CN113050182B - 一种水域地磁场观测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水域地磁场观测方法及系统。在皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；获取磁力仪探头和GPS测量仪之间的中心距离；以GPS测量仪为原点建立x‑y直角坐标系；采用地质罗盘，确定磁力仪探头和GPS测量仪之间连线的角度；根据GPS测量仪所在位置点的坐标、中心距离、角度和x‑y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；根据各实时观测点位置坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标；根据磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据；根据水域范围内所有观测点的位置坐标对磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据，进而有利于地质构造研究和找矿预测。
Description
技术领域
本发明涉及水域地磁场观测领域，特别是涉及一种水域地磁场观测方法及系统。
背景技术
地面磁力勘探是通过观测和分析由岩石、矿石或其他探测对象磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源或其他探测对象分布规律的一种地球物理方法技术。它研究的磁异常是指探测对象产生的磁场叠加在地球本身磁场之上而引起的地磁场畸变。磁异常的起因取决于地球磁场和岩(矿)石磁性，两者是磁力勘探的物理基础。据统计，我国80％以上的磁性铁矿是通过磁测提供线索发现或者扩大的，在寻找有色金属矿产方面也成效显著，如在寻找安徽铜陵矽卡岩型铜矿等的过程中起关键作用。
用高精度磁力仪在地面观测获得磁异常信息是地面磁力勘探的主要环节之一。为了对探测对象做出合理可信的推断解释，必须获得完整且可靠的磁异常值。
然而，在野外磁测工作中，经常遇到大型河流、湖泊或者水库等水域，大型水域面积在数十、数百平方千米以上，远大于矿山的面积。由于没有现行的水域磁测施工技术规范(现有的规范都是针对陆地)，受限于方法技术、工作环境条件，在水域不开展磁测工作，一般做丢点处理。这样使得地面磁异常缺失了水域部分的异常值，数据不完整，必然影响对探测目标做出合理的推断解释。河流、湖泊或水库等与地质构造，特别是断裂构造和侵入岩有一定联系，地质上也有‘逢河必断’(遇到大型河流必有断裂构造)的类似说法，而断裂构造和侵入岩恰是基础地质研究和成矿的重要地质条件。
因此现有技术中存在磁异常数据不完整的问题，无法准确对地质现象进行研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种水域地磁场观测方法及系统，能够解决水域磁异常数据缺失的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种水域地磁场观测方法，所述水域地磁场观测方法应用于一种水域地磁场观测装置，所述水域地磁场观测装置包括皮划艇、磁力仪探头和GPS测量仪，所述磁力仪探头和所述GPS测量仪位于所述皮划艇的两端，所述水域地磁场观测方法包括：
在所述皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；
获取所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间的中心距离；
以所述GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系；
采用地质罗盘，确定所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间连线的角度；
根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
根据各所述实时观测点位置坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标；
根据所述磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据；
根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据。
可选地，所述根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标，具体包括：
根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度采用公式和/>确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
其中，k＝tanθ，θ为角度，m为所述位置点的横坐标，n为所述位置点的纵坐标，x为磁力仪探头实时坐标的横坐标，y为为磁力仪探头实时坐标的纵坐标。
可选地，所述中心距离为210cm。
可选地，所述皮划艇长330cm，宽160cm。
可选地，所述皮划艇带减摇鳍，所述皮划艇的骨架是铝制的。
一种水域地磁场观测系统，所述水域地磁场观测系统应用于一种水域地磁场观测装置，所述水域地磁场观测装置包括皮划艇、磁力仪探头和GPS测量仪，所述磁力仪探头和所述GPS测量仪位于所述皮划艇的两端，所述水域地磁场观测系统包括：
GPS测量仪坐标获取模块，用于在所述皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；
中心距离确定模块，用于获取所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间的中心距离；
直角坐标系建立模块，用于以所述GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系；
角度确定模块，用于采用地质罗盘，确定所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间连线的角度；
磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定模块，用于根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
水域范围内所有观测点坐标确定模块，用于根据各所述实时观测点位置坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标；
水域范围内所有观测点地磁场数值确定模块，用于根据所述磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据。
水域地磁场数据确定模块，用于根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据。
可选地，所述磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定模块具体包括：
磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定单元，用于根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度采用公式和/>确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
其中，k＝tanθ，θ为角度，m为所述位置点的横坐标，n为所述位置点的纵坐标，x为磁力仪探头实时坐标的横坐标，y为为磁力仪探头实时坐标的纵坐标。
可选地，所述中心距离为210cm。
可选地，所述皮划艇长330cm，宽160cm。
可选地，所述皮划艇带减摇鳍，所述皮划艇的骨架是铝制的。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种水域地磁场观测方法及系统，通过在皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；获取磁力仪探头和GPS测量仪之间的中心距离；以GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系；采用地质罗盘，确定磁力仪探头和GPS测量仪之间连线的角度；根据GPS测量仪所在位置点的坐标、中心距离、角度和x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；进而确定水域范围内所有观测点的位置坐标；根据磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据；根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据，从而能够解决水域地磁场数据缺失的问题，进而有利于地质构造研究和找矿勘查。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明水域地磁场观测装置示意图；
图2为本发明水域地磁场观测方法流程图；
图3为本发明水域地磁场观测系统结构图；
图4为本发明试验区无水域数据的地磁异常图；
图5为本发明试验区实施水域磁测的地磁异常图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种水域地磁场观测方法及系统，能够解决水域磁测中无法获得异常信息的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明水域地磁场观测装置示意图。如图1所示，一种水域地磁场观测装置包括皮划艇、磁力仪探头和GPS测量仪，所述磁力仪探头和所述GPS测量仪位于所述皮划艇的两端。所述磁力仪探头和所述GPS测量仪相距150cm以上。所述皮划艇长330cm，宽160cm。为了使磁力仪探头稳定且更加准确地测量数据，还设置了磁力仪探头固定装置。所述皮划艇带减摇鳍，所述皮划艇的骨架是铝制的，具体的采用无磁性铝材料。
图2为本发明水域地磁场观测方法流程图。如图2所示，一种水域地磁场观测方法，所述水域地磁场观测方法包括：
步骤101：在所述皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标。
GPS测量仪主要是根据设计的点位坐标，通过GPS测量仪找到该点所在位置，并测量该点的实际坐标。本发明为了测量方便，可以直接取点位为GPS测量仪所在的位置点。
步骤102：获取所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间的中心距离。
步骤103：以所述GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系。
步骤104：采用地质罗盘，确定所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间连线的角度。
步骤105：根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标，具体包括：
根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度采用公式和/>确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
其中，k＝tanθ，θ为角度，m为所述位置点的横坐标，n为所述位置点的纵坐标，x为磁力仪探头实时坐标的横坐标，y为为磁力仪探头实时坐标的纵坐标。
步骤106：根据各所述实时观测点位置坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标。
步骤107：根据所述磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据。
步骤108：根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据，用于基础地质、找矿勘查研究。
下面对磁力仪探头进行介绍：
1、仪器名称：GSM-19T，是目前国内主流的磁力仪器。其他还有G856等。
2、生产商：加拿大GEM公司。
3、仪器构成：
磁力仪由磁探头、主机以及连接电缆、探杆等辅助部分组成。
4、磁场测量过程
磁场的测量过程包括以下步骤：
(1)极化：传感器(探头)中充满液体，里面有线圈，通电后，富含质子的液体被通过的电流而被极化。
(2)暂停：切断通电，地磁场将质子拉回原有地磁场方向，在力矩作用下形成拉莫尔旋进。
(3)计算：质子拉莫尔旋进的频率被测量，与地磁场呈正比，转换计算成磁场强度单位。
(4)存储：其测量结果与日期、时间、测量坐标一起存储到存储器里。
图3为本发明水域地磁场观测系统结构图。如图3所示，一种水域地磁场观测系统，所述水域地磁场观测系统应用于一种水域地磁场观测装置，所述水域地磁场观测装置包括皮划艇、磁力仪探头和GPS测量仪，所述磁力仪探头和所述GPS测量仪位于所述皮划艇的两端，所述水域地磁场观测系统包括：
GPS测量仪坐标获取模块201，用于在所述皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；
中心距离确定模块202，用于获取所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间的中心距离；
直角坐标系建立模块203，用于以所述GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系；
角度确定模块204，用于采用地质罗盘，确定所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间连线的角度；
磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定模块205，用于根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
水域范围内所有观测点坐标确定模块206，用于根据各所述实时观测点位置坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标；
水域范围内所有观测点地磁场数值确定模块207，用于根据所述磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据；
水域地磁场确定模块208，用于根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据。
所述磁力仪探头的实时观测点坐标确定模块205具体包括：
磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定单元，用于根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度采用公式和/>确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
其中，k＝tanθ，θ为角度，m为所述位置点的横坐标，n为所述位置点的纵坐标，x为磁力仪探头实时坐标的横坐标，y为为磁力仪探头实时坐标的纵坐标。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明为基础地质、找矿突破等相关领域的研究提供了完整的地磁场数据。
2、本发明提高了地质、矿产资源或其他探测目标体推断解释的合理、准确性和可靠性。
3、本发明提高了磁力仪观测精度和工作效率。
在水域范围，若没有水域磁测数据，见图4，则无法知晓A，B所在位置是否有地磁场变化；开展水域磁测后，获得完整的地磁场数据，发现了A，B所在位置显著的地磁异常，见图5，就可以获得该异常的特征，分析异常的地质成因，开展基础地质研究和找矿预测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种水域地磁场观测方法，其特征在于，所述水域地磁场观测方法应用于一种水域地磁场观测装置，所述水域地磁场观测装置包括皮划艇、磁力仪探头和GPS测量仪，所述磁力仪探头和所述GPS测量仪位于所述皮划艇的两端，所述水域地磁场观测方法包括：
在所述皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；
获取所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间的中心距离；
以所述GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系；
采用地质罗盘，确定所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间连线的角度；
根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
根据各所述观测点的实时坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标；
根据所述磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据；
根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据。
2.根据权利要求1所述的水域地磁场观测方法，其特征在于，所述根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标，具体包括：
根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度采用公式确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
其中，k＝tanθ，θ为角度，m为所述位置点的横坐标，n为所述位置点的纵坐标，x为磁力仪探头实时坐标的横坐标，y为磁力仪探头实时坐标的纵坐标。
3.根据权利要求1所述的水域地磁场观测方法，其特征在于，所述中心距离为210cm。
4.根据权利要求1所述的水域地磁场观测方法，其特征在于，所述皮划艇长330cm，宽160cm。
5.根据权利要求1所述的水域地磁场观测方法，其特征在于，所述皮划艇带减摇鳍，所述皮划艇的骨架是铝制的。
6.一种水域地磁场观测系统，其特征在于，所述水域地磁场观测系统应用于一种水域地磁场观测装置，所述水域地磁场观测装置包括皮划艇、磁力仪探头和GPS测量仪，所述磁力仪探头和所述GPS测量仪位于所述皮划艇的两端，所述系统包括：
GPS测量仪坐标获取模块，用于在所述皮划艇稳定后，实时获取GPS测量仪所在位置点的坐标；
中心距离确定模块，用于获取所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间的中心距离；
直角坐标系建立模块，用于以所述GPS测量仪为原点建立x-y直角坐标系；
角度确定模块，用于采用地质罗盘，确定所述磁力仪探头和所述GPS测量仪之间连线的角度；
磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定模块，用于根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离、所述角度和所述x-y直角坐标系，确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
水域范围内所有观测点坐标确定模块，用于根据各所述观测点的实时坐标，确定水域范围内所有观测点的位置坐标；
水域范围内所有观测点地磁场数值确定模块，用于根据所述磁力仪探头，测定水域范围内所有观测点的磁场数据；
水域地磁场数据确定模块，用于根据所述水域范围内所有观测点的位置坐标对所述磁场数据进行网格化，确定水域范围地磁场数据变化特征，补全水域地磁场缺失数据。
7.根据权利要求6所述的水域地磁场观测系统，其特征在于，所述磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定模块具体包括：
磁力仪探头所在观测点的实时坐标确定单元，用于根据所述GPS测量仪所在位置点的坐标、所述中心距离和所述角度采用公式确定磁力仪探头所在观测点的实时坐标；
其中，k＝tanθ，θ为角度，m为所述位置点的横坐标，n为所述位置点的纵坐标，x为磁力仪探头实时坐标的横坐标，y为磁力仪探头实时坐标的纵坐标。
8.根据权利要求6所述的水域地磁场观测系统，其特征在于，所述中心距离为210cm。
9.根据权利要求6所述的水域地磁场观测系统，其特征在于，所述皮划艇长330cm，宽160cm。
10.根据权利要求6所述的水域地磁场观测系统，其特征在于，所述皮划艇带减摇鳍，所述皮划艇的骨架是铝制的。
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