地球科学进展

地球科学进展 ›› 2021, Vol. 36 ›› Issue (5): 536 -542. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2021.051

研究简报 上一篇    下一篇

国家重力计量参考网的初步建立研究
粟多武( ), 吴书清( ), 李春剑, 吉望西, 徐进义, 王启宇, 冯金扬, 胡若, 牟丽爽   
  1. 中国计量科学研究院时间频率计量科学研究所，北京 100029
  • 收稿日期:2021-01-04 修回日期:2021-04-07 出版日期:2021-06-18
  • 通讯作者: 吴书清 E-mail:sudw@nim.ac.cn;wushq@nim.ac.cn
  • 基金资助:
    科技部国家计量基标准资源共享平台项目“重力计量专题服务”(22-APT1901-8);科技部国家计量科学数据中心项目“重力计量专题服务”(29-APT2001-3)

Preliminary Research in the Establishment of National Gravimetric Reference Network

Duowu SU( ), Shuqing WU( ), Chunjian LI, Wangxi JI, Jinyi XU, Qiyu WANG, Jinyang FENG, Ruo HU, Lishuang MOU   

  1. Institute of Time Frequency Metrology，National Institute of Metrology，Beijing 100029，China
  • Received:2021-01-04 Revised:2021-04-07 Online:2021-06-18 Published:2021-07-02
  • Contact: Shuqing WU E-mail:sudw@nim.ac.cn;wushq@nim.ac.cn
  • About author:SU Duowu (1981-), male, Huitong County, Hunan Province, Associate professor. Research areas include gravity measurement and gravity precision measuring instruments. E-mail: sudw@nim.ac.cn
  • Supported by:
    the Ministry of Science and Technology National Metrology Standard Resource Sharing Platform Project "Special service of gravity measurement"(22-APT1901-8);The National Metrology Science Data Center Project, Ministry of Science and Technology "Special service of gravity measurement"(29-APT2001-3)
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重力加速度的计量有着非常重要的作用，不仅体现在计量科学和防震减灾等基础研究领域，还体现在压力、测力、衡器和大地测量等专业的实际应用领域。2016—2020年，中国计量科学研究院承担并实施了“重力计量专题服务”项目，项目组远赴西藏、新疆和香港等地区，顺利完成了50余个站点重力加速度的量值传递，初步建立了国家重力计量参考网。以后将进一步完善国家重力计量参考网。

关键词: 重力计量, 绝对重力测量, 绝对重力仪, 相对重力测量

The measurement of gravitational acceleration plays a very important role， which is not only reflected in the basic research fields of metrology science， earthquake prevention and mitigation， but also in the practical application fields of pressure， force measurement， weighing instrument， geodesy and other professional fields. From 2016 to 2020， China National Institute of Metrology undertook and implemented the project of "Gravity Metrology Special Service". The project team went to Tibet， Xinjiang， Hong Kong and other regions， successfully completed the transmission of gravity acceleration in more than 50 stations， and initially established the National Gravity Metrology Reference Network. In the future， the team plans to further improve the National Gravimetric Reference Network.

Key words: Gravity measurement, Absolute gravimetry, Absolute gravimeter, Relative gravity measurement

中图分类号: 

图1 重力加速度量值溯源与传递框图
Fig.1 Block diagram of gravity acceleration value traceability and transfer
图1 重力加速度量值溯源与传递框图
Fig.1 Block diagram of gravity acceleration value traceability and transfer
图2 香港开展绝对重力测量校准现场
Fig.2 Absolute gravimetric calibration sites in Hong Kong
图2 香港开展绝对重力测量校准现场
Fig.2 Absolute gravimetric calibration sites in Hong Kong
表1 代表性区域绝对重力测量点位基本情况
Table 1 The basic circumstances of absolute gravity measurement points in representative regions
测点 纬度/°E 经度/°N 海拔/m
香港 22.31 114.21 10
阿里 32.50 80.11 4 293
青岛 36.35 120.66 10
乌鲁木齐 43.88 87.59 730
漠河 53.43 122.46 300
抚远 48.17 134.65 40
表1 代表性区域绝对重力测量点位基本情况
Table 1 The basic circumstances of absolute gravity measurement points in representative regions
测点 纬度/°E 经度/°N 海拔/m
香港 22.31 114.21 10
阿里 32.50 80.11 4 293
青岛 36.35 120.66 10
乌鲁木齐 43.88 87.59 730
漠河 53.43 122.46 300
抚远 48.17 134.65 40
表2 全国代表性区域绝对重力测量校准结果
Table 2 Calibration results of absolute gravimetric measurements in representative regions of China
测点 观测时间 参考高度/m 校准结果/（m/s2） 测量精度/μGal
香港 2019-02-27 0 ɡ香港=9.78***05 50
阿里 2016-08-10 1.272 ɡ香港-0.0058995 30
青岛 2018-12-13 1.273 ɡ香港+0.0108332 20
乌鲁木齐 2019-06-27 1.019 ɡ香港+0.0136637 30
漠河 2018-07-24 1.273 ɡ香港+0.0249674 10
抚远 2020-08-18 1.029 ɡ香港+0.0214039 10
表2 全国代表性区域绝对重力测量校准结果
Table 2 Calibration results of absolute gravimetric measurements in representative regions of China
测点 观测时间 参考高度/m 校准结果/（m/s2） 测量精度/μGal
香港 2019-02-27 0 ɡ香港=9.78***05 50
阿里 2016-08-10 1.272 ɡ香港-0.0058995 30
青岛 2018-12-13 1.273 ɡ香港+0.0108332 20
乌鲁木齐 2019-06-27 1.019 ɡ香港+0.0136637 30
漠河 2018-07-24 1.273 ɡ香港+0.0249674 10
抚远 2020-08-18 1.029 ɡ香港+0.0214039 10
图3 开展重力垂直梯度测量
Fig.3 Conducting gravity vertical gradient measurements
图3 开展重力垂直梯度测量
Fig.3 Conducting gravity vertical gradient measurements
表3 全国代表性区域重力垂直梯度测量结果
Table 3 Measurements of gravity vertical gradients in representative regions of China
测点 观测时间 垂直梯度/（μGal/m） 测量精度/（μGal/m）
香港 2019-02-27 295 2.6
阿里 2016-08-10 301 2.2
青岛 2018-12-13 312 1.5
乌鲁木齐 2019-06-27 291 2.3
漠河 2018-07-24 293 0.7
抚远 2020-08-18 317 0.8
表3 全国代表性区域重力垂直梯度测量结果
Table 3 Measurements of gravity vertical gradients in representative regions of China
测点 观测时间 垂直梯度/（μGal/m） 测量精度/（μGal/m）
香港 2019-02-27 295 2.6
阿里 2016-08-10 301 2.2
青岛 2018-12-13 312 1.5
乌鲁木齐 2019-06-27 291 2.3
漠河 2018-07-24 293 0.7
抚远 2020-08-18 317 0.8
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2 ROTHLEITNER C， SVITLOV S， MERIMECHE H， et al. Development of new free-fall absolute gravimeters［J］. Metrologia， 2009， 46（3）：283-297.
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3 SU Duowu， WANG Qiyu， ZHANG Guochun，et al. Absolute gravity measurement by metrology department of Tibet Autonomous Region［J］. Measurement Technique， 2017（12）：88-90.
SU Duowu， WANG Qiyu， ZHANG Guochun，et al. Absolute gravity measurement by metrology department of Tibet Autonomous Region［J］. Measurement Technique， 2017（12）：88-90.
粟多武，王启宇，张国春，等.西藏自治区计量部门的绝对重力测量［J］.计量技术，2017（12）：88-90.
粟多武，王启宇，张国春，等.西藏自治区计量部门的绝对重力测量［J］.计量技术，2017（12）：88-90.
4 SU Duowu， JI Wangxi， HU Gang，et al. Gravity measurement by metrology department of Xinjiang Uygur Autonomous Region［J］. Measurement Science and Technique， 2020（9）：9-12.
SU Duowu， JI Wangxi， HU Gang，et al. Gravity measurement by metrology department of Xinjiang Uygur Autonomous Region［J］. Measurement Science and Technique， 2020（9）：9-12.
粟多武，吉望西，胡刚，等. 新疆维吾尔自治区计量部门的重力计量［J］.计量科学与技术，2020（9）：9-12.
粟多武，吉望西，胡刚，等. 新疆维吾尔自治区计量部门的重力计量［J］.计量科学与技术，2020（9）：9-12.
5 ZHANG Shengkai， Dongchen E， HE Zhitang， et al. The absolute gravity measurement by FG5 gravimeter at Great Wall Station， Antarctica［J］. Chinese Journal of Polar Science，2007，18（2）：155-160.
ZHANG Shengkai， Dongchen E， HE Zhitang， et al. The absolute gravity measurement by FG5 gravimeter at Great Wall Station， Antarctica［J］. Chinese Journal of Polar Science，2007，18（2）：155-160.
6 GUO Youguang， HUANG Dalun， FANG Yongyuan， et al. The development of NIM's absolute gravimeters and the international comparison of absolute gravimeters［J］. Modern Measurement and Test， 1998（6）：12-16.
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郭有光，黄大伦，方永源，等．中国NIM型绝对重力仪及国际绝对重力仪比对［J］.现代计量测试，1998（6）：12-16.
郭有光，黄大伦，方永源，等．中国NIM型绝对重力仪及国际绝对重力仪比对［J］.现代计量测试，1998（6）：12-16.
7 ZHANG Weimin， WANG Yong， ZHAN Jingang， et al. High accuracy absolute gravity observation in Chinese Mainland during 1996-2003［J］. Progress in Geophysics， 2005，20（1）：204-210.
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张为民，王勇，詹金刚，等.1996—2003年中国大陆高精度绝对重力观测［J］.地球物理学进展，2005，20（1）：204-210.
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8 WANG Yong， XU Houze， ZHANG Weimin， et al. High-precision absolute gravity observations over central and western China in 1996［J］. Chinese Journal of Geophysics， 1998，41（6）：818-825.
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王勇，许厚泽，张为民，等.1996年中国中西部地区高精度绝对重力观测结果［J］.地球物理学报，1998，41（6）：818-825.
王勇，许厚泽，张为民，等.1996年中国中西部地区高精度绝对重力观测结果［J］.地球物理学报，1998，41（6）：818-825.
9 LIU Dalun， WU Shuqing， XU Jinyi， et al. The new evolution of absolute gravimeter［J］. Progress in Geophysics， 2004，19（4）：739-742.
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刘达伦，吴书清，徐进义，等.绝对重力仪研究的最新进展［J］.地球物理学进展，2004，19（4）：739-742.
刘达伦，吴书清，徐进义，等.绝对重力仪研究的最新进展［J］.地球物理学进展，2004，19（4）：739-742.
10 Dongchen E， ZHAO Luocheng， WANG Zemin，et al. Establishment of gravity base over Larsemann Hills in Antarctica［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University， 2011，36（12）：1 466-1 469.
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鄂栋臣，赵珞成，王泽民，等.南极拉斯曼丘陵重力基准的建立［J］.武汉大学学报：信息科学版，2011，36（12）：1 466-1 469.
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11 GUO Youguang， LI Dexi， HUANG Dalun， et al. High precision absolute gravimeter observation［J］. Chinese Journal of Geophysics， 1990，33（4）：447-453.
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郭有光，李德禧，黄大伦，等.高精度绝对重力仪观测研究［J］.地球物理学报，1990，33（4）：447-453.
郭有光，李德禧，黄大伦，等.高精度绝对重力仪观测研究［J］.地球物理学报，1990，33（4）：447-453.
12 WU Shuqing， JI Wangxi， LIU Dalun， et al. The status of the international absolute gravimeter comparison［J］. Progress in Geophysics， 2009，24（2）：768-773.
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吴书清，吉望西，刘达伦，等.绝对重力仪国际比对现状［J］.地球物理学进展，2009，24（2）：768-773.
吴书清，吉望西，刘达伦，等.绝对重力仪国际比对现状［J］.地球物理学进展，2009，24（2）：768-773.
13 GUO Youguang， ZHONG Bin， BIAN Shaofeng， et al. The determination of earth gravity field and the matched navigation in gravity field［J］. Hydrographic Surveying and Charting， 2003，23（5）：61-64.
GUO Youguang， ZHONG Bin， BIAN Shaofeng， et al. The determination of earth gravity field and the matched navigation in gravity field［J］. Hydrographic Surveying and Charting， 2003，23（5）：61-64.
郭有光，钟斌，边少峰，等.地球重力场确定与重力场匹配导航［J］.海洋测绘，2003，23（5）：61-64.
郭有光，钟斌，边少峰，等.地球重力场确定与重力场匹配导航［J］.海洋测绘，2003，23（5）：61-64.
14 ZHANG Changda. Gravity acceleration was measured by atomic interferometer［J］. Geophysical and Geochemical Exploration， 2000，24（5）：321-326.
ZHANG Changda. Gravity acceleration was measured by atomic interferometer［J］. Geophysical and Geochemical Exploration， 2000，24（5）：321-326.
张昌达.利用原子干涉仪测量重力加速度［J］.物探与化探，2000，24（5）：321-326.
张昌达.利用原子干涉仪测量重力加速度［J］.物探与化探，2000，24（5）：321-326.
15 WU Qiong. Research on key technology of high precision absolute gravimeter［D］. Beijing： Institute of Geophysics， China Earthquake Administration，2011.
WU Qiong. Research on key technology of high precision absolute gravimeter［D］. Beijing： Institute of Geophysics， China Earthquake Administration，2011.
吴琼.高精度绝对重力仪关键技术研究［D］.北京：中国地震局地球物理研究所，2011.
吴琼.高精度绝对重力仪关键技术研究［D］.北京：中国地震局地球物理研究所，2011.
16 SCHEINERT M， MÜLLER J， DIETRICH R， et al. Regional geoid determination in Antarctica utilizing airborne gravity and topography data［J］. Journal of Geodesy， 2008，82：403-414.
SCHEINERT M， MüLLER J， DIETRICH R， et al. Regional geoid determination in Antarctica utilizing airborne gravity and topography data［J］. Journal of Geodesy， 2008，82：403-414.
17 YANG Yuande， Dongchen E， Chao Dingbo. The inversion of ice mass change in greenland ice sheet using GRACE data［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University， 2009，34（8）：961-964.
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杨元德，鄂栋臣，晁定波. 利用GRACE数据反演格陵兰冰盖冰雪质量变化［J］.武汉大学学报·信息科学版，2009，34（8）：961-964.
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18 Makinen J， Amalvict M， Shibuya K， et al. Absolute gravimetry in Antarctica： Status and prospects［J］. Journal of Geodynamics， 2007，43：339-357.
Makinen J， Amalvict M， Shibuya K， et al. Absolute gravimetry in Antarctica： Status and prospects［J］. Journal of Geodynamics， 2007，43：339-357.
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21 MAO Jinglun， ZHU Yiqing. Progress in the application of ground gravity observation data in earthquake prediction［J］. Advances in Earth Science， 2018，33（3）：236-247.
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毛经伦，祝意青. 地面重力观测数据在地震预测中的应用研究与进展 ［J］. 地球科学进展，2018，33（3）：236-247.
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