RU2202810C1 - Procedure of referencing and adaptation of seismic transmitters to locality - Google Patents
Procedure of referencing and adaptation of seismic transmitters to locality Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202810C1 RU2202810C1 RU2002102477A RU2002102477A RU2202810C1 RU 2202810 C1 RU2202810 C1 RU 2202810C1 RU 2002102477 A RU2002102477 A RU 2002102477A RU 2002102477 A RU2002102477 A RU 2002102477A RU 2202810 C1 RU2202810 C1 RU 2202810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seismic
- coordinates
- points
- distance
- speed
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам исследования физических свойств грунтов и может быть использовано для определения координат мест установки сейсмических датчиков с адаптацией к свойствам грунта в месте установки датчика. The invention relates to technical means for studying the physical properties of soils and can be used to determine the coordinates of the places of installation of seismic sensors with adaptation to the properties of the soil at the place of installation of the sensor.
Известны способы привязки объектов на местности, используемые в геодезии, топографии и строительстве. Known methods of binding objects on the ground, used in surveying, topography and construction.
Первый способ /1, 2/. Прямые и обратные засечки (линейные, угловые, азимутальные). Производится по двум ориентирам ( 1, 2) с заранее известными координатами (Х1, Y1) и (X2, Y2). Прямые засечки измерений производятся от ориентиров, а обратные засечки производятся от фиксируемой точки:
- линейные засечки - измеряется расстояние от ориентиров ( 1, 2) до фиксируемой точки N (при прямой засечке) и от точки N до ориентиров (при обратной) (фиг.1);
- угловые засечки (применяется только при прямой засечке) - измеряются внутренние углы между направлениями, проходящими через ориентиры и фиксируемую точку N (фиг.2);
- азимутальные засечки - измеряются дирекционные углы направлений, проходящих через ориентиры и фиксируемую точку N (фиг.3).The first method / 1, 2 /. Forward and backward serifs (linear, angular, azimuthal). It is produced according to two landmarks (1, 2) with the previously known coordinates (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ). Direct serif measurements are made from reference points, and back serifs are made from a fixed point:
- linear serifs - the distance is measured from landmarks (1, 2) to a fixed point N (with direct serif) and from point N to landmarks (with reverse) (Fig. 1);
- angular serifs (used only for direct serifs) - measured the internal angles between the directions passing through the landmarks and a fixed point N (figure 2);
- azimuthal serifs - measured directional angles of directions passing through the landmarks and a fixed point N (figure 3).
Второй способ - способ полигонометрических ходов (фиг.4) /2/. Применяется при отсутствии ориентиров в пределах прямой видимости от места установки с опорой на 1-2 исходных пункта (ориентира). Полигонометрические ходы могут быть линейными, угловыми азимутальными и азимутально-линейными. The second method is the method of polygonometric moves (figure 4) / 2 /. It is used in the absence of landmarks within the line of sight from the installation site, relying on 1-2 starting points (landmarks). Polygonometric moves can be linear, angular azimuthal and azimuthal linear.
Третий способ - комбинированный. Применяется с опорой на один исходный пункт (ориентир), находящийся вне пределов прямой видимости от места установки объекта. Он осуществляется путем построения азимутально-линейного звена. The third method is combined. It is used based on one starting point (landmark) located outside the line of sight from the installation site of the object. It is carried out by constructing an azimuthal linear link.
Четвертый способ - применяется в строительстве при выполнении рабочих чертежей, который выполняют на инженерно-топографическом плане /3/. На этом плане наносят и указывают строительную геодезическую сетку или заменяющий ее разбивочный базис. Для жилищно-гражданских объектов, кроме того, - городскую геодезическую сетку, которая должна перекрывать весь план. Контуры проектируемых зданий и сооружений наносят на план по архитектурно-строительным рабочим чертежам, принимая координационные оси зданий и сооружений совмещенными с внутренними гранями стен. Разбивочный план выполняют с координатной и размерной привязкой. Строительную геодезическую сетку наносят на весь разбивочный план в виде квадратов со сторонами 10 см. Начало координат принимают в нижнем левом углу листа. Размерную привязку осуществляют от разбивочного базиса. Разбивочным базисом может быть любая прямая линия, проходящая через две закрепленные на местности точки, которые обозначают прописными буквами русского алфавита. The fourth method is used in construction when performing working drawings, which are performed on the engineering topographic plan / 3 /. On this plan, the construction geodetic grid or the center base replacing it is applied and indicated. For housing and civil facilities, in addition, an urban geodetic grid, which should cover the entire plan. The contours of the designed buildings and structures are plotted according to the architectural and construction working drawings, taking the coordination axes of the buildings and structures combined with the inner faces of the walls. The center plan is performed with coordinate and dimensional reference. The construction geodetic grid is applied to the entire layout plan in the form of squares with sides of 10 cm. The origin is taken in the lower left corner of the sheet. Dimensioning is carried out from the center basis. The breakdown basis can be any straight line passing through two points fixed on the ground, which are denoted by the capital letters of the Russian alphabet.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ прямых линейных засечек по двум ориентирам /1, 2/, который позволяет находить координаты неизвестной точки по координатам двух известных точек и расстоянию от этих точек до искомой. В этом способе выбираются две точки с заранее известными координатами; из этих точек с помощью дальномера или шагами измеряется расстояние до точки с неизвестными координатами; используя несложные формулы, производят необходимые вычисления для нахождения координат точки. Этот способ реализуется следующим образом (фиг.5). Closest to the proposed method is a method of straight linear serifs along two landmarks / 1, 2 /, which allows you to find the coordinates of an unknown point by the coordinates of two known points and the distance from these points to the desired one. In this method, two points with pre-known coordinates are selected; from these points with the help of a range finder or in steps, the distance to a point with unknown coordinates is measured; using simple formulas, make the necessary calculations to find the coordinates of the point. This method is implemented as follows (figure 5).
Определяются две точки с координатами: 1 (Y1, X1) и 2 (Y2, Х2). Из этих точек измеряется расстояние ln1 и lN2 до точки N, координаты которой необходимо вычислить. По формуле (1) определяется угол наклона направления γ, проходящего через ориентиры 1 и 2 к горизонтальной линии координатной сетки Y
По формуле (2) находится расстояние между точками 1 и 2
Используя теорему косинусов, по формуле (3) находится дирекционный угол α1
где l12 - расстояние между точками 1 и 2, м;
l1N - расстояние между точкой 1 и точкой N, м;
l2N - расстояние между точкой 2 и точкой N, м.Two points with coordinates are defined: 1 (Y 1 , X 1 ) and 2 (Y 2 , X 2 ). From these points, the distance l n1 and l N2 is measured to the point N, the coordinates of which must be calculated. By the formula (1), the angle of inclination of the direction γ passing through
By the formula (2) is the distance between
Using the cosine theorem, the directional angle α 1 is found by formula (3)
where l 12 is the distance between
l 1N is the distance between
l 2N - distance between
Опираясь на ранее проведенные расчеты, по формуле (4) рассчитываются координаты точки N
Указанные способы имеют ряд недостатков:
- для определения расстояния на местности от точки с известными координатами до точки, координаты которой необходимо найти, необходим визуальный контакт с этой точкой;
- при необходимости найти координаты нескольких точек эта процедура занимает значительный интервал времени;
- при определении координат большой группы сейсмодатчиков, установленных дистанционным способом на местности, для создания единого сейсмического информационного поля вышеперечисленные методы неприемлемы, так как определить визуально место установки датчика невозможно.Based on the previously performed calculations, the coordinates of point N are calculated by formula (4)
These methods have several disadvantages:
- to determine the distance on the ground from a point with known coordinates to a point whose coordinates you want to find, you need visual contact with this point;
- if necessary, find the coordinates of several points, this procedure takes a significant amount of time;
- when determining the coordinates of a large group of seismic sensors installed remotely on the ground, to create a single seismic information field, the above methods are unacceptable, since it is impossible to visually determine the location of the sensor.
Предлагаемым изобретением решается задача определения расстояния от точки с известными координатами до точки с неизвестными координатами с помощью звуковой волны. The present invention solves the problem of determining the distance from a point with known coordinates to a point with unknown coordinates using a sound wave.
Для быстрой привязки сейсмодатчиков к топографической системе координат и их адаптации к свойствам грунта целесообразно использовать два подрыва зарядов взрывчатого вещества (100-150 г) с последующей фиксацией времени прихода сейсмической и акустической волн. В основу способа положен факт изменения скорости распространения звука в различных средах в зависимости от их плотности /5/. В то же время на сейсмоприемник, установленный на местности вблизи поверхности грунта, воздействуют две составляющие взрывного воздействия: сейсмическая волна и акустическая волна (фиг.7 и 8). For quick binding of seismic sensors to a topographic coordinate system and their adaptation to soil properties, it is advisable to use two explosive charges (100-150 g) with subsequent fixation of the arrival time of seismic and acoustic waves. The method is based on the fact of a change in the speed of sound propagation in various media depending on their density / 5 /. At the same time, the seismic receiver installed on the ground near the soil surface is affected by two components of the explosive effect: the seismic wave and the acoustic wave (Figs. 7 and 8).
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг.6 изображен график зависимости скорости звука в воздухе от температуры для нормального атмосферного давления 101325 Па;
- на фиг. 7 - схема воздействия на сейсмоприемник акустической и сейсмической волн от взрыва;
- на фиг. 8 - вид сигнала на выходе сейсмоприемника от взрывного воздействия.The invention is illustrated by drawings, where:
- figure 6 shows a graph of the dependence of the speed of sound in air on temperature for normal atmospheric pressure 101325 Pa;
- in FIG. 7 is a diagram of the impact on the seismic receiver of acoustic and seismic waves from an explosion;
- in FIG. 8 is a view of the signal at the output of the seismic receiver from explosive action.
Фронты сейсмической и акустической волн (фиг.8) будут сдвинуты во времени на время задержки tзад по причине того, что скорость распространения акустической волны (≈330 м/с) ниже скорости распространения сейсмической волны (≈600-1400 м/с) /5/. Скорость распространения акустической волны имеет слабую зависимость от температуры окружающей среды (±10%), а скорость распространения сейсмической волны сильно зависит от влажности и температуры /4, 5/. Этот факт целесообразно использовать для измерения скорости распространения сейсмической волны в конкретно взятом типе грунта, что позволяет выполнять адаптацию схемы обработки сейсмосигналов электронной схемой.The fronts of seismic and acoustic waves (Fig. 8) will be shifted in time by the delay time t ass due to the fact that the propagation velocity of the acoustic wave (≈330 m / s) is lower than the propagation velocity of the seismic wave (≈600-1400 m / s) / 5/. The propagation velocity of an acoustic wave has a weak dependence on the ambient temperature (± 10%), and the propagation velocity of a seismic wave is highly dependent on humidity and temperature / 4, 5 /. This fact is advisable to use to measure the propagation speed of a seismic wave in a particular type of soil, which allows the adaptation of the processing circuit of seismic signals by an electronic circuit.
Для определения расстояний от точек с известными координатами до точки установки датчика (датчиков) применяется акустическая волна, возникшая от взрыва небольшого количества (100-150 г) взрывчатого вещества. Достоинства данного метода заключаются в том, что скорость распространения акустической волны меняется незначительно в зависимости от температуры воздуха и атмосферного давления (фиг. 6) и /4/ и может быть легко определена в отличие от скорости сейсмической волны, которая имеет больший коэффициент затухания и большой разброс по скорости в зависимости от метеоусловий и свойств грунта /4, 5/. To determine the distances from points with known coordinates to the point of installation of the sensor (s), an acoustic wave is used, arising from the explosion of a small amount (100-150 g) of explosive. The advantages of this method are that the speed of propagation of an acoustic wave varies slightly depending on air temperature and atmospheric pressure (Fig. 6) and / 4 / and can be easily determined in contrast to the speed of a seismic wave, which has a larger attenuation coefficient and a large speed spread depending on weather conditions and soil properties / 4, 5 /.
Реализуется предлагаемый способ следующим образом. Implemented the proposed method as follows.
На определенном участке местности устанавливаются сейсмические датчики, имеющие свой номер и радиоканал для передачи данных на блок сбора и обработки информации. Seismic sensors with their number and radio channel for transmitting data to the information collection and processing unit are installed on a certain site of the terrain.
Выбирают два ориентира с заранее известными координатами (развилка дорог, тригонометрический пункт и т.д., либо координаты места установки определяются с помощью приемника спутниковой навигации) и измеряется температура воздуха. Two landmarks with pre-known coordinates are selected (fork in the road, trigonometric point, etc., or the coordinates of the installation site are determined using the satellite navigation receiver) and the air temperature is measured.
Координаты заносятся в блок сбора и обработки данных, куда заносится и скорость звука для реальных условий согласно графику (фиг.6). The coordinates are entered in the data collection and processing unit, where the speed of sound for real conditions is recorded according to the schedule (Fig.6).
Одновременно со взрывом (в точке 1) в блоке сбора и обработки данных включается таймер, который отсчитывает промежуток времени от момента взрыва до момента прихода сигнала от каждого сейсмодатчика, эти временные промежутки запоминаются как, например, t1-1, t1-2, t1-3, ..., t1-n в зависимости от количества датчиков (n - количество датчиков).Simultaneously with the explosion (at point 1), a timer is activated in the data acquisition and processing unit, which counts the time interval from the moment of the explosion to the moment the signal from each seismic sensor arrives, these time intervals are stored as, for example, t 1-1 , t 1-2 , t 1-3 , ..., t 1-n depending on the number of sensors (n is the number of sensors).
При взрыве во второй точке фиксируются временные промежутки t2-1, t2-2, t2-3, . .., t2-n, которые также запоминаются в блоке сбора и обработки данных. Используя координаты ориентиров по формулам (1) и (2), находятся угол наклона направления γ, проходящего через ориентиры 1 и 2 к горизонтальной линии координатной сетки Y, и расстояние между точками 1 и 2 (фиг.5).In an explosion at a second point, time intervals t 2-1 , t 2-2 , t 2-3 , are fixed. .., t 2-n , which are also stored in the data acquisition and processing unit. Using the coordinates of the landmarks according to formulas (1) and (2), we find the angle of inclination of the direction γ passing through
Используя данные о скорости звука в реальных условиях и полученные значения t1-1-t1-n, t2-1-t2-n, рассчитываются расстояния l1N и l2N для каждого датчика
l1N = t1-N • Cзвук. (5)
По формулам (3) и (4) находятся поочередно координаты каждого датчика.Using data on the speed of sound in real conditions and the obtained values of t 1-1 -t 1-n , t 2-1 -t 2-n , the distances l 1N and l 2N are calculated for each sensor
l 1N = t 1-N • C sound . (5)
According to formulas (3) and (4), the coordinates of each sensor are found alternately.
Данный способ позволяет также вычислять скорость распространения сейсмической волны в грунте
где Ссейс - скорость распространения сейсмической волны, м/с;
tзад - задержка фронта звуковой волны относительно фронта сейсмической волны (фиг.8), с.This method also allows you to calculate the speed of propagation of a seismic wave in the ground.
where C seism is the propagation velocity of the seismic wave, m / s;
t ass - the delay of the front of the sound wave relative to the front of the seismic wave (Fig), p.
Это позволяет определить физические свойства грунта и адаптировать аппаратуру, принимающую сейсмические сигналы, для повышения качества обработки принимаемых сигналов. This allows you to determine the physical properties of the soil and adapt the equipment receiving seismic signals to improve the quality of processing of received signals.
Источники информации
1. Псарев А.А., Коваленко А.Н. Военная топография. - М.: Военное издательство, 1986, 170 с.Sources of information
1. Psarev A.A., Kovalenko A.N. Military topography. - M.: Military Publishing House, 1986, 170 p.
2. Паша П. С. , Корнилюк Ф.Г. Военная топография. - М.: Военное издательство, 1952, 118 с. 2. Pasha P. S., Kornilyuk F. G. Military topography. - M.: Military Publishing House, 1952, 118 p.
3. ГОСТ 21.508-93. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов. 3. GOST 21.508-93. System of design documents for construction. Rules for the implementation of working documentation of master plans for enterprises, structures and civil housing facilities.
4. Сапожников М.А. Справочник акустика. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989, 7 с. 4. Sapozhnikov M.A. Reference Acoustics. 2nd ed., Revised. and add. - M .: Radio and communications, 1989, 7 p.
5. Гурвич И.И., Боганник Г.Н. Сейсмическая разведка: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. - М.: Недра, 1980, 551 с. 5. Gurvich I.I., Bogannik G.N. Seismic Intelligence: A Textbook for High Schools. 3rd ed., Revised. - M .: Nedra, 1980, 551 p.
Claims (1)
характеризующей физические свойства грунта, с учетом которых адаптируют электронную схему обработки сейсмосигналов к условиям применения сейсмодатчика в месте установки.A seismic-acoustic method for linking and adapting seismic sensors to terrain, including a linear straight serif method, which includes determining the coordinates of an object from the coordinates of two known points and the distance from these points to the object whose coordinates you need to find, characterized in that the distance from the base points to the seismic sensor is determined by the travel time of this distance by an acoustic wave from explosions at base points with previously known coordinates, while the distance is calculated by known the value of the speed of sound propagation (C sound ) in the medium and the time interval between the moment of the explosion and the moment of arrival of the acoustic signal to the seismic sensor (t 1-N ), at the same time using the delay time (t ass ) between the edges of the seismic and acoustic waves calculate the value of the propagation speed seismic wave (C seismic )
characterizing the physical properties of the soil, taking into account which they adapt the electronic circuit for processing seismic signals to the conditions of use of the seismic sensor at the installation site.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002102477A RU2202810C1 (en) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | Procedure of referencing and adaptation of seismic transmitters to locality |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002102477A RU2202810C1 (en) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | Procedure of referencing and adaptation of seismic transmitters to locality |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2202810C1 true RU2202810C1 (en) | 2003-04-20 |
Family
ID=20255200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002102477A RU2202810C1 (en) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | Procedure of referencing and adaptation of seismic transmitters to locality |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2202810C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607848C2 (en) * | 2015-04-09 | 2017-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Method for mounting a seismic sonde in the field |
-
2002
- 2002-01-28 RU RU2002102477A patent/RU2202810C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607848C2 (en) * | 2015-04-09 | 2017-01-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Пограничный научно-исследовательский центр Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Method for mounting a seismic sonde in the field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7302359B2 (en) | Mapping systems and methods | |
JP2020507750A (en) | Vehicle location method and system using surface penetrating radar | |
EP2472227A2 (en) | Portable housings for generation of building maps | |
Albert et al. | The effect of buildings on acoustic pulse propagation in an urban environment | |
CN107664758B (en) | Deep sea navigation positioning system and method based on long baseline or ultra-short baseline networking | |
Lass et al. | GPS and GIS for weed surveys and management | |
Ferrara et al. | GPR/GPS/IMU system as buried objects locator | |
KR102218582B1 (en) | System for underwater localization | |
CN114018273A (en) | Accurate positioning system and method for automatic driving vehicle in underground coal mine | |
Glowacki et al. | The intensity, directionality, and statistics of underwater noise from melting icebergs | |
US20110317154A1 (en) | Systems and methods for determining coordinate locations of sensor nodes of a sensor network | |
CN113176609B (en) | Underground shallow target positioning method based on earth sound field | |
CN110471096A (en) | A kind of distribution seabed flight node group localization method | |
RU2202810C1 (en) | Procedure of referencing and adaptation of seismic transmitters to locality | |
CN112147577B (en) | Explosion target passive positioning system and method based on seismic wave feature analysis | |
Elfadil et al. | Indoor navigation algorithm for mobile robot using wireless sensor networks | |
Pukanská et al. | Measurement of spatio-temporal changes of cave ice using geodetic and geophysical methods: Dobšiná Ice Cave, Slovakia | |
Bernstein et al. | Imaging radar maps underground objects in 3-D | |
WO2017222481A1 (en) | Gyroscopic georadar | |
CN112649789A (en) | Underwater remote positioning technology based on high-power low-frequency broadband pulse sound source | |
RU2789714C1 (en) | Method for checking the accuracy of navigation of an autonomous uninhabited underwater vehicle | |
Conejo-Martín et al. | Characterization of cavities using the GPR, LIDAR and GNSS techniques | |
CN116295158B (en) | Instrument and method for measuring sludge depth based on airborne double-frequency depth finder | |
Gracchi | Wireless sensor networks for landslide monitoring: application and optimization by visibility analysis on 3D point clouds | |
Tomić et al. | Method for calculation of noise fields in multiple-building environment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120129 |