基于气垫船勘测泥炭储量的系统及其勘测泥炭储量的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种泥炭储量的大面积高精度快速勘测技术。
【背景技术】
[0002]泥炭是沼泽湿地特有的有机矿产资源。据不完全统计，我国泥炭储量约为46.7 X18吨，仅诺尔盖湿地泥炭储量就达19X 18亿吨。泥炭地是一个重大的土壤碳储地和甲烷库。由于泥炭富含有机质、纤维和多种物质成分，在能源、工业、农业、牧业、环境保护以及医药卫生等方面有着广阔的用途和开发前景，因此它是一种具有多种用途的宝贵自然资源。显然，科学地有计划地开发并综合利用泥炭资源的先决条件是对泥炭厚度、分布和容量的有效勘测。
[0003]与传统的费时费力的用土钻大面积网格调查方法相比，探地雷达(GPR)在盘点和绘制泥炭地的详细分布图方面，具有速度快，耗时少，并可获得泥炭的厚度、体积和几何尺寸信息等优点。然而，由于沼泽湿地通常位于水陆交错地带，其泥炭通常埋藏于积水的泥沼、草地和低矮灌丛等下面，甚至常年淹没在小溪、河流及湖泊之下，致使探地雷达设备不能直接进入到这些地域进行现场测量，因此，探地雷达这一需要现场测量的技术在大规模高精度快速普查泥炭资源的应用和推广方面还存在着巨大困难。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决探地雷达设备不能直接进入到沼泽湿地进行现场泥炭测量的问题，从而提供了一种基于气垫船的勘测泥炭储量的系统及勘测泥炭储量的方法。
[0005]基于气垫船勘测泥炭储量的系统，它包括气垫船1、GPS系统2、GPR系统3、中心计算机4和采样装置5;
[0006]气垫船I，用于作为GPS系统2、GPR系统3、中心计算机4和采样装置5的安装设置平台，并在GPR系统3、GPS系统2、中心计算机4和采样装置5协同配合下，对埋藏于积水泥沼、草地和低矮灌丛下的泥炭以及淹没在小溪、河流及湖泊之下的泥炭进行勘测；
[0007]GPS系统2，用于对气垫船I进行定位和导航，并将气垫船I的位置信息存储在中心计算机4内的数据存储单元内，同时，GPS系统2的显示器还显示存储在中心计算机4内的预设的气垫船I下一时刻将要到达的地理位置坐标信息；
[0008]GPR系统3，用于探测地下地质信息，并送至中心计算机4的数据存储单元；
[0009]采样装置5，用于采集土壤和水样并进行现场检测，并将检测到的土壤和水样的各项数据信息送至中心计算机4的数据存储单元；
[0010]中心计算机4，用于对接收到的各种数据信息进行存储、处理和显示处理结果，还用于向GPR系统3发送工作指令和工作参数，以及用于向GPS显示器发送预设的气垫船I下一时刻将要到达的地理位置坐标信息。
[0011 ]其勘测泥炭储量的方法，由以下步骤实现:
[0012]步骤一:根据泥炭地分布的初步信息，确定勘测范围，设置探测网格，再根据探测网格中的交点确定探测网点，确定探测网点的地理坐标，并将要测量的所有预设的探测网点的地理坐标通过人机交换模块4-1输入到中心计算机4内；
[0013]步骤二:气垫船I根据GPS显示器2-1显示的当前气垫船I地理坐标以及由中心计算机4传送给GPS显示器2-1的预设的探测网点的地理坐标信息来确定行走路线，当气垫船I当前地理坐标与预设的探测网点的地理坐标基本重合时，GPR系统3和采样装置5开始工作，当GPR系统3和采样装置5工作结束后，气垫船I将行进到下一个预设的待测网点进行工作；
[0014]步骤三:在气垫船I的行走路线的每个网点上，GPR系统3依次对每个探测网点进行探测；
[0015]或者，当气垫船I行进在两个探测网点之间时，GPR系统3根据GPR系统3设定的采样间隔进行连续的数据采集，同时，中心计算机4实时存储GPR系统3探测到的泥炭地的泥炭深度，GPS系统2采集的气垫船I的地理坐标、测量时间和气垫船I的速度、以及采样装置5对各个探测网点的土壤和水样进行抽样采集和检测获得的土壤和水样的数据信息；
[0016]步骤四:重复步骤二和步骤三，直至完成对所有预设的探测网格点的各种数据测量；
[0017]步骤五:通过中心计算机4的人机交换模块4-1查看和分析存储在数据存储模块4-2中的各个探测网点的GPR图像、气垫船I的地理坐标、测量时间、气垫船I的速度、气垫船I离地高度、以及土壤和水体的各项数据，并通过数据处理模块4-3首先消除由气垫船I的气囊层1-5和湿地水层等对雷达图像造成的干扰，其次消除由周围环境噪声对雷达图像造成的干扰，然后，利用获得的各项数据，对所测泥炭的GPR图像进行泥炭深度的计算和读取，最终获取泥炭地的泥炭的储量信息。
[0018]本发明带来的有益效果是:
[0019]1、本发明借助气垫船I底部与地面或水面之间形成的气囊层1-5，并在船后面的螺旋桨推进风机1-1提供的推力作用下，可以实现GPR在积水泥沼、草地、低矮灌丛以及小溪、河流和湖泊表面等复杂沼泽湿地地表的现场泥炭厚度的大面积快速勘测；
[0020]2、以气垫船I为平台，在GPR系统3、GPS系统2、采样装置5和中心计算机4的配合下，能够实现GPR在大面积沼泽湿地中的泥炭储量的快速网格化测量，并通过数据处理模块4-3的图像处理来消除由气垫船气囊层和湿地水层等对雷达图像造成的干扰，最终获取泥炭地的泥炭储量和泥炭埋藏的地下3-D立体景观图像。
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述的基于气垫船勘测泥炭储量的系统的结构示意图；
[0022]图2为基于气垫船勘测泥炭储量的系统各组成系统安装的相互位置关系示意图；
[0023]图3为图2的剖视图。
【具体实施方式】
[0024]【具体实施方式】一:参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于气垫船勘测泥炭储量的系统，它包括气垫船1、GPS系统2、GPR系统3、中心计算机4和采样装置5;
[0025]气垫船I，用于作为GPS系统2、GPR系统3、中心计算机4和采样装置5的安装设置平台，并在GPR系统3、GPS系统2、中心计算机4和采样装置5协同配合下，对埋藏于积水泥沼、草地和低矮灌丛下的泥炭以及淹没在小溪、河流及湖泊之下的泥炭的进行勘测；
[0026]GPS系统2，用于对气垫船I进行定位和导航，并将气垫船I的位置信息存储在中心计算机4的数据存储模块4-2内，同时，GPS系统2的显示器2-1还显示存储在中心计算机4内的预设的气垫船I下一时刻将要到达的地理位置坐标信息；
[0027]GPR系统3，用于探测地下地质信息，并送至中心计算机4的数据存储模块4-2;
[0028]采样装置5，用于采集土壤和水样并进行现场检测，并将检测到的土壤和水样的各项数据信息送至中心计算机4的数据存储模块4-2;
[0029]中心计算机4，用于对接收到的各种数据信息进行存储、处理和显示处理结果，还用于向GPR系统3发送工作指令和工作参数，以及用于向GPS显示器2-1发送预设的气垫船I下一时刻将要到达的地理位置坐标信息。
[0030]本实施方式，当气垫船I采用小型气垫船时，以便基于气垫船勘测泥炭储量的系统对小面积沼泽湿地的泥炭厚度信息进行灵活而准确地测量。
[0031]【具体实施方式】二:参见图1、2和3说明本实施方式，本实施方式是【具体实施方式】一所述的基于气垫船勘测泥炭储量的系统的进一步限定，所述的GPR系统3包括GPR天线3-1和GPR主机3-2，GPR天线3-1使用带有屏蔽壳的天线，GPR天线3-1固定在气垫船I的座舱底部隔板1-7上，
[0032]GPR主机3-2固定在GPR天线3-1屏蔽壳上，且位于GPR天线3-1的屏蔽壳的上部与雷达操作人员座位1-3的底部之间，
[0033]GPR主机3-2除了用于探测地下地质信息外还与中心计算机4进行数据交换，雷达操作人员座位1-3位于驾驶员座位1-4的后方。
[0034]本实施方式，GPR天线3-1固定在气垫船I的座舱底部隔板1_7上，从而避免了GPR天线3-1以往在紧贴地面快速行进测量时由于地面不平造成的天线颠覆以及由于沼泽湿地的水浸造成的天线损坏等现象。
[0035]GPR天线3-1使用带有屏蔽壳的天线，气垫船I座舱底部隔板1-7是由具有良好电磁波通透特性的玻璃钢等非金属材料制成，GPR天线3-1可以透过气垫船座舱底部隔板1-7来收发电磁波，从而使GPR系统3在完成对沼泽湿地泥炭的实时探测的同时，还使GPR系统3本身与气垫船I上的电器设备具有良好的电磁兼容性。
[0036]【具体实施方式】三:本实施方式是【具体实施方式】二所述的基于气垫船勘测泥炭储量的系统的进一步限定，所述的GPR天线3-1为屏蔽型GPR天线，其中心频率为10MHz或250MHz ο
[0037]【具体实施方式】四:本实施方式是【具体实施方式】三所述的基于气垫船勘测泥炭储量的系统的进一步限定，所述的中心计算机4内安装有人机交换模块4-1、数据存储模块4-2和数据处理模块4-3 ；
[0038]人机交换模块4-1，用于操作GPR系统3进行工作、输入由采集装置5采集和检测到的样品数据信息以及显示雷达地质图像和由GPS系统2传来的气垫船地理位置的坐标等信息;
[0039]数据存储模块4-2，用于存储由GPR系统3测量到的地下地质数据和图像、存储由GPS系统2测量到的当前气垫船的地理位置坐标数据和预设的气垫船I下一步将要到达的地理位置坐标数据，并且还存储由采集装置5采集和检测到的样品数据信息等；
[0040]数据处理模块4-3，用于处理GPR系统3探测到地下的地质信息、GPS系统2采集到的地理坐标数据以及采集装置5采集到的土壤和水的样品数据等，并通过数据处理模块4-3的图像处理来消除周围环境造成的噪声干扰；
[0041]本实施方式，雷达操作人员通过人机交换模块4-1，利用数据处理模块4-3可以消除由气垫船船底与地面形成的气囊层1-5对GPR数据和图像造成的干扰，以及消除在水面测量时由于水体对探测水底泥炭厚度信息造成的干扰等。
[0042]【具体实施方式】五:本实施方式是【具体实施方式】三所述的基于气垫船勘测泥炭储量的系统的进一步限定，所述的GPS系统2包括GPS显示器2-1、GPS主机2-2和GPS天线2-3;
[0043]GPS显示器2-1安装在气垫船I的操作台前面板上，
[0044]GPS主机2-2固定在GPR天线3-1的屏蔽壳上，
[0045]GPS天线2-3通过支撑杆固定在GPR天线3-1的屏蔽壳上方，GPS天线2_3位于气垫船I的驾驶员座位1-4与雷达操作人员座位1-3之间，
[0046]GPS显示器2-1，一方面用于实时显示由GPS主机2-2传送过来的气垫船I当前的地理坐标数据，另一方面还用于显示在中心计算机内预设的气垫船下一步将要到达的泥炭地