本实用新型专利技术公开了一种三仪一体地球动态监测装置，包括地球表面的基岩，在基岩顶面安装有GNSS接收天线，待测点下方的基岩内部设置有一个隔绝外界噪声的仪器室；待测点正下方的仪器室底部设置有一个真空重力观测室，真空重力观测室内安装有绝对重力仪；绝对重力仪的几何中轴线与GNSS接收天线的几何中轴线重合，仪器室内围绕着GNSS接收天线的几何中轴线均匀分布有陀螺仪。本实用新型专利技术便于测定重大地震事件对地球运动状态的影响，包括利用绝对重力仪与GNSS测定地震事件同震形变场，利用重力场非潮汐性变化、GNSS以及自转角速度的观测值时间序列研究地震事件孕震-发震-震后恢复的规律。
【技术实现步骤摘要】
一种三仪一体地球动态监测装置
本技术属于大地测量领域，涉及监测装置，具体涉及一种三仪一体地球动态 监测装置。
技术介绍
现代地球科学是在同时研宄全球构造演化和地球深部作用的基础上建立起来的， 是应用地质学、地球物理学以及大地测量等学科，进行综合和交叉研宄的重大课题。 地球作为一个动态的有机整体，其任意一点处的构造演化与整体运转必然涵盖了 地壳运动、构造变形、重力场、自转速率以及地极方位等多方面的变化。仅从单一学科、单一 视角对其演化过程进行监测研宄，必然存在很大的局限性，难以达到对行星地球的整体、内 部结构以及演化进程的深入而全面的认识，更不可能深入探讨和推断地球内外圈层构造演 化过程。例如，GNSS(Global Navigation Satellite System，全球卫星导航系统）可以精 确测定地壳运动与构造形变相对趋势，却无法给出相应变形点深部物质变化与分布状态。 绝对重力技术可以以微伽级精度监测地球一点内部重力变化，但是，在研宄地球重力场非 潮汐性变化时，仍缺少高分辨率的现今地壳运动与构造变形场作为重要边界约束条件。地 球内部物质分布迀移变化研宄主要依赖于相应引力场的监测精度，利用陀螺技术精确测定 任意点地球自转角速度并结合重力仪监测成果，有利于精确获取相应点位的引力场分布情 况。重大地震事件对整体地球的影响是全方位的，仅仅从单一技术角度是难以全面评估地 球的同震变化或震后状态的。 因此，唯有从多视角、采取交叉思维的方式，进行跨学科综合研宄，才有可能正确、 完整的认识地球。随着观测技术的不断进步，使得多学科下的全方位、多技术手段综合监测 成为可能。然而，当前地球科学多元技术手段的交叉研宄还停留在综合各类独立监测成果 进行综合分析研宄的水平上。不同的监测技术获得的观测数据无论在时间、空间或是具体 事件上都严重不统一。不能实现真正意义上的，对于动态地球的多元异构同步监测。
技术实现思路
针对现有技术中，全球分布的各类地球动力学观测网络观测内容形式单一，对重 大地震、构造事件及相应变化的监测成果之间缺乏时间与空间上的统一性，无法在同一站 点获取连续的、多视角的实时监测成果等缺陷或不足，本技术的目的在于，提供一种三 仪一体地球动态监测装置，实现包括地球重力场的时空多元实时监测。 为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案予以实现： -种三仪一体地球动态监测装置，包括GNSS接收天线，用于确定待测点的三维坐 标，进而获得待测点的三维形变信息，GNSS接收天线所在的位置坐标所在的点为待测点，其 特征在于： 待测点下方设置有一个隔绝外界噪声的仪器室；待测点正下方的仪器室底部设置 有一个真空重力观测室，真空重力观测室内安装有绝对重力仪；绝对重力仪用于测量地球 内部位于绝对重力仪的几何中轴线上的质量点的质量变化信息； 绝对重力仪的几何中轴线与GNSS接收天线的几何中轴线重合，使得待测点的三 维形变信息与地球内部GNSS接收天线的几何中轴线上质量点的变化信息在时间和空间上 同步； 仪器室内围绕着GNSS接收天线的几何中轴线均匀分布有陀螺仪，陀螺仪用于测 定地球自转角速度。 本技术还具有如下技术特征： 所述的仪器室设置在基岩顶面以下IOm?15m范围内，使得仪器室内的仪器能够 避免外界噪声干扰。 所述的陀螺仪为三个，均布在以GNSS接收天线的几何中轴线上的点为圆心，半径 为3m的仪器室底面的圆周上。 所述的GNSS接收天线、绝对重力仪和陀螺仪均安装在仪器墩上。 本技术与现有技术相比，具有如下技术效果： 本技术能够实现实现包括地球重力场的时空多元实时监测；精化局部重力 场；实时评估重大地震事件发生前后地球内外结构与整体运动状态与结构调整变化；在时 间与空间双重尺度上，实现地面变形场与深部物质迀移变化的多元同步观测。该系统可以 针对地球上的某一点实施同步、连续的多元数据采集。同步获取同一地点的重力场变化、 地球内部物质精细迀移状态，地壳运动与构造形变状态以及地球自转参数等多元化观测成 果。 重力场的非潮汐性变化不仅与地壳运动，地幔对流，地球内部密度界面，即核幔 边界的变化，深部物质变异有关，甚至与地球表层因素，如断层活动、地下水、沉积物迀移， 和大型工程建设都有关系。因为与之相关的各种因素的变化规律迄今为止仍不不很了解， 因此重力场的非潮汐变化的研宄显得十分困难。通过将重力仪与GNSS系统相结合，对固定 区域进行统一的时间、空间域观测，将有助于研宄重力场非潮汐性变化与地壳运动、构造变 形之间的相互关系。 便于测定重大地震事件对地球运动状态的影响，包括利用绝对重力仪与GNSS测 定地震事件同震形变场，利用重力场非潮汐性变化、GNSS以及自转角速度的观测值时间序 列研宄地震事件孕震-发震-震后恢复的规律。 利用陀螺仪测定监测重大地震事件引起的行星地球自身的自由震荡，自由震荡可 以分为径向的极移变化以及切向的扭转变化。因此可以在评估相关地震事件对局部地壳结 构与物质分布状态影响的同时，监测地震对地球整体的运动状态的调整作用。 【附图说明】 图1是本技术的整体结构示意图。 图2是安装在本技术的仪器下方的仪器墩结构示意图。 图中各个标号的含义为：1_基岩，2-GNSS接收天线，3-待测点，4-仪器室，5-真空 重力观测室，6-绝对重力仪，7-陀螺仪，8-几何中轴线，既是GNSS接收天线的几何中心线， 又是绝对重力仪的几何中心线，9-仪器墩。 以下结合附图对本技术的具体内容作进一步详细解释说明。 【具体实施方式】 以下给出本技术的具体实施例，需要说明的是本技术并不局限于以下具 体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本技术的保护范围。 实施例： 遵从上述技术方案，如图1和图2所示，本实施例给出了一种三仪一体地球动态监 测装置，包括地球表面的基岩1，在基岩1顶面安装有GNSS接收天线2，GNSS接收天线2的 几何中轴线8垂直安装，GNSS接收天线2用于确定待测点3的三维坐标，进而获得待测点3 的三维形变信息； 所述的待测点3为基岩1顶面上与GNSS接收天线2的几何中轴线相交的点，即 GNSS接收天线2所在的位置坐标所在的点为待测点3 ; 待测点3下方的基岩1内部设置有一个隔绝外界噪声的仪器室4 ;待测点3正下方 的仪器室4底部设置有一个真空重力观测室5,真空重力观测室5内安装有绝对重力仪6 ; 绝对重力仪6用于测量地球内部位于绝对重力仪6的几何中轴线8上的质量点的质量变化 信息； 绝对重力仪6的几何中轴线8与GNSS接收天线2的几何中轴线8重合，使得待测 点3的三维形变信息与地球内部GNSS接收天线2的几何中轴线8上质量点的变化信息在 时间和空间上同步； 仪器室4内围绕着GNSS接收天线2的几何中轴线8均匀分布有陀螺仪7,陀螺仪 7用于测定地球自转角速度。 仪器室4设置在基岩1顶面以下IOm?15m范围内，使得仪器室4内的仪器能够 避免外界噪声干扰，保证仪器的测量准确度。 陀螺仪7为三个，均布在以G本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三仪一体地球动态监测装置，包括GNSS接收天线(2)，用于确定待测点(3)的三维坐标，进而获得待测点(3)的三维形变信息，GNSS接收天线(2)所在的位置坐标所在的点为待测点(3)，其特征在于：待测点(3)下方设置有一个隔绝外界噪声的仪器室(4)；待测点(3)正下方的仪器室(4)底部设置有一个真空重力观测室(5)，真空重力观测室(5)内安装有绝对重力仪(6)；绝对重力仪(6)用于测量地球内部位于绝对重力仪(6)的几何中轴线(8)上的质量点的质量变化信息；绝对重力仪(6)的几何中轴线(8)与GNSS接收天线(2)的几何中轴线(8)重合，使得待测点(3)的三维形变信息与地球内部GNSS接收天线(2)的几何中轴线(8)上质量点的变化信息在时间和空间上同步；仪器室(4)内围绕着GNSS接收天线(2)的几何中轴线(8)均匀分布有陀螺仪(7)，陀螺仪(7)用于测定地球自转角速度。
【技术特征摘要】
1. 一种S仪一体地球动态监测装置，包括GNSS接收天线（2)，用于确定待测点（3)的 S维坐标，进而获得待测点（3)的S维形变信息，GNSS接收天线（2)所在的位置坐标所在 的点为待测点（3)，其特征在于： 待测点（3)下方设置有一个隔绝外界噪声的仪器室（4);待测点（3)正下方的仪器室 (4)底部设置有一个真空重力观测室巧），真空重力观测室巧）内安装有绝对重力仪化）； 绝对重力仪（6)用于测量地球内部位于绝对重力仪化）的几何中轴线（8)上的质量点的质 量变化信息； 绝对重力仪化）的几何中轴线（8)与GNSS接收天线（2)的几何中轴线（8)重合，使得 待测点（3)的S维形变信息与地球内部GNSS接收天线（2)的几何中轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，吴啸龙，计国锋，张凯南，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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