CN114646290B - 一种地球物理勘探野外点位放样方法 - Google Patents

一种地球物理勘探野外点位放样方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及地球物理勘探领域,公开了一种地球物理勘探野外点位放样方法,本发明通过在放样区域内确定一个放样参考点,而后通过递归方法进行野外点位放样。本发明方法对于野外地球物理勘探的点方位和线方位可以选择任意的放样角度;避免了单线放样易受到野外河流,湖泊、村庄等因素的干扰,可同时进行区域内多线放样;且本发明方法能够基于Matlab语言开发相关的操作界面,可实现人机交互,根据需求改变放样的参数。

Description

一种地球物理勘探野外点位放样方法
技术领域
本申请涉及地球物理勘探领域,具体涉及一种地球物理勘探野外点位放样方法。
背景技术
在区域地质调查和资源勘查中,地球物理勘探方法是常规的应用方法,譬如重力勘探,磁法勘探、电法勘探等。勘探工作中的放样主要包含以下信息:点放样方位、线放样方位、点距、线距、点号增量、线号增量等相关信息。野外地球物理勘探中点线号的快速定位是项目设计和立项的重要环节,它是在收集相关地质资料和踏勘的基础上,立足于项目相关设计要求所进行的必要工作。野外的实际地球物理勘探工作中,依据相关的设计标准快速地对待勘探区域的点,线定位和设计在有利于项目的后续工作,地球物理勘探领域的野外放样与工程点线放样类似,主要通过已知参考点和放样方位进行相关点和线的放样。为了通过较少的工作量尽可能获取更多的地下信息,其剖面线的布置往往垂直于地层走向,实际野外勘探中,点放样方位和线放样方位往往成正交关系,其方位角相差90°,常规的野外勘探观测点设计方法是给定放样初始点,而后按照既定的方位进行逐个放样,在放样的过程中,易受到河流,村庄等干扰区域的截断,同时常规的野外放样方法很难实现方位角从0°至360°的任意转换,多线同时放样的要求。
因此,针对现阶段地球物理勘探野外点位放样方法的不足,有必要设计一种新的野外点位放样方法,实现任意点线方位和角度,满足多条线同时放样,同时尽可能屏蔽野外河流、湖泊、村庄等因素的干扰。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种地球物理勘探野外点位放样方法。
为实现以上目的,本发明采用如下技术方案:
一种地球物理勘探野外点位放样方法,在放样区域内确定一个参考放样点A(i,j),其中i和j分别为所述参考放样点的线号和点号,Δi和Δj分别为线增量和点增量,点方位方向为θ;依据参考放样点对周围相邻的点线号进行放样,假定参考放样点A(i,j)的在X-Y平面的坐标为(x(i,j),y(i,j)),放样区域内的点距Point_dis,线距为Line_dis,则按照公式(1)至公式(4)进行邻近点放样:
对于A(i,j+Δj)在平面X-Y的坐标(x(i,j+Δj),y(i,j+Δj))
x(i,j+Δj)=x(i,j)+Point_dis×sinθ,y(i,j+Δj)=y(i,j)+Point_dis×cosθ (1)
对于A(i,j-Δj)在平面X-Y的坐标(x(i,j-Δj),y(i,j-Δj))
x(i,j-Δj)=x(i,j)-Point_dis×sinθ,y(i,j-Δj)=y(i,j)-Point_dis×cosθ (2)
对于A(i+Δi,j)在平面X-Y的坐标(x(i+Δi,j),y(i+Δi,j))
x(i+Δi,j)=x(i,j)-Line_dis×cosθ,y(i+Δi,j)=y(i,j)+Line_dis×sinθ (3)
对于A(i-Δi,j)在平面X-Y的坐标(x(i-Δi,j),y(i-Δi,j))
x(i-Δi,j)=x(i,j)+Line_dis×cosθ,y(i-Δi,j)=y(i,j)-Line_dis×sinθ (4)
进一步地,新放样的邻近点作为新的参考放样点进行放样,同时对新的放样结果和原来的放样结果进行比对,对于重复的则不再进行放样。
进一步地,所述地球物理勘探野外点位放样方法,具体包括以下步骤:
第一步:输入放样的相关信息,包含拐点坐标、参考放样点位、点方位、点距、线距、点增量和线增量;
第二步:计算放样区域的面积;
第三步:通过参考放样点进行邻近点放样;
第四步:判断工区内放样点是否全覆盖,如果为否,则将新放样的邻近点作为新的参考放样点进行邻近点放样;
第五步:工区内所有的放样点都覆盖后输出结果。
进一步地,可以将结果导入野外定位系统,服务于后续的野外工作。
优选的,所述放样区域的面积能够采用公式(5)进行计算:
其中S为多边形的面积,即是野外工作拐点围成的封闭区间的面积,其中xi,yi为第i个拐点的在X轴和Y轴的坐标值。
进一步地,所述θ∈0°:360°。
进一步地,所述点方位和线方位为正交关系。
进一步地,本发明所述地球物理勘探野外点位放样方法能够采用Matlab软件界面进行操控。
进一步地,所述Matlab软件界面的操控界面包含数据录取模块、参考信息的录入模块和递归放样算法计算和放样结果保存模块,所述数据录取模块用于读取野外拐点坐标并显示,同时计算野外区间的面积;所述参考信息的录入模块用于输入参考放样点、点距和线距、线号和点号及线增量、点增量信息和放样方位角。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明只需要在放样区域内确定一个放样参考点,而后通过递归方法进行野外点位放样;
(2)本发明方法对于野外地球物理勘探的点方位和线方位可以选择任意的放样角度;
(3)本发明方法避免了单线放样易受到野外河流,湖泊、村庄等因素的干扰,可同时进行区域内多线放样;
(4)本发明能够基于Matlab语言开发了相关的操作界面,从而实现人机交互,根据需求改变放样的参数。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明方法原理图;其中(a)为参考放样点示意图;(b)为依据参考点A(i,j)对周围相邻的点线号进行放样示意图;
图2为递归放样方法流程图;
图3为野外放样拐点坐标和放样区间示意图;
图4为本发明Matlab软件交互界面开发效果图。
图5为野外勘探放样结果,其中(a)勘探区的放样结果;(b)图为(a)中绿色虚线区域放大后的放样区间结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种地球物理勘探野外点位放样方法,如图1中的图(a)所示,图中A(i,j)为参考放样点,其中i和j分别为该点的线号和点号,Δi和Δj分别为线增量和点增量,其中点方位方向为θ,其中θ∈0°:360°,从图1中的图(a)中可知点方位和线方位为正交关系;图1中的图(b)为依据参考点A(i,j)对周围相邻的点线号进行放样,假定已知参考点A(i,j)的在X-Y平面的坐标为(x(i,j),y(i,j)),放样区域内的点距Point_dis,单位为米,线距为Line_dis,单位为米,见图1中的图(b),则:
对于A(i,j+Δj)在平面X-Y的坐标(x(i,j+Δj),y(i,j+Δj))
x(i,j+Δj)=x(i,j)+Point_dis×sinθ,y(i,j+Δj)=y(i,j)+Point_dis×cosθ (1)
对于A(i,j-Δj)在平面X-Y的坐标(x(i,j-Δj),y(i,j-Δj))
x(i,j-Δj)=x(i,j)-Point_dis×sinθ,y(i,j-Δj)=y(i,j)-Point_dis×cosθ (2)
对于A(i+Δi,j)在平面X-Y的坐标(x(i+Δi,j),y(i+Δi,j))
x(i+Δi,j)=x(i,j)-Line_dis×cosθ,y(i+Δi,j)=y(i,j)+Line_dis×sinθ (3)
对于A(i-Δi,j)在平面X-Y的坐标(x(i-Δi,j),y(i-Δi,j))
x(i-Δi,j)=x(i,j)+Line_dis×cosθ,y(i-Δi,j)=y(i,j)-Line_dis×sinθ (4)
本发明放样方法,对于一定的放样区间,给点参考放样点,可按照上式(1)至公式(4)进行邻近点放样,而后将新放样的邻近点作为新的放样参考点进行放样,同时对新的放样结果和原来的结果进行比对,对于重复的则不再进行放样,其流程图见图2,主要的步骤如下:
第一步:输入放样的相关信息,包含拐点坐标、参考放样点位、点方位、点距、线距、点增量和线增量;
第二步:计算放样区域的面积;
第三步:通过参考放样点进行邻近点放样;
第四步:判断工区内放样点是否全覆盖,如果为否,则将新放样的点位作为参考点进行邻近点放样;
第五步:工区内所有的放样点都覆盖后输出结果,可以将结果导入野外定位系统,服务于后续的野外工作。
地球物理野外勘探之前,需要设计待采样或者测量的点位,常规的情况下是先划定野外勘探工作的区域,勘探的区间由一系列的拐点坐标组成,如图3所示,其中A1、A2……An-1,An共包含n个野外放样的拐点坐标,野外地球物理勘探放样区间位于n个野外坐标拐点的区间之内,野外拐点坐标必须按照顺时针或者逆时针依次排列开,不能存在交叉重叠。在实际的野外勘探中,确定放样区间的拐点坐标需要参考实际野外工作的相关信息,譬如工作区域的投影带,投影转换系统,测量控制点等相关信息。
在野外重力和磁法勘探中,往往需要计算拐点坐标围成的多边形面积,即确定野外待工作区域的面积。在笛卡尔坐标系下,参考高等数学相关原理可知,对于一般的多边形面积可归纳为如下公式:
其中S为多边形的面积,即是野外工作拐点围成的封闭区间的面积,其中xi,yi为第i个拐点的在X轴和Y轴的坐标值。
Matlab是一套功能强大的工程计算软件,现已广泛的引用到多个工程领域,其强大的图形界面功能可以快速完成数值计算和结果显示。同时,Matlab内部还有相关的模块可以方便软件界面的开发,可以大大缩短开发的时间周期,依托于本发明提出的递归放样的算法,编写了相关的软件操作界面(见图4),软件操控界面主要包含三个模块:(1)数据录取模块,主要用于读取野外拐点坐标并显示,同时可以快速计算野外区间的面积;(2)参考信息的录入,主要输入放样参考点,点距和线距,线号和点号及线增量和点增量信息,放样方位角等;(3)递归放样算法计算和放样结果保存。
野外勘探实际案例:
本发明选择某野外实际勘探区域,拟开展磁法测量工作。受村庄,河流和湖泊等因素的影响,工作区的部分区域不可进行相关的放样设计,见图5中的图(a)中的非放样区域标注,通过野外踏勘考虑到了不可放样的区域,实际设计的工作区的拐点坐标见表1,根据公式(5)计算得到其放样面积为16.9985km2,待工作区的地层整体走向为60°,放样垂直于地层走向,选择方位为150°,参考放样点为野外工作区域内的某一点,点距30米,线距200米,点和线的增量分别为3和5,设计的结果见图5中的图(a),为了更加清晰地显示本发明放样的点线号结果,提取右上角的部分区域进行放大显示,其点号结果和线号结果见图5中的图(b),从图中可以看出,对于同一条放样线,不可放样区的截断不影响后续的放样。
表1野外勘探区拐点坐标统计表
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,在放样区域内确定一个参考放样点A(i,j),其中i和j分别为所述参考放样点的线号和点号,Δi和Δj分别为线增量和点增量,点方位方向为θ;依据参考放样点对周围相邻的点线号进行放样,假定参考放样点A(i,j)的在X-Y平面的坐标为(x(i,j),y(i,j)),放样区域内的点距Point_dis,线距为Line_dis,则按照公式(1)至公式(4)进行邻近点放样:
对于A(i,j+Δj)在平面X-Y的坐标(x(i,j+Δj),y(i,j+Δj))
x(i,j+Δj)=x(i,j)+Point_dis×sinθ,y(i,j+Δj)=y(i,j)+Point_dis×cosθ (1)
对于A(i,j-Δj)在平面X-Y的坐标(x(i,j-Δj),y(i,j-Δj))
x(i,j-Δj)=x(i,j)-Point_dis×sinθ,y(i,j-Δj)=y(i,j)-Point_dis×cosθ (2)
对于A(i+Δi,j)在平面X-Y的坐标(x(i+Δi,j),y(i+Δi,j))
x(i+Δi,j)=x(i,j)-Line_dis×cosθ,y(i+Δi,j)=y(i,j)+Line_dis×sinθ (3)
对于A(i-Δi,j)在平面X-Y的坐标(x(i-Δi,j),y(i-Δi,j))
x(i-Δi,j)=x(i,j)+Line_dis×cosθ,y(i-Δi,j)=y(i,j)-Line_dis×sinθ (4)
所述地球物理勘探野外点位放样方法能够采用Matlab软件界面进行操控;
所述Matlab软件界面的操控界面包含数据录取模块、参考信息的录入模块和递归放样算法计算和放样结果保存模块,所述数据录取模块用于读取野外拐点坐标并显示,同时计算野外区间的面积;所述参考信息的录入模块用于输入参考放样点、点距和线距、线号和点号及线增量、点增量信息和放样方位角。
2.根据权利要求1所述地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,新放样的邻近点作为新的参考放样点进行放样,同时对新的放样结果和原来的放样结果进行比对,对于重复的则不再进行放样。
3.根据权利要求1所述地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,所述地球物理勘探野外点位放样方法,具体包括以下步骤:
第一步:输入放样的相关信息,包含拐点坐标、参考放样点位、点方位、点距、线距、点增量和线增量;
第二步:计算放样区域的面积;
第三步:通过参考放样点进行邻近点放样;
第四步:判断工区内放样点是否全覆盖,如果为否,则将新放样的邻近点作为新的参考放样点进行邻近点放样;
第五步:工区内所有的放样点都覆盖后输出结果。
4.根据权利要求3所述地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,可以将结果导入野外定位系统,服务于后续的野外工作。
5.根据权利要求3所述地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,所述放样区域的面积能够采用公式(5)进行计算:
其中S为多边形的面积,即是野外工作拐点围成的封闭区间的面积,其中xi,yi为第i个拐点的在X轴和Y轴的坐标值。
6.根据权利要求1所述地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,所述θ∈0°:360°。
7.根据权利要求1所述地球物理勘探野外点位放样方法,其特征在于,所述点方位和线方位为正交关系。
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