基于無人機航測黃河源彎曲河道泥沙虧損量計算
發(fā)布時間:2021-01-23 10:11
彎曲河流的河道沖淤變化在長時間尺度處于動態(tài)的平衡狀況,其泥沙輸移部分來自于凹岸沖刷與凸岸淤積的差值。2018年采用無人機航測獲取黃河源典型彎曲河流(麥曲、哈曲、格曲和蘭木錯曲)連續(xù)彎道的低空影像數(shù)據(jù),通過圖像技術(shù)處理后生成高精度地形,進(jìn)而提取單個彎道和連續(xù)彎道的斷面地形,計算彎道凸、凹兩側(cè)斷面面積和相鄰斷面間的差值。結(jié)果表明,凹岸侵蝕崩岸產(chǎn)生的泥沙量與凸岸點邊灘淤積的泥沙量是不平衡的,即存在一個泥沙虧損量。對于單個彎道,蘭木錯曲單位河長的泥沙虧損量約為0.191 m3,麥曲、哈曲和格曲單位河長的泥沙虧損量約為0.045 m3,且相同河段的沿程虧損量具有不均勻性,其間接反映不同彎道橫向的遷移速率具有差異性。
【文章來源】:水科學(xué)進(jìn)展. 2020,31(01)北大核心
【文章頁數(shù)】:12 頁
【部分圖文】:
研究區(qū)域
在優(yōu)化的DEM影像上提取彎道斷面(圖2),現(xiàn)以提取某斷面為例,簡要介紹本研究建立的計算方法。由于UAV航測地形數(shù)據(jù)只能獲取地面高程,水面部分及水下斷面信息是無效的,故需要對提取出的斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。河道斷面提取后,確定兩側(cè)河岸坡頂最高點,記為A、B,兩側(cè)河岸坡角最低點,記為C、D,以下部分即為水面以下。由于提取出的斷面地形在接近水面時產(chǎn)生大量噪點,導(dǎo)致臨近的高程點起伏變化明顯,坡腳位置很難確定,故C、D點位置的選取與確定對于本研究的準(zhǔn)確性尤為重要。本研究主要通過3個原則來確定C、D兩點的位置:① 選取位置在高程點變化明顯(存在大量噪點)的區(qū)域附近;② 同一斷面河岸兩側(cè)的水平面高程一致;③ 同一彎道由入口斷面到出口斷面,水平面高程遞減。斷面面積采用條分法,使用梯形公式計算,將總面積視為多個梯形的面積,凸、凹岸兩側(cè)斷面面積分別記為S1、S2。計算同一個彎道斷面凸、凹岸部分面積及測量相鄰兩斷面間距。
對于彎道的選擇與提取,采取河寬變化較小、盡量避開沙洲、兩側(cè)岸坡無植被或植被較少等的原則,對4個河段各選取5個典型彎道,每個研究彎道各等間距拉取20個斷面(圖3)。同時對每個河段選取一個典型的連續(xù)彎道,每個研究彎道各等間距提取一系列斷面(44~51個),如圖4所示。斷面提取過程采用ArcMap進(jìn)行,使用Interpolate line工具。通過對比基于無人機航測地形數(shù)據(jù)和RTK打點,可知提取的高程點數(shù)據(jù)誤差為±4 cm。圖4 連續(xù)彎道及斷面的選取
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于流量過程的若爾蓋黑河下游崩岸規(guī)律研究[J]. 楊涵苑,李志威. 水力發(fā)電學(xué)報. 2019(04)
[2]黃河源泥炭型彎道懸臂式崩岸模型研究[J]. 楊涵苑,李志威. 水力發(fā)電學(xué)報. 2018(11)
[3]漢江下游典型彎曲河段的單向沖刷特點分析[J]. 陳立,宋濤,呂孫云,邴建平. 武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2018(04)
[4]若爾蓋泥炭型彎曲河流的崩岸機理研究[J]. 胡旭躍,郭楠,李志威,吳新宇. 工程科學(xué)與技術(shù). 2017(S1)
[5]青藏高原河流演變研究進(jìn)展[J]. 李志威,余國安,徐夢珍,胡旭躍,楊洪明,胡世雄. 水科學(xué)進(jìn)展. 2016(04)
[6]黃河源草甸型彎曲河流的懸臂式崩岸機制[J]. 朱海麗,李志威,胡夏嵩,李國榮,宋路,付江濤. 水利學(xué)報. 2015(07)
[7]崩塌體水力輸移與塌岸淤床交互影響試驗[J]. 余明輝,郭曉. 水科學(xué)進(jìn)展. 2014(05)
[8]卵礫石淤積的沙洲發(fā)育機理[J]. 李志威,王兆印,余國安. 水力發(fā)電學(xué)報. 2014(03)
[9]基于BSTEM模型的二元結(jié)構(gòu)河岸崩塌過程模擬[J]. 宗全利,夏軍強,鄧春艷,許全喜. 四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版). 2013(03)
[10]天然河灣幾何形態(tài)統(tǒng)計分析[J]. 李志威,秦小華,方春明. 水科學(xué)進(jìn)展. 2011(05)
本文編號:2995035
【文章來源】:水科學(xué)進(jìn)展. 2020,31(01)北大核心
【文章頁數(shù)】:12 頁
【部分圖文】:
研究區(qū)域
在優(yōu)化的DEM影像上提取彎道斷面(圖2),現(xiàn)以提取某斷面為例,簡要介紹本研究建立的計算方法。由于UAV航測地形數(shù)據(jù)只能獲取地面高程,水面部分及水下斷面信息是無效的,故需要對提取出的斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。河道斷面提取后,確定兩側(cè)河岸坡頂最高點,記為A、B,兩側(cè)河岸坡角最低點,記為C、D,以下部分即為水面以下。由于提取出的斷面地形在接近水面時產(chǎn)生大量噪點,導(dǎo)致臨近的高程點起伏變化明顯,坡腳位置很難確定,故C、D點位置的選取與確定對于本研究的準(zhǔn)確性尤為重要。本研究主要通過3個原則來確定C、D兩點的位置:① 選取位置在高程點變化明顯(存在大量噪點)的區(qū)域附近;② 同一斷面河岸兩側(cè)的水平面高程一致;③ 同一彎道由入口斷面到出口斷面,水平面高程遞減。斷面面積采用條分法,使用梯形公式計算,將總面積視為多個梯形的面積,凸、凹岸兩側(cè)斷面面積分別記為S1、S2。計算同一個彎道斷面凸、凹岸部分面積及測量相鄰兩斷面間距。
對于彎道的選擇與提取,采取河寬變化較小、盡量避開沙洲、兩側(cè)岸坡無植被或植被較少等的原則,對4個河段各選取5個典型彎道,每個研究彎道各等間距拉取20個斷面(圖3)。同時對每個河段選取一個典型的連續(xù)彎道,每個研究彎道各等間距提取一系列斷面(44~51個),如圖4所示。斷面提取過程采用ArcMap進(jìn)行,使用Interpolate line工具。通過對比基于無人機航測地形數(shù)據(jù)和RTK打點,可知提取的高程點數(shù)據(jù)誤差為±4 cm。圖4 連續(xù)彎道及斷面的選取
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于流量過程的若爾蓋黑河下游崩岸規(guī)律研究[J]. 楊涵苑,李志威. 水力發(fā)電學(xué)報. 2019(04)
[2]黃河源泥炭型彎道懸臂式崩岸模型研究[J]. 楊涵苑,李志威. 水力發(fā)電學(xué)報. 2018(11)
[3]漢江下游典型彎曲河段的單向沖刷特點分析[J]. 陳立,宋濤,呂孫云,邴建平. 武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2018(04)
[4]若爾蓋泥炭型彎曲河流的崩岸機理研究[J]. 胡旭躍,郭楠,李志威,吳新宇. 工程科學(xué)與技術(shù). 2017(S1)
[5]青藏高原河流演變研究進(jìn)展[J]. 李志威,余國安,徐夢珍,胡旭躍,楊洪明,胡世雄. 水科學(xué)進(jìn)展. 2016(04)
[6]黃河源草甸型彎曲河流的懸臂式崩岸機制[J]. 朱海麗,李志威,胡夏嵩,李國榮,宋路,付江濤. 水利學(xué)報. 2015(07)
[7]崩塌體水力輸移與塌岸淤床交互影響試驗[J]. 余明輝,郭曉. 水科學(xué)進(jìn)展. 2014(05)
[8]卵礫石淤積的沙洲發(fā)育機理[J]. 李志威,王兆印,余國安. 水力發(fā)電學(xué)報. 2014(03)
[9]基于BSTEM模型的二元結(jié)構(gòu)河岸崩塌過程模擬[J]. 宗全利,夏軍強,鄧春艷,許全喜. 四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版). 2013(03)
[10]天然河灣幾何形態(tài)統(tǒng)計分析[J]. 李志威,秦小華,方春明. 水科學(xué)進(jìn)展. 2011(05)
本文編號:2995035
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