RU18314U1 - Геодинамический полигон многоцелевого назначения - Google Patents

Abstract

Геодинамический полигон многоцелевого назначения, содержащий наземный полигон (НП), мобильное средство наблюдения (МСН) и центр сбора, регистрации и обработки информации (ЦСРО), при этом НП включает опорные пункты (ОП) для измерения параметров геофизических полей (ПГП), размещаемые посредством МСН на ОП НП средства измерения ПГП, средство высокоточной геодезической привязки ОП и средство первичной регистрации данных (ПРД), средства измерения ПГП выполнены в виде гравиметрической, и/или магнитометрической, и/или электрометрической, и/или термометрической, и/или сейсмометрической аппаратуры, в качестве средства высокоточной геодезической привязки ОП использована дифференциальная система спутниковой навигации (ДССН), а НП и МСН выполнены с возможностью передачи информации ПРД в ЦСРО, отличающийся тем, что НП выполнен с возможностью измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций, а также мониторинга локальных сдвиговых характеристик грунтов и включает ОП в виде N реперов, представляющих собой монолитные бетонные спецфундаменты, жестко связанные в подземной части с коренной геологической породой и снабженные в надземной части средством для высокоточной стационарной установки антенны ДССН и датчиков ПГП, которое выполнено в виде обоймы, жестко закрепляющей и ориентирующей устанавливаемые в ней антенну ДССН и датчики ПГП.2. Полигон по п.1, отличающийся тем, что для измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций число реперов, размещенных на расстояниях от 5 до 10 км друг от друга, составляет N=30-40, а для измерения локальных сдвиговых характеристик грунтов, например оползн�

Description

ГЕОДИНАМИЧЕСШ ПОЛИГОН МНОГОЦЕЛЕВОГО

Техническое решение зтносится к квнструктигноиу выполнению средсхв ароязводства измерений векгорного поля региональных г@единэпических дефориаций, а также ионитеринга локальных сдвиговых характеристик грунтов с использованиен комбинированной геодизической и геофизичеокой аппаратуры и специальных иостэянных реперов, размещенных на полигоне.

известные ssscodH и уатройотва /4-9/ мониторинга геологической среды и шредаяения сдвиговых характеристик грунтов, как правило, являются узкоспециализированными Они предназначены для определения и анализа изменчивости геополя по одному или нескольким параметрам: например, по плотности и другим физическим характеристикам грунта /8,9/ либо по информационным (включая сверхдлинноволновые) сигналам, поступающим из зон деформаций под землей /7/.

Не позволяя производить комплексные измерения, такая технология является недостаточно информативной, а полученная информация не всегда надежна и достоверна

МПК: G- 01 V 11/00, I3/QO, & 01 С 15/04 НАЗНАЧЕНИЯ

ритвяей: гравинехричвсЕие и магаитонетрические /3,5,6/, когорые иогух быть доповнеаы свйоноыетричвской и эаекгрометрической аппаратурой /V Такая апЕаратура, как правило, размещается на транспортном средстве (самолете, вертолете, автомобиле) и дополнительно включает систему позиционирования (приемник спутниковой навигации) и вычислитель /2,3/.

Однако известные устройства /2,3 и другие/ не могут обеспечить высокоточной геодезической привязки, необходимой 2 практике мониторинга локальных сдвиговых характеристик грунтов, например оползней, и не могут быть использованы для выявления изменчивости региональных геодинамических деформаций, являющихся предвестником землетрясений. При этом известные устройства /2,3/ не предназначены для испытаний и калибровки различных типов геофизической аппаратуры, что ограничивает их применимость.

Недостатки устройств /2,3/ устраняются в техническом решении /I/, которое позволяет проводить корректные испытания и каяиброБку различных видов аппаратуры для измерения как отдельно каждого из параметров геофизических полей (ПГП), так и всей совокупности ПГП, а также обеспечивает высокоточную геодезическую привязку пунктов наблюдений при использовании дифференциальной системы спутниковой навигации.

Известное устройство полигона /I/, принятое за прототип, содержит наземный полигон (НО), мобильное средство наблюдения (МСН) и центр сбора, регистрации и обработки информации (ЦСРО), при этом НП включает опорные пункты (ОП) для измерения ПГП, размещаемые посредством МСН на ОП НП

9j G I{D49,

средства измерения ПГП, средство высокоточной геодезической привязки ОП и средство первичной регистрации данных (ПРД). При этом средства измерения ПГП выпоянены в виде гравиметрической, и/иди магнитометрической, и/или электрометрической, и/или термометрической, и/или сейсмометрической аппаратуры, в качестве средства высокоточной геодезической привязки ОП использована дифференциальная система спутниковой навигации (ДССН), а ИД и МСН выполнены с возможностью передачи информации ПРД в ДСРО.

Однако, полигон /I/, обеспечивая проведение испытаний и метрологической кзлиоровки комплекса геофизической аппаратуры для совокупности средств измерения ПГД, не мохет быть использован для выявления региональных геодинамических деформаций, а также для мониторинга сдвигов грунта (оползней), где требуются точности геодезического нозиционированйя в несколько мм.

Расширение функций полрягона /I/ аутем реализации наряду с калибровкой измерителей ПГП высокоточного измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций и мониторинга локальных сдвиговых характеристик грунтов может быть достигнуто при специальном конструктивном выполнении геодинамического полигона многоцелевого назначения.

Сущность предлагаемого конструктивного выполнения полигона заключается в создании универсального геодинамического полигона, который мог бы быть использован как для корректной метрологической аттестации измерителей ПГП, так и для ведения мониторинга геологической среды с целью прогнозирования предвестников землетрясений и оползней.

расширение функциональных возуожностей, увеличение точности измерения геодинамических характеристик в заданном регионе, повышение информативности и достоверности измерений Ери сочетании различных датчиков ПГП с высокоточной геодезической привязкой и использовании специальных постоянных реперов, размещенных на полигоне.

Технический результат достигается следующим ооразом.

Геодевический полигон многоцелевого назначения содержит НП, мен и ЦСРО. МП включает ОП для измерения ПГП и размещаемые посредством МСН на ОП НП средства измерения ПГП, средство высокоточной геодезической привязки ОП и средство ПРД. Средства измерения ПГП выполнены в виде гравиметрической, и/или магнитометрической, и/или электрометрической, и/или термометрической, и/или сейсмометрической аппаратуры. В качестве средства высокоточной геодезической привязки ОП использована дифференциальная система ДССН, а НП и МСН выполнены с возможностью передачи информации ПРД в ЦСРО,

Отличительными особенностями геодинамического полигона является то, что НП выполнен с возможностью измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций, а также мониторинга локальных сдвиговых характеристик грунтов и включает ОП в виде (4 реперов, представляющих собой монолитные бетонные спецфундаменты, жестко связанные в подземной части с коренной геологической породой и снабженные в надземной части средством для высокоточной стационарной установки антенны ДССН и датчиков ПГП, которое выполнено в виде оооймы, жестко закрепляющей и ориентирующей устанавливаемые в ней антенну ДССН и датчики ПГП.

геодинамических деформаций число реперов, размещенных на расстояниях от 5 до 10 км друг от друга, составляет W 30-S-40, а для измерения локальных сдвиговых характеристик грунтов, например оползней, число реперов и их размещение соответствует параметрам оползневой зоны и прогнозной плоскости скольжения грунта.

Б частных случаях МСН выполнено в виде транспортного средства, например, автомобиля или вертолета, или размещено в ранце человека-оператора.

Кроме того, полигон отличается тем, что ДСРО выполнен с возможностью обГработки полученной от НП и МСН измерительной информации для мониторинга сдвиговых характеристик грунтов и/или для калибровки и метрологической аттестации средств измерения ПГП и включает накопитель информации, вычислитель с фильтром Калмана и устройство отображения в ви де электронной карты,

В конкретной форме выполнения геодинамический полигон многоцелевого назначения размещен в зоне сложного рельефа пролегания нефте - и газопроводов, например, в Каспийско-Черноморском регионе.

Общая структура полигона многоцелевого назначения приведена на фиг,Х, фиг,2 иллюстрирует конструкцию опорного репера со средством высокоточной установки антенны ДССН и датчиков ПГП в виде оооймы, размещенного у нефте (газо)

провода в оползневой зоне.

Полигон содержит НП i, МСН 2 и ЦСРО 3, НП I включает ОП-реперы 4, а МСН 2 оснащено измерителями 5 ПГП, средством высокоточной геодезической привязки - ДССН 6 и средст. BOM 7 ПРД. ДСРО 3 включает накопитель 9 информации, вычислитель 10 с фильтром Калыана и электронную карту II, Репер 4 в надземной части снабжен обоймой 12 для жесткого закрепления и ориентации устанавливаемых в ней антенны ДСиН и дахчинов ПГП. Работа полигона иллюстрируется следующим примером. В заданном районе исследований векторного поля региональных геодинамических деформаций и/или мониторинга локальных сдвиговых характеристик грунтов (например, в зоне нефте(газо)проводов) для выявления предвестников землетрясений и оползней размещается НП I с установкой ОП-реперов 4 (фиг.1), представляющих собой (фиг.2) монолитные бетонные спецфундаменты (в виде кубов или параллелепипедов), жестко связанные в подземной части с коренной геологической породой и снабженные в надземной части средством для высокоточной стационарной установки антенн ДССИ 6 и датчиков (измерителей; 5 ПГП. При этом для региональных измерений (для мониторинга геодинамической обстановки в зоне пролегания трубопроводов) реперы 4 размещаются на НП I на расстояниях от 5 до 10 км друг от друга при общем числе от 30 до 40 (на площади до 200 км), а для измерения локальных сдвиговых характеристик грунтов (оползней) число реперов и их размещение соответствует параметрам оиолзневой зоны и прогнозвой нлоокости скольжения грунта (например, ва расстояниях от 0,5 до 2 км друр от друга). Посредством МСА 2, выполненным в виде транспортного средства |автомооиля, вертолета, а в труднодоступных для транспорта местах - размещенного в ранце человека-оператора), средства 5 измерения ЕГП, антенна ДОСН 6 и средство ПРд размещаются и

жестко закрепляются в оооймах 12 репера 4, Измерения на заданном репере 4 производятся в течение времени, необходимого Д1Я получения массива данных, пригодных для статистической обраОотки и получения высокоточных и достоверных результатов. При этом средства 5 измерения ПГП выполненные в виде совокупности гравиметрической, магнитометрической, электрометрической, термометрической и сейсмометрической аппаратуры, могут быть откалиброваны с учетом высокоточной геодезической привязки по ДССН 6. Измеренные средством 7 ПРд на каждом репере 4 данные передаются в ЦСРО 3, где их совокупность накапливается в накопителе 9 информации, окончательно обрабатывается в вычислителе 10 с использованием технологии оптимальной фильтрации Калмана и отображается на мониторе в виде электронных карт II. Измеренные данные используются в вычислителе Ю для измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций и локальных сдвиговых характеристик грунтов по смещениям реперов в системе геодезических координат, а также для калибровки и метрологической аттестации испытываемых средств 7 измерения

Наибольшую эффективность полигон многоцелевого назначения реализует в зонах сложного рельефа пролегания стратегичес1-гих нефте- и газопроводов, например, в Каспийско-Чериоморском регионе.

Таким образом, за счет адекватного конструктивного выполнения полигона достигается технический результат - унй версальность и расширение функциональных возможностей при повышении точности измерения геодинамических характеристик, информативности и достоверности измерений, а также проводит

ся корректная и качественная метрологическая аттестация измерителей ПГП и сложных комплексов геофизической разведки.

Испытания геодинашческого полигона ыног оде левого назначения, реализованного Б 2000г. ка Черноморской побережье (район г.Геленджик) в зоне пролегания газопровода Голубой поток и нефтепровода КТК показали, что может быть обеспечена взаимная точность геодезической привязки реперов (0,5 - 3,0) 10 м при удалении реперов друг от друга до 30 - 33 км, что позволяет реализовать геодезическую сеть I класса и привязать ее к Международной геодезической сети (Международному эллипсоиду). При этом точность калибровки (разрешения) геофиеической аппаратуры, например, гравиметров на таком полигоне может оыть повышена в 3-10 раз,

ИСТОЧНИКИ по УРОВНЮ ТЕХНИКИ 1. Прототип и аналоги:

1.Св-во РФ на ПМ te II6I6, МПК G- 01 V 13/00, опубл. 16.09.99: ПМПО, 1999, te 10,с. 33 (прототип).

2.Пат. 2132039, МПК & 01 V 3/II, опубл, 27.06.2000: ШПМ, 2000, fe 18, с. 436 (аналог).

, 3. Пат. РФ fe 2I30I32, МПК & 01 V 7/16, опубл.

27.03.2000: БИПМ, 2000, № 13, с. 408 (аналог).

Q. Дополнительные источники по уровню техники: 4t. Пат. РФ ffe 2138944, МПК G- 01 V 9/00, опубл.

10.11.2000: ШПМ, 2000, №31, с. 382.

3.Пат. РФ и 2093828, МПК G- 01 Г 3/08, опубл.

10.11.97: БИ, 1997, и 31, с. 494-493.

6.Ci-Bo РФ на ПМ te 9633, МПК & OIV 7/6, опубл. ЬИПМ, гООО, № II, 0. 230,

8.Пат. РФ te 2097794, МПК G- 01V 9/00, II/OQ, опубл. 7.11.97; Бй, 1997, , с. 464.

9.Пат. Р5 te 2IOI4I7, МПК Е OZ Д 1/00, Е 21 С 39/00, опубл.; 10.01.98; ЬИ, 1998, № I, с. 311.

2е/

9

Claims (5)

1. Геодинамический полигон многоцелевого назначения, содержащий наземный полигон (НП), мобильное средство наблюдения (МСН) и центр сбора, регистрации и обработки информации (ЦСРО), при этом НП включает опорные пункты (ОП) для измерения параметров геофизических полей (ПГП), размещаемые посредством МСН на ОП НП средства измерения ПГП, средство высокоточной геодезической привязки ОП и средство первичной регистрации данных (ПРД), средства измерения ПГП выполнены в виде гравиметрической, и/или магнитометрической, и/или электрометрической, и/или термометрической, и/или сейсмометрической аппаратуры, в качестве средства высокоточной геодезической привязки ОП использована дифференциальная система спутниковой навигации (ДССН), а НП и МСН выполнены с возможностью передачи информации ПРД в ЦСРО, отличающийся тем, что НП выполнен с возможностью измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций, а также мониторинга локальных сдвиговых характеристик грунтов и включает ОП в виде N реперов, представляющих собой монолитные бетонные спецфундаменты, жестко связанные в подземной части с коренной геологической породой и снабженные в надземной части средством для высокоточной стационарной установки антенны ДССН и датчиков ПГП, которое выполнено в виде обоймы, жестко закрепляющей и ориентирующей устанавливаемые в ней антенну ДССН и датчики ПГП.
2. 2. Полигон по п.1, отличающийся тем, что для измерения векторного поля региональных геодинамических деформаций число реперов, размещенных на расстояниях от 5 до 10 км друг от друга, составляет N=30-40, а для измерения локальных сдвиговых характеристик грунтов, например оползней, число реперов и их размещение соответствует параметрам оползневой зоны и прогнозной плоскости скольжения грунта.
3. 3. Полигон по п. 1, отличающийся тем, что МСН выполнено в виде транспортного средства, например, автомобиля или вертолета, или размещено в ранце человека-оператора.
4. 4. Полигон по п.1, отличающийся тем, что ЦСРО выполнен с возможностью обработки полученной от НП и МСН измерительной информации для мониторинга сдвиговых характеристик грунтов и/или для калибровки и метрологической аттестации средств измерения ПГП и включает накопитель информации, вычислитель с фильтром Калмана и устройство отображения в виде электронной карты.
5. 5. Полигон по п.1, отличающийся тем, что он размещен в зоне сложного рельефа пролегания нефте- и газопроводов, например, в Каспийско-Черноморском регионе.