Etablering av kalibreringsbasis for relative gravimetre på Ringerike, og beregning av ny skalafaktor for Scintrex CG5 og LCR modell G
Master thesis

View/ Open
Date
2021Metadata
Show full item recordCollections
- Master's theses (RealTek) [1865]
Abstract
Relativgravimetri er det å observere forskjeller i tyngdekraft mellom ulike steder, relative tyngdedifferanser, ved bruk av relative gravimetre. De relative instrumentene er forholdsvis små, lette og enkle å håndtere. Dette skiller dem fra absolutte gravimetre, som er større og mer kompliserte i oppsett og bruk. Til gjengjeld er absolutte instrumenter mer nøyaktige, og legger dermed grunnlaget for kalibrering av de relative instrumentene. Kalibrering av et absoluttgravimeter kan i prinsippet kun skje ved sammenligning med andre absoluttgravimetere for å sikre konsistens mellom målinger og instrumenter, forutsatt at instrumentklokke og laser er kalibrert.
Relative gravimetre har behov for jevnlig kalibrering og instrumentkontroll for at deres målinger skal være pålitelige. I et Scintrex CG5 relativgravimeter vil for eksempel kvartsfjæren over tid bli lengre siden tyngdekraften alltid virker på fjærsystemet. For kalibrering av ny skalafaktor for instrumentene, må det gjøres kalibreringsmålinger på en tyngdebasis, gjerne kalt en kalibreringsbasis. En kalibreringsbasis må bestå av minst to stasjoner med kjent absolutt tyngde, og bør dekke et tyngdeintervall på ca. 100 mGal eller mer. Stor variasjon i tyngde oppnås ved å ha stasjonene på forskjellige høyder, eller breddegrader. Ved å kalibrere de relative instrumentene med ny skalafaktor, sikrer man at deres målinger holder seg pålitelig, siden skalafaktoren skalerer rå-observasjonen instrumentet gjør, og dermed lar oss lese av en tyngdeverdi.
Høsten 2020 etablerte vi en kalibreringsbasis på Ringerike med formålet om å ha en basis som er geografisk nærmere Oslo og Kartverket enn en eksisterende basis i Jondal i Hardanger. Stasjonene på Ringerike ble målt inn med Kartverkets A10-42 absoluttgravimeter. Deretter var målet å undersøke om denne basisen kunne gi like gode kalibreringsresultater som basisen i Jondal, som også ble målt inn på nytt med A10-42 i 2020. Basisene har ulike egenskaper med hensyn til antall punkter og høydeforskjell. Å undersøke hvilke resultat som oppnås med målinger fra hver av de to basisene er derfor av interesse, og vil bli sammenlignet.
Å ha en kalibreringsbasis på Ringerike vil lettere kunne bidra i opplæring for nye operatører av relativgravimetre. Kartverket er en hovedaktør innen gravimetri for geodetiske formål i Norge, og har sitt hovedkontor på Hønefoss, Ringerike.
I denne oppgaven har det blitt beregnet ny skalafaktor for Kartverkets to Scintrex CG5 gravimetre og NMBUs LaCoste & Romberg G-761 gravimeter. For G-761 ble beregningene gjort på grunnlag av tre målekampanjer p˚a Ringerike, mens for CG5 ble det gjort to kampanjer i både Jondal og på Ringerike. Resultatet for G-761 blir en signifikant ny skalafaktor, og at skalafaktorens presisjon kun ligger på nivå med måleusikkerheten hvis alle kalibreringsmålingene er med i beregningen. For CG5 blir skalafaktoren også signifikant, og viser at Jondal gir en mer presis bestemmelse av skalafaktoren enn Ringerike. I Jondal oppnås en presisjon på 7·10−6, mens på Ringerike oppnås 4.5·10−5.
Det har også blitt gjort gradientmålinger med Scintrex CG5, og de beregnede vertikale tyngdegradientene har inngått i kalibreringen. Kjennskap til lokale vertikale tyngdegradienter er nødvendig for å flytte tyngdeverdiene fra absoluttgravimeterets referansehøyde ned til den valgte kalibreringshøyden på 0.2 m.
Ellers gis det en oversikt over noen eksisterende basiser i Europa, og instrumenter, målemetoder og datasett blir gjennomgått. Evaluering av kalibreringen gjøres med hensyn til stasjonenes stabilitet, måleusikkerhet, drift i instrumentene og tyngdeintervall, samt antall målekampanjer. Relative gravimetry makes it possible to determine gravity differences between different locations. The relative meters are quite small and easy to operate for even inexperienced users. This distinguishes them from the absolute meters, which are complex systems that requires much more knowledge to operate. In return, the absolute gravity meters are more accurate, and thus forms the basis of calibration of relative meters. Calibration of an absolute gravity meter can only be performed by comparison with another absolute meter, provided that its clock and laser is calibrated. This is to ensure consistency between instruments and measurements.