新型地質(zhì)剖面測(cè)量裝置的研究

陳科寧 張敏

摘 要：長(zhǎng)期以來，地質(zhì)工作者均采用皮尺或測(cè)繩和地質(zhì)羅盤測(cè)量地質(zhì)剖面，由于地質(zhì)羅盤讀取地形坡度的隨意性，導(dǎo)致測(cè)量誤差大，占用時(shí)間多，影響剖面實(shí)測(cè)的質(zhì)量和進(jìn)度。為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足， 因此設(shè)計(jì)了一種地質(zhì)剖面測(cè)量裝置，通過激光測(cè)量和對(duì)準(zhǔn)，利用相似三角形原理，不用人工來回跑動(dòng)去拉測(cè)繩，大大降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還能在提高實(shí)測(cè)工作效率的同時(shí)提高測(cè)量精度，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

關(guān)鍵詞：地質(zhì) 剖面測(cè)量 裝置

中圖分類號(hào)：P217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0048-02

地質(zhì)剖面又稱地質(zhì)斷面，是沿某一方向，顯示地表或一定深度內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造情況的實(shí)際（或推斷）切面。地質(zhì)剖面同地表的交線，稱地質(zhì)剖面線。根據(jù)剖面資料劃分填圖單位，是地質(zhì)填圖工作的前提。地質(zhì)剖面是研究地層、巖體和構(gòu)造的基礎(chǔ)資料，同樣也是地質(zhì)調(diào)查中最重要的工作內(nèi)容。真實(shí)準(zhǔn)確地獲取地層要素，其目的是為了了解各個(gè)時(shí)代的地層層序、地層或巖層厚度、巖性特征、標(biāo)志層以及地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)等。

1 測(cè)量地質(zhì)剖面的技術(shù)背景

在長(zhǎng)期以來的剖面測(cè)量過程中，地質(zhì)工作者均采用測(cè)繩和地質(zhì)羅盤測(cè)量地質(zhì)剖面，由于測(cè)繩上標(biāo)有刻度，長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)使表有的刻度磨損，外加上地質(zhì)羅盤讀取地形坡度的隨意性，占用時(shí)間多，影響剖面實(shí)測(cè)的質(zhì)量和進(jìn)度。特別是在實(shí)測(cè)剖面上，如何準(zhǔn)確地控制測(cè)量方向以及剖面長(zhǎng)度是十分難的，這是由于在實(shí)際的剖面測(cè)量中，由于地勢(shì)環(huán)境的復(fù)雜性，無法進(jìn)行有效的對(duì)正，而且由于地勢(shì)的起伏，采用測(cè)繩也難以有效地獲得實(shí)際的長(zhǎng)度，采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)誤差極大，而且操作過程麻煩，人員操作強(qiáng)度大。在實(shí)際的測(cè)量過程中，如何準(zhǔn)確地測(cè)量坡角也是需要進(jìn)一步校正的，這是由于在實(shí)際的測(cè)量中沒有準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)剖面傾向，測(cè)量的視傾角并不等于實(shí)際的傾角。

2 剖面測(cè)量的方法

剖面測(cè)量方法以及所使用的儀器，應(yīng)根據(jù)剖面圖的比例尺和地形條件等進(jìn)行選擇。一般說來，如剖面圖的水平比例尺為l∶l0000或更大， 則必須用經(jīng)緯儀視距法施測(cè)。其施測(cè)方法是安置經(jīng)緯儀于A點(diǎn)，照準(zhǔn)剖面線上的端點(diǎn)或轉(zhuǎn)點(diǎn)，標(biāo)定出視線方向，測(cè)出剖面線上的B、C、D等點(diǎn)對(duì)于A點(diǎn)的平距和高差，測(cè)量方法與地形測(cè)圖中測(cè)定地形點(diǎn)的方法相同。

當(dāng)視線過長(zhǎng)或不通視時(shí)， 則遷站于D點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)），仍按上述步驟進(jìn)行，直到剖面線的末端為止。剖面點(diǎn)的密度，取決于剖面的比例尺、地形條件和必要的地質(zhì)點(diǎn)，通常是剖面圖上距離約一厘米測(cè)一剖面點(diǎn)。

3 測(cè)量裝置的工作原理

本測(cè)量裝置包括支撐桿和測(cè)量箱，其中支撐桿由頂桿和底桿組成，頂桿和底桿之間通過滑動(dòng)盤連接，且滑動(dòng)盤固定安裝在頂桿上；滑動(dòng)盤縱向軸對(duì)稱位置設(shè)有固定螺栓，固定螺栓通過與底桿之間擠壓來固定頂桿和底桿，測(cè)量箱內(nèi)部設(shè)有橫桿，橫桿通過豎桿固定在測(cè)量箱底部，橫桿和豎桿直接通過轉(zhuǎn)盤連接，在豎桿底部固定安裝有激光器，橫桿兩端分別安裝有測(cè)量托架和透鏡支架；測(cè)量托架上安裝有兩個(gè)激光盤，激光盤由圓周刻度盤和激光器組成，所述圓周刻度盤通過套箍在測(cè)量托架上滑動(dòng)，激光器通過旋轉(zhuǎn)螺栓在圓周刻度盤上轉(zhuǎn)動(dòng)，透鏡支架上固定安裝有透鏡。

通過測(cè)量盤內(nèi)部的兩個(gè)激光器的相互交叉的角度且均通過透鏡的對(duì)焦中心形成兩個(gè)近似三角形，通過近似三角形原理已知兩個(gè)激光器之間的距離以及激光器到透鏡之間的距離，可以很簡(jiǎn)單地計(jì)算出實(shí)測(cè)的水平距離和高度，進(jìn)一步通過激光器在圓周刻度盤上轉(zhuǎn)動(dòng)的角度獲得實(shí)際的坡角。在對(duì)于不同地形的測(cè)量過程中，要強(qiáng)調(diào)的是需要進(jìn)一步借助實(shí)測(cè)的高度和水平距離進(jìn)行驗(yàn)證和校正，而由于兩個(gè)激光器調(diào)整范圍包括橫向和縱向，因此調(diào)整范圍較廣，可以滿足不同距離的測(cè)量需求。可以在實(shí)測(cè)過程中，根據(jù)地形起伏變化決定大概的測(cè)量距離，按照水平激光器的方向指示按部就班地從起點(diǎn)測(cè)量到終點(diǎn)即可完成整個(gè)剖面的測(cè)量。

4 測(cè)量裝置的特點(diǎn)

本實(shí)用新型通過設(shè)置三個(gè)激光器，其中位于豎桿底部的激光器用于發(fā)射對(duì)準(zhǔn)激光，用于對(duì)準(zhǔn)實(shí)測(cè)剖面的傾向，同時(shí)也為后面的長(zhǎng)度和傾角測(cè)量確定測(cè)量方向。通過調(diào)整測(cè)量箱內(nèi)部的兩個(gè)測(cè)量盤，調(diào)整兩個(gè)激光器的角度使激光束全部通過透鏡的對(duì)焦中心發(fā)射出去，其中一束位于近端，另一束激光位于測(cè)量端，通過近似三角形原理可以獲得實(shí)際的水平距離。與此同時(shí)，通過兩個(gè)激光器的偏離角度可以獲得實(shí)際的坡角，而且通過橫向和縱向的調(diào)整可以擴(kuò)大其測(cè)量范圍，另外還可以通過調(diào)整支撐桿的高度變化進(jìn)一步提高測(cè)量范圍。不僅如此，通過激光測(cè)量，不用人工來回跑動(dòng)去拉測(cè)繩，大大降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還能在提高實(shí)測(cè)工作效率的同時(shí)提高測(cè)量精度。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)剖面測(cè)量裝置，存在讀取地形坡度的隨意性、誤差大、占用時(shí)間多、人員操作強(qiáng)度大等特點(diǎn)，該裝置利用兩個(gè)激光器相互交叉的角度，通過相似三角形原理并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算得到實(shí)測(cè)的距離和高度，再按照裝置的指向方向測(cè)量，即可完成整個(gè)地質(zhì)剖面測(cè)量。該儀器結(jié)合了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)和電子數(shù)據(jù)處理方式，有效地提高了剖面測(cè)量的質(zhì)量和精度，避免了羅盤測(cè)量的人為誤差，減少了人員數(shù)量和后期的數(shù)據(jù)處理工作，改變了傳統(tǒng)地質(zhì)工作，有利于后期野外工作的開展。

參考文獻(xiàn)

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