Metodyka wykonywania pomiarów grawimetrycznych

Metodyka wykonywania pomiarów grawimetrycznych jest różna w przypadku pomiarów wykonywanych z użyciem grawimetrów absolutnych i grawimetrów względnych. Wynika to z różnic konstrukcyjnych i sposobu, w jaki wyznacza się wartości pomiaru za pomocą obu typów instrumentów.

W szczegółach różnice w metodyce pomiarowej występują pomiędzy badaniami wykonywanymi w ramach różnych projektów badawczych w zależności od celu badań, zakładanych dokładności oraz algorytmów przetwarzania, archiwizacji danych pomiarowych i wyników. W ogólnym przypadku, niezależnie od typu grawimetru, metodyka pomiarowa polega na:

  • kalibracji (grawimetry względne) lub wyznaczenia poprawek komparacyjnych (grawimetry absolutne) metodą porównania wyników uzyskiwanych różnymi instrumentami absolutnymi (przed przystąpieniem do realizacji projektu badawczego);
  • wykonania serii odczytów w warunkach kontrolowanych (zgodnie z instrukcją pomiarową producenta i z założeniami metodycznymi ustalonymi dla konkretnego projektu);
  • rejestracji odczytów za pomocą wbudowanego lub zewnętrznego rejestratora;
  • przetworzenia danych z uwzględnieniem wymaganych poprawek i redukcji;
  • przeprowadzenia kontroli jakości danych i wyników (zgodnie z przyjętymi w projekcie technikami i algorytmami oraz założoną dokładnością);
  • formatowania i archiwizacji danych oraz wyników na potrzeby projektu i tworzenia baz danych.


Istotną rolę w badaniach ziemskiego pola siły ciężkości odgrywają zastabilizowane stanowiska przeznaczone do absolutnych i względnych pomiarów grawimetrycznych stanowiące podstawowe, referencyjne osnowy grawimetryczne. Narodowe osnowy grawimetryczne, zakładane i utrzymywane przez krajowe służby geodezyjne lub geologiczne, są ze sobą wzajemnie powiązane i tworzą ponadnarodową, globalną sieć grawimetryczną. W 1909 roku Międzynarodowa Asocjacja Geodezyjna przyjęła do stosowania jako referencyjny punkt grawimetryczny znajdujących się w Instytucie Geodezji w Poczdamie. W punkcie tym wartość absolutna przyspieszenia siły ciężkości została wyznaczona przez Kűhnena i Furtwänglera z pomiarów wahadłowych wykonanych w latach 1898-1904. System poczdamski obowiązywał aż do 1971 roku, w którym uchwałą XV Zgromadzenia Generalnego Międzynarodowej Unii Geodezji i Geofizyki w Moskwie wprowadzono nowy, międzynarodowy system grawimetryczny IGSN71 (International Gravity Standardization Net – 1971). Sieć IGSN71 założona w latach 1950–1970 składała się z 1854 punktów grawimetrycznych, w tym około 500 punktów podstawowych. Poziom sieci wyznaczono na podstawie 24 000 pomiarów grawimetrycznych, 10 pomiarów absolutnych oraz 1200 pomiarów wahadłowych, które wykonano w ciągu 20 lat (C. Moreli i in., 1972). System IGSN71 jest obecnie obowiązującym systemem odniesienia pomiarów grawimetrycznych jednak nie spełnia już wymagań dokładnościowych z związku z czym wprowadzany jest nowy system ITGRS (International Terrestrial Gravity Reference System). ITGRS składa się z globalnych stacji absolutnych dostarczających dane grawimetryczne z dokładnością 10-7 m/s2 (źródło: https://ggos.org/item/gravity-reference-frame/).


Ustalone i obowiązujące obecnie w kraju standardy metodyczne dla grawimetrycznych pomiarów na punktach osnów podstawowych zostały ustalone w Rozporządzeniu Ministra Administracji i Cyfryzacji z dnia 6 lipca 2021 w sprawie osnów geodezyjnych, grawimetrycznych i magnetycznych (Dz.U. 2021 poz. 1341). Rozporządzenie ustala obowiązujące, ogólne zasady metodyczne realizacji osnów grawimetrycznych.

  1. Osnowę grawimetryczną tworzą punkty wyznaczeń absolutnych, dla których wartość przyspieszenia siły ciężkości została określona z błędem średnim nie większym niż:
    1. 4,0 x 10-8 m/s2 – dla punktów klasy fundamentalnej osnowy grawimetrycznej;
    2. 1,0 x 10-7 m/s2 – dla punktów klasy bazowej osnowy grawimetrycznej.
  2. Punkty osnowy grawimetrycznej stabilizuje się trwałym znakiem, którego dolna część znajduje się poniżej strefy przemarzania gruntu.
  3. Współrzędne poziome punktu osnowy grawimetrycznej wyznacza się z dokładnością zapewniającą średni błąd położenia nieprzekraczający 0,1 m względem osnowy geodezyjnej poziomej.
  4. Wysokość punktu osnowy grawimetrycznej wyznacza się z dokładnością nie mniejszą niż 0,01 m względem podstawowej osnowy geodezyjnej wysokościowej.
  5. Pomiary przyspieszenia siły ciężkości redukuje się na poziom znaku pomiarowego z wykorzystaniem rzeczywistego gradientu pionowego, uwzględniając poprawki: pływową litosferyczną, pływową oceaniczną, barometryczną, ze względu na zmiany położenia bieguna ziemskiego oraz poprawki instrumentalne.
  6. Przy wykonywaniu pomiarów statycznych wzorcowe wartości różnic przyspieszenia siły ciężkości wyznacza się na co najmniej trzech przęsłach grawimetrycznych baz kalibracyjnych: Frombork – Kasprowy Wierch lub Koszalin – Śnieżka.
  7. Grawimetry absolutne wykorzystywane do pomiaru osnowy grawimetrycznej mają mieć wyznaczone poprawki względem międzynarodowego poziomu odniesienia grawimetrycznego poprzez udział w kampanii porównawczej grawimetrów absolutnych lub na punkcie referencyjnym międzynarodowego układu odniesienia grawimetrycznego.

Stan na 20.02.2024 r.