重力是指相對於地球固定單位質點所受之力，由於地球在自轉，所以重力是 引力和離心力的和（郭俊義，1994）。重力測量是國家基本測量之一，舉凡正高系 統之建立、大地水準面之計算、天然資源之探勘及開採、人造衛星之發射及軌道 計算、海洋資源開發及地球科學之研究及應用等，均需要精確詳實之重力資料以 茲應用（黃金維 等，2001）。相對重力測量是測得兩個點之重力差及時間差，從 已知重力點為基準來求另一未知重力點的值，與水準測量的原理相似。實施相對 重力測量比絕對重力測量經濟且方便。相對重力測量原理分為動力法（dynamic method）及靜力法（static method）兩種，現代的重力測量均採用靜力法原理
（Torge，1989），如：台灣目前所擁有的 LaCoste and Romberg（LCR）相對重力 儀，D 型、G 型、EG 型。下節介紹目前國家重力網所使用之 G 型和 EG 型相對重力 儀，並作一比較。
2-1 相對重力儀簡介
一等一級(1010 點)及一等二級水準點(1092 點)上重力測量是使用 Lacoste Romberg G 型相對重力儀量測。在 93 年內政部地政司購置一台新型相對重力儀
（Graviton EG）是現今世界上具有功能整合、全自動化、自動定平的儀器。只需 要事先設定好，到現場只需按一個按鍵：定平、量測、紀錄一次完成，大大降低 了人為的誤差。下個計畫內政部辦理「九十三年度一、二等重力測量工作案」，作 業範圍涵概台灣本島、離島及諸外島，當中所限定的儀器就是 Graviton EG 相對 重力儀，到底這兩種儀器有何異同點，需做說明比較。
2-1-1 LaCoste Romberg G 型相對重力儀
第一台拉寇斯特重力儀於公元 1939 年問世，此為 G 型重力儀的前身，重力儀 體積小、重量輕，其長寬高為 20×18×25 公分，重量約為 4.2 公斤（儀器本體）。
全球重力值之大小範圍約由 977 伽爾（gal）至 984 伽爾，為使 G 型重力儀可攜往 世界各地實施相對重力作業，其所能量測相對重力值之範圍為 7000 毫伽爾
（mgal），讀數精度為 0.01 毫伽爾。
使用時，須以 12 伏特之電池，保持重力儀於最佳工作溫度中，通常為攝氏 49 度至 51.5 度之間。電池充電器與電池聯接充電時，須將蓄電池放置於儀器箱外，
以防止電池過度發熱。亦可利用 110 伏特交流電之充電器暖機，以保持重力儀之 工作溫度。
運用相對重力儀進行重力測量速度快和精度高，還可安裝在艦船和飛機上進 行海洋和航空重力測量，因此相對重力測量是重力測量的主要方法。組件如圖 2-1，名稱如下列：
（1） 重力儀（Gravimeter）。
（2） 十二伏特充電式電池（Gel/Cell Rechargeable Battery）。
（3） 電池充電器（Charge-Eliminator Unit for Gel/Cell Battery）。
（4） 儀器箱（Carrying Case）。
（5） 定平底盤（Leveling Disc）。
（6） 安培計。
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圖 2-1 G 型相對重力儀組件圖
2-1-2 Graviton EG 型相對重力儀
相對重力儀（Graviton EG）具有功能整合、全自動化、自動定平的儀器。定 平、量測、紀錄一次完成，大大降低了人為的誤差。而且他的重複精度達到 1~3μgal，超過 G 型重力儀的精度（10~20μgal）。本身也增加了潮位模式的改正，
節省我們後續處理資料的時間。他的操作方法有多種模式，不僅是單純的相對重 力測量，也可以做長時間觀測，長時間記錄，以滿足各種不同的實驗。
Graviton-EG 相對重力儀主要組成與配件包含下列，區分為四個部分：
(1) 重力主機：大小 21.5 x 22 x 31 cm，重量 9 公斤，主要是以支桿和彈簧相 互作用來進行觀測與紀錄。適合外在溫度-10∘C～＋45∘C。量測範圍 0～
7000mgal，適合全世界各地方使用。（如圖 2-2）
(2) 電池:兩個 12V 蓄電池，每個電池在正常操作可使用 8～10 小時，另附主機 電源線和電池充電器。這兩種裝置很類似，不能混用。
(3) 傳輸線：有 RS-232 和 USB 傳輸線，方便把資料從儀器傳至電腦中。
(4) 三角架和平台：在有灌木叢、苔原、沼澤、高草原……等等。不易架設儀 器地點,可用三角架撐高(50cm)來測量。（如圖 2-3）
(5) Graviton-EG 在施測時，如重力點高度不一，需量儀器高。從面板量到地面 重力點再減七英吋（感應器）即是儀器高。(感應器在儀器正面及側面如圖 2-4、2-5)
圖 2-2 Graviton-EG 外觀圖 圖 2-3 EG 三角架和平台圖
圖 2-4 EG 內部構造圖(正面) 圖 2-5 EG 內部構造圖(側面)
2-2 Graviton-EG 和 G 型相對重力儀比較
Graviton-EG 和 G 型重力儀都是美國 Lacoste & Romberg 公司所製造，
Graviton-EG 採用 all-in-one 方式整合在主機中，而且外殼堅固、自動定平、自 動紀錄、節省外業時間。操作者不需要經過長期訓練，無經驗的人也可上手實施 操作。下表 2-1 就是兩種儀器比較。儀器在施測的過程中在面板上有 Error 和 Rms Error 指標，說明如下：
（1） Error:這是量測重複讀數的資料品質優或劣，通常是在 0.003～0.02mgal 之間，若要得到 0.001mgal，這要在穩定的水泥地以及避免風的干擾才能達 到。
（2） RMS Error:是每秒觀測的雜訊標準偏差，它是用來估計測量時背景雜訊之 震動量，通常介於 0.015～0.045 mgal，在風大環境會到 0.080 mgal。如 大於 0.1 mgal，要注意並且確定濾鏡長度(filter length)，在 SETUP 模式 中可選定適當濾鏡長度來降低雜訊得到重複性好的重力資料。
表 2-1 Graviton-EG 和 G 型相對重力儀比較表 項目 Graviton-EG G 型重力儀 大小 21.5×22×31 20×18×25
重量 9kg 4.2kg
重複觀測精度 0.001～0.010mgal 0.010~0.020mgal 適用溫度 -10∘C～＋45∘C -40∘C～＋45∘C 適用範圍 全世界 7000mgal 全世界 7000mgal 電池容量 12V,8～10 小時 12V,12 小時 自動記錄 有（32MB）容量 無
自動定平 有 無
施測前校正 不需要 需要
儀器溫度 -49∘C～＋51.5∘C -49∘C～＋51.5∘C
儀器值＝重力值 是 否（需乘一比例）
需要有經驗測手 不需要 需要
Sensor 面版下 7 英吋 面版上
專家模式 有 無
Tide 修正 有 無
儀器漂移 <0.001 mgal/1000h <0.500 mgal per month
2-3 Graviton-EG 優點
LaCoaste & Ramberg 有下列以下的優點：
（1） 簡單操作：資料品質不依靠有經驗的人，也不需要紙筆記錄。
（2） 自動改正：即時潮位改正和氣壓補償。
（3） 自動定平：儀器有伺服電動機做定平的動作（傾斜<3 秒,0.0005mgal 影響）
（4） 堅固、結實、輕的外殼：工業等級電子產品，好的隔離方式，堅固外殼防 止灰塵、天氣和其他負面環境。
（5） 獨立性：All-in-one 設計無電池脫落和電源線鬆脫或斷裂的情形。
（6） 高敏感性：零長度彈簧和更先進電子套裝提高精度等級。
（7） 資料整合：儀器不僅運作，且計算與儲存重力讀數，也可把資料下載到電 腦上。
（8） 擴充記憶卡滿足需要：最大可擴充到 512mb，儲存 90,000 筆資料。
2-4 如何使 Graviton-EG 單點重複性達到 1μgal 精度
Graviton-EG 經吾人測試結果單點重複性要達到 1μgal，相當困難，除了在 Setup 模式中(如圖 2-6)Filter length 設兩分鐘，Measure Timeout 設三分鐘，
連續測試結果可到達 1μgal。另外，要注意的是觀測結果是否會太樂觀，詢問廠 商結果：要放在建築物內穩定之水泥地盤上，沒有風和任何環境的干擾才有可能 達到 1μgal 之等級。下列一些方式可改進量測精度（LCR，2002）：
（1） 防止儀器受到風影響。
（2） 站與站之間搬動儀器要非常小心，不可碰撞。
（3） 搬動儀器要直上直下，不可傾斜任一邊。
（4） 多次量測漂移增加精度，並且要隔離突然的跳動。
（5） 在一天固定底部重複來量測長時間漂移。
（6） 確定量測之中有無足夠電源保持儀器溫度。
（7） 做精確地形改正。在丘陵或多山地形是誤差的最大來源。
（8） 使用非常精確的儀器高。一公分的錯誤會影響 3μgal。
（9） 要避開下雨、颳風、地震的前後，最好在夜間觀測。
（10）重力點選擇盡量避免在沈積層上，最好在堅固的岩盤上可以降低環境 噪聲（noise）之影響（顏宏元，1991）。
圖 2-6 EG 型相對重力儀 setup 模式圖