بخشی از مقاله
-1 مقدمه
بطور کلی براي مطالعه میدان ثقل زمین، یکی از مهمترین کمیتهاي قابل اندازه گیري، مقدار ثقل میباشد، که در علوم مهندسی مختلف مرتبط با زمین مخصوصا در ژئودزي و ژئوفیزیک و زمین شناسی نقشی اساسی ایفا میکند. در ژئودزي، شبکههاي ثقل اهمیت بسزائی در بررسی هاي فیزیکال ژئودزي دارند. به منظور مدلسازي میدان ثقل زمین، محاسبه ژئوئید دقیق بعنوان سطح مبناي ارتفاعی، محاسبه تصحیحات مربوط به اثر میدان ثقل زمین بر ارتفاعهاي خام ترازیابی دقیق، محاسبه زاویههاي انحرافهاي قائم و انحناهاي راستاهاي شاقولی، محاسبه دانسیتههاي داخل زمین، ...، نیازمند اطلاعات ثقل سرتاسر دنیا می باشیم.
شبکههاي ثقل از ابعاد جهانی گرفته تا منطقهاي و ملی و محلی، چارچوبی براي یک کاسه کردن کلیه اطلاعات ثقل اندازه گیري شده است. این شبکهها همچنین براي تعیین تغییرات زمانی ثقل مورد استفاده قرار میگیرند. علاوه بر شبکههاي ثقل، شبکههاي ترازیابی دقیق در مدلسازي میدان ثقل زمین از اهمیت ویژه اي برخوردار میباشند. این شبکهها نیز در ابعاد یک کشور ایجاد میشوند و سپس در ابعاد منطقهاي و جهانی به هم اتصال پیدا میکنند.
هدف از ایجاد شبکههاي ملی ترازیابی دقیق رسیدن به یک تراکم مناسب از ایستگاههاي دقیق ارتفاعی بعنوان مبنا در سطح یک کشور است. همچنین تعیین تغییرات ارتفاعی پوسته زمین از طریق تکرار شبکههاي ترازیابی دقیق، یک هدف مهم دیگر مربوط به این شبکههاست. غیر از شبکههاي ثقل و شبکههاي ترازیابی دقیق، شبکههاي انحراف قائم در محاسبات فیزیکال ژئودزي و محاسبه ژئوئید بسیار پراهمیت میباشند. شبکههاي انحراف قائم، مشکل محاسبه ژئوئید به روش ثقل سنجی در مناطق صعب العبور - کوهستانی، کویر - و همچنین در حاشیه مرزها را به شکل مطلوبی رفع میکند.
با توجه به توضیحات فوق و بنا به تجارب و استانداردهاي موجود در سطح دنیا و در داخل کشور، میخواهیم یک شبکه چند منظوره با تراکم حدود 55 کیلومتر در ایران ایجاد کنیم. هدف اول در این شبکه، انجام مشاهدات ثقل میباشد که به صورت شبکه درجه 1 ثقل خواهد بود. هدف دوم، انجام مشاهدات ترازیابی دقیق است و ضمن اینکه براي مشاهدات ثقل مورد نیاز می باشد، یک شبکه ماندگار از ایستگاههاي ترازیابی دقیق هم بوجود می آید. هدف سوم انجام مشاهدات GPS دقیق است که براي مشاهدات ثقل لازم است. هدف چهارم، اندازه گیريهاي نجومی است که براي تعیین امتداد بردار شتاب ثقل استفاده می شود. براي محاسبه امتداد بردار شتاب ثقل، همچنین به موقعیت دقیق GPS نیاز است.
از لحاظ فنی و بنا بر تجارب مختلف در سطح دنیا، اندازه گیريهاي مختلف فوق که براي مقاصد فیزیکال ژئودزي مورد نیاز می باشند به میزان قابل ملاحظه اي می توانند بر همدیگر انطباق پیدا کنند و یک شبکه چند منظوره را تشکیل دهند. این انطباق از لحاظ محاسبات مختلف و همچنین اجرا اهمیت بسیار زیادي دارد. از نظر محاسبات، بر روي مشاهدات مختلف مربوط به یک ایستگاه میتوان مانورهاي محاسباتی بیشتري داد و کنترلهاي بیشتري براي نتایج ساخت در حالتیکه چند مشاهده بر روي چند ایستگاه انجام میشود، نیاز به مشاهدات اتصالی بین ایستگاهها داریم. از نظر اجرا، وقتیکه چند مشاهده بر روي یک ایستگاه انجام میشود، در حقیقت با احداث یک ایستگاه چند ایستگاه احداث میشود. بنابراین در هزینه و زمان بصورت فاحشی صرفه جوئی می گردد.
نکته بسیار مهم، با توجه به اهداف مربوط به تعیین کمیتهاي مختلف و همچنین تعیین تغییرات آنها در این ایستگاهها، ماندگاري، ثبات و حفظ آنها در زمان طولانی - در یک قرن - است. بنا به تجارب و استانداردهاي مختلف در سطح جهان، بهترین ایستگاه از نوع سنگ هاي ریشه دار موجود در طبیعت است. بنابراین در اینجا میخواهیم براي محاسبات مربوط به مدلسازي میدان ثقل زمین و تغییرات آن - ژئوئید دقیق و ترازیابی دقیق - یک شبکه ایستگاههاي سنگی چند منظوره قرنی 55 کیلومتري احداث کنیم.
2-1 تاریخچه شبکههاي ثقل جهان و ایران
1-2-1 تاریخچه شبکههاي جهانی ثقل - پوتسدام و - IGSN71
شبکه جهانی ثقل پوتسدام در سال 1909 توسط موسسه بین المللی ژئودزي IAG براي استفاده جهانی مورد تصویب قرار گرفت و تا سال 1971 اعتبار داشت. نقطه مبناي آن واقع در انستیتوي ژئودزي شهر پوتسدام، به روش پاندولی دوطرفه توسط Kuhnen و - 1898-1904 - Furtwangler اندازه گیري شده بود. این شبکه در پروژههاي ثقلی کثیري در ابعاد جهانی بکار گرفته شد و در سال 1971 با شبکه جهانی جدیدي بنام شبکه استاندارد بین المللی ثقل IGSN71 توسط اتحادیه بین المللی ژئودزي و ژئوفیزیک IUGG جایگزین گردید.
شبکه استاندارد بین المللی ثقل - International Gravity Standardization Net 1971 - IGSN71 یک شبکه جدید متشکل از 1854 نقطه ثقل - شامل 500 نقطه قدیمی از شبکه پوتسدام - بین سالهاي 1950-1971 با همکاريهاي بین المللی ایجاد شد. در این شبکه تعداد 11 نقطه ثقل مطلق - اندازه گیري ثقل مطلق - و تعداد حدود25000 - شامل 1200 اندازه گیري نسبی پاندولی - ثقل نسبی اندازه گیري شده است.
این شبکه در سال 1971 در مجمع عمومی اتحادیه بین المللی ژئودزي و ژئوفیزیک - IUGG - در شهر مسکو براي استفاده بین المللی به تصویب رسید. دقت ثقل در طول شبکه بطور متوسط 36 میکروگال می باشد. دقت شبکه در امتداد خطوط کالیبراسیون آن که در جهت شمال- جنوب - اروپا- آفریقا، ... - گسترش یافته اند بعلت تراکم اندازه گیريها، بهتر از مقدار متوسط میباشد. مطابق برآورد این شبکه، اندازه ثقل در نقطه پوتسدام 14 میلی گال بیش از مقدار قبلی آن - در شبکه پوتسدام - میباشد.
