本发明涉及土地测绘，尤其涉及一种土地测绘用土层厚度测量方法及系统。
背景技术：
1、土地测绘是指使用以计算机技术、光电技术、网络通讯技术、空间科学、信息科学为基础，以全球定位系统、遥感、地理信息系统为技术核心，将地面已有的特征点和界线，通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息，供工程建设的规划设计和行政管理之用，土壤厚度是土壤的一个重要基本特性，能直接反映土壤的发育程度，与土壤肥力密切相关，是野外土壤肥力鉴别的重要指标，土层厚度测量是土地测绘中重要的测量项目之一，主要利用测量设备对土层的厚度进行测量，为工程建设的规划设计提供数据。
2、现有技术公开号为cn116518858a的文献提供了一种土地测绘用土层厚度测量装置，包括机体组件和测量驱动机构，所述机体组件包括机架、双轴电机、取样筒和顶盖；所述测量驱动机构包括电机支架、传动结构、扭矩传感器、驱动齿轮、两个齿条、内支架、激光测距传感器和压板；所述双轴电机设于所述机架的内部。通过双轴电机的输出轴带动取土筒转动的同时，利用传动结构带动驱动齿轮转动，转动的驱动齿轮利用齿条带动双轴电机及取土筒整体上下运动，从而无需手动或加装液压驱动的方式控制设备上下运动，提高了工作效率，节约了设备成本，且可以通过扭矩传感器对驱动齿轮的扭矩力数据进行检测，用以防止因运动受阻而导致设备损坏的情况发生，增加了对设备的保护。
3、上述中的现有技术方案虽然通过现有技术的结构可以实现有关的有益效果，但是仍存在下列缺陷：现有技术使用钻杆尾部的激光测距仪测量取土筒中土样距激光测距仪的距离来测量土层厚度，土样在钻进和挤压过程中可能出现体积上的压缩，并不能体现真实的土层厚度，未考虑准确的停止位置，仅通过激光测距仪无法及时的获取土层的厚度，需取芯后对土层进行测量，未考虑钻孔位置的设置。
4、鉴于此，我们提出了一种土地测绘用土层厚度测量方法及系统。
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、本技术的目的在于提供一种土地测绘用土层厚度测量方法及系统，解决上述背景技术中提出的技术问题，可以通过压力传感器的数值突变确定是否到达土层边缘，通过地质雷达探测避开土层中的异常体，使用目标检测确定土层厚度，实现更好的测量土层厚度，分析土层厚度的变化。
3、2.技术方案
4、本技术实施例提供了一种土地测绘用土层厚度测量方法及系统，所述技术方案包括如下几个方面。
5、本技术供了一种土地测绘用土层厚度测量方法，包括以下步骤：
6、s1、通过地质雷达探测仪探测土层中是否含有岩石块、裂缝和空洞等异常体；对异常体位置进行标记；
7、s2、将待检测区域划分为均匀的子区域，在每个子区域内根据探测结果选取多个邻近的钻孔位置，避开异常体，规划行进路线；
8、s3、移动钻孔取样设备到需要钻孔位置，使用钻孔取样设备进行钻孔，当钻头与地面接触时，压力传感器数据显示压力变化(此时记录位移传感器上显示的数据，整体对钻杆和支撑架进行拍摄图像)；然后使钻头和钻杆逐渐钻进地下，直到压力传感器数据突变，停止钻孔，此时记录位移传感器上显示的数据；整体对钻杆和支撑架进行拍摄图像；
9、s4、使用目标检测的方式检测钻杆上的标志物位置的变化获取土层的厚度；或通过位移传感器测量钻头下降的距离，得出土层的厚度；
10、s5、关闭钻头孔洞内部安装在固定在钻杆壁上的阀门，通过边振动边提拉的方式提出钻头和钻杆；
11、s6、更换钻杆；待钻杆更换后依据设计好的路径自动移至下一钻孔位置；
12、s7、打开换下的钻杆的连接器，获取内部的土样；
13、s8、去除或重新检测异常数据，根据子区域内的土层厚度，计算子区域内土层厚度的平均值，为土层厚度整体分析提供数据。
14、本技术实施例提供了一种土地测绘用土层厚度测量系统，包括：厚度检测设备、路径规划设备和钻孔取样设备；
15、厚度检测设备，包括摄像头和目标检测模块，通过支撑模块上部署的摄像头传回的图像或视频检测钻杆标志物的移动位置，通过目标检测模块获取标志物的位置变化；进而获取土层厚度；
16、目标检测模块包括目标检测模型yolov5，收集一些含有钻杆标志物的图像，使用矩形框将标志物标记出来制成数据集，将数据集分为训练集、验证集和测试集，选择yolov5s模型，使用yolov5提供的代码和配置文件对划分好的数据集进行训练测试并保存训练好的模型，使用保存的目标检测模型检测钻杆标志物，以矩形框的中心代表标志物的位置，根据钻进前后的标志物位置变化计算距离，得到土层的厚度。
17、路径规划设备包括地质雷达探测仪和异常体检测模块；根基地质雷达探测仪的探测结果结合地形图将待测量区域分为多个均匀的子区域，在子区域内选取多个邻近钻孔位置，依据钻孔位置和地形图，将钻孔位置作为节点，钻孔位置间可供移动的路线抽象形成有向图，采用dijkstra算法进行路径规划：异常体检测模块，通过地质雷达传回的信号分析土层中异常体的位置。
18、钻孔取样设备，根据规划好的路径移动到钻孔位置，固定后进行冲击钻进，压力传感器检测到压力突变时(阻力突然变大或变小，表示从土层到岩石层，空洞或地下水等)，表示到达土层边界，停止钻进，封闭取土器，提拉钻头钻杆，获取取土器中的土样。
19、作为本发明一种可选方案，所述异常体检测模块使用地质雷达设备收集地层中各种介质的物性参数，如电磁波速度、介电常数等，设置雷达的主频率、采样长度、采样频率、点距和迭加次数等参数，布置侧线，雷达从地表发射高频率的电磁波，电磁波在地下反射后，通过接收天线收集反射信号，利用专业软件对收集到的雷达数据进行处理和分析，识别反射波的同相轴，判断异常体的位置和形态，根据雷达剖面图的反射特征，推断地下是否存在岩石块、裂缝、空洞等异常体，并确定其大致位置，将异常体位置记录入数据库，记录异常体的位置数据。
20、采用dijkstra算法进行路线规划：
21、将可行进路线抽象为有向图，以钻孔位置为节点，路线为连接节点的有向边，使用dijkstra算法为厚度测量系统规划最优路径,使行进总路线最短，dijkstra算法会从起点开始，逐步扩展到图中的其它节点，同时记录每个节点到起点的最小权重。钻孔位置的选取需要避开异常体的位置。dijkstra算法具体步骤如下：
22、a，初始时，s只包含源点，即s＝{顶点}，v的距离为0。u包含除v外的其他顶点，u中顶点u距离为边上的权(若v与u有边)或(若u不是的出边邻接点)。
23、b,从u中选取一个距离v最小的顶点k,把k加入s中(该选定的距离就是v到k的最短路径长度)。
24、c，以k为新考虑的中间点，修改u中各顶点的距离；若从源点v到顶点u的距离(经过顶点k)比原来距离(不经过顶点k)短，则修改顶点u的距离值，修改后的距离值的顶点k的距离加上边上的权。
25、d，重复步骤b和c直到所有顶点都包含在s中。
26、作为本发明一种可选方案，所述钻孔取样设备包括：
27、钻孔模块，包括钻头和钻杆，所述钻头中设有圆形空洞，钻头与钻杆相连接，钻杆内部为中空的取土器，用于采集土样，取土器为包括两个可以分开的半圆形管道，两个半圆形管道通过连接器连接，钻杆上设置有标志物，标志物用于目标检测；标志物为三角形，也可以为圆形或其它形状，钻头与钻杆之间安装有压力传感器，用于获取钻进时的阻力；
28、振动模块，包含有振动器，能够产生可以调节的高频振动和低速回转作用，振动器通过卡环连接器连接钻杆，将振动器的振动力和回转力传递到钻杆上，能够在钻进过程中自动分离和连接；
29、移动模块，包括自动控制小车，根据待测区域地形和规划好的移动路径，自动移动至钻孔位置；
30、支撑模块，包括支撑架；待测量系统移动至钻孔位置时，通过支撑架将钻孔模块固定，防止钻孔偏移或倾斜，支撑架上设置有可拍摄整个钻杆的摄像头，用于检测钻杆上的标志物，计算土层厚度。
31、驱动机构,支撑架上固定设置有驱动机构；驱动机构包括电机和伸缩气缸；伸缩气缸固定设置在支撑架的顶部，伸缩气缸的活动杆上固定设置有电机；电机的转轴与钻杆可拆卸的固定连接；可通过伸缩气缸带动钻杆上下移动，通过电机带动钻杆进行钻孔。
32、作为本技术文件技术方案的一个方面，所述钻头中心为圆形孔洞，方便钻进时土样进入钻杆中的取土器中，钻杆为中空的刚性杆，通过连接器与钻头相连，钻头与钻杆之间设有压力传感器，在遇到压力突变时及时停止钻进，钻杆中设置有放置取土器的部分，上下设置有阀门，钻进时阀门敞开，方便土样进入，提拉时阀门关闭，防止因提拉振动导致土样丢失，钻杆外壁设置有方便测量土层厚度的刻度标记，方便使用目标检测计算钻杆下降距离，获取土层厚度，取土器为两个可以分开的半圆形管道组成的，通过连接器连接，方便取土器取出后分为两个半圆管道，可以完整的获取土样。
33、作为本技术文件技术方案的一个方面，振动模块包括振动源，振动源是振动器的核心部件，能够产生旋转、往复、振荡等运动，从而产生振动力，振动传递机构：振动传递机构是振动器的连接部件，能够将振动源的运动传递到振动体上，同时也能够调节振动的方向、幅度和频率，振动隔离机构：振动隔离机构是振动器的保护部件，它可以是橡胶垫、减震弹簧、减震器等，它们能够减少振动对振动器本身和周围环境的影响，提高振动器的稳定性和安全性，通过卡环连接器连接钻杆，钻杆和钻头在振动传递机构的作用下产生振动，从而完成振动器的功能。
34、作为本技术文件技术方案的一个方面，支撑架顶部下方固定设置有位移传感器，可通过位移传感器测量钻头下降的距离。
35、3.有益效果
36、本技术实施例提供的技术方案可以带来如下有益效果：
37、1.通过压力传感器的压力突变检查介质的变化及时停止；
38、2.通过地质雷达探测仪排除土层中的石块，空洞等异常体位置，防止异常体影响土层厚度的测量产生影响；
39、3.可以根据地形和地质雷达探测结果，规划好移动路径，使移动的总路线最短,提高效率；
40、4.可以通过对子区域内不同位置多次测量，避免异常值出现，更好的分析土层变化趋势。
1.一种土地测绘用土层厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的土地测绘用土层厚度测量方法，其特征在于：将步骤s3和s4替换为；
3.一种基于权利要求1所述的土地测绘用土层厚度测量系统，包括：厚度检测设备、路径规划设备和钻孔取样设备；其特征在于：
4.根据权利要求3所述的土地测绘用土层厚度测量系统，其特征在于：目标检测模块包括目标检测模型yolov5，收集含有钻杆标志物的图像，使用矩形框将标志物标记出来制成数据集，将数据集分为训练集、验证集和测试集，选择yolov5s模型，使用yolov5提供的代码和配置文件对划分好的数据集进行训练测试并保存训练好的模型，使用保存的目标检测模型检测钻杆标志物，以矩形框的中心代表标志物的位置，根据钻进前后的标志物位置变化计算距离，得到土层的厚度。
5.根据权利要求3所述的土地测绘用土层厚度测量系统，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的土地测绘用土层厚度测量系统，其特征在于：dijkstra算法具体步骤为：
7.根据权利要求1所述的土地测绘用土层厚度测量方法，其特征在于：所述钻孔取样设备包括：
8.根据权利要求7所述的土地测绘用土层厚度测量方法，其特征在于：，所述取土器包括两个可以分开的半圆形管道，两个半圆形管道通过连接器连接，钻杆上设置有标志物，标志物用于目标检测；钻头与钻杆之间安装有压力传感器。
9.根据权利要求8所述的土地测绘用土层厚度测量方法，其特征在于：标志物为三角形或圆形；钻杆上下设置有阀门，钻进时阀门敞开，方便土样进入，提拉时阀门关闭，防止因提拉振动导致土样丢失，钻杆外壁设置有刻度标记。
10.根据权利要求7所述的土地测绘用土层厚度测量方法，其特征在于：所述支撑架顶部下方固定设置有位移传感器，可通过位移传感器测量钻头下降的距离。
