Самолет-лаборатория для исследований гравитационного поля Земли

САМОЛЕТ-ЛАБОРАТОРИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

Автор для переписки: В.Н. Конешов, e-mail: slavakoneshov@hotmail.com

– обсуждены методы гравитационных измерений с движущихся объектов

– описаны аэрогравиметрические лаборатории на самолетах АН-30Д и АН-26БРЛ

– показана эффективность аэрогравиметрических региональных исследований

Аннотация. Обсуждены современные методы изучения гравитационного поля Земли на подвижном основании и в их ряду обозначено место аэрогравиметрических исследований. Описаны особенности создания подвижной гравиметрической лаборатории на базе самолета с большой автономностью и продолжительностью полета для выполнения работ над удаленными территориями и акваториями. Подробно рассказывается об опыте создания самолета-лаборатории на базе серийных самолетов АН-30Д и АН-26БРЛ. Обоснован состав гравиметрического и навигационного оборудования, показана необходимость установки дополнительных устройств тепловой и вибрационной защиты, резервных линий электропитания, дополнительных средств связи, а также рассказано об устройстве и работе аэрогравиметрических комплексов, построенных на разных принципах действия. Дано описание методики выполнения аэрогравиметрической съемки и особенностей ее выполнения. Изложены основные положения пакетов программ для экспресс- и камеральной обработки гравиметрической и навигационной информации, полученной как на борту самолета, так и на базовых (наземных) станциях спутниковых систем навигации GPS или ГЛОНАСС. Обсуждены методы учета поправок для аэрогравиметрических комплексов с разным принципом действия.

Ключевые слова: гравиметрия, аэрогравиметрия, гравиметрическая съемка, гравиразведка, гравитационное поле Земли, аэрогравиметрический комплекс, гравиметр, базовая станция

Цитируйте эту статью как: Дробышев Н.В., Конешов В.Н., Погорелов В.В., Михайлов П.С. Самолет-лаборатория для исследований гравитационного поля Земли // Наука и технологические разработки. 2018. Т. 97, № 4. С.5–27. [Технологии исследования гравитационного поля Земли и повышения точности координатного обеспечения геофизических исследований]. DOI: 10.21455/std2018.4-1

Болотин Ю.В., Голован А.А. Программное обеспечение задач экспресс-диагностики гравиметрических данных. Версия 1.01.05С-2 / Руководство пользователя. М: МГУ, 2005. 77 с.

Болотин Ю.В., Голован А.А., Парусников Н.А. Особенности камеральной обработки в задаче авиационной гравиметрии // Разведка и охрана недр. 2006. № 5. С.35–38.

Боярский Э.А., Афанасьева Л.В. Универсальный пакет программ MAGELLAN-2 для обработки аэро- и морских гравиметрических измерений // Гироскопия и навигация. 2007. № 1. С.91–104.

Глазко В.В., Шустов Е.Б., Филабок Н.Н. Морские гравиметрические комплексы и гравиметры гидрографической службы военно-морского флота РФ // Гидрография и морская картография. 2011. № 32. С. 79–87.

Дробышев Н.В., Железняк Л.К., Клевцов В.В., Конешов В.Н., Соловьев В.Н. Погрешность спутниковых определений силы тяжести на море // Физика Земли. 2005. № 6. С.42–54.

Дробышев Н.В., Конешов В.Н., Клевцов В.В., Соловьев В.Н., Лаврентьева Е.Ю. Создание самолета-лаборатории и методики работ для выполнения аэрогравиметрической съемки в арктических условиях // Сейсмические приборы. 2008. Т. 4, № 3. С.5–19.

Дробышев Н.В., Конешов В.Н., Погорелов В.В., Рожков Ю.Е., Соловьев В.Н. Особенности и методики аэрогравиметрической съемки, проводимой в высоких широтах // Физика Земли. 2009. № 8. С.36–41.

Железняк Л.К., Конешов В.Н. Оценка погрешностей данных спутниковой альтиметрии по сравнению с гравиметрическими материалами // Физика Земли. 1995. № 1. С.76–81.

Железняк Л.К., Конешов В.Н., Клевцов В.В. О длиннопериодных погрешностях данных спутниковой альтиметрии // Физика Земли. 2000. № 3. С.71–74.

Конешов В.Н., Железняк Л.К., Соловьев В.Н., Михайлов П.С. Разработка инновационного методического обеспечения морских гравиметрических съемок // Наука и технологические разработки. 2017. Т. 96, № 4. С.3–18.

Конешов В.Н., Клевцов В.В., Соловьев В.Н. Совершенствование аэрогравиметрического комплекса GT-2A для выполнения аэрогравиметрических съемок в Арктике // Физика Земли. 2016. № 3. С.123–130.

Конешов В.Н., Непоклонов В.Б., Погорелов В.В., Соловьев В.Н., Афанасьева Л.В. Изученность гравитационного поля Арктики – состояние и перспективы // Физика Земли. 2016. № 3. С.113–122.

Конешов В.Н., Степанова И.Э. Аналитические аппроксимации глубин арктического бассейна и их спектральный анализ // Физика Земли. 2008. № 5. С.34–41.

Могилевский В.Е., Павлов С.А., Контарович О.Р., Бровкин Г.И. Особенности аэрогеофизических съемок в высоких широтах // Разведка и охрана недр. 2015а. № 12. С.6–10.

Могилевский В.Е., Бровкин Г.И., Контарович О.Р. Достижения, особенности и проблемы аэрогравиметрии // Разведка и охрана недр. 2015б. № 12. С.16–25.

Могилевский В.Е., Контарович Р.С. Аэрогравиметрические исследования в Арктике // Нефть. Газ. Новации. 2015. № 2. С.12–16.

Соколов А.В., Краснов А.А., Конешов В.Н., Глазко В.В. Первая высокоточная морская гравиметрическая съемка в районе Северного полюса Земли // Физика Земли. 2016. № 2. С.109–113.

Яшкин С.Н. Спутниковая градиентометрия и системы “спутник-спутник”. М.: МИИГАИК, 2009. 111 c.

Forsberg R., Olesen A.V., Einarsson I. Airborne Gravimetry for Geoid Determination with Lacoste Romberg and Chekan-AM Gravimeters // Gyroscopy and Navigation. 2015. V. 6, N 4. P.265–270.

Yale M.M., Sandwell D.T. Stacked Global Satellite Gravity Profiles // Geophysics. 1999. V. 64, N 6. P.1748–1755.

ДРОБЫШЕВ Николай Васильевич – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123241, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 254-23-35. E-mail: nvdrobyshev@rambler.ru

КОНЕШОВ Вячеслав Николаевич – доктор технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123241, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 254-23-35. E-mail: slavakoneshov@hotmail.com

ПОГОРЕЛОВ Виталий Викторович – кандидат физико-математических наук, ученый секретарь, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123241, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 766-26-55. E-mail: vvp@ifz.ru

МИХАЙЛОВ Павел Сергеевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123241, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: +7(499) 254-23-35. E-mail: paulmikh@mail.ru

DEVELOPMENTS), ISSN: 2079-5165, eISSN: 2410-7948, DOI: 10.21455/std; https://elibrary.ru/title_

Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Abstract. The paper deals with some features of modern techniques for gravity field research using the moving objects and the position of aero-gravimetric research is discussed among them. The features of creating a mobile gravimetric laboratory on the basis of an aircraft with high autonomy and duration of the flight to perform work on remote territories and water areas are described. We consider in detail our experience of creating an aircraft laboratory on the basis of the AN-30D and AN-26BRL production aircrafts. The composition of gravimetric and navigation equipment has been substantiated, the need for installing additional devices for heat and vibration protection, backup power lines, and additional communication facilities has been shown, and the device and operation of airborne gravimetric complexes based on different principles of operation have been described. A description of the method of performing aerogravimetric survey and features of its implementation is given. The basic concepts of the software packages for express and office processing of gravimetric and navigation

information obtained both on board aircraft and at the base (ground) stations of the GPS or GLONASS satellite navigation systems are outlined. The methods for taking into account amendments for airborne gravimetric complexes with different operating principles are discussed.

Keywords: gravimetry, airborne gravimetry, gravity survey, Earth gravitational field, airborne gravimetric complex, gravimeter, base station

Cite this article as: Drobyshev N.V., Koneshov V.N., Pogorelov V.V., Mikhailov P.S. Airborne laboratory for gravity field research, Nauka i Tekhnologicheskie razrabotki (Science and Technological Developments), 2018, vol. 97, no. 4, pp. 5–27. [Technologies of Studying the Earth Gravitational Field and Improving the Accuracy of Coordinate Support for Geophysical Research]. DOI: 10.21455/std2018.4-1

Bolotin Yu.V., Golovan A.A. Software for tasks of express diagnostics of gravimetric data. Version 1.01.05S-2. User's manual. Moscow, MSU, 2005. 77 p.

Bolotin Yu.V., Golovan A.A., Parusnikov N.A. Features of cameral processing in the problem of airborne gravimetry, Razvedka i okhrana nedr (Prospect and Protection of Mineral Resources), 2006. No. 5. P. 35–38. [in Russian].

Boyarsky E.A., Afanas’eva L.V. The universal software package MAGELLAN-2 for the processing of aero- and sea gravimetric measurements, Giroskopiya i navigatsiya (Gyroscopy and Navigation), 2007. No.1. P.91–104. [in Russian].

Drobyshev N.V., Koneshov V.N., Klevtsov V.V., Solovjev V.N., Lavrentjeva E.Yu. Airborne laboratory and work methodic creation for aerogravimetric survey in arctic conditions, Seismicheskie pribory (Seismic Instruments), 2008. Vol. 4, No. 3. P.5–19. [in Russian].

Drobyshev N.V., Koneshov V.N., Pogorelov V.V., Solovev V.N., Rozhkov Yu.E. Specific features of the technique of airborne gravity surveys at high latitudes, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2009. Vol. 45, No. 8. P.656–660.

Drobyshev N.V., Zheleznyak L.K., Klevtsov V.V., Koneshov V.N., Solov'ev V.N. Accuracy of satellite determinations of the gravity field at sea, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2005. Vol. 41, No. 6. P.462–474.

Forsberg R., Olesen A.V., Einarsson I. Airborne Gravimetry for Geoid Determination with Lacoste Romberg and Chekan-AM Gravimeters, Gyroscopy and Navigation, 2015. Vol. 6, No. 4. P.265–270.

Glazko V.V., Shustov E.B., Filabok N.N. Marine Gravimetric complexes and gravimeters of the RF NAVY hydrographic office, Gidrografiya i morskaya kartografiya (Navigation and Hydrography), 2011. No. 32. P.79–87. [in Russian].

Koneshov V.N., Klevtsov V.V., Solov’ev V.N. Upgrading the GT-2A aerogravimetric complex for airborne gravity measurements in the Arctic, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2016. Vol. 52, No. 3. P.452–459.

Koneshov V.N., Nepoklonov V.B., Pogorelov V.V., Solov’ev V.N., Afanas’eva L.V. Arctic gravity exploration: state of the art and prospects, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2016. Vol. 52, No. 3. P.443–451.

Koneshov V.N., Stepanova I.E. Analytical approximations of Arctic basin depths and their spectral analysis, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2008. Vol. 44, No. 5. P.381–387.

Koneshov V.N., Zheleznyak L.K., Soloviev V.N., Mikhailov P.S. Development of innovative methodological support for marine gravimetric surveys, Nauka i Tekhnologicheskie Razrabotki (Science and Technological Developments), 2017. Vol. 96, No. 4. P.3–18. [in Russian].

Mogilevskiy V.Е., Pavlov S.А., Kontarovich O.R., Brovkin G.I. Features of aerogeophysical shootings in high latitudes, Razvedka i okhrana nedr (Prospect and Protection of Mineral Resources), 2015a. No. 12. P.6–10. [in Russian].

Mogilevskiy V.Е., Brovkin G.I., Kontarovich O.R. Achievements, features and problems of aerogravitation measurements, Razvedka i okhrana nedr (Prospect and Protection of Mineral Resources), 2015b. No. 12. P.16–25. [in Russian].

Mogilevskiy V.Е., Kontarovich R.S. Airborne gravity studies in Arctic, Neft. Gas. Novatsii (Oil. Gas. Novations), 2015. No. 2. P.12–16. [in Russian].

Sokolov A.V., Krasnov A.A., Koneshov V.N., Glazko V.V. The first high-precision gravity survey in the North Pole region, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2016. Vol. 52, No. 2. P.254–258.

Yale M.M., Sandwell D.T. Stacked Global Satellite Gravity Profiles, Geophysics, 1999. Vol. 64, No. 6. P.1748–1755.

Yashkin S.N. Satellite gradientometry and the “satellite-satellite” systems. Moscow, MIIGAIK, 2009. 111 p. [in Russian].

Zheleznyak L.K., Koneshov V.N. An estimation of satellite altimetry data errors in comparison with gravimetric materials, Fizika Zemli (Izvestiya. Physics of the Solid Earth), 1995. No. 1. P.76–81. [in Russian].

Zheleznyak L.K., Koneshov V.N., Klevtsov V.V. On long-period errors insatellite altimetry data, Izvestiya. Physics of the Solid Earth, 2000. Vol. 36, No. 3. P.252–255.

DROBYSHEV Nikolay Vasilyevich – Candidate of Technical Sciences, Leading researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS, 123241, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya 10, stroenie 1. Tel.: +7(499) 254-23-35. E-mail: nvdrobyshev@rambler.ru

KONESHOV Vyacheslav Nikolaevich – Doctor of Technical Sciences, Deputy Director, Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS, 123241, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya 10, stroenie 1. Tel.: +7(499) 254-23-35. E-mail: slavakoneshov@hotmail.com

POGORELOV Vitaly Viktorovich – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Scientific Secretary, Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS, 123241, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya 10, stroenie 1. Tel.: +7(499) 766-26-55. E-mail: vvp@ifz.ru

MIKHAILOV Pavel Sergeevich – Candidate of Technical Sciences, Senior researcher, Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS, 123241, Moscow, ul. Bolshaya Gruzinskaya 10, stroenie 1. Tel.: +7(499) 254-23-35. E-mail: E-mail: paulmikh@mail.ru

НАУКА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ,

2018, том 97, № 4, с. 5–27