycznej, ruch bieguna oraz instrumentalnej;
- wzorcowe wartości różnic przyspieszenia siły ciężkości wyznacza się co najmniej trzech przęsłach grawimetrycznych baz kalibracyjnych: Frombork – Kasprowy Wierch lub Koszalin – Śnieżka.
W Polsce aktualnie pracują dwa grawimetry absolutne balistyczne - FG-5 stanowiący własność Politechniki Warszawskiej oraz A10, który jest własnością Instytutu Geodezji i Kartografii (IGiK). Od 2021 r. w Obserwatorium Geodezyjno-Geofizycznym w Borowej Górze działa grawimetr absolutny kwantowy AQG-B07, który również należy do IGiK.
Grawimetr FG-5 do pomiarów absolutnych siły ciężkości (mat.: MicroG LaCoste)
Grawimetr A10 do pomiarów absolutnych siły ciężkości (mat.: MicroG LaCoste)
Grawimetr kwantowy AQG do pomiarów absolutnych siły ciężkości (mat.: Muquans)
W prospekcji geologicznej oraz do rozwiązywania zagadnień geologiczno-inżynierskich wykorzystuje się grawimetry względne. Pozwalają one na pomiar przyrostu wartości natężenia siły ciężkości pomiędzy kolejnymi stanowiskami pomiarowymi. Za ich pomocą można określić absolutną wartość przyspieszenia siły ciężkości w dowolnym punkcie pomiarowym przez dowiązanie pomiaru do punktów o znanej, absolutnej wartości przyspieszenia siły ciężkości. Tą samą metodą można również wyznaczać wartości absolutne na punktach podstawowych sieci grawimetrycznych. Ogólnie w przeciwieństwie do grawimetrów tzw. „absolutnych” są to przyrządy o znacznie prostszej budowie, łatwe w obsłudze, przeznaczone przede wszystkim do wykonywania szybkich pomiarów w warunkach polowych.
Wśród grawimetrów względnych wyróżnia się tzw. grawimetr nadprzewodnikowy. Ten rodzaj grawimetru względnego do praktyki pomiarowej został wdrożony stosunkowo niedawno. Grawimetr nadprzewodnikowy charakteryzuje się najwyższą precyzją pomiaru, przewyższającą o trzy rzędy wielkości (ok. 1 nGal = 1 × 10–11 m/s2) najbardziej precyzyjny grawimetr balistyczny jakim jest FG-5.
Współczesne przyrządy do pomiarów przyspieszenia siły ciężkości cechują się wysokimi dokładnościami pomiaru oraz dobrą powtarzalnością. Dokładności przyrządów absolutnych (grawimetr FG-5) są na poziomie 1 – 2 µGal (1–2 × 10–8 m/s2). Standardowe, polowe grawimetry względne (np. SCINTREX CG-5) posiadają dokładność odczytu na poziomie 5 µGal (5 ×10–8 m/s2). Tak wysoka dokładność pomiaru narzuca wysokie wymagania co do konieczności precyzyjnego określenia położenia systemu pomiarowego grawimetru nad powierzchnią odniesienia. Mając na uwadze średnią wartość gradientu pionowego pola siły ciężkości równą 308,6 µGal/m oraz chcąc zapewnić powtarzalność pomiarów grawimetrycznych zbliżoną do dokładności odczytu, a także zapewnić możliwość wykorzystania wyników do monitoringu zmian natężenia siły ciężkości, rzędna stanowiska pomiarowego należy określić z precyzją milimetrową, a nawet submilimetrową.
Stan na 20.02.2024 r.
