Nowa osnowa grawimetryczna w Polsce – potrzeby, koncepcja i projekt

The existing Polish gravity control (POGK) established in the last few years of 20th century according to the international standards is spanned on 12 absolute gravity stations surveyed with four different types of absolute gravimeters. Relative measurements performed by various groups on nearly 350 points of POGK with the use of LaCoste&Romberg (LCR) gravimeters were linked to those 12 stations. The construction of the network, in particular the limited number of non homogeneously distributed absolute gravity stations with gravity determined with different instruments in different epochs is responsible for systematic errors in g on POGK stations. The estimate of those errors with the use of gravity measurements performed in 2007-2008 is given and their possible sources are discussed. The development of absolute gravity measurement technologies, in particular instruments for precise field absolute gravity measurements, provides an opportunity to establish new type of gravity control consisting of stations surveyed with absolute gravimeters. New gravity control planned to be established in 2012-2014 will consist of 28 fundamental points (surveyed with the FG5 - gravimeter), and 169 base points (surveyed with the A10 gravimeter). It will fulfill recent requirements of geodesy and geodynamics and it will provide good link to the existing POGK. A number of stations of the new gravity control with precisely determined position and height will form the national combined geodetic network. Methodology and measurement schemes for both absolute gravimeters as well as the technology for vertical gravity gradient determinations in the new gravity control were developed and tested. The way to assure proper gravity reference level with relation to ICAG and ECAG campaigns as well as local absolute gravimeter comparisons are described highlighting the role of metrology in the project. Integral part of the project are proposals of re-computation of old gravity data and their transformation to a new system (as 2nd order network) as well as a definition of gravity system as “zero-tide” system. Seasonal variability of gravity has been discussed indicating that the effects of environmental changes when establishing modern gravity control with absolute gravity survey cannot be totally neglected.Założona w Polsce w ostatniej dekadzie XX wieku zgodnie z obowiązującymi standardami międzynarodowymi Podstawowa Osnowa Grawimetryczna Kraju (POGK), składająca się z około 350 punktów, została oparta na 12 absolutnych punktach grawimetrycznych, na których przyspieszenie siły ciężkości wyznaczono przy użyciu czterech różnych typów grawimetrów absolutnych. Względne pomiary grawimetryczne na punktach tej osnowy, z jednoczesnym dowiązaniem jej do przyspieszenia siły ciężkości na 12 absolutnych punktach grawimetrycznych, wykonały różne grupy pomiarowe przy wykorzystaniu grawimetrów LaCoste&Romberg (LCR). Konstrukcja powstałej sieci grawimetrycznej, w szczególności ograniczona liczba nierównomiernie rozłożonych punktów absolutnych na terenie kraju, na których w dodatku przyspieszenie siły ciężkości wyznaczono różnymi instrumentami w różnych epokach, spowodowały wystąpienie błędów systematycznych w wartościach g na punktach POGK. W niniejszej pracy, przy wykorzystaniu pomiarów grawimetrycznych wykonanych w latach 2007-2008 dokonano oceny tych błędów oraz przeprowadzono dyskusję ich możliwych źródeł. Rozwój technologii absolutnych pomiarów grawimetrycznych, w szczególności instrumentów przeznaczonych do precyzyjnych absolutnych pomiarów grawimetrycznych w warunkach polowych, stwarza możliwość założenia nowego typu osnowy grawimetrycznej, składającej się ze stacji, na których przyspieszenie siły ciężkości jest pomierzone grawimetrami absolutnymi. Nowa osnowa grawimetryczna Polski, która będzie zakładana w latach 2012-2014, będzie się składała z 28 punktów fundamentalnych (mierzonych grawimetrem FG5) i 169 punktów bazowych (mierzonych grawimetrem A10). Będzie ona spełniała wymagania współczesnej geodezji i geodynamiki oraz zapewniała dobre powiązanie z istniejącą osnową POGK. Znaczna liczba punktów nowej osnowy grawimetrycznej, o precyzyjnie wyznaczonej pozycji wysokości utworzy krajową zintegrowaną osnowę geodezyjną. Opracowano i przetestowano metodologie i procedury pomiarowe na punktach nowej osnowy grawimetrycznej dla obu grawimetrów absolutnych (FG5, A10) oraz technologie wyznaczania gradientu pionowego przyspieszenia siły ciężkości na tych punktach. Określono metody zapewnienia odpowiedniego poziomu grawimetrycznego osnowy poprzez udział grawimetrów FG5 i A10 w międzynarodowej (ICAG) i europejskiej (ECAG), a także lokalnych kampaniach porównawczych grawimetrów absolutnych podkreślając jednocześnie rolę metrologii w projekcie. Integralnymi częściami projektu są zamierzenia przeliczenia archiwalnych danych grawimetrycznych wykorzystywanych przy tworzeniu POGK i ich przetransformowania do nowego systemu (jako sieć 2 rzędu) oraz zdefiniowania nowego systemu grawimetrycznego jako systemu „zero-tide”. Przeprowadzono również dyskusję zmienności sezonowej przyspieszenia siły ciężkości wskazując, że przy wyznaczaniu przyspieszenia siły ciężkości na punktach nowoczesnej osnowy grawimetrycznej wpływ zmian środowiskowych nie może być traktowany jako w pełni zaniedbywalny