重力基準

重力基準是指絕對重力值已知的重力點，作為相對重力測量（兩點間重力差的重力測量）的起始點。

基本介紹

• 中文名：重力基準
• 外文名：The gravity datum
• 作用：重力測量
• 標準 ：1971年的國際重力基準網
• 又名：國際重力基準
• 測量方法：絕對重力測量，相對重力測量

釋義

地球的重力場是地球周圍空間一點存在的一種重力作用或重力效應，或為地球表面或其附近一點處單位質量所受到的重力，數值上等於重力加速度。重力場是空間中的一種力或力場，分布於地球表面及其鄰近的空間。地球重力是引力和離心力的合成。重力的大小取決於地球內部物質及外部物質的分布和地球自轉，由於物質分布和地球變化是隨時間而變化的，因此，嚴格說來，重力是時間和空間的函式。地球重力場的測量主要是測定地球表面或地球表面附近的重力和重力梯度。

測量重力的方法可以分為兩種：一種是絕對重力測量，它直接測定一點重力值；另一種稱為相對重力測量，它是測定兩點之間的重力差，再逐點推求各點的重力值。

在重力測量中，大量進行的是相對重力測量，因此必須有屬於同一系統的已知重力值的起始點。如果這些點的重力值是用絕對重力測量求定的，這樣的點稱為重力基準點，其重力值就是重力基準值，通常簡稱為重力基準。根據某一重力基準來推算重力值的重力點，都屬於該重力基準值的同一重力系統。

國際重力基準

國際上先後採用的主要有以下重力基準。

維也納重力基準

1900年在巴黎舉行的國際大地測量協會第18次會議上，決定採用維也納重力基準，即奧地利維也納天文台的重力值為基準，其值為：

此值是Oppolzer在1884年用絕對重力測量方法測定的。

波茨坦重力基準

1909年在倫敦舉行的國際大地測量協會會議上，決定採用波茨坦重力基準，即以德國波茨坦大地測量研究所擺儀廳的重力值作為基準，代替過去的維也納重力基準，其值為：

此值是1898~1906年由Kuhnen和Ftirtwangler用可倒擺測定的，凡是根據這個重力基準值推算的重力值都屬波茨坦系統。隨著科學技術的發展，在20世紀三四十年代，一些國家先後進行了絕對重力測量，發現波茨坦絕對重力值存在著大約14mGal的誤差，所以1967年國際大地測量協會決定對波茨坦重力值採用一14mGal的改正值。

國際重力基準網1971

1971年在莫斯科舉行的國際大地測量與地球物理聯合會IUGG第15屆大會上通過了新的國際重力基準，定名為“國際重力基準網一197l”(International Gravity Standardization Net一71，簡稱IGSN一71)，用以代替波茨坦國際重力基準，其值為：

為了建立IGSN一71，在世界有關地區，使用三種最新的雷射絕對重力儀分別測定了8個絕對重力點；用六種擺亦測定了1200個動力相對重力點；用五種重力儀測定了23700多個靜力相對重力點。上述各種觀測值進行整體平差後解算出1854個點的重力值。在1854個點中，每個點的最後重力值中誤差都小於 ，因此每個重力點都可以作為重力基準，所以稱為重力基準網。

國際絕對重力基本網

1982年提出了國際絕對重力基本點網(International Absolute Gravity Base Net，LAGBN)的布設方案，IAGBN的主要任務是長期監測重力隨時問的變化，其次是作為重力測量的基準，以及為重力儀標定提供條件。因此，這些點建立後按規則間隔數年需進行重複觀測。1987年IUGG第19屆大會曾通過決議，建議著手實施，但現在尚未完全建立。

我國重力基準

除了國際重力基準外，各國為了在本國開展相對重力測量工作，同時使全國各地區都有適當精度的起算重力值，往往要建立本國的重力基準。國家重力基準主要是通過建立同家重力控制網體現的，我國重力測量控制網採用逐級控制的方法，在全國範圍內建立各級重力控制網，然後在此基礎上為各種目的再進行加密重力測量。

我國重力控制網共分兩級，即重力基準網和一等重力網。重力基準網是重力控制網中最高級控制，其中包括絕對重力點和相對重力點，前者稱為基準重力點，後者稱為基本重力點，這些點在全國範圍內布設成多邊形網。一等重力網是在重力基準網基礎上的次一級重力加密控制網，在全國範圍內布設，它的網點稱為一等重力點，點間距離一般為100～300km。

為滿足我國經濟建設和國防建設的需要，根據我國採用的重力測量手段、方法和特點，我國先後建立了以下三個重力基準。

1957

1957國家重力測量基準包括兩部分，第一部分是1957年建立的國家1957重力測量基本網，它由27個重力基本點組成，沒有絕對重力測量點，採用經蘇聯傳算過來的波茨坦國際重力系統，因此約有 系統誤差。重力基本點相對重力聯測精度為 ，累計誤差不超過 。第二部分是隨後布設的一等重力網，共82個點，重力一等點的聯測精度為 ，累計誤差不超過 。

1985

1985國家重力測量基準也主要包括兩部分。第一部分是1985國家重力基本網，該網於1985年完成，曾利用義大利的IMGC絕對重力儀測定了11個絕對重力點，在其中選定符合重力基準點條件的6個作為我國的重力基準。1985國家重力基本網共有57個重力基本點，該網與東京、京都、巴黎、香港等地的重力點進行了聯測，屬1971年國際重力基準網(IGSN一1)系統，平差後的重力值精度實際在 。第二部分是1985重力一等網，總點數為163個，該網平差後重力值實際中誤差估計為 。

與此同時，配套建設了8條短基線重力儀格值標定場和l條長基線重力儀格值標定場。1985國家重力基本網較1957國家重力基本網在精度上提高了一個數量級，消除了波茨坦重力系統的系統誤差。

2000

2002年我國完成了2000國家重力基本網的構建，它是我國目前採用的新重力基準和重力測量參考框架。2000國家重力基本網由259點組成，其中重力基準點21個，重力基本點126個和重力引點112個。在2000國家重力基本網中還布設了由哈爾濱、北京、西安、昆明、南寧五個重力基準點和重力基本點組成的國家級重力儀標定基線和8條國家級重力儀格值標定場(短基線)。為了便於將1985國家重力基本網系統的重力值換算為2000國家重力基本網系統的重力值，2000國家重力基本網還聯測了1985國家重力基本網點共66個。

2000國家重力基本網平差後的主要成果為：389個重力點的重力值，其中基準點21個、基本點126個、基本點引點112個；附加聯測點66個；8條國家級重力儀格值標定場的重力點64個。2000國家重力基本網平差成果的內部精度為：所有聯測重力點(389個)平差值的平均中誤差為；其中2000國家重力基準網259個重力點平差值的中誤差為；基準點精度為；基本點精度為，最弱點精度為。2000國家重力基本網平差成果的外部精度為：與外部檢核點不符值的平均中誤差為，其中最大不符值為，最小不符值為。

2000國家重力基本網與1985國家重力基本網相比，總點數由57點增至259點，基準點由6點增至21點，覆蓋範圍更大，重力點密度更大，精度由提高到，提高了約一倍。