DB37_T 4355-2021 浅海区海底重力测量技术规程.pdf
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1、ICS 07.040 CCS A 76 37 山东省地方标准 DB37/T 43552021 浅海区海底重力测量技术规程 Code of practice for submarine gravity survey in neritic region 2021-03-11 发布 2021-04-11 实施 山东省市场监督管理局 发 布 目 次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 总则.2 5 技术设计.2 6 仪器要求.6 7 野外工作.8 8 野外资料整理及检查验收.14 附录 A(规范性)中区、远一区地形改正计算方法.17 附录 B(资料性
2、)近区地形改正计算方法.18 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由山东省自然资源厅提出并组织实施。本文件由山东省自然资源标准化技术委员会归口。本文件起草单位:山东省物化探勘查院(山东省地质勘查工程技术研究中心)。本文件主要起草人:刘洪波、臧凯、吴治国、王恩强、王玉敏、胡蕾、何玉海、张宁、张一、张超、张朋朋、崔灿、唐荣慧、张斌。引 言 常规意义上的海洋重力测量多指船载重力测量,其方法技术体系已较为成熟,而本标准所涉及的海底重力测量尚处于起步阶
3、段。浅海区海底重力测量工作的主要任务是:在国家重力基准下,取得浅海区海底重力数据,查明海底重力场的空间分布特征,解决基础研究、矿产勘查、工程勘察等方面的地质问题。本文件的制定结合山东省周边黄、渤海域实际情况,对水深小于100 m的海底重力测量工作进行了详细规定。本文件是依据鲁标改办发20182号文:关于印发贯彻落实山东省人民政府关于开展国家标准化综合改革试点工作的实施方案 2018年度行动计划和建设项目计划的通知 文件施行的,并已列入2018年海洋标准化建设行动计划项目库。本文件在国家基础标准(GB/T 1.1、GB/T 20000、GB/T 20001、GB/T 20002)的规定框架下编制
4、。浅海区海底重力测量技术规程 1 范围 本文件规定了浅海区海底重力测量工作的基本方法、技术设计、仪器准备、野外工作、野外资料整理及检查验收等要求。本文件主要适用于浅海区海底重力测量工作,在湖泊、水库、河流等内陆水域开展水底重力测量工作时可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中:注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 18314 全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T 183412001 地质矿产勘查测量规范 DZ/T 0004 重力调查技术规范(1:
5、50 000)DZ/T 0082 区域重力调查规范 DZ/T 01532014 物化探工程测量规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 浅海区 neritic region 处于海滨与外洋之间,深度在200 m以浅,一般位于大陆架范围内的海域。注:山东省周边渤海、黄海水深一般小于100 m。3.2 全球导航卫星系统 global navigation satellite system(GNSS)以卫星为基础发送高精度、全天时、全天候、连续实时的导航、定位和授时内容,可以提供位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测和管理的无线电导航定位系统。注:GNSS包括了全球
6、的、区域的和增强型的卫星导航系统,目前主要有美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球卫星导航系统(Glonass)、欧盟的伽利略定位系统(Galileo)、中国的北斗卫星导航系统(BDB)。3.3 超短基线定位系统 ultrashort baseline positioning(USBL)由发射换能器、应答器、超短基线接收基阵组成的水下声学定位系统。注:发射换能器和接收基阵安装在船上,应答器固定在水下载体上。发射换能器发出一个声脉冲,应答器收到后,回发声脉冲,接收基阵收到后,测量出X、Y两个方向的相位差,并根据声波的到达时间计算出水下装置到基阵的距离,从而计算得到水下探测器在平面坐标上的位置
7、和水下的深度。3.4 潮汐改正 tidal correction 将实时实测海平面归算到作为大地水准面的平均海平面上的改正。3.5 水位计 water gauge 自动测定并记录海洋、河流、湖泊和灌渠等水体水位的仪器。注:按传感器原理分浮子式、跟踪式、压力式和反射式等。4 总则 4.1 工作目的 4.1.1 发现和圈定与围岩有明显密度差异的海底地质构造、侵入岩体和地层,划分构造单元,为基础地质研究提供重力场依据。4.1.2 圈定沉积盆地范围,详细了解基底起伏形态,研究沉积地层中各密度界面起伏和内部构造,推算沉积厚度。4.1.3 发现和圈定有密度差异且有一定规模的含矿建造或含矿地质体。4.1.4
8、 围绕水文地质、工程地质、环境地质和地热资源调查等任务,进行其他海洋地质专题性研究。4.2 基本要求 4.2.1 采用 2000 国家重力基准。4.2.2 采用 2000 国家大地坐标系。4.2.3 采用 1985 国家高程基准。4.2.4 采用北京标准时(BST)。4.2.5 采用国际大地测量学会(IAG)推荐的 1980 年公式计算正常重力值。5 技术设计 5.1 资料收集及踏勘 5.1.1 收集分析测区及邻区资料,包括:a)助航标志及航行障碍物等海况资料;b)水文、气象、交通等情况和与测量有关的港口、码头等资料;c)水位站控制资料和有利用价值的观测记录;d)控制测量成果及其相关技术说明;
9、e)坐标转换参数与高程异常图、高程异常值及各等级似大地水准面模型资料;f)已有的地质、地球物理、遥感、岩石物性资料;g)各类重力基点资料。5.1.2 制定设计前需组织人员进行工作海域及周边陆域的现场踏勘,应全面了解自然地理及施工条件。5.2 比例尺及网度 5.2.1 浅海区海底重力测量的比例尺为 1:250 000、1:100 000、1:50 000、1:25 000,其中常用基本比例尺为 1:250 000 和 1:50 000。5.2.2 测网应根据海区的环境特点、地质条件和研究目的布置,宜布置规则网或准规则网。养殖区、海底管线分布区等特殊海区宜根据实际情况采用自由网布置,测点数量应达到
10、规则网测点密度的 50%以上(困难海区测网密度应达到规则网密度的 25%以上,但对军事禁区内测网密度不作要求),实测点位偏离规则网理论点位的最大偏移距离不宜超过设计网格间距的 20%(最大不超过 50%),剖面工作相邻点距不应超过对应比例尺下的规则网测点间距。具体应按照表 1 执行。表1 测网布设及测点密度 比例尺 自由网测点密度(每个测点控制的面积)km2 规则网点线距 剖面测量 相邻点距 km 测线间距 km 测点间距 km 1:25 000 0.070.10 0.250.35 0.25 0.100.25 1:50 000 0.250.50 0.500.75 0.50 0.250.50 1
11、:100 000 1.002.00 1.001.50 1.00 0.501.00 1:250 000 4.008.00 2.003.00 2.00 1.002.00 5.3 布格重力异常总精度和误差分配 5.3.1 布格重力异常总精度应根据任务要求和仪器性能等合理确定,应保证工作精度能满足任务需求,同时兼顾到测区地质特点、资料的持续使用和综合利用等问题。5.3.2 布格重力异常总精度应按表 2 分配执行。在确定总精度后,可根据任务要求、仪器性能等适当调配各项误差。表2 布格重力异常总精度和误差分配 单位为10-5 m/s2 工 作 比例尺 布 格 重力异常 总精度 测 点 重 力 值 均方误差
12、 布格改正 均方误差 地形改正均方误差 点位影响 均方误差 总计 近、中区(0 m2 km)远一区(2 km20 km)1:25 000 0.160 0.080 0.080 0.115 0.090 0.070 0.010 0.300 0.120 0.120 0.240 0.180 0.160 0.020 1:50 000 0.160 0.080 0.080 0.115 0.090 0.070 0.010 0.300 0.120 0.120 0.240 0.180 0.160 0.020 1:100 000 0.300 0.120 0.120 0.240 0.180 0.160 0.020 0.
13、500 0.220 0.330 0.300 0.220 0.200 0.020 1:250 000 0.300 0.120 0.120 0.240 0.180 0.160 0.020 0.500 0.220 0.330 0.300 0.220 0.200 0.020 注:在某种工作比例尺下优先设计高精度指标。若测区海域受天气、潮流及海底复杂地形等不可抗力影响无法使用高精度指标时,可选择使用低精度指标。5.3.3 测点重力值均方误差与各级重力基点网的均方误差和测点重力观测的误差有关,宜按照表 3 分配。表3 测点重力值均方误差分配 单位为10-5 m/s2 测点重力值 均方误差 重力基点网 均方
14、误差 测点重力观测 均方误差 0.080 0.045 0.065 0.120 0.060 0.105 0.220 0.085 0.200 5.4 重力基点网的设计 5.4.1 应在 2000 国家重力基准控制下,在测区或邻区陆域(含岛屿)建立重力测量的基点网,用于传递重力值及方便检查和校正重力仪混合零点位移,有关技术要求可按表 4 执行。根据表 3 中重力基点网的具体情况,也可调整表 4 中的具体指标。表4 重力基点网设计要求 作 用 1传递重力值 2供测点重力观测时检查和校正重力仪混合零点位移 布网要求 1按测区设计,应一次建成 2至少包含(或联测于)一个国家重力基点或省(区)I 级重力基点
15、作为绝对重力值起算点 3设计成闭合环或附合路线,每个闭合环或附合路线的边段数应不超过 12 条 重力 联测要求 1用于联测的重力仪按三程循环或往返重复观测时均方误差0应不大于0.04010-5 m/s2 2每个边段至少采用三台重力仪联测,至少取得三个合格的独立增量 3采用快速交通工具运送,在尽短时间内闭合 4确需分区联测时,两区间应以独立增量数多一倍的坚强边相连接 5必要时可设引点或支基点,支基点只能由基点按支线发展一个,引点和支基点联测的独立增量数应比一般边段多一倍 精度要求 1基点网精度要求不低于0.04510-5 m/s2 2联测精度(b)不低于0.02210-5 m/s2 5.4.2
16、测区重力基点网应与国家重力基点或省 I 级重力基点进行联测。国家重力基点或省 I 级重力基点应参与平差计算。5.4.3 测区重力基点网可按自由网布设,测点重力值的推算应由国家重力基点或省 I 级重力基点传递,单边传递边段的增量数应是网上边段增量数的两倍。5.4.4 基点网中的基点分布应根据测区内国家重力基点或省 I 级基点分布情况而定,应满足测点观测时就近闭合的要求,兼顾测区海陆交通、地形、重力仪测程等因素,尽量设立在港口码头等交通便利地段。必要时可设支基点,但数量不能超过基点数的 20%,且严禁在支基点上再发展基点。具体指标应符合表 4 的规定。5.4.5 基点对高程应有所选择,应保证从该基
17、点出发不需调测程便可完成附近全部测点的观测。5.4.6 重力基点的编号应以山东省内地市为单位,分级统一编定。基点编号由山东省简称+基点等级(罗马数字)、地级市名称、基点顺序号三部分组成。若下设支基点,可在后续增加支基点编号。示例1:编号“鲁 I济南8”表示:山东省一级基点网济南市第八号基点。示例2:编号“鲁 I潍坊5支 1”表示:山东省一级基点网潍坊市第五号基点的的一号支基点。5.4.7 当测区面积较小只做相对重力测量时,可不布设基点网,只设立单个基点作为重力测量的起算点,并选择在交通方便、标志明显的非异常地区。可依据小比例尺重力异常图或实测重力长剖面确定非异常区,并作为相对重力测量的正常重力
18、场。5.5 测地工作布置 5.5.1 目的和精度要求 海底重力测量工作中的测地任务是布设测网、确定重力基点和海底测点的平面坐标和高程。测点的平面和高程位置误差分配宜按表5执行。表5 测点平面和高程位置误差分配 比例尺 布格重力异常均方误差 10-5 m/s2 海底测点平面位置均方误差 m 海底测点高程均方误差 m 1:25 000 0.160 12.0 0.80 0.300 15.0 1.00 1:50 000 0.160 12.0 0.80 0.300 15.0 1.00 1:100 000 0.300 15.0 1.00 0.500 15.0 2.00 1:250 000 0.300 15
19、.0 1.00 0.500 15.0 2.00 5.5.2 基本工作方法要求 陆地重力基点的三维坐标和海底测点的水上平面起算坐标宜采用GNSS测定。海底测点的水下定位宜采用测深杆、水砣(测深锤)、回声测深仪或压感式潮位仪等设备实测水深,并进行潮汐改正的方法测定。当采用海图上量取的方法时,宜在海底地形平缓地区使用,海图的比例尺应不小于工作比例尺,且海图的等高距不大于设计的高程均方误差。海图的时效性要满足工作需要,并确定理论最低潮位面与1985国家高程基准在测区的转换参数。5.5.3 测量平面控制网的布设 5.5.3.1 测量控制网宜采用 GNSS 加密控制网的方法建立。5.5.3.2 测量控制网
20、的布设应遵循分级布网、逐级控制的原则,也可越级布设。控制网按精度划分为三、四等(或 C 级、D 级)和一、二级。5.5.3.3 测量控制网宜使用全球导航卫星系统(GNSS)的静态模式测量,一、二级控制网宜采用全球导航卫星系统实时动态测量(RTK)或 CORS 测量模式。5.5.3.4 其他相关技术要求应按 GB/T 18314 和 DZ/T 01532014 的相关规定执行。5.5.4 全球导航卫星系统(GNSS)控制测量布网原则 5.5.4.1 GNSS 控制网应视工作目的、预期精度指标、选用仪器、测区海况及交通状况等采用适当网型优化设计。5.5.4.2 GNSS 控制网应与测量海区附近国家
21、地面等级控制点联测,平面控制联测点数应不少于 3 个,困难地区不少于 2 个。5.5.4.3 同一测量海区应建立统一的 GNSS 控制网。5.5.5 常规高程控制测量 5.5.5.1 测量海区及邻区的高程基本控制应为三、四等水准测量或四等光电测距高程导线,亦可布设等外水准;当使用 GNSS 静态、RTK 及 CORS 进行高程测量时,应不低于四等或等外水准测量精度要求。5.5.5.2 测量海区及邻区的高程控制应能控制整个测量海区范围,并与国家等级水准点联测,各等级水准网中最弱点高程中误差相对于起始点不大于 0.05 m。5.5.6 GNSS 高程控制测量 5.5.6.1 应联测测量海区及邻区不
22、少于 4 个四等以上精度的高程点,当测量海区面积较大时应适当增加联测已知高程点的个数。5.5.6.2 所有 GNSS 高程点均应构成网、闭合环或附合路线,且应均匀分布于控制网中。5.5.6.3 GNSS 高程向 1985 国家高程基准转换时,在计算测点高程均方误差时应考虑高程系统转换所带来的误差,宜优先采用如下方法:a)利用经鉴定合格的高程异常模型中的高程异常资料,将 GNSS 高程转换为 1985 国家高程基准;b)利用精细大地水准面高程异常图进行高程系统转换,高程异常图的精度应优于0.1 m、分辨率应不低于 11;c)选用美国研制的 EGM2008、武汉大学研制的 WDM94、中国科学院测
23、量与地球物理研究所研制的IGG05B 等重力参考模型;d)利用高程拟合方法求解。5.6 地形改正 5.6.1 地形改正分近区、中区和远区,远区又分为远一区和远二区。近区地形改正范围为 0 m100 m,中区范围为 100 m2 km,远一区范围为 2 km20 km,远二区范围为 20 km166.7 km。5.6.2 近、中区及远一区地形改正的精度宜根据表 2 设计,误差分配及有关技术应根据地形、地质特点以及有关测绘资料在设计书中予以确定。5.6.3 当测点周围地形较复杂时,可使用比例尺不小于 1:10 000 海底地形资料,采用地形图读图法进行近区地形改正。5.6.4 中区地形改正用计算机
24、完成。在1:250 000和1:100 000区域重力测量时应使用国家测绘局1:50 000DEM 高程数据或 1:50 000 海图及地形图,当测点周围地形较复杂时,应使用更大比例尺海图及地形图;个别地区没有 1:50 000 海图时也可使用 1:100 000 1:200 000 海图。在 1:50 000 重力测量所用海图、地形图比例尺宜为 1:10 000,在没有 1:10 000 地形资料时也应使用最新地形资料。当使用小比例尺地形图时,在误差分配时应考虑海深图高程误差给中区地形改正带来的影响。5.6.5 远一区(2 km20 km)地形改正采用 1 km1 km 节点高程用计算机完成
25、。在地形复杂海域开展海底重力测量时,2 km10 km 范围内的改正宜采用 500 m500 m 或更密的节点高程进行计算。5.6.6 远二区(20 km166.7 km)地形改正采用 55平均高程用计算机完成。6 仪器要求 6.1 重力仪 6.1.1 重力仪调节和校验 野外工作前和工作期间应定期对重力仪进行调节和校验。在经过长途运输或震动后,应及时对仪器进行调节和校验。方法参照各仪器说明书执行。6.1.2 重力仪格值标定 6.1.2.1 用于基点联测的重力仪格值标定应按 DZ/T 0004 和 DZ/T 0082 规定的相关要求执行。6.1.2.2 海底重力仪视弹簧系统的类型,其重力仪格值标
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