中国石油大学华东普通物探实习报告.docx
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中国石油大学华东普通物探实习报告.docx
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中国石油大学华东普通物探实习报告
普通物探实习报告
专业班级:
勘查****班
学号:
*********
姓名:
***
时间:
2016年1月
指导老师:
*****
成绩
第一章实习的目的和意义
本次实习围绕《石油重磁电法勘探》课程展开,主要是了解石油勘探中的三种主要工作方法,即重力勘探、磁法勘探和电法勘探。
这三种方法也是今后工作中必须要用到的勘探方法。
因此,了解每种勘探方法的原理、熟悉各个仪器的使用方法、以及正确处理得到的数据是我们必要的技能。
。
通过实习,让本专业同学真正接触到石油勘探中的仪器与方法,提高同学们的实践能力,对课程中学到的理论知识有进一步的理解。
同时,学校内较为完善的实习场地,可以近似的模拟真实的工作环境。
在实地得到各种数据后,应用处理方法,对数据进行处理和解释,最终形成文字报告。
第二章各种方法的数据采集
一、实习内容与时间安排
《普通物探》主要以重力、磁力、电法三种方法为基础介绍了物探基本方法及原理,实习紧密结合教材及所学仪器、方法进行数据采集、处理、分析。
重力测量以整个校园为模拟测区,设计6条东西测线和6条南北测线,采集时对各点的重力场、大地坐标、记录时间进行测量和记录。
磁法测量以整个校园及实训场地为模拟测区,校园内设计6条东西测线和6条南北测线,使用的仪器为WCZ-2质子磁力仪,原始数据经整理得到成果数据,最后合并使用,绘制剖面图和平面等值线图。
采集时各点磁场测量、记录强度及时间,由于磁化率仪器损坏,所以不进行磁化率的测量和记录。
直流电测深测量沿一条测线进行,每个小组测量两个点的测深数据,最后经过合并得到一条测线的总测深数据,连成一条剖面。
直流电测深曲线形态合理,每次测量接地条件要好,最大、最小极距比足够大。
高密度电法和瞬变电磁测深二者选一个。
高密度电法本次由卓越班负责实地测量,瞬变电磁测深法,每个小组测量一段,各班组资料合并使用。
各方法资料分别整理分析,解释地下主要构造特征,如磁性体分布、主要界面起伏、电性分层等。
本次实习共分三大组,每大组再分为两小组。
安排3天时间进行数据采集,每天上午8:
30开始,到当天任务完成或天黑收工。
其余时间做资料的整理、分析、解释,以及报告编写。
学生本人被分配在第二大组的第二小组,即组4。
二、所选用的实习仪器及操作方法
(一)重力仪
重力勘探实习中,我们用的数据采集仪器是ZSM石英弹簧重力仪,此仪器是由我国北京地质仪器厂生产的,外形呈圆柱形,外径约为14厘米,高约40厘米。
1)仪器的主要技术指标
观测精度:
0.3g.u
读数精度:
0.1格
测程范围:
约50000g.u
直接测量范围:
约1400g.u电源:
2.5VDC
功耗:
小于1w净重:
6kg
该仪器具有测量精度较高,体积小,重量轻,便于携带,操作方便和计算简单等优点,因此,在我国的石油和金属矿区的重力测量中得到广泛应用。
2)仪器的结构
按照仪器各部分的功能和作用,ZSM型重力仪由弹性系统、光学指示系统、测量系统、保温隔热系统和辅助部分等五部分组成。
a)弹性系统由灵敏装置、测量补偿装置及温度补偿装置所组成,除平衡体的重荷及温度补偿金属丝外,其他元件全有熔融石英制成,并熔接成一个整体。
1-负荷
2-摆杆
3-摆扭丝
4-主弹簧
5-温度补偿框扭丝
6-读数弹簧
7-读数弹簧连杆
8-温度补偿框扭丝
9-读数框架扭丝
10-测程调节弹簧
11-指示丝
ZSM型重力仪弹性系统结构示意图
ZSM型重力仪弹性系统结构
b)光学指示系统
仪器平衡体的偏转是采用光学系统肉眼进行观察的。
光系由接目镜、刻度片、场镜、物镜全反射棱镜等组成的一具放大倍数约为250倍的显微镜,以及照明部分(灯泡、聚光镜)组成。
光学指示系统示意图
视域中所见到的“亮线”就是平衡体前端的指示丝在显微镜下的像,通过对亮线的观察,就可以知道平衡体偏转的情况,当重力增大时,平行体向下偏转一个角度,我们就可以从视域中看到亮线向右边产生一个位移;反之,当重力减小时,亮线将向左边移动。
c)测量系统
测量系统是由精密的测微螺丝(它包括一个测微螺杆和一个测微螺管)、导向装置、连杆及计数器组成。
3)测量的基本方法
将仪器的底盘放平、摆稳;
小心地将仪器从减震筒中取出,防止与筒壁碰撞,轻轻地安放在底盘上,并利用盘凹面粗略调平仪器(初学者禁止这样使用),注意不要将仪器三个脚螺丝中任意一、二个太靠近底盘边缘,以免摔倒仪器;
用左手轻轻提起照明电源开关;
旋转脚螺丝,进行纵、横水准器的细调。
水平调好后,在整个操作过程中,不得按压面板,以免纵、横水泡位置改变;
观察目镜筒内亮线的位置。
当亮线在刻度片零线位置左侧时,应顺时针方向旋转计数器旋钮;反之,当亮线在零线右侧时,应逆时针方向旋转计数器。
为了避免齿轮和螺丝间隙对读数的影响,每次读数时,总是保持从同一个方向将亮线调至零线重合,习惯上我们总是顺时针方向旋转计数器(亮线是从左到右移动),所以在逆时针方向旋转计数器时,应多转过一些时,从而在每次将亮线调至与零线重合时,均可做到顺时针方向旋转计数器旋钮。
当亮线与零线重合后,记下计数器上的读数(读取五位有效数字);
将计数器逆时针方向旋转半周至一周左右,使亮线偏离零线,重复上述步骤,读取第二个读数;
重复上述步骤,直到三次连续读数间的最大差值在允许误差之内为止;
检查水准器水泡位置,如水泡位置偏离不超过允许位,则按下照明开关,记下此时时间(作为该测点的观测时间);
最后,将仪器轻轻提起,小心地放回减震筒中,盖好筒盖,以便转移到下一测点进行观测。
除此之外在每次进行重力数据的采集时,不但要把重力数值记下来,还要将在此点的测量时间,以及所在地的大地坐标、高度等参数,这就涉及到了另一种仪器——GPS。
本次实习所用GPS为手持式GPS,可以读出大地坐标或经纬度以及高度等,本次实习所需记录的是大地坐标。
GPS的使用,首先要搜索锁定至少三颗卫星,然后按自己的需求设定使用大地坐标或者是经纬度。
在实际使用时,测量某一点的坐标要在该点静止几秒钟后再进行读数,如果读数不稳定,则选取出现频率最高的数据。
由于整个测量所需时间较长,需注意GPS电量是否充足,视情况选择不同的工作模式,以保证实习的正常进行。
(二)WCZ-2质子磁力仪
本次试验使用的磁力仪为WCZ-2型磁力仪,WCZ-2质子磁力仪是重庆奔腾数控技术研究所/重庆万马物探仪器有限公司在WCZ-1质子磁力仪基础上,增加GPS定位功能实现的新一代质子磁力仪,其磁场测量精度为±1nT,分辨率高达0.1nT,完全符合原地矿部发布的《地面高精度磁测工作规程》要求。
其具有的大存储容量、高分辨率、灵活性使它得以成为便携式、移动式、基站式磁力仪。
通过更改探头结构,可以以0.1nT的分辨率进行总场和水平、垂直梯度的测量。
WCZ-2型磁力仪
1)仪器的主要功能
可进行地磁场总场测量及梯度测量(水平梯度或垂直梯度,需增配专用探头);
可用于野外作业,也可用做基站测量;
GPS定位功能:
可预置测线端点的经纬度,仪器自动计算各测点的位置;可实时显示位置信息,以及和设定点位的偏差;
GPS授时功能:
自动修正仪器的内置实时时钟;
每个测量点均保存经纬度、高程和时间信息,且能定时测量、存储;
大屏幕显示,全中文界面,自动显示磁场强度曲线,操作简单;
带背光的液晶显示器,方便夜间测量;
人性化键盘设计,支持左、右手同时操作;
既可全量程自动调谐,也可人工调谐;
轻便便携,整套系统使用探头天线背架,一人可完成全部测量任务;
具有RS-232C计算机接口;
专业地质软件可绘制等值线图、剖面图等。
2)测量的基本方法
磁法测量测量分为场地测量与校园测区测量。
场地测量由于面积较小所以在测量时选用的是米尺进行测量,我们小组负责的是场地测量。
本次实习由于本天上午天气寒风加上阴天,所以我们轮流测量以保证每个组员都参与又保证效率。
磁场强度测量需多次测量,同时记录时间与磁场强度;
每次测量的点距大约为3M左右;
测量过程中需要将手机等远离测量区域。
(三)WDDS-1电阻率仪
电法测量中,电阻率测深法采用的是WDDS-1电阻率仪,该仪器为新一代智能电阻率仪器,可自动测量并存储电压、电流、视电阻率及自然电位参数,可广泛用于寻找地下水、确定水库坝基和防洪大堤隐患位置等水文、工程地质勘探中,亦用于金属矿产资源勘探、城市物探、铁道桥梁等方面,还能用于地热勘探。
1)仪器的主要操作说明
1测量之前应连好所有电缆,再打开高压供电电源。
2设置相应参数后,按测量键进行测量。
3测量完成之后,将显示测试数据。
2)测量的基本方法
电测深法的野外观测步骤可以大致归纳成以下几点:
1在老师的带领下,带好所有要用到的仪器设备,运送到所要进行电测深法野外测量的地段,在测点处摆好仪器和电源;
2我们先选好一段测线保证足够长,且位于整个测区中心部分;
3测点间隔大约为5米,总共约10个点;
4铺好几对不同距离的测量电极M1N1,M2N2,M3N3等,以及联接仪器用的导线。
5测量电极M与N间的距离应远小于供电电极AB之间的距离。
一般小到等于AB间距离的1/30即可,MN的最小距离为0.5~1m。
随着AB距离的增大,MN距离要适当加大,但通常不得大于AB距离的1/3。
加大MN之间的距离是为了便于观测,现象更明显;
6铺好AB供电线路。
负责连线的同学把电线与电极接上,并离开电极以免触电;
7首先进行检测仪器连接及显示是否正常,所测数据是否正常,如果正常则进行观测。
记录员记录电流电压和K值;
8我们这一组负责测量两个点,在每个点依次移动MN与AB的距离观测;
9观测完后经过老师验收后,进行工具整理,然后收工;
(四)E60T型瞬变电磁仪
瞬变电磁法也称时间域电磁法,简称TEM,它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。
简单地说,瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。
1)测量基本工作原理
在地面设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次电磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流:
断电后,感应电流由于热损耗而随时间衰减。
衰减过程分为早、中和晚期。
早期的电磁场相当于频率域中的高频成分,衰减快,趋肤深度小;晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。
通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。
2)测量的基本方法
我们首先进行测量参数的设定以及线圈的布置,发射线圈设置为50m*50m方框,测量线框为1m*1m,n匝,本次测量采用自动化程度较高的设置方式,操作人员只需在相应点位行部分操作即可。
(五)E60M型高密度电法仪
野外测量时只需将全部电极置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集,当将测量结果送入微机后,还可对数据进行处理并给出关于地断面分布的各种图示结果,由卓越班同学负责完成。
1、布电极,所用的时间较多,每条测线总共64个电极,电极距1m。
保证与地面充分接触。
2、将电极连到主机上,然后打开主机及软件,检测连接问题,发现电缆与电极,电极与地面间连接完好。
3、然后进行测量,先用的是温纳法进行测量,时间较长,将近一个小时测量完成,保存数据到新的文件夹。
4、同样的利用施隆贝格方法进行测量。
5、等待测量完成,便可以用U盘拷贝数据。
6、关闭主机,然后整理仪器。
第三章原始数据的分析整理
一、重力观测资料的整理
记录的重力数据主要包括:
普通点的编号、大地坐标、测量的时间、多次测量的重力值大小以及早基、午基、晚基的大地坐标、测量的时间、多次测量的重力值大小。
一般的重力数据的处理主要包括:
零点校正、地形校正、中间层校正、自由空间校正、纬度校正。
(一)重力观测资料的整理依据的基本原理
1)零点位移校正
早晚两次在基点上仪器测得的重力变化值就是该时间段重力仪的零点位移值
G=(st1-st2)*c
其中,st1、st2分别是t1和t2时刻测得基点的读格,c为重力仪的格值。
仪器每分钟的零点位移率为
K=
若某一个普通重力测点的测量时间为tk,则这个点的零点位移校正值为
Gtk=-K(tk-t1)
故该点的重力观测值为
GT=Gtk+GT1
式中,GT1是没有做零点校正前的重力观测值
2)布格重力异常值的求取
a)地形校正
校正原因:
地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内,对实测重力异常造成干扰,必须通过地形校正予以消除,又称为地改。
校正办法:
除去测点所在水准面以上的多余物质,并将水准面以下空缺的部分用物质填补起来。
b)中间层校正
校正原因:
经地形校正后,测点周围的地形变成水准面,但测点所在水准面与大地水准面或基准面(总基点所在水准面)间还存在着一个水平物质层,消除这一物质层的影响就是中间层校正。
校正办法:
中间层可当作一个厚度为Δh,密度为σ的无限大水平均匀物质面,其校正公式为:
测点高于大地水准面或基准面时,△h取正,反之取负。
中间层密度通常取为2.67g/cm3。
c)高度校正
校正原因:
若把地球当作密度均匀同心层分布的旋转椭球体时,地面每升高1m重力减小约3.086g.u.。
经地形、中间层校正后,测点与大地水准面或基准面间还存在一个高度差△h,要消除这一高度差对实测的影响,就要进行高度校正
校正办法:
测点高于大地水准面或基准面时,△h取正,反之取负
布格校正:
高度校正和中间层校正都与测点高程Δh有关,将这两项合并起来,统称为布格校正(δg布)
d)因为测区面积较小,所以纬度校正忽略不计
布格重力异常:
对观测值进行地形校正、布格校正后获得就是我们最后要求取的相对布格重力异常。
(二)观测资料整理的基本内容
由于学生本人分在第四小组,所以实际资料处理以测线四(南北走向)为详细说明:
零点漂移校正:
早晨8:
59分是基点测量值为2056.73mGal,中午11:
40基点测得重力值为2057.46mGal,,相差0.7333mGal,时间差为161分,由此计算各点零点漂移校正值。
其他所有重力测线的数据处理为同样的方法。
二、磁法观测资料的整理
磁法勘探(简称磁法),是通过观测和分析岩层的磁性及磁场特征,来研究地质构造及其分布形态和找矿的。
在所有勘探方法中,它是发展最早,应用广泛的一种方法。
磁法不仅可用于固体矿产的普查,也常用于石油天然气的普查和不同比例尺的地质填图及构造研究。
磁法勘探仪器操作比较简单,实习任务是对校区内的测线以及实习场地进行相应的磁法勘探,最后将数据进行统一的整合进行处理。
对于我们小组来说,我们的勘探任务是对实习场地进行勘探。
(一)磁法观测资料的整理依据的基本原理
因此对于磁法勘探的数据处理则先对单条测线的数据进行整理,而后同理进行其他测线上的数据的处理,其整理的理论描述如下:
根据基点测量的数据,进行日变校正
根据同一基点在不同时间的测量结果,求取日变改正量
日变改正:
式中
、
、
分别表示各测点上观测时间以及在前后两次基点上观测时间。
根据下式计算磁力异常:
即为:
磁异常值=磁场观测值—基点磁场观测值+日变校正值
(二)观测资料整理的基本内容
在实地的勘探过程中,理应进行两方面数据的记录,一是测点处磁化率的大小情况(因实验设备问题未能进行);二是测点处磁力的大小情况;因此只需进行磁力值的整理。
由于本次测量基点测量记录较为混乱,所以我们选择所有的基点平均值作为参考值,用测量值减去参考值即为相对参考值,这样既可以较好的作图,又可以较快的发现测量异常值及误差值。
通过以上的理论知识可得到如下处理情况
三、电法观测资料的整理
在此次实习中我们组学习采用的是电阻率测深法和瞬变电磁法,卓越班还采用了高密度电法,所采用的测量装置是WDDS-1电阻率仪、E60T型瞬变电磁仪、E60M型高密度电法仪。
对称四极装置(AMNB)的特点是
,记录点取在MN的中点,当AM=MN=NB时,这种对称等距排列称为温纳装置。
其装置系数可简化为
。
(一)电法观测资料的整理依据的基本原理
供电电极AB和测量电极MN均对称于测点布设、每改变一次供电极距,便可按下式计算该极距的视申阻率,即:
视电阻率
其中,
,
为测量电压。
对称四极测深排列示意图
(二)观测资料整理的基本内容
野外测量工作布置如图,对称四极测深排列示意图,供电电极AB和测量电极MN都以测点O为中心对称布置在一条直线上。
最初的供电电极距仅数米,逐步取一系列的递增值,每个数量级距离供电极距改变约5~6次,各供电极距AB/2在对数轴上应均匀分布(大致按照相同的倍数增大),每一个供电极距与前一个供电极距的比值大约为1.2~1.5左右。
选择供电极距时,要求最小的极距应能反映地表浅层电阻率,最大的极距则能满足勘探深度要求,并保证测深曲线尾支的完整,不妨碍解释最后一个电性层。
从勘探深度方面考虑,供电电极距AB/2应从最小勘探深度的一半变到最大勘探深度的5倍左右。
测量电极MN开始是固定的,例如取0.5m;随着供电电极距的加大,电压过小时,才取另一增大值,例如3m,以此类推,一般MN的大小约为AB的1/3~1/30。
改变MN时一般要求有2个供电极距以2组MN极距观测。
因为增大测量电极距MN会降低勘探深度,因此增大测量电极距MN时,曲线通常会出现脱节现象。
对脱节问题则一般采取的是取MN不同时测得的视电阻率的平均值作为AB/2处的视电阻率值,如果两种情况下的值相差比较大时则可根据曲线的走势情况选择其中一情况的值作为AB/2处的视电阻率值。
而对于相同MN相同AB的情况下,则可进行平均值处理,或者根据曲线走势进行择优选取。
对12个点的电测深数据进行相同的处理,则可得到处理后的数据。
第四章成果数据的成图与推断解释
一、重力数据成图及解释
(一)重力异常剖面图
根据实地重力实习所得的数据以及对其进行数据的校正处理后,从而可得到相应的重力异常剖面图和平面等值线图。
使用excel处理每条测线的重力异常图(横坐标为测点距离,纵坐标为重力异常值)如下:
由于学生本人分在第四小组,所实地测量的测线是4号测线,因此以测线4南北方向为例,将其数据整理校正后,做出此测线上的重力异常剖面曲线图,如下图所示。
测线4所得的重力异常剖面图中,横坐标表示的是测点之间的距离,每个点之间的间隔为50米;纵坐标表示的是重力每个测点所在位置重力异常值的大小。
由上图可以看出,测线上重力异常变化起伏比较大,此测线的重力异常值变化总体上是递增的。
从图线的相对数值变化,可以看出在200-500m区间内存重力异常相对比较稳定,表明此段地下岩层密度变化较小;而在500-600m处存在重力异常的极小值,可能有一定的局部低密度岩层,而且埋深较浅。
图件解释与推断:
由于测线号是按照测线由南到北由小到大标定的,因此测线的重力异常值变化的整体趋势是测线南端属于重力异常值比较小的区域,而北段则属于重力异常值比较大的区域。
在设备不是很精确而校正项比较单一的情况下,通过此图件可以推断出,在测线南段区域的地下介质的密度比较小,而在测线北段区域的地下介质的密度则相对比较大;对应于致密水平岩层的解释的话,则可理解为在测线南段的岩层埋深则相对于测线北段来说较浅,反映到数据上就是重力异常值相对比较小,反映到地层上可能是因为此处地层中存在的岩石密度较小或者基底下凹。
对应于地形的情况也是基本相符,在此测线上,由南端到北端海拔大致呈上升趋势,利用“布格异常消除了大地水准面以上的中间层和地形的影响,因此在高山区往往出现很大的负值;而在深海盆地内,却达到巨大的正值”理论研究成果得到,测线4的海拔走势是由南端向北端逐渐升高。
由实地的勘探我们了解到,在测线的南端是由填海造陆而成,从南端到北端地势是不断增高的,因此基本符合实际的情况。
其他测线则选取前三条测线进行重力异常分析,如下图所示:
图件解释与推断:
由1-3号南北测线重力异常剖面图可看出,在三条测线上整体来说,重力异常值变化的整体趋势是递增的。
测点起始处属于重力异常值比较小的区域,而随着测点距离的增大,重力异常值则增大。
也就是在测线开始区域的岩层埋深相对于后面的测点区域来说较浅,或者下伏岩石密度由低变高,其他也有可能是建筑物的影响。
由1-3号东西测线重力异常剖面图可看出,在三条测线上整体来说,重力异常值变化的整体趋势是递增的。
测点起始处属于重力异常值比较小的区域,而随着测点距离的增大,重力异常值则增大。
在此测线上,由西段到东段海拔大致呈上升趋势,由实地的勘探我们了解到,在测线的东端是小黄山,因此基本符合实际的情况。
或者说在测线上下伏岩石密度由低变高,其他也有可能是建筑物的影响。
由于版面原因,可以大致由此推断出其他测线的基本情况,即在整个测区内,重力异常值由西南方向到东北方向递增,这是符合实地情况的,具体产生的原因有以下两点:
1)我校南端为填海造陆而成,基岩埋藏较深,可理解为相同深度的地层中存在的岩石密度较小或者基底下凹。
2)我校东端为小黄山,地势较高,基岩埋藏较浅,可理解为相同深度的地层中存在的岩石密度较小或者基底下凹。
(二)重力异常平面等值线图
对所得的重力数据进行异常校正处理后,将所需数据整合为一个Excel表格,然后通过surfer软件对其进行网格化,最后绘出重力异常平面等值线图及三维异常图,图中曲线上的值则是某一重力异常值。
图中红、黄、绿色的区域代表的是正重力异常区,而蓝色或者深蓝色、浅紫色的区域代表的是负重力异常区。
重力异常平面等值线图(上为二维、下为三维)
图件解释与推断:
从整体上来看,在图的东北方向和西南方向是测区的负异常区,越往南其重力异常值越大呈现正值,中间夹杂有负的小区域;根据相关结论可推测,在测区的东北方是海拔比较高的地区,而往南则呈现海拔逐渐降低的趋势。
地表的起伏在一定程度上也反映出了基低的起伏,两者一般呈现负相关(可根据褶皱的形成形态进行类比),也就是东北方向基底比较低,南部和西北方向基底高,中间小的负异常区则变现为基底凹陷,考虑到此地的历史地理情况可知,在建校区之前,这里曾是沙滩地形,后面有小型山丘,是标准的海滩结构地形,因此所得的数据大致符合实际的地质情况。
而在图西南方向有负值区或许是因为海洋盆地存在凹陷的结构,从而产生了负异常区。
在存在重力异常骤变(等值线非常密集)的区域,可推断区域内可能存在断层结构。
为了能够更直观地反映测区内的重力分布情况,使用Surfur软件绘制重力异常三维图像,从中可以看出:
在整个测区的东北方向,图像显示较大的负异常,而越往南其重力异常值也越大并呈现正值,重力异常在大范围的稳定变化中,夹杂有负的局部异常小区域。
造成局部异常的原因有许多,包括:
地下岩石密度的不均匀,存在褶皱、断裂、透镜体等地质构造,地表建筑物影响,地下排水设施的影响等。
地表的起伏在一定程度上也反映出了基底的起伏,两者之间呈现负相关,也就是东北方向基底比较低,南部和西北方向基底高,中间小的负异常区则变现为基底凹陷。
二、磁法数据成图及解释
(一)磁异常剖面图
由于学生本人分在第四小组,负责实习场地从西到东前四条测线的实际测量,因此学生选择其进行整理和解释,通过数据整理,可以做出相对测量值的剖面变化图。
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