Raskuskiirenduse Anomaalvälja Analüüs Eesti-Läti Piirialal Analysis of the Gravity Anomaly Field at Estonian-Latvian Border
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
EESTI MAAÜLIKOOL Metsandus- ja maaehitusinstituut Aigar Nõgene RASKUSKIIRENDUSE ANOMAALVÄLJA ANALÜÜS EESTI-LÄTI PIIRIALAL ANALYSIS OF THE GRAVITY ANOMALY FIELD AT ESTONIAN-LATVIAN BORDER Magistritöö Geodeesia õppekava Juhendajad: dotsent Harli Jürgenson, PhD Tõnis Oja, MSc Tartu 2016 1 2 Eesti Maaülikool Magistritöö lühikokkuvõte Kreutzwaldi 1, Tartu 51014 Autor: Aigar Nõgene Õppekava: Geodeesia Pealkiri: Raskuskiirenduse anomaalvälja analüüs Eesti-Läti piirialal Lehekülgi: 133 Jooniseid: 41 Tabeleid: 3 Lisasid: 9 Osakond: Geomaatika Uurimisvaldkond: Geodeesia, P515 Juhendaja(d): Harli Jürgenson PhD, Tõnis Oja MSc Kaitsmiskoht ja aasta: Tartu 2016 Gravimeetriat kui teadust saab kasutada erinevates valdkondades nagu näiteks geoloogiline kaardistamine ja mitmesuguste maakide uuringud. Ühtlasi võimaldab gravimeetria koguda informatsiooni Maa siseehituse kohta ning luua geoidi pinna mudeleid. Gravimeetriliste andmete kogumisega tegelevad Eestis Maa-amet, Eesti Maaülikool, Tallinna Tehnikaülikool ja Eesti Geoloogiakeskus. Käesoleva töö eesmärk oli tihendada raskuskiirenduse informatsiooni ja analüüsida raskuskiirenduse anomaaliate omadusi uurimispiirkonnas. Selleks tuli mõõtmised töödelda ja tasandada. Peale Bouguer’ anomaaliate arvutamist võrreldi tulemusi uurimispiirkonna varasemate andmetega Eesti gravimeetrilises andmebaasis. Välitööde käigus mõõdeti Mõisaküla, Kilingi-Nõmme ja Abja-Paluoja ümbruses 75 uut punkti moodsa digitaalgravimeetriga Scintrex CG-5 ja Trimble R4 GNSS seadmega täpseks asukohamääranguks. Gravimeetriliste andmete töötlus teostati GRAVSOFT tarkvarapaketti kuuluvate programmidega GRREDU ja GRADJ. Varasemate andmete Bouguer’ anomaaliad mõõdistuspiirkonnas jäävad vahemikku -36 mGal kuni 12 mGal. Käesolevas töös leitud anomaaliate väärtused on vahemikus -33,7 mGal kuni 4,8 mGal. Arvutatud Bouguer’ anomaaliate erinevus andmebaasi andmetega jääb mõõdistuspiirkonnas vahemikku -2,9 mGal kuni 2,6 mGal. Keskmine erinevus 0,23 mGal ja standardhälve 0,98 mGal. Töö tulemusi saab kasutada Eesti geoidimudeli täpsustamiseks. Eestis on kindlasti veel piirkondi, kus on vajalik andmete kaasajastamine. Märksõnad: gravimeetria, Scintrex CG-5, raskuskiirenduse anomaalia 3 Estonian University of Life Sciences Abstract of Master´s Thesis Kreutzwaldi 1, Tartu 51014 Author: Aigar Nõgene Specialty: Geodesy Title: Analysis of the gravity anomaly field at Estonian-Latvian border Pages: 133 Figures: 41 Tables: 3 Appendixes: 9 Department: Geomatics Field of research: Geodesy, P515 Supervisors: Harli Jürgenson PhD, Tõnis Oja MSc Place and date: Tartu 2016 Gravimetry as a scientific discipline can be used in different fields like geological mapping and ore surveys. Gravimetry also helps to gather information about Earth’s inner structure and make geoid models. So far gravity data in Estonia has been collected by Estonian Land Board, Estonian University of Life Sciences, Tallinn University of Technology and Geological Survey of Estonia. The aim of this research was to densify gravity information and to analyze the properties of gravity anomaly field in the survey area. For that the measurement data need to be processed and adjusted. After the calculation of Bouguer’ anomalies the results over the survey area were compared with previous data from Estonian Gravity Database. 75 new points were measured around Mõisaküla and Abja-Paluoja by using modern Scintrex CG-5 digital gravimeter and Trimble R4 GNSS system for the accurate position determination. Gravity data were processed with programs GRREDU and GRADJ which belong to the GRAVSOFT software package. Previously observed Bouguer’anomalies in survey area are between -36 mGal and 12 mGal. Anomalies calculated in this research are between -33,7 mGal and 4,8 mGal. Differences between new calculated Bouguer’ anomalies and values in the database are between -2,9 mGal and 2,6 mGal. Average difference is 0,23 mGal and standard deviation 0,98 mGal. The results of this research can be used to improve the Estonian geoid model. There are surely more areas in Estonia where updating gravimetric data are needed. Keywords: gravimetry, Scintrex CG-5, gravity anomaly 4 SISUKORD SISSEJUHATUS ................................................................................................................... 7 1 KIRJANDUSE ÜLEVAADE ........................................................................................ 9 1.1 Maa raskuskiirenduse väli ja geoidi kuju ............................................................... 9 1.2 Raskuskiirenduse anomaaliate arvutamine ........................................................... 11 1.3 Gravimeetria andmete tihendamine ...................................................................... 13 1.4 Gravimeetria kasutamine erijuhtudel .................................................................... 13 1.5 Ülevaade gravimeetrilistest mõõtmistest Eestis ................................................... 14 1.6 Eesti gravimeetriline võrk ..................................................................................... 15 1.7 Gravimeetriliste andmete kaasajastamine ............................................................. 16 1.8 Digitaalgravimeeter Scintrex CG-5 ...................................................................... 17 1.8.1 Gravimeetri transpordi asendi mõju mõõtmistulemustele ............................. 20 1.8.2 Gravimeetriliste andmete töötlust võimaldavad programmid ....................... 21 1.9 Anomaaliate interpoleerimine programmiga GEO 2015 ...................................... 21 1.10 Kõrguse määramine gravimeetrilistele mõõdistuspunktidele ........................... 23 1.10.1 Trimble R4 GNSS vastuvõtjad ...................................................................... 23 1.10.2 Tugijaama teenuse kasutamine RTK mõõtmisel ........................................... 24 2 MEETOD JA MATERJALID ..................................................................................... 28 2.1 Digitaalgravimeetri CG-5 kaldeandurite kalibreerimine ...................................... 28 2.1.1 Kaldeandurite kalibreerimine ........................................................................ 28 2.1.2 Kaldeandurite tundlikkuse seadistamine ....................................................... 30 2.2 Trimble R4-3 GNSS vastuvõtja kontroll .............................................................. 31 2.2.1 Mõõdistuspunktide koordineerimine ja kõrguse mõõtmine .......................... 32 2.2.2 Trimble väliarvutite väljundfailide mallid ..................................................... 34 2.3 Gravimeetriline mõõdistus .................................................................................... 34 2.3.1 Gravimeetri seadistamine .............................................................................. 34 2.3.2 Mõõdistusmetoodika ..................................................................................... 36 2.4 Mõõdistuspiirkond ................................................................................................ 38 2.5 Välitööde kirjeldus ................................................................................................ 39 2.5.1 24.10.2015 ..................................................................................................... 39 2.5.2 25.10.2015 ..................................................................................................... 41 2.5.3 07.11.2015 ..................................................................................................... 43 2.5.4 08.11.2015 ..................................................................................................... 44 2.5.5 28.11.2015 ..................................................................................................... 46 2.5.6 22.02.2016 ..................................................................................................... 48 2.5.7 24.02.2016 ..................................................................................................... 50 2.6 Gravimeetriliste andmete töötlus .......................................................................... 52 2.6.1 Väliandmete mahalaadimine ja konverteerimine .......................................... 53 2.6.2 Loodete parandi rakendamine ....................................................................... 54 2.6.3 Mõõtmistulemuste tasandamine .................................................................... 55 3 TULEMUSED JA NENDE ANALÜÜS ..................................................................... 58 3.1 Gravimeetriliste andmete tasandamise tulemused ................................................ 58 3.1.1 Gravimeetri triivi arvutus .............................................................................. 59 3.2 GNSS andmete analüüs ........................................................................................ 62 3.2.1 Mõõdetud kõrguste võrdlus aerolaserskaneerimise andmetega .................... 63 3.3 Raskuskiirenduse anomaaliate kaardid ................................................................. 63 5 3.4 Võrdlus varasemate gravimeetriliste tulemustega ................................................ 65 KOKKUVÕTE .................................................................................................................... 71 KASUTATUD KIRJANDUS ............................................................................................. 73 LISAD ................................................................................................................................