CN113189667B - 一种野外物探试验填埋物空间定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括锚定杆、第一尺、接线盒、第二尺、遥控开关；所述锚定杆有三个，能够固定在坑边外侧地面上；所述的第一尺有三个，固定端绑定所述的锚定杆，活动端固定在所述的接线盒上；所述第二尺一端为固定端绑定所述的接线盒，一端为活动端；所述的第一尺固定端、第二尺固定端均安装控制电路，控制其收放各自活动端；所述遥控开关通过无线遥控各控制电路工作；所述的野外物探试验填埋物空间定位方法采用三根第二尺、结合三边定位原理对悬空坑洞底部填埋物进行位置测量。

Description

一种野外物探试验填埋物空间定位装置及方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探中野外试验方向，特别是涉及野外物探试验填埋物空间定位装置及方法。

背景技术

地球物理勘探简称物探，是指通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。该方法具有设备轻便、成本低、效率高、工作空间广等优点，被广泛应用于考古、隧道建设、城市管线探测、水文地质勘察等领域。

野外物探试验是指通过在野外实际地层中预埋不良地质体，进行相应的物探试验，以获取各物探手段在不同地质条件下全面、真实的反应，获取相关数据及检查设计缺陷，为建立新的理论和数学模型提供依据。

在野外物探实验过程中需要开挖坑洞、放置填埋物于准确位置，再次回填。回填后应确定填埋物的深度和平面位置。由于野外物探实验中填埋物(不良地质体)埋深较大，在挖掘机开挖过程中往往形成面积大、坡度陡、垂向深的漏斗状滑坡面。填埋物位于漏斗底部，坡边土壤松动、坡面较陡，坡底面临塌方危险，且光照不足，难以对填埋物深度进行测量。回填面积较大，回填后难以估计填埋物平面位置。因此需要更准确的空间定位设备和方法。

发明内容

为了克服现有技术无法在野外物探试验中对填埋物进行准确空间定位的难题，本发明提供了一种野外物探试验填埋物空间定位装置及方法。

本发明的第一发明目的是提供一种野外物探试验填埋物空间定位装置，该装置能够在空旷野外对深坑中的填埋物开展空间定位，克服坡边土壤松动、坡面较陡、坡底光照不足等人员难以操作的困难，适用高低不平斜面、无法确定基点的场地或遮挡物较多的场地，场地适应性好。进一步的，该装置采用自动化遥控操作，测量效率高；遍布尺寸标记，测量精度高；且设备轻便，成本低。

本发明的第二发明目的是提供一种野外物探试验填埋物空间定位方法，该方法能结合空间定位装置，可以采用多种精细或精简方式开展操作，操作简单、方式多样。

为了达到上述目的，本发明采取如下方案：

第一方面，本实施例公开了一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括锚定杆、第一尺、接线盒、第二尺、遥控开关；所述锚定杆有三个，能够固定在坑边外侧地面上；所述的第一尺有三个，固定端绑定所述的锚定杆，活动端固定在所述的接线盒上；所述第二尺一端为固定端绑定所述的接线盒，一端为活动端；所述的第一尺固定端、第二尺固定端均安装控制电路，控制其收放各自活动端；所述遥控开关通过无线遥控各控制电路工作。

作为进一步的技术方案，所述的第一尺和第二尺均刻有长度；所述的锚定杆刻有长度。

作为进一步的技术方案，所述的锚定杆为中空塑料管，管分三节可伸缩，便于携带；所述的锚定杆底部为圆锥状尖头，便于***地面泥土中；所述的锚定杆有卡箍，所述的卡箍能够通过螺丝等固定于锚定杆上。

作为进一步的技术方案，所述的第一尺固定端被绑定在卡箍上，可拆卸；所述的第一尺活动端顶部为圆环，套在接线盒上；所述的第一尺为软皮卷尺，便于活动端的垂落、降低装置重量。

作为进一步的技术方案，所述的接线盒顶部有圆盖，中间为圆柱，底部有第二尺固定端、控制电路和激光灯；所述的第一尺活动端圆环套在所述的接线盒圆柱上；所述的圆盖可以打开，方便拆卸第一尺活动端；所述的激光灯与控制电路相连，照射填埋物便于第二尺活动端定位。

作为进一步的技术方案，所述的第二尺为软皮卷尺，便于活动端的垂落、降低装置重量；所述的第二尺活动端可绑上重物如石头，使第二尺竖直垂落。

第二方面，本发明还提供了一种野外物探试验填埋物空间定位方法，包括如下步骤：

1)将三个锚定杆分别在坑洞周围***地面固定，调节第一尺固定端高度使不受周边环境影响，定义锚定杆底部空间坐标(x₁,y₁,z₁)(x₂,y₂,z₂)(x₃,y₃,z₃)；

2)使第二尺活动端可绑上重物如石头，打开第一尺和第二尺固定端电路，使其与遥控开关连接且接线盒底部激光灯亮起，开展施工开挖作业；

3)使用遥控开关调节第一尺长度，控制接线盒悬空于坑洞上方；

4)使用遥控开关控制第二尺活动端下落，在激光灯照射下使0米位置在填埋物附近；

5)重复步骤3～4，控制第二尺的0米位置位于填埋物顶端或其他所需测量位置；

6)读取锚定杆上第一尺固定端高度数据(z₁'；z₂'；z₃')、第一尺长度数据(d₁；d₂；d₃)、第二尺长度数据(z₄)，根据三边定位算法计算填埋物所在坐标，取得填埋物空间位置(x,y,z):

7)填埋物深度或方位不正确时，可收起第二尺活动端，继续施工，重复3～6步骤，直至填埋物达到相应方位要求，测量定位结束。

作为进一步的技术方案，在简易操作中，可将步骤6替换为步骤10：读取第二尺长度数据(z₄)，控制第二尺的0米位置位于地面，记录第二尺数据(z₄')，计算填埋物深度z'＝z₄-z₄'。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明采用三根第二尺、结合三边定位原理对悬空坑洞底部填埋物进行位置测量，克服坡边土壤松动、坡面较陡、坡底光照不足等人员难以操作的困难，且能够适用高低不平斜面、无法确定基点的场地或遮挡物较多的场地；不需要人员与填埋物接触，保证人员安全；采用自动化遥控操作、提高测量效率；遍布尺寸标记，提高测量精度；且设备轻便，成本低。

2)本发明采用的定位方法配套装置使用，给出一套精准坐标定位方法和一套简易定位方法，可根据实际需要采用相应方法达到效率最大化。

5)本发明使野外物探试验的填埋物放置更加准确，防止填埋时难以确定填埋深度、回填后难以确定填埋平面位置的难题，使后续的物探测量数据定位更加准确，保障了野外物探试验的准确性，有利于物探研究的有效开展。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

附图说明互相之间组合关系，其相对大小不代表实际尺寸，仅做位置相对示意的表示。

图1是本发明的设备组合示意图。

图2是本发明的接线盒设计示意图。

图3是本发明的空间放置位置示意图。

其中：1、锚定杆，101、卡箍，2、第一尺，201、第一尺固定端，202、第一尺活动端，3、接线盒，301、接线盒圆盖，302、接线盒圆柱，303、接线盒底部，4、第二尺，401、第二尺固定端，402、第二尺活动端，5、遥控开关，6、坑洞，7、地面，8、控制电路，9、激光灯，10、填埋物。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术在野外对深坑中的填埋物开展空间定位时，存在坡边土壤松动、坡面较陡、坡底光照不足等人员难以操作的困难，以及高低不平斜面、无法确定基点的场地或遮挡物较多的场地等都多样化场地难以适应的难题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种野外物探试验填埋物空间定位装置及方法。

实施例1

本申请的一种特别的实施方式，应用于野外物探模型试验的填埋物定位施工中。如图1所示，本实施例中公开的一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括锚定杆1、第一尺2、接线盒3、第二尺4、遥控开关5；本实施例中的锚定杆1有三个，能够固定在坑洞6外侧地面7上，形成一个三角形区域，为后面的空间定位计算奠定基础，优选的，三个锚定杆1固定后，形成一个等边三角形区域。所述的第一尺2也有三个，一端为固定端201绑定所述的锚定杆1，另一端为活动端202固定在所述的接线盒3上；即接线盒3通过三个第一尺2与三个锚定杆1相连，一个第一尺对应一个锚定杆1；所述第二尺4设置一个，其一端为固定端401绑定所述的接线盒3，一端为活动端402；所述第一尺的固定端201、第二尺的固定端401均安装控制电路8，控制其收放各自活动端202、活动端402，使得第一尺和第二尺的长度均可调，适应不同的环境；进一步的，为了实现控制电路的远程控制，本实施例中遥控开关5通过无线遥控各控制电路8工作，至于具体的控制电路、遥控电路等，属于公知常识，因此在本实施例中不进行赘述了。

进一步的，所述的第一尺2和第二尺4均刻有长度，且为了方便读数和计算，本实施例中的活动端202、活动端402为0米起点；所述的锚定杆1刻有长度，底部为0米起点。当然不难理解的，活动端202、活动端402的起点也可以不是0米，包括锚定杆1的底部也可以不是0米，这种情况仅仅是造成计算上比较繁琐，但是也属于本申请的保护范围。

作为进一步的技术方案，本实施例中的所述的锚定杆1为中空塑料管或者金属管等，具体根据实际需要选择；管分多节可伸缩，这么设计的主要目的是为了便于携带；当然不难理解的，在其他实施例中，在不考虑携带的条件下，锚定杆1还可以设置成非伸缩式的，具体情况，根据实际需要进行设置。进一步的，锚定杆1的底部设计为圆锥状尖头，主要是为了便于锚定杆1***地面7泥土中；进一步的，所述的锚定杆1设有卡箍101，所述的卡箍101能够通过螺丝等固定于锚定杆1上，卡箍101的作用主要是为了固定第一尺的固定端。

作为进一步的技术方案，所述的第一尺固定端201被绑定在卡箍101上，可拆卸；所述的第一尺活动端202连接一个圆环，圆环套在接线盒的3上圆柱体302；且优选的，第一尺2为软皮卷尺，便于第一尺2活动端201的垂落、降低装置重量；

作为进一步的技术方案，接线盒3的结构如图3所示，其顶部有圆盖301，中间为圆柱体302，底部303有第二尺固定端401、控制电路8和激光灯9；第一尺活动端202圆环套在所述的接线盒圆柱302上；所述的圆盖301可以打开，方便拆卸第一尺活动端202；所述的激光灯9与控制电路8相连，照射填埋物10便于第二尺活动端402定位；圆柱302的作用主要是为了固定第一尺活动端202的圆环。当然不难理解的，本实施例中的激光灯9还可以替换成其他照明装置，具体根据实际需要进行设置。需要进一步说明的是，开启照明装置或者关闭照明装置的控制电路8为现有的控制电路，该电路设计属于公知常识，因此，在本实施例中，不对控制电路的具体结构进行赘述了。

作为进一步的技术方案，上述的第二尺4也为软皮卷尺，便于活动端402的垂落、降低装置重量；且进一步的，可以在第二尺的活动端402可绑上重物如石头、金属块等，使第二尺4竖直垂落，方便测量。

基于上述的野外物探试验填埋物10空间定位装置，本实施例还提供了一种野外物探试验填埋物10空间定位方法，具体的，包括如下步骤：

1)将三个锚定杆1分别在坑洞6周围***地面7中固定，调节第一尺固定端201高度使不受周边环境影响，定义锚定杆1底部空间坐标(x₁,y₁,z₁)(x₂,y₂,z₂)(x₃,y₃,z₃)；

2)使第二尺活动端402可绑上重物如石头，打开第一尺固定端201和第二尺固定端401控制电路8，使其与遥控开关5连接且接线盒底部303激光灯9亮起，开展施工开挖作业；

3)使用遥控开关5调节第一尺2长度，控制接线盒3悬空于坑洞上方；

4)使用遥控开关5控制第二尺活动端402下落，在激光灯9照射下使0米位置在填埋物10附近；

5)重复步骤3～4，控制第二尺4的0米位置位于填埋物10顶端或其他所需测量位置；

6)读取锚定杆1上第一尺固定端201高度数据(z₁'；z₂'；z₃')、第一尺2长度数据(d₁；d₂；d₃)、第二尺4长度数据(z₄)，根据三边定位算法计算填埋物10所在坐标，取得填埋物10空间位置(x,y,z):

(x-x₁)²+(y-y₁)²+(z+z₄-z₁-z₁')²＝d₁ ²,

(x-x₂)²+(y-y₂)²+(z+z₄-z₂-z₂')²＝d₂ ²,

(x-x₃)²+(y-y₃)²+(z+z₄-z₃-z₂')²＝d₃ ²,

解方程并根据实际位置剔除z＞max(z₁,z₂,z₃)的假解，获得空间位置(x,y,z)坐标，便于后续地球物理探测数据处理；

7)填埋物10深度或方位不正确时，可收起第二尺活动端402，继续施工，重复3～6步骤，直至填埋物10达到相应方位要求，测量定位结束；

8)收起第二尺活动端402，完成填埋物10的泥土回填，重新放出第二尺活动端402至地面，喷漆或做其他标记展示填埋物10平面位置，便于后续地球物理探测数据处理；

9)根据需要收回第二尺活动端402或完全收回设备，测量定位工作结束。

实施例2

本申请的一种特别的实施方式，应用于野外物探模型试验的填埋物定位施工中。该实施例与实施例1的构思基本相同，野外物探试验填埋物空间定位装置，也包括第一尺2、接线盒3、第二尺4、遥控开关5；本实施例与实施例1的区别点在于，省去了锚定杆1，第一尺2的固定端201绑定在坑洞6外侧支撑物上；其他结构与实施例1完全相同，在此不进行赘述了。

当然不难理解的，本实施例中所述的支撑物可以为树干、建筑物等固定设施；所述的第一尺固定端201被绑定在支撑物上，可拆卸。

对应的方法部分，本实施例还提供了一种野外物探试验填埋物10空间定位方法，包括如下步骤：

1)第一尺2的固定端201绑定在坑洞6外侧支撑物上；

2)使第二尺活动端402可绑上重物如石头，打开第一尺固定端201和第二尺固定端401控制电路8，使其与遥控开关5连接且接线盒底部303激光灯9亮起，开展施工开挖作业；

3)使用遥控开关5调节第一尺2长度，控制接线盒3悬空于坑洞上方；

4)使用遥控开关5控制第二尺活动端402下落，在激光灯9照射下使0米位置在填埋物10附近；

5)重复步骤3～4，控制第二尺4的0米位置位于填埋物10顶端或其他所需测量位置；

6)读取第二尺4长度数据(z₄)，控制第二尺4的0米位置位于地面，记录第二尺4数据(z₄')，计算填埋物10深度z'＝z₄-z₄'。；

7)填埋物10深度或方位不正确时，可收起第二尺活动端402，继续施工，重复3～6步骤，直至填埋物10达到相应方位要求，测量定位结束；

8)收起第二尺活动端402，完成填埋物10的泥土回填；

9)根据需要收回第二尺活动端402或完全收回设备，测量定位工作结束。

当然该方法也适用于第一种实施例中公开的装置。

本发明采用三根第二尺4、结合三边定位原理对悬空坑洞底部填埋物10进行位置测量，克服坡边土壤松动、坡面较陡、坡底光照不足等人员难以操作的困难，且能够适用高低不平斜面、无法确定基点的场地或遮挡物较多的场地；不需要人员与填埋物10接触，保证人员安全；采用自动化遥控操作、提高测量效率；遍布尺寸标记，提高测量精度；且设备轻便，成本低。

本发明采用的定位方法配套装置使用，给出一套精准坐标定位方法和一套简易定位方法，可根据实际需要采用相应方法达到效率最大化。

本发明使野外物探试验的填埋物10放置更加准确，防止填埋时难以确定填埋深度、回填后难以确定填埋平面位置的难题，使后续的物探测量数据定位更加准确，保障了野外物探试验的准确性，有利于物探研究的有效开展。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，采用一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括如下步骤：

1）将三个锚定杆分别在坑洞周围***地面固定，调节第一尺固定端高度使不受周边环境影响，定义锚定杆底部空间坐标(x₁,y₁,z₁)(x₂,y₂,z₂) (x₃,y₃,z₃)；

2）使第二尺活动端固定有一重物，打开第一尺和第二尺的控制电路，使其与遥控开关连接且接线盒底部照明装置亮起，开展施工开挖作业；

3）使用遥控开关调节第一尺长度，控制接线盒悬空于坑洞上方；

4）使用遥控开关控制第二尺活动端下落，在激光灯照射下使0米位置在填埋物处；

5）重复步骤3）~4），控制第二尺的0米位置位于填埋物顶端或其他所需测量位置；

6）读取锚定杆上第一尺固定端高度数据z₁'、z₂'、z₃'、第一尺长度数据d₁、d₂、d₃、第二尺长度数据z₄，根据三边定位算法计算填埋物所在坐标，取得填埋物空间位置(x,y,z)；

7）填埋物深度或方位不正确时，可收起第二尺活动端，继续施工，重复步骤3）~6），直至填埋物达到相应方位要求，测量定位结束；

所述一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括锚定杆、第一尺、水平尺、接线盒、第二尺、遥控开关；

所述锚定杆包括三个，固定在坑边外侧地面上，形成三角形区域；

所述的第一尺包括三个，三个第一尺的固定端分别固定在三个锚定杆上，第一尺的活动端固定在所述的接线盒上；接线盒位于三角形区域内；

所述第二尺，其固定端竖直的固定在所述的接线盒上，另一端为活动端；且第一尺、第二尺的固定端均安装控制电路，控制其收放各自活动端；遥控开关通过无线遥控各控制电路工作。

2.如权利要求1所述的野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，所述的第一尺、第二尺和锚定杆上均刻有长度。

3.如权利要求1所述的野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，所述的锚定杆为可伸缩管，锚定杆底部为圆锥状尖头。

4.如权利要求1所述的野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，所述的锚定杆有卡箍。

5.如权利要求4所述的野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，所述的第一尺固定端被绑定在卡箍上；所述的第一尺活动端顶部为圆环，套在接线盒上。

6.如权利要求1所述的野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，所述的接线盒顶部有盖体，中间为圆柱体，底部设有第二尺固定端、控制电路和照明装置；所述的第一尺的活动端套在所述的圆柱体上；所述的照明装置与控制电路相连，照射填埋物便于第二尺活动端定位。

7.如权利要求1所述的野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，所述的第二尺的活动端固定有一重物。

8.一种野外物探试验填埋物空间定位方法，其特征在于，采用一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括如下步骤：

1）第一尺的固定端绑定在坑洞外侧支撑物上；

2）使第二尺活动端固定有一重物，打开第一尺和第二尺的控制电路，使其与遥控开关连接且接线盒底部照明装置亮起，开展施工开挖作业；

3）使用遥控开关调节第一尺长度，控制接线盒悬空于坑洞上方；

4）使用遥控开关控制第二尺活动端下落，在激光灯照射下使0米位置在填埋物处；

5）重复步骤3）~4），控制第二尺的0米位置位于填埋物顶端或其他所需测量位置；

6）读取第二尺长度数据z₄，控制第二尺的0米位置位于地面，记录第二尺数据z₄'，计算填埋物深度z'=z₄−z₄'；

7）填埋物深度或方位不正确时，可收起第二尺活动端，继续施工，重复步骤3）~6），直至填埋物达到相应方位要求，测量定位结束；

所述一种野外物探试验填埋物空间定位装置，包括锚定杆、第一尺、水平尺、接线盒、第二尺、遥控开关；

所述锚定杆包括三个，固定在坑边外侧地面上，形成三角形区域；

所述的第一尺包括三个，三个第一尺的固定端分别固定在三个锚定杆上，第一尺的活动端固定在所述的接线盒上；接线盒位于三角形区域内；

所述第二尺，其固定端竖直的固定在所述的接线盒上，另一端为活动端；且第一尺、第二尺的固定端均安装控制电路，控制其收放各自活动端；遥控开关通过无线遥控各控制电路工作。

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