新型地質(zhì)剖面測量裝置的研究

陳科寧 張敏

摘 要：長期以來，地質(zhì)工作者均采用皮尺或測繩和地質(zhì)羅盤測量地質(zhì)剖面，由于地質(zhì)羅盤讀取地形坡度的隨意性，導致測量誤差大，占用時間多，影響剖面實測的質(zhì)量和進度。為了克服現(xiàn)有技術(shù)方案的不足， 因此設(shè)計了一種地質(zhì)剖面測量裝置，通過激光測量和對準，利用相似三角形原理，不用人工來回跑動去拉測繩，大大降低人工勞動強度，而且還能在提高實測工作效率的同時提高測量精度，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

關(guān)鍵詞：地質(zhì) 剖面測量 裝置

中圖分類號：P217 文獻標識碼：A 文章編號：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。真實準確地獲取地層要素，其目的是為了了解各個時代的地層層序、地層或巖層厚度、巖性特征、標志層以及地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)等。

1 測量地質(zhì)剖面的技術(shù)背景

在長期以來的剖面測量過程中，地質(zhì)工作者均采用測繩和地質(zhì)羅盤測量地質(zhì)剖面，由于測繩上標有刻度，長時間的使用會使表有的刻度磨損，外加上地質(zhì)羅盤讀取地形坡度的隨意性，占用時間多，影響剖面實測的質(zhì)量和進度。特別是在實測剖面上，如何準確地控制測量方向以及剖面長度是十分難的，這是由于在實際的剖面測量中，由于地勢環(huán)境的復雜性，無法進行有效的對正，而且由于地勢的起伏，采用測繩也難以有效地獲得實際的長度，采用傳統(tǒng)的測量方法獲得實測數(shù)據(jù)誤差極大，而且操作過程麻煩，人員操作強度大。在實際的測量過程中，如何準確地測量坡角也是需要進一步校正的，這是由于在實際的測量中沒有準確地對準剖面傾向，測量的視傾角并不等于實際的傾角。

2 剖面測量的方法

剖面測量方法以及所使用的儀器，應根據(jù)剖面圖的比例尺和地形條件等進行選擇。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。其施測方法是安置經(jīng)緯儀于A點，照準剖面線上的端點或轉(zhuǎn)點，標定出視線方向，測出剖面線上的B、C、D等點對于A點的平距和高差，測量方法與地形測圖中測定地形點的方法相同。

當視線過長或不通視時， 則遷站于D點（轉(zhuǎn)點），仍按上述步驟進行，直到剖面線的末端為止。剖面點的密度，取決于剖面的比例尺、地形條件和必要的地質(zhì)點，通常是剖面圖上距離約一厘米測一剖面點。

3 測量裝置的工作原理

本測量裝置包括支撐桿和測量箱，其中支撐桿由頂桿和底桿組成，頂桿和底桿之間通過滑動盤連接，且滑動盤固定安裝在頂桿上；滑動盤縱向軸對稱位置設(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，測量箱內(nèi)部設(shè)有橫桿，橫桿通過豎桿固定在測量箱底部，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量托架和透鏡支架；測量托架上安裝有兩個激光盤，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量托架上滑動，激光器通過旋轉(zhuǎn)螺栓在圓周刻度盤上轉(zhuǎn)動，透鏡支架上固定安裝有透鏡。

通過測量盤內(nèi)部的兩個激光器的相互交叉的角度且均通過透鏡的對焦中心形成兩個近似三角形，通過近似三角形原理已知兩個激光器之間的距離以及激光器到透鏡之間的距離，可以很簡單地計算出實測的水平距離和高度，進一步通過激光器在圓周刻度盤上轉(zhuǎn)動的角度獲得實際的坡角。在對于不同地形的測量過程中，要強調(diào)的是需要進一步借助實測的高度和水平距離進行驗證和校正，而由于兩個激光器調(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量需求?？梢栽趯崪y過程中，根據(jù)地形起伏變化決定大概的測量距離，按照水平激光器的方向指示按部就班地從起點測量到終點即可完成整個剖面的測量。

4 測量裝置的特點

本實用新型通過設(shè)置三個激光器，其中位于豎桿底部的激光器用于發(fā)射對準激光，用于對準實測剖面的傾向，同時也為后面的長度和傾角測量確定測量方向。通過調(diào)整測量箱內(nèi)部的兩個測量盤，調(diào)整兩個激光器的角度使激光束全部通過透鏡的對焦中心發(fā)射出去，其中一束位于近端，另一束激光位于測量端，通過近似三角形原理可以獲得實際的水平距離。與此同時，通過兩個激光器的偏離角度可以獲得實際的坡角，而且通過橫向和縱向的調(diào)整可以擴大其測量范圍，另外還可以通過調(diào)整支撐桿的高度變化進一步提高測量范圍。不僅如此，通過激光測量，不用人工來回跑動去拉測繩，大大降低人工勞動強度，而且還能在提高實測工作效率的同時提高測量精度。

5 結(jié)語

針對傳統(tǒng)地質(zhì)剖面測量裝置，存在讀取地形坡度的隨意性、誤差大、占用時間多、人員操作強度大等特點，該裝置利用兩個激光器相互交叉的角度，通過相似三角形原理并進行簡單計算得到實測的距離和高度，再按照裝置的指向方向測量，即可完成整個地質(zhì)剖面測量。該儀器結(jié)合了現(xiàn)代測量技術(shù)和電子數(shù)據(jù)處理方式，有效地提高了剖面測量的質(zhì)量和精度，避免了羅盤測量的人為誤差，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

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