重力點

重力是地球引力和地球自轉所產生的離心力的合力。重力測量的成果可以將各種大地測量的成果準確地歸算到橢球面上。重力觀測值能準確反演地殼內部物質分佈和移動狀況，是石油、礦產資源勘探的重要手段，是地震預報的有效手段之一，同時對導彈、人造衞星的發射、軌道計算提供必需的導航參數。

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。

中國於1956~1957年建立了全國範圍第一個國家重力基準，稱為1957年國家重力基本網，該網由21個基本點和82個一等點組成。1985年，中國重新建立了國家重力基準。它由6個基準重力點，46個基本重力點和5個因點組成，稱為1985年國家重力基本網。

重力測量是根據不同的目的和要求，使用重力儀測量地面某點的重力加速度。 50年代中期，我國建立了由27個基本重力點和80個一等重力點構成的第一個重力控制網，該網是以蘇聯的阿拉木圖、伊爾庫茨克和赤塔為起始點，其絕對值為國際波茨坦系統。1981年，國家測繪總局在福州市溪口省測繪局外業大隊北樓室內，埋設了重力基準點，根據中意科技文化合作協定，由國家測繪總局與意大利都靈計量研究所合作，用該所研製的可移動式絕對重力儀，測定了該點的絕對重力值，重力成果達到了微伽級的高精度。它是按照國務院1978年84號文件《關於重建我國高精度重力控制網的決定》而建立的“85國家重力基本網”的6個基準點之一(另5個是北京、廣州、南寧、昆明、青島)。該網還包括64個基本重力點和5個引點，充分利用全球的重力測量成果，同國際重力測量委員會建立的“1971年國際重力系統”進行了北京—日本，北京—巴黎的國際聯測和北京—香港聯測，聯測精度為15～20微伽，平差後點重力值精度為±8微伽，新網建立後，代替了原來採用的具有較大系統誤差的波茨坦重力系統。

絕對重力值為已知的重力點，可以作為相對重力測量的基準點，由它可以遞推出各重力點的絕對重力值。

歷史上曾經有過兩個國際重力基準點:一是維也納系統，這是1900年在巴黎舉行的國際大地測量學協會會議上通過的;另一是波茨坦系統,這是1909年在倫敦舉行的國際大地測量學協會會議上通過的。後者一直被世界各國使用到今。波茨坦系統以德國波茨坦大地測量研究所擺儀廳的重力值作為基準,重力值□=981.274±0.003伽。幾十年來,許多國家的絕對重力測量結果表明,波茨坦絕對重力值大了14毫伽左右,所以1971年在莫斯科舉行的國際大地測量學和地球物理學聯合會第15屆大會上決定採用1971年國際重力基準網 (ISGN-71)。與其相應的波茨坦基準點的新重力值□=981260.19±0.017毫伽。國際重力基準網除了作為相對重力測量的起始數據外，還用作重力儀格值標定的比較基線。因此它具有較高的精度。 中國從1895年在上海徐家彙觀象台測定第一個重力值起,到1949年全國總共測定了200多個重力點。其誤差約為5～10毫伽。1949年以後,開始用擺儀和重力儀在部分地區進行相對重力測量。為了建立各種用途的相對重力測量基準和為有關學科提供重力資料，1956～1957年在全國範圍內建立了第一個國家重力控制網，該網由21個基本點和82個一等點組成。1981年又在全國測定了10多個高精度絕對重力點，精度約為±10微伽。1983年起開始重建全國重力基本網，其中基本點約40個，一等點約百餘個。測定精度基本點高於±25微伽，一等點高於±40微伽。1984年又和香港、日本、法國進行了重力國際聯測。

我國在解放前只測了200多個重力點,精度5~10毫伽,沒有建立重力基本網。新中國成立後為滿足各方面需要，先後建立過三代重力基本網，即1957國家重力基本網和1985國家重力基本網，2000國家重力基本網是第三代國家重力基本網。

1956-1957年，為了適應全國天文大地控制網數據處理對高程異常和垂線偏差的需要，我國同蘇聯合作建立了我國第一代重力基本網。當時沒有進行絕對重力測量，基準點重力值從莫斯科經由伊爾庫茨克、阿拉木圖和赤塔3個基本點用航空聯測方法，用9台相對重力儀聯測到北京西郊機場。在此之前，前蘇聯航空重力隊曾在波茨坦和莫斯科之間進行聯測。北京西郊機場上的重力點是我國第一個重力原點，其重力屬於波茨坦重力系統，相對於波茨坦國際重力原點的精度為±0.51毫伽。與此同時,在全國佈設了21個重力基本點和82個I等重力點,基本重力點的聯測精度為±0.25毫伽,這些點一併平差處理,構成1957國家重力基本網,其基本點相對於北京重力原點的誤差不大於±0.32毫伽,I等點不大於±0.40毫伽. 20世紀70年代初,中國計量科學院研製成功自由落體絕對重力儀,進行了我國首次絕對重力測量,與北京重力原點聯測，證明原值大了13.5毫伽。因此，在生產中凡採用波茨坦重力系統重力時，一律改正-13.5毫伽。有些單位則直接採用國際有關組織決定,對波茨坦重力系統的重力值加-14.0毫伽改正數。

我國57網存在的問題主要是沒有絕對重力點（統稱為基準點）；重力系統由波茨坦輾轉聯測過來，當時相對重力儀測量精度不高，而且波茨坦重力系統已經廢止，以IGSN71代之，我國還沒有納入這個新系統，因此有必要建立第二代國家重力基本網。 1981年，根據中國和意大利科技合作協議，中意合作利用意大利計量院的自由落體絕對重力儀在我國測了11個絕對重力點。由於儀器穩定性及選址不當等原因，85網用了其中6個絕對重力點作為基準點，後又用9台高精度相對重力儀聯測了46個基本點，還與境外23個高精度重力點進行了聯測，其中包括絕對重力點和IGSN71的重力點。這不但改善了圖形結構，提供了外部精度標準，而且使85網與IGSN71有了較緊密的連接，使85網的重力系統納入IGSN71系統。 由於單台絕對重力儀當時的測量精度與多台相對重力儀的測量精度差別不大，故在整體平差中對基準點和相對重力點賦以不同的權也給予改正數解算。另外，將LCR相對重力儀格值因子及週期函數作為儀器給定參數與重力值一併答解，使儀器參數更能適合全網觀測情況，進而求出相對重力的最佳重力值。整體平差由878個觀測方程求解136個未知數，其中重力點未知數80個（國家基準點6個、基本點46個及引點5個，境外基準點和基本點23個），儀器參數56個。 85網整體平差的單位權中誤差為±15微伽，點重力值中誤差（內部符合）為±8~±13微伽，經外部符合檢核，發現重力值中有一定的系統性影響，所以85網重力值的精度被認為是在±20微伽到±30微伽之間。

我國85網較之於1957國家重力基本網（簡稱57網），在精度上提高了一個數量級，消除了波茨坦系統的誤差，增大了基本點的密度。它作為我國基本重力控制網提供使用後，十幾年來在測繪、地質、地震、石油、國防等領域發揮了重要作用。但是，隨着時間的推移，各經濟建設迅速發展，使85網基本點因受損而不便使用或不能使用。據調查統計，有2/3以上的85網重力基本點不能使用。另一方面，由於受當時設備、技術等方面的限制，85網絕對重力點的觀測精度較低，點位分佈不均勻，圖形結構不盡合理。由此可見，85網的這種狀況已不能充分發揮國家重力基準應有的作用。 近年來，我國又引進了精度達到3~5微伽的FG5絕對重力儀，在網絡工程基準點上施測精度很高，為我國獨立建立新一代更高精度的重力基準提供了技術手段。另外從國際重力基準的變化來看，已決定建立國際絕對重力基準網。而85網仍屬於IGSN71重力系統。從以上各方面分析，有必要建立新一代國家基本重力網（即2000國家重力基本網）。 經過國家測繪局、總參測繪局、中國地震局近三年的艱苦努力，於2002年圓滿完成了2000國家重力基本網的建立工作。2000國家重力基本網由137個點組成。其中基準點18個，基本點119個；另有引點106個。

2000國家重力基本網平差後的精度指標為：基本網中重力點平均中誤差為±7.35微伽;其中具有絕對重力觀測成果的基準點平均中誤差±2.3微伽；基本點平均中誤差±6.6微伽；基本點引點平均中誤差±8.7微伽。8個國家重力儀格值標定場的64個重力點平均中誤差為±3.4微伽。2000網聯測的85網和地殼運動網等其它66個重力點平均中誤差±9.5微伽。 2000國家重力基本網是由基準點、基本點、引點以及長基線、短基線構成，並對已有的85網點進行了聯測（見圖3.23），網形結構合理，充分考慮了國家基礎建設、國防建設和防震減災等方面的需要，種類齊全，功能完備，設計科學合理。該網精度高，覆蓋範圍大，點數多，點位顧及了我國實際情況，額度適宜，分佈基本均勻。建網中採用了多項國內外先進技術和現代作業方式。該網數據處理理論方法嚴密，技術先進，平差結果可靠，精度真實可信。該網與85網相比具有質的飛躍，達到國際領先水平。下表為我國重力建網的基本情況。