發(fā)布時間：2018-08-11 17:04

【摘要】：地面三維激光掃描技術(shù)作為一種能夠快速完整、精確地獲得被測目標(biāo)的點云數(shù)據(jù),在微觀尺度的侵蝕監(jiān)測方面的應(yīng)用逐漸廣泛。微觀地形由于地形表面起伏較小,降雨侵蝕后地形、地貌變化相對較小,若想對此類較小地形變化做出準(zhǔn)確監(jiān)測分析,則需要較高精度的觀測儀器,三維激光掃描技術(shù)的高精度恰好能夠滿足侵蝕監(jiān)測的要求。高密度點云可以完整描述坡面某一時刻的具體形態(tài),相比于傳統(tǒng)觀測方式,三維激光掃描技術(shù)具有非接觸性測量的特點,可保證微地形在測量過程不會因為觀測過程而發(fā)生變化,對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行插值建模生成高精度的微地形DEM,能夠準(zhǔn)確定量的反映微地形的各種地形因子。研究采用野外小區(qū):20cm深耕、10cm深耕、裸坡三種地形,每15天一次,累計觀測4次的觀測數(shù)據(jù);室內(nèi)小區(qū)20cm深耕、10cm深耕、裸坡、5cm細(xì)溝、10cm細(xì)溝、15cm細(xì)溝六種地形在40mm/h、90mm/h、120mm/h三種雨強(qiáng)條件下雨前、雨后的觀測數(shù)據(jù)。采用地理信息相關(guān)軟件對點云數(shù)據(jù)加以處理分析,提取不同尺度條件下各類微地形的坡度、坡向、坡度變化率和坡向變化率;對坡度、坡向定性研究微地形變化與觀測尺度之間的相關(guān)性,對坡度變化率、坡向變化率的研究得出坡度、坡向的變化值域。得出結(jié)論當(dāng)觀測的地形坡度分布相對平緩時可以采用較低的分辨率進(jìn)行觀測,但對微地形坡度而言不能夠采用20mm以下的觀測尺度;坡向的變化則與觀測尺度的相關(guān)性較小。選取深耕、裸坡兩種地形條件下三種觀測尺度變化的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行抽稀、加密處理,并且探討抽稀加密處理后微地形地坡度、曲率、糙度的變化特征。得出結(jié)論針對于起伏較小的地形采用抽稀處理后計算曲率速率會提高,且精度不會降低;1mm的數(shù)據(jù)抽稀加密過程中糙度變化規(guī)律性很強(qiáng),可以探索規(guī)律,建立抽稀尺度與糙度之間關(guān)系,通過抽稀提高數(shù)據(jù)的計算效率。對野外條件下20cm深耕、10cm深耕、裸坡三種地形每15天的觀測結(jié)果;室內(nèi)試驗20cm深耕、10cm深耕、裸坡、5cm細(xì)溝、10cm細(xì)溝、15cm細(xì)溝六種地形在40mm/h、90mm/h、120mm/h三種雨強(qiáng)條件下雨前雨后的觀測數(shù)據(jù)提取出雨前、雨后糙度微地形的糙度。得出野外地形條件下地形與糙度變化呈正相關(guān),室內(nèi)條件下雨強(qiáng)對于糙度影響十分復(fù)雜;裸坡在降雨強(qiáng)度變化的情況下糙度變化耕接近細(xì)溝而并非耕作地形,耕作地形糙度變化為先夷平而后產(chǎn)生侵蝕,而溝蝕則直接產(chǎn)生侵蝕現(xiàn)象。
[Abstract]:As a kind of point cloud data which can be obtained quickly and accurately, 3D laser scanning technology has been widely used in micro-scale erosion monitoring. Because of the small fluctuation of topographic surface, the topography and geomorphology change after rainfall erosion are relatively small. If we want to make accurate monitoring and analysis of this kind of smaller topographic change, we need a high precision observation instrument. The high accuracy of 3D laser scanning technology can meet the demand of erosion monitoring. High density point cloud can describe the specific shape of the slope at a certain time. Compared with the traditional observation method, 3D laser scanning technology has the characteristics of non-contact measurement. It can ensure that the microtopography will not change as a result of the observation process. The point cloud data can be interpolated to generate a high-precision micro-terrain DEM which can accurately and quantitatively reflect the various terrain factors of the micro-terrain. In this study, the observation data of 10 cm deep tillage and 10 cm deep tillage, 10 cm deep tillage and 10 cm deep tillage in indoor 20cm plot were studied. The observation data of six kinds of topographical features of 15 cm rill in 5 cm rill, 10 cm rill and 15 cm rill in 40 mm / h ~ 90 mm / h / h ~ 120 mm / h rain intensity before and after rain. The point cloud data are processed and analyzed by geographic information related software to extract the slope, slope direction, slope change rate and slope direction change rate of all kinds of microtopography under different scales. The correlation between the microtopography change and the observation scale is studied qualitatively. The variation range of slope and direction is obtained from the study of slope change rate and slope direction change rate. It is concluded that when the topographic gradient distribution is relatively smooth, the low resolution can be used, but the observation scale below 20mm can not be used for the micro-terrain slope, and the variation of slope direction is less correlated with the observation scale. The point cloud data of three kinds of observation scale changes under the condition of deep tillage and bare slope were selected to be thinned and encrypted, and the variation characteristics of slope, curvature and roughness of microtopography after thinning and infilling treatment were discussed. It is concluded that the calculation of curvature rate will be improved after thinning treatment, and the precision will not be reduced in the process of razing and encrypting the data with less undulation, so the regularity of roughness variation is very strong, and the law can be explored. The relationship between rawness scale and roughness was established, and the efficiency of data calculation was improved by thinning. The observation results of 20cm deep tillage 10cm deep tillage and bare slope three kinds of terrain were observed every 15 days under field conditions, and 20cm deep tillage 10cm deep tillage experiment was carried out in laboratory. Five cm rill, 10 cm rill, 15 cm rill, six topographical conditions: 40 mm / h, 90 mm / h, 120 mm / h, before and after rain, the roughness of the topography was obtained before and after the rain. The results show that there is a positive correlation between the roughness and the topography in the field, and the effect of strong rain on the roughness is very complicated, and the roughness change of bare slope is close to the ravine, but not the tillage, when the rainfall intensity is changing. The roughness of tillage is flattened first and then eroded, and erosion is directly caused by trench erosion.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P225.2;P217

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本文編號：2177659