本發(fā)明涉及地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于微動的勘探方法，以及微動觀測系統(tǒng)的布設(shè)。

背景技術(shù)：

微動是地球物理勘探方法的一種。微動來源于自然界和人類的各種活動；自然界的風(fēng)、潮汐及火山活動等會產(chǎn)生震動；人類的火車、汽車、機(jī)器的運轉(zhuǎn)等會產(chǎn)生震動，甚至于人類的行走也會產(chǎn)生震動。所有這些震動以體波以及面波的形式向遠(yuǎn)處傳播，其中面波的能量占信號總能量的70％以上?；谖拥目碧椒椒ň褪菑牟杉奈訑?shù)據(jù)中提取面波的頻散信息，并推斷地下介質(zhì)的速度結(jié)構(gòu)。

微動的觀測系統(tǒng)是進(jìn)行地球物理野外勘探工作時檢波器(傳感器)所布置形成的系統(tǒng)，例如說明書附圖1所示的微動臺陣。圖中倒三角形是需要放置檢波點的位置，一共需要放置7個檢波器，首先確定中心點，然后再按照圖中所示的空間位置關(guān)系確定其它點。三角形的邊長不等，可以為5米，也可以為40米，甚至更大。

目前確定各檢波點位置的一種常規(guī)方式是使用測繩，這也是野外布設(shè)微動檢波器的最直接和最簡單的方法。其通過幾何關(guān)系確定各點的位置，首先確定中心點，提前計算好其它各點與中心點的相對角度和距離，然后使用測繩拉直進(jìn)行檢波器的布設(shè)。該方法雖然原理簡單，但是缺點明顯：(1)需要提前計算出各檢波點的相對位置坐標(biāo)，操作繁瑣；(2)野外拉測繩容易受到例如樹枝、雜草等障礙物以及風(fēng)吹的影響，測繩拉不直，從而造成測點位置不準(zhǔn)確，精度較低；(3)至少需要3人配合，野外布點效率極低。

發(fā)明專利201010228958.8公開了一種臺陣布設(shè)的精密定位方法。其涉及微動勘探或其它工程振動測試領(lǐng)域，特別是涉及一種臺陣布設(shè)的精密定位方法和裝置。將對目標(biāo)點的直接定位過程分為目標(biāo)點附近三個控制點的定位和在三個控制點控制下的目標(biāo)點定位兩個過程。前者采用gps靜態(tài)基線測量方法，后者采用測量卷尺丈量方法，兩者優(yōu)勢組合，實現(xiàn)一種精密而簡單可靠的方法。該發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)該方法的兩個定位裝置，包含微處理器、單頻測量型gps模塊、輸入單元、存儲器和顯示屏，一個用于參考點觀測，具有g(shù)ps數(shù)據(jù)的存儲和讀出功能，另一個用于移動觀測，還具有目標(biāo)點的設(shè)置以及圖形顯示功能。需要說明的是該技術(shù)方案與本申請所使用的勘探方法雖然都為“微動”，但是勘探尺度明顯不同。該技術(shù)方案為地震局所使用，用于大尺度地質(zhì)調(diào)查，因此其臺陣的邊長(對應(yīng)說明書附圖中的三角形邊長)長達(dá)幾百米，甚至數(shù)公里。在如此大尺度范圍進(jìn)行微動臺陣布設(shè)時，使用gps進(jìn)行定位還可以滿足需求，但是在進(jìn)行工程類小尺度微動臺陣布設(shè)時，每個布設(shè)點的布設(shè)時間以分鐘計(大尺度以小時計)，如果仍然使用gps進(jìn)行定位，那么需要經(jīng)歷gps搜星、x坐標(biāo)位置修正、y坐標(biāo)位置修正等一系列作業(yè)流程，將消耗大量的時間，并且在小尺度范圍內(nèi)gps的相對誤差增大，陰天或空中有障礙物時精度降低。

由此可見，地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域的基于微動的勘探方法中，迫切需要一種操作簡便、布設(shè)精度和效率更高，并且能夠適用各種勘探尺度的臺陣布設(shè)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提供了一種微動臺陣布設(shè)裝置，其能夠解決如下技術(shù)問題：(1)操作簡便，不用提前計算出各檢波點的位置坐標(biāo)，只需計算出各檢波點與中心點的距離即可；(2)布設(shè)精度高，避免障礙物或者天氣的影響；(3)臺陣布設(shè)效率高，定點和布設(shè)檢波器需要更少的人數(shù)；(4)適用大小不同多種尺度。

本發(fā)明所采用的方案是：一種微動臺陣布設(shè)裝置，其特征在于：包括一個固定支架、一個旋轉(zhuǎn)平臺以及測距裝置；旋轉(zhuǎn)平臺由一個圓形骨架以及內(nèi)接于圓形骨架的支撐骨架組成；旋轉(zhuǎn)平臺固定在固定支架上；測距裝置包括多個測距單元，多個測距單元等間隔安裝于旋轉(zhuǎn)平臺的圓形骨架上。

其中測距裝置可以是激光測距裝置，每個測距單元包括激光測距探頭，和與之配合使用的反光板。

測距裝置也可以是測距鋼絲，測距鋼絲能夠自動收縮，使鋼絲沿著向遠(yuǎn)離中心點方向移動，直至到達(dá)預(yù)定距離，從而確定出布設(shè)點的位置。

測距裝置還可以包括激光測距裝置和測距鋼絲，每個測距單元包括激光測距探頭、與之配合使用的反光板以及測距鋼絲，測距鋼絲能夠自動收縮，使鋼絲沿著激光射線向遠(yuǎn)離中心點方向移動，直至到達(dá)預(yù)定距離，從而確定出布設(shè)點的位置。

其中激光測距探頭為雙向發(fā)射激光的激光測距探頭，圓形骨架的中心配有用于激光測距探頭方向校正的垂直連桿。

激光測距裝置還可以包括顯示屏、蜂窩報警器、蓄電池；顯示屏用于顯示測距的結(jié)果信息；當(dāng)測距結(jié)果符合要求時，蜂窩報警器將報警提示；激光測距裝置由蓄電池進(jìn)行供電；固定支架具體為三角支架。

反光板的下部有連接桿接地，通過連接桿能夠伸縮調(diào)整高度。

除此之外測距裝置也可以為rtk(real-timekinematic，實時差分定位)基站和與之配合的移動站；將rtk基站固定在中心點上，中心點位置坐標(biāo)設(shè)為(0，0)，將計算好的六個臺陣點相對坐標(biāo)輸入移動站，通過移動站找到六個點的位置，確定出布設(shè)點的位置。

本發(fā)明還涉及一種使用微動臺陣布設(shè)裝置進(jìn)行微動臺陣布設(shè)的方法，包括如下步驟：

第一步：將固定支架放置于勘測點上，固定支架的中心與勘測點在一個鉛垂線上；

第二步：將旋轉(zhuǎn)平臺放置于固定支架上，調(diào)整并固定旋轉(zhuǎn)平臺；

第三步：通過測距裝置進(jìn)行布設(shè)點位置的確定。

本發(fā)明還涉及一種使用包括激光測距裝置的微動臺陣布設(shè)裝置進(jìn)行微動臺陣布設(shè)的方法，包括如下步驟：

第一步：使用三角支架作為固定支架，將三角支架放置于勘測點上，三角支架頂部中心與勘測點保持在一個鉛垂線上；

第二步：將旋轉(zhuǎn)平臺放置于三角支架上，調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺直至每個激光測距探頭所指方向無障礙物為止，旋緊螺絲，固定住旋轉(zhuǎn)平臺；

第三步：打開電源，激光測距探頭雙向射出激光射線，微調(diào)激光測距探頭，保證射向旋轉(zhuǎn)平臺中心的射線均匯聚于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺中心的垂直連桿上；

第四步：開始測量工作，手持反光板沿著激光測距探頭射線方向向遠(yuǎn)離中心點方向移動，激光測距探頭實時測量反光板所在位置與中心點的距離，從而確定出一個布設(shè)點的位置，依次按照第四步最終確定出六個臺陣布設(shè)點的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：上述微動臺陣布設(shè)裝置較好地解決了之前提及的微動臺陣布設(shè)中常見的技術(shù)問題：(1)不用提前計算出各檢波點的位置坐標(biāo)，只需計算出各檢波點與中心點的距離即可，因此操作更加簡便；(2)使用激光進(jìn)行測距時，在遇到障礙物時，只用清除射線經(jīng)過路徑的障礙物即可，基本不受障礙物的影響，更加不受風(fēng)等天氣現(xiàn)象的影響，布設(shè)精度更高；(3)臺陣布設(shè)效率高，定點和布設(shè)檢波器只需一人，在中心點固定裝置，其他點根據(jù)激光測量的位置布設(shè)檢波器；(4)不受尺度的限制，在大小尺度下均可保證布設(shè)點位置的相對誤差在可接受范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1：微動臺陣示意圖

圖2：使用激光測距的微動臺陣布設(shè)裝置

圖3：微動臺陣布設(shè)裝置主體示意圖

圖4：反光板示意圖

說明書附圖中，三角支架1、旋轉(zhuǎn)平臺2、激光測距裝置3、圓形骨架4、三角形骨架一5、三角形骨架二6、反光板7、鉛垂線8、垂直連桿9、測距鋼絲10

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖2所示，一種使用激光測距的微動臺陣布設(shè)裝置，包括：三角支架1作為固定支架，旋轉(zhuǎn)平臺2，激光測距裝置3。

所述的三角支架1，作用是固定整個裝置，三個支架可展開、收攏和伸縮，三角支架1頂部配有鉛垂線8用于對準(zhǔn)勘測點。

所述的旋轉(zhuǎn)平臺2，由一個圓形骨架4、內(nèi)接等邊三角形骨架一5和等邊三角形骨架二6組成，等邊三角形骨架一5內(nèi)接圓形骨架4，等邊三角形骨架二6內(nèi)接等邊三角形骨架一5，圓形骨架4半徑為0.5米，旋轉(zhuǎn)平臺2通過固定螺絲固定于三角支架1上，中心有水平氣泡進(jìn)行平臺的調(diào)平，同時中心配有垂直連桿9，用于激光測距探頭方向校正。上述等邊三角形骨架一5和等邊三角形骨架二6的作用是用于支撐圓形骨架4，該等邊三角形骨架一5和等邊三角形骨架二6的結(jié)構(gòu)并不限于等邊三角形的結(jié)構(gòu)，可以使用其他能夠起到支撐作用的結(jié)構(gòu)。

所述的激光測距裝置3，由激光測距探頭、顯示屏、蜂窩報警器、蓄電池、反光板組成。顯示屏、蜂窩報警器與激光探頭安裝在一起(圖中未示出)。

所述的激光測距探頭，優(yōu)選為可雙向發(fā)射激光，具有激光發(fā)射裝置和測距傳感器，可滿足5-100米的測距要求。所述的激光測距探頭，優(yōu)選為雙向發(fā)射的激光出射方向在一條直線上。所述的激光測距探頭的數(shù)量為多個，優(yōu)選為6個，等間隔安裝于旋轉(zhuǎn)平臺2的圓形骨架4上。所述的激光測距探頭的作用是在布設(shè)臺陣時，實時測量反光板所在位置與中心點的距離，并將距離值實時顯示在顯示屏上，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)距離時，蜂窩報警器報警，依次按此方法最終確定出6個臺陣布設(shè)點。

所述的蓄電池為鋰電池，位于旋轉(zhuǎn)平臺內(nèi)部，可同時為6個激光測距探頭供電，設(shè)計為可拆卸，便于工程現(xiàn)場工作及時更換電池。

所述的反光板7，下部有連接桿接地，可伸縮調(diào)整高度，反光板7應(yīng)具有高反光率，從而增加激光測距探頭在戶外高光線環(huán)境下工作的穩(wěn)定性。

使用激光測距微動臺陣布設(shè)裝置進(jìn)行臺陣布設(shè)的具體操作步驟如下：

第一步：將三角支架1放置于勘測點上，三角支架1頂部中心與勘測點保持在一個鉛垂線上。

第二步：將旋轉(zhuǎn)平臺2放置于三角支架1上并調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)平臺2至水平，調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺直至每個激光測距探頭所指方向無障礙物為止，旋緊固定螺絲，固定住旋轉(zhuǎn)平臺2。

第三步：打開電源，激光測距探頭雙向射出激光射線，微調(diào)激光測距探頭，保證射向旋轉(zhuǎn)平臺中心的射線均在垂直連桿9上匯聚，優(yōu)選在垂直連桿9上匯聚于一點。

第四步：開始測量工作，手持反光板沿著激光測距探頭射線方向向遠(yuǎn)離中心點方向移動，激光測距探頭實時測量反光板所在位置與中心點的距離，并將距離值實時顯示在顯示屏上，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)距離時，蜂窩報警器報警，從而確定出一個布設(shè)點的位置，依次按照此方法最終確定出6個臺陣布設(shè)點。

以上對使用激光測距探頭為例進(jìn)行了說明，但是在戶外光線特別強(qiáng)烈時，使用激光測距效果仍然可能會受到影響，這時可增加激光探頭的可見光強(qiáng)度，使用可見光進(jìn)行方向定位。優(yōu)選為，該激光測距探頭使用光強(qiáng)度明顯高于環(huán)境光的可見光強(qiáng)度，或者選擇具有激光波長明顯區(qū)別與環(huán)境光的可見光激光光源的激光測距探頭。

除此之外，測距裝置也可以使用可自動收縮的測距鋼絲10來實現(xiàn)測距，用以替換激光測距探頭，使鋼絲沿著向遠(yuǎn)離中心點方向移動，直至到達(dá)預(yù)定距離，從而確定出布設(shè)點的位置。優(yōu)選為，上述測距鋼絲10上具有長度刻度，標(biāo)識上述測距鋼絲10拉出的長度，以判斷上述鋼絲是否已經(jīng)到達(dá)了預(yù)定距離。進(jìn)一步優(yōu)選為上述測距鋼絲10進(jìn)一步包括一長度限制裝置，該長度限定裝置能夠根據(jù)使用需要預(yù)先設(shè)置上述測距鋼絲10的到達(dá)距離，當(dāng)上述測距鋼絲10達(dá)到預(yù)定距離時，該長度限制裝置將上述測距鋼絲單向鎖定，使該測距鋼絲10無法繼續(xù)拉伸，但不限制該測距鋼絲的收縮運動，以確定到達(dá)了預(yù)定距離。為保證裝置的適用性，可以在使用激光測距探頭的基礎(chǔ)上，在旋轉(zhuǎn)平臺2上增加一個可自動收縮的超細(xì)測距鋼絲10，沿射線方向向遠(yuǎn)離中心點方向移動，直至到達(dá)預(yù)定距離，從而確定出布設(shè)點的位置。

在有明顯障礙物，不方便進(jìn)行激光和鋼絲測繩布點的情況下，也可使用rtk進(jìn)行布點，將rtk基站固定在中心點上，中心點位置坐標(biāo)設(shè)為(0,0)，將計算好的6個臺陣點相對坐標(biāo)輸入移動站，通過移動站找到6個點的位置，確定出布設(shè)點的位置。

上面所述的只是用圖解說明本發(fā)明一種微動臺陣布設(shè)裝置的一些實施方式，由于對相同技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說很容易在此基礎(chǔ)上進(jìn)行若干修改和改動，因此本說明書并非是要將本發(fā)明一種微動臺陣布設(shè)裝置局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改及等同物，均屬于本發(fā)明所申請的專利范圍。