基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)及其勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種泥炭?jī)?chǔ)量的大面積高精度快速勘測(cè)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]泥炭是沼澤濕地特有的有機(jī)礦產(chǎn)資源。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)泥炭?jī)?chǔ)量約為46.7 X18噸，僅諾爾蓋濕地泥炭?jī)?chǔ)量就達(dá)19X 18億噸。泥炭地是一個(gè)重大的土壤碳儲(chǔ)地和甲烷庫(kù)。由于泥炭富含有機(jī)質(zhì)、纖維和多種物質(zhì)成分，在能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、環(huán)境保護(hù)以及醫(yī)藥衛(wèi)生等方面有著廣闊的用途和開發(fā)前景，因此它是一種具有多種用途的寶貴自然資源。顯然，科學(xué)地有計(jì)劃地開發(fā)并綜合利用泥炭資源的先決條件是對(duì)泥炭厚度、分布和容量的有效勘測(cè)。
[0003]與傳統(tǒng)的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的用土鉆大面積網(wǎng)格調(diào)查方法相比，探地雷達(dá)(GPR)在盤點(diǎn)和繪制泥炭地的詳細(xì)分布圖方面，具有速度快，耗時(shí)少，并可獲得泥炭的厚度、體積和幾何尺寸信息等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于沼澤濕地通常位于水陸交錯(cuò)地帶，其泥炭通常埋藏于積水的泥沼、草地和低矮灌叢等下面，甚至常年淹沒(méi)在小溪、河流及湖泊之下，致使探地雷達(dá)設(shè)備不能直接進(jìn)入到這些地域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，因此，探地雷達(dá)這一需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的技術(shù)在大規(guī)模高精度快速普查泥炭資源的應(yīng)用和推廣方面還存在著巨大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決探地雷達(dá)設(shè)備不能直接進(jìn)入到沼澤濕地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)泥炭測(cè)量的問(wèn)題，從而提供了一種基于氣墊船的勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)及勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的方法。
[0005]基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)，它包括氣墊船1、GPS系統(tǒng)2、GPR系統(tǒng)3、中心計(jì)算機(jī)4和采樣裝置5;
[0006]氣墊船I，用于作為GPS系統(tǒng)2、GPR系統(tǒng)3、中心計(jì)算機(jī)4和采樣裝置5的安裝設(shè)置平臺(tái)，并在GPR系統(tǒng)3、GPS系統(tǒng)2、中心計(jì)算機(jī)4和采樣裝置5協(xié)同配合下，對(duì)埋藏于積水泥沼、草地和低矮灌叢下的泥炭以及淹沒(méi)在小溪、河流及湖泊之下的泥炭進(jìn)行勘測(cè)；
[0007]GPS系統(tǒng)2，用于對(duì)氣墊船I進(jìn)行定位和導(dǎo)航，并將氣墊船I的位置信息存儲(chǔ)在中心計(jì)算機(jī)4內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元內(nèi)，同時(shí)，GPS系統(tǒng)2的顯示器還顯示存儲(chǔ)在中心計(jì)算機(jī)4內(nèi)的預(yù)設(shè)的氣墊船I下一時(shí)刻將要到達(dá)的地理位置坐標(biāo)信息；
[0008]GPR系統(tǒng)3，用于探測(cè)地下地質(zhì)信息，并送至中心計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；
[0009]采樣裝置5，用于采集土壤和水樣并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并將檢測(cè)到的土壤和水樣的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息送至中心計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；
[0010]中心計(jì)算機(jī)4，用于對(duì)接收到的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和顯示處理結(jié)果，還用于向GPR系統(tǒng)3發(fā)送工作指令和工作參數(shù)，以及用于向GPS顯示器發(fā)送預(yù)設(shè)的氣墊船I下一時(shí)刻將要到達(dá)的地理位置坐標(biāo)信息。
[0011 ]其勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的方法，由以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0012]步驟一:根據(jù)泥炭地分布的初步信息，確定勘測(cè)范圍，設(shè)置探測(cè)網(wǎng)格，再根據(jù)探測(cè)網(wǎng)格中的交點(diǎn)確定探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，確定探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的地理坐標(biāo)，并將要測(cè)量的所有預(yù)設(shè)的探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的地理坐標(biāo)通過(guò)人機(jī)交換模塊4-1輸入到中心計(jì)算機(jī)4內(nèi)；
[0013]步驟二:氣墊船I根據(jù)GPS顯示器2-1顯示的當(dāng)前氣墊船I地理坐標(biāo)以及由中心計(jì)算機(jī)4傳送給GPS顯示器2-1的預(yù)設(shè)的探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的地理坐標(biāo)信息來(lái)確定行走路線，當(dāng)氣墊船I當(dāng)前地理坐標(biāo)與預(yù)設(shè)的探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的地理坐標(biāo)基本重合時(shí)，GPR系統(tǒng)3和采樣裝置5開始工作，當(dāng)GPR系統(tǒng)3和采樣裝置5工作結(jié)束后，氣墊船I將行進(jìn)到下一個(gè)預(yù)設(shè)的待測(cè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行工作；
[0014]步驟三:在氣墊船I的行走路線的每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)上，GPR系統(tǒng)3依次對(duì)每個(gè)探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)；
[0015]或者，當(dāng)氣墊船I行進(jìn)在兩個(gè)探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)之間時(shí)，GPR系統(tǒng)3根據(jù)GPR系統(tǒng)3設(shè)定的采樣間隔進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)，中心計(jì)算機(jī)4實(shí)時(shí)存儲(chǔ)GPR系統(tǒng)3探測(cè)到的泥炭地的泥炭深度，GPS系統(tǒng)2采集的氣墊船I的地理坐標(biāo)、測(cè)量時(shí)間和氣墊船I的速度、以及采樣裝置5對(duì)各個(gè)探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的土壤和水樣進(jìn)行抽樣采集和檢測(cè)獲得的土壤和水樣的數(shù)據(jù)信息；
[0016]步驟四:重復(fù)步驟二和步驟三，直至完成對(duì)所有預(yù)設(shè)的探測(cè)網(wǎng)格點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)測(cè)量；
[0017]步驟五:通過(guò)中心計(jì)算機(jī)4的人機(jī)交換模塊4-1查看和分析存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4-2中的各個(gè)探測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的GPR圖像、氣墊船I的地理坐標(biāo)、測(cè)量時(shí)間、氣墊船I的速度、氣墊船I離地高度、以及土壤和水體的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊4-3首先消除由氣墊船I的氣囊層1-5和濕地水層等對(duì)雷達(dá)圖像造成的干擾，其次消除由周圍環(huán)境噪聲對(duì)雷達(dá)圖像造成的干擾，然后，利用獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)所測(cè)泥炭的GPR圖像進(jìn)行泥炭深度的計(jì)算和讀取，最終獲取泥炭地的泥炭的儲(chǔ)量信息。
[0018]本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明借助氣墊船I底部與地面或水面之間形成的氣囊層1-5，并在船后面的螺旋槳推進(jìn)風(fēng)機(jī)1-1提供的推力作用下，可以實(shí)現(xiàn)GPR在積水泥沼、草地、低矮灌叢以及小溪、河流和湖泊表面等復(fù)雜沼澤濕地地表的現(xiàn)場(chǎng)泥炭厚度的大面積快速勘測(cè)；
[0020]2、以氣墊船I為平臺(tái)，在GPR系統(tǒng)3、GPS系統(tǒng)2、采樣裝置5和中心計(jì)算機(jī)4的配合下，能夠?qū)崿F(xiàn)GPR在大面積沼澤濕地中的泥炭?jī)?chǔ)量的快速網(wǎng)格化測(cè)量，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊4-3的圖像處理來(lái)消除由氣墊船氣囊層和濕地水層等對(duì)雷達(dá)圖像造成的干擾，最終獲取泥炭地的泥炭?jī)?chǔ)量和泥炭埋藏的地下3-D立體景觀圖像。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明所述的基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)各組成系統(tǒng)安裝的相互位置關(guān)系示意圖；
[0023]圖3為圖2的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一:參見圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)，它包括氣墊船1、GPS系統(tǒng)2、GPR系統(tǒng)3、中心計(jì)算機(jī)4和采樣裝置5;
[0025]氣墊船I，用于作為GPS系統(tǒng)2、GPR系統(tǒng)3、中心計(jì)算機(jī)4和采樣裝置5的安裝設(shè)置平臺(tái)，并在GPR系統(tǒng)3、GPS系統(tǒng)2、中心計(jì)算機(jī)4和采樣裝置5協(xié)同配合下，對(duì)埋藏于積水泥沼、草地和低矮灌叢下的泥炭以及淹沒(méi)在小溪、河流及湖泊之下的泥炭的進(jìn)行勘測(cè)；
[0026]GPS系統(tǒng)2，用于對(duì)氣墊船I進(jìn)行定位和導(dǎo)航，并將氣墊船I的位置信息存儲(chǔ)在中心計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4-2內(nèi)，同時(shí)，GPS系統(tǒng)2的顯示器2-1還顯示存儲(chǔ)在中心計(jì)算機(jī)4內(nèi)的預(yù)設(shè)的氣墊船I下一時(shí)刻將要到達(dá)的地理位置坐標(biāo)信息；
[0027]GPR系統(tǒng)3，用于探測(cè)地下地質(zhì)信息，并送至中心計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4-2;
[0028]采樣裝置5，用于采集土壤和水樣并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并將檢測(cè)到的土壤和水樣的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息送至中心計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4-2;
[0029]中心計(jì)算機(jī)4，用于對(duì)接收到的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和顯示處理結(jié)果，還用于向GPR系統(tǒng)3發(fā)送工作指令和工作參數(shù)，以及用于向GPS顯示器2-1發(fā)送預(yù)設(shè)的氣墊船I下一時(shí)刻將要到達(dá)的地理位置坐標(biāo)信息。
[0030]本實(shí)施方式，當(dāng)氣墊船I采用小型氣墊船時(shí)，以便基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)對(duì)小面積沼澤濕地的泥炭厚度信息進(jìn)行靈活而準(zhǔn)確地測(cè)量。
[0031]【具體實(shí)施方式】二:參見圖1、2和3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是【具體實(shí)施方式】一所述的基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述的GPR系統(tǒng)3包括GPR天線3-1和GPR主機(jī)3-2，GPR天線3-1使用帶有屏蔽殼的天線，GPR天線3-1固定在氣墊船I的座艙底部隔板1-7上，
[0032]GPR主機(jī)3-2固定在GPR天線3-1屏蔽殼上，且位于GPR天線3-1的屏蔽殼的上部與雷達(dá)操作人員座位1-3的底部之間，
[0033]GPR主機(jī)3-2除了用于探測(cè)地下地質(zhì)信息外還與中心計(jì)算機(jī)4進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，雷達(dá)操作人員座位1-3位于駕駛員座位1-4的后方。
[0034]本實(shí)施方式，GPR天線3-1固定在氣墊船I的座艙底部隔板1_7上，從而避免了GPR天線3-1以往在緊貼地面快速行進(jìn)測(cè)量時(shí)由于地面不平造成的天線顛覆以及由于沼澤濕地的水浸造成的天線損壞等現(xiàn)象。
[0035]GPR天線3-1使用帶有屏蔽殼的天線，氣墊船I座艙底部隔板1-7是由具有良好電磁波通透特性的玻璃鋼等非金屬材料制成，GPR天線3-1可以透過(guò)氣墊船座艙底部隔板1-7來(lái)收發(fā)電磁波，從而使GPR系統(tǒng)3在完成對(duì)沼澤濕地泥炭的實(shí)時(shí)探測(cè)的同時(shí)，還使GPR系統(tǒng)3本身與氣墊船I上的電器設(shè)備具有良好的電磁兼容性。
[0036]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是【具體實(shí)施方式】二所述的基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述的GPR天線3-1為屏蔽型GPR天線，其中心頻率為10MHz或250MHz ο
[0037]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是【具體實(shí)施方式】三所述的基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述的中心計(jì)算機(jī)4內(nèi)安裝有人機(jī)交換模塊4-1、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4-2和數(shù)據(jù)處理模塊4-3 ；
[0038]人機(jī)交換模塊4-1，用于操作GPR系統(tǒng)3進(jìn)行工作、輸入由采集裝置5采集和檢測(cè)到的樣品數(shù)據(jù)信息以及顯示雷達(dá)地質(zhì)圖像和由GPS系統(tǒng)2傳來(lái)的氣墊船地理位置的坐標(biāo)等信息;
[0039]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4-2，用于存儲(chǔ)由GPR系統(tǒng)3測(cè)量到的地下地質(zhì)數(shù)據(jù)和圖像、存儲(chǔ)由GPS系統(tǒng)2測(cè)量到的當(dāng)前氣墊船的地理位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的氣墊船I下一步將要到達(dá)的地理位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并且還存儲(chǔ)由采集裝置5采集和檢測(cè)到的樣品數(shù)據(jù)信息等；
[0040]數(shù)據(jù)處理模塊4-3，用于處理GPR系統(tǒng)3探測(cè)到地下的地質(zhì)信息、GPS系統(tǒng)2采集到的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及采集裝置5采集到的土壤和水的樣品數(shù)據(jù)等，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊4-3的圖像處理來(lái)消除周圍環(huán)境造成的噪聲干擾；
[0041]本實(shí)施方式，雷達(dá)操作人員通過(guò)人機(jī)交換模塊4-1，利用數(shù)據(jù)處理模塊4-3可以消除由氣墊船船底與地面形成的氣囊層1-5對(duì)GPR數(shù)據(jù)和圖像造成的干擾，以及消除在水面測(cè)量時(shí)由于水體對(duì)探測(cè)水底泥炭厚度信息造成的干擾等。
[0042]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是【具體實(shí)施方式】三所述的基于氣墊船勘測(cè)泥炭?jī)?chǔ)量的系統(tǒng)的進(jìn)一步限定，所述的GPS系統(tǒng)2包括GPS顯示器2-1、GPS主機(jī)2-2和GPS天線2-3;
[0043]GPS顯示器2-1安裝在氣墊船I的操作臺(tái)前面板上，
[0044]GPS主機(jī)2-2固定在GPR天線3-1的屏蔽殼上，
[0045]GPS天線2-3通過(guò)支撐桿固定在GPR天線3-1的屏蔽殼上方，GPS天線2_3位于氣墊船I的駕駛員座位1-4與雷達(dá)操作人員座位1-3之間，
[0046]GPS顯示器2-1，一方面用于實(shí)時(shí)顯示由GPS主機(jī)2-2傳送過(guò)來(lái)的氣墊船I當(dāng)前的地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)，另一方面還用于顯示在中心計(jì)算機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)的氣墊船下一步將要到達(dá)的泥炭地