无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害应急调查中的应用

无人机倾斜摄影测量技术具有响应快、耗时短、成图快和精度高的优势,以倾斜航空影像数据为基础结合Smart3D Capture软件平台可快速地获取灾害区域的实景三维模型,为进一步评估受灾情况及安置点的选择等提供第一手信息。实践表明:无人机倾斜摄影测量技术与实景三维模型相结合,可以较精确地估算受灾面积以及预测滑坡和泥石流产生的土石方量,在地质灾害应急调查中具有良好的应用效果。     

海岸新月形沙丘移动与形态变化的典型研究

依据2006~2008年连续3 a共9次采用RTK GPS技术与测量方法对一个典型海岸新月形沙丘形态的高精度测量数据,分析了海岸新月形沙丘的移动方向、方式、速度以及形态变化特点。结果表明,海岸新月形沙丘具有缓慢、向陆往复式前进的移动特点,形态变化则具有随季节增减变化中高度、宽度、长度、断面面积与体积增加的加积特征,究其原因是区域风况、海岸地表覆被、沙丘形态及人类活动等共同作用的结果。     

塔克拉玛干沙漠腹地高大复杂纵向沙垄区沙丘分形特征

为了探讨塔克拉玛干沙漠小尺度风沙地貌形态特征,对沙漠腹地复杂纵向沙垄横断面的上覆沙丘的分形特征进行了研究。沙丘形态野外测量采用RTK(real-time kinematic)技术,并通过南方测绘软件(South Survey)量算形态特征参数。研究结果表明:(1)沙丘形态具有分形特征,饼状沙堆和沙片的分维数是1.292 2,新月形沙丘的分维数是1.286 6,简单线性沙丘的分维数是1.102 5,新月形沙丘链的分维数是1.085;(2)在不同地貌部位之间,分维数差异不大(1.0~1.3),变异系数为0.06,表明复杂纵向沙垄上覆沙丘形态有自相似性;(3)沙丘的各形态特征参数变异系数的空间变化趋势一致,且与分形维数呈显著的线性正相关(P<0.05),表明沙丘形态分形维数能客观反映沙丘形态特征。在塔克拉玛干沙漠腹地纵向沙垄区,沙丘形态分形维数可以作为反映风沙环境特征的定量指标。     

塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘形态的空间变化特征及其成因

垄间地是塔克拉玛干沙漠中的一种典型下垫面,发育有众多尺度小、形态简单的沙丘,而这些沙丘的分布及其形态的空间变化和成因,至今研究较少。基于Google Earth影像和实地观测,研究了塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘在主导风向上的分布格局和形态特征,并分析了其成因。结果表明:(1)垄间地分布有沙片、新月形沙丘、新月形沙丘链和线性沙丘,但新月形沙丘分布最广泛、数量最多,沙丘数量次之,在整个垄间地都有分布,新月形沙丘链集中分布在沙垄背风坡脚,而线性沙丘则主要分布在沙垄迎风坡脚;(2)垄间地上覆沙丘具有明显的空间分布格局,沿主风向,沙丘密度和覆盖度呈上风向下风向中部,而新月形沙丘的长度、宽度、底面积、两翼开展度等形态示量参数,从沙垄落沙坡脚到垄间地中部偏迎风坡各参数呈现不同程度下降,沙丘呈逆向演变,随着靠近沙垄迎风坡脚各参数逐渐增大,沙丘又转为正向发育;(3)沙丘的空间分布和形态差异源于地表风动力和沙源供给的空间分异。沙垄背风坡脚风动力相对较弱,沙源丰富,沙丘密度高,新月形沙丘形态发育成熟度高;沙垄背风坡脚到垄间地近迎风坡脚,气流摆脱沙垄风影影响,风速逐渐增大,地表粗沙覆盖,沙源供给相对减少,沙丘物质收支失衡,形态趋于逆向演变;从垄间到沙垄迎风坡脚,受沙垄阻挡,风速降低,地表沙物质相对较细,地表沙源供给相对较充足,沙丘物质收支状况改善,沙丘形态有所恢复。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴对新月形沙丘表面粒度变化的影响

以塔克拉玛干沙漠腹地的新月形沙丘为研究对象，对同一沙丘在沙尘暴作用下形态从新月形沙丘-不规则沙丘-新月形沙丘的演变过程做了观测记录，通过对不同形态沙丘表沙的粒度测量，研究沙尘暴对新月形沙丘表沙粒度的影响。结果表明：（1）新月形沙丘变形前与复原后，迎风坡中轴线处表沙的粒度变化趋势未发生变化，表现为从迎风坡脚至丘顶整体上逐渐变粗，表明风向风力相同或相近时，沙尘暴对形态相近的新月形沙丘迎风坡的粒度分布模式影响较小。（2）新月形沙丘中轴线与沙脊线处表沙均以极细沙和细沙为主，新月形沙丘原貌时，极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为83.07%、82.81%，在左翼与右翼沙脊线处分别为84.42%、91.20%，复原为新月形沙丘后，极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为73.18%、76.31%，在左翼与右翼沙脊线处分别为76.63%、74.0%。沙尘暴过后复原的新月形沙丘表沙分选性极好，粒径整体偏细，粒度参数一致性增强，表明沙尘暴对新月形沙丘表沙的粒度特征有重要影响。研究结果可为沙尘暴作用下新月形沙丘表沙粒度的空间分布规律研究提供重要参考价值。     

金字塔沙丘流场的三维数值模拟

对位于敦煌莫高窟顶部鸣沙山东麓的金字塔沙丘流场形态进行数值模拟,分析了多风向条件下沙丘的压力场和速度场变化规律。使用地面立体摄影技术获取沙丘的控制点坐标,建立了与实地沙丘等比例的三维模型,以解决二维建模不能表达3组主风向差异的问题。使用计算流体动力学（CFD）方法,采用非结构网格划分技术以适应沙丘的高度不规则地形,通过剪切压力传输模型（SST）分析计算并与以往风洞试验和数值模拟结果进行对比。模型很好地预测了沙丘底部停滞区、坡上加速区、背风坡回流区以及沙丘表面压力和风速分布等流场信息,反映了多风向条件下沙丘形态与气流的交互作用。流场中速度场的分布与压力分布直接相关。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄形成机理研究

库姆塔格沙漠像一把扇子覆盖在了阿尔金山山前的倾斜平原上,沙丘类型复杂,而尤以羽毛状沙垄最为独特成为我国独有的沙丘形态。有关羽毛状沙垄形成发育机理研究,近几十年来进展甚微。通过野外观测、高精度航片解译和风洞模拟实验研究,结果表明：羽毛状沙垄形成条件是：①具有广大平坦倾斜的地面。②地表沙物质不甚丰富。③两组相近风向是其形成动力条件。④舌状沙丘是在新月形沙垄形成之后的次一级沙丘形态。二者组合成羽毛状沙垄。羽毛状沙垄形成过程可以归纳为下列图式：新月形沙丘→新月形沙垄→舌状沙丘→羽毛状沙垄。     

基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取

在塔克拉玛干沙漠腹地选取新月形沙丘演变监测区,运用华测X90 GNSS接收机RTK工作模式,获取精度达毫米级的沙丘表面高时空分辨率三维坐标,应用地藉成图软件CASS 9.0和地理信息数据分析软件ArcGIS 10.0对三维坐标数据进行处理,提取新月形沙丘的坡长、坡角、高度、宽度、脊线长度、两翼距离和夹角、体积、表面积和投影面积、坡度坡向等属性信息数据,多期监测数据叠加分析,求算沙丘侵蚀堆积量、移动速度和移动方向等沙丘演变信息。结果表明：在第1次和第2次监测期间,代表性新月形沙丘处于堆积增大状态,堆积量51.4 m³,移动速度16.0 m·a^-1左右,移动方向226°45',沙丘移动方向与主风向NE一致。基于CASS和ArcGIS的新月形沙丘属性参数提取,是量化研究沙丘形态演变过程和位置迁移动态、明确沙丘演变中各属性参数间数值关系的有效途径。     

三维倾斜摄影在煤矿开采中的研究及应用

随着无人机技术、机载定位技术、图像处理技术的快速发展,新兴现代化测量技术已广泛地应用于矿山监测和大比例尺地形图测量中。本文以倾斜摄影测量技术为研究对象,阐述了无人机倾斜摄影测量的发展现状,研究了运用Smart3D Capture进行快速三维建模的技术路线和注意事项,分析了其中存在的问题并给出了建议。通过实践发现,倾斜摄影快速三维建模技术可以为矿山环境监测、煤层自燃、灭火工程中提供高效、敏捷的数据支撑与服务,促进了精细三维数据获取能力和处理软件的市场的繁荣。     

新月形沙丘形态的模拟实验研究

新月形沙丘是风沙地貌基本形态之一,一般为高浓度非饱和风沙流所塑造。其形成过程始于风沙运动的“波粒二重性”,并经历沙物质积累（高浓度饱和风沙流）和形体塑造（高浓度不饱和风沙流）两个发育阶段,即耗散性增大和色散性减小过程;非沙质床面零星分布的单个新月形沙丘具有明显的移动性和形态的不稳定性（高大新月形沙山除外）。风洞实验条件下形成的新月形沙丘形态（其尺度比床面沙纹大一个数量级）,有助于新月形沙丘形成机制的了解。     

新月形沙丘维持相对稳定的两种过程

新月形沙丘顶部稳定性是风沙地貌学尚未解决的科学问题。研究新月形沙丘的顶部稳定性,对于绿洲边缘风沙运动规律揭示、防沙工程建设和沙区生态环境保护等具有重要的现实意义。选择民勤沙区新月形沙丘,通过测定沙丘各部位风速、风蚀风积和粒度等,分析了新月形沙丘顶部稳定机理。主风向（NW）作用是新月形沙丘最高点与沙脊线重合、沙丘前移和高度降低的过程;反向风（SE）作用是沙丘最高点与沙脊线分离、沙丘背风坡风蚀与沙丘增高的过程。由于研究区以NW风为主,新月形沙丘沿NW-SE方向前移,SE风只能风蚀减缓沙丘背风坡的坡度。人为干预将会阻止或减少从迎风坡向沙丘顶部输送沙量,使得新月形沙丘背风坡尤其是背风坡上部风蚀过程增强,新月形沙丘逐渐过渡为抛物线形沙丘。     

新月形沙丘与线形沙丘共生现象探讨——以撒哈拉沙漠为例

沙丘共生问题是风沙地貌研究的热点，目前尚缺乏较为深入的探讨。以共生沙丘分布最为广泛的撒哈拉沙漠为例，基于Google Earth高清卫星影像对新月形沙丘和简单线形沙丘共生区域进行参数识别，并对其区域风况特征和形成发育环境进行分析，以探讨共生沙丘形成的可能原因。结果表明：撒哈拉沙漠共有17处典型的共生沙丘区域，是世界上最大的共生沙丘分布区。区域及单个共生沙丘形态参数之间均存在一定相关性，但并不具有理论上应具有的良好相关性，表明影响沙丘共生的因素较为复杂。共生沙丘在低、中、高风能环境以及不同风向变率下均可发育，但主要在低风能环境、中等风向变率，锐双峰风况下形成。单一的起沙风风向是共生沙丘形成的重要条件，合成输沙势方向与沙丘走向基本一致。除风况外，障碍物如山脉、河流等因素同样对沙丘共生发挥了重要作用。     

柴达木盆地西南缘新月形沙丘移动特征及其影响因素

柴达木盆地西南缘新月形沙丘连片分布、数量丰富、大小各异、形态多样,是开展沙丘动态演化研究的理想区域。基于2013年和2021年两期高分一号卫星影像和气象资料,分析了柴达木盆地西南缘沙丘区537个新月形沙丘移动、形态和区域风况特征,探讨了沙丘移动的影响因素。结果表明：(1)该区域新月形沙丘移动速率1.43～22.37 m·a^-1,平均移动速率7.23 m·a^-1,沙丘移动方向109.22°～171.28°,平均移动方向142.86°,整体呈NW-SE方向移动。(2)受低风能环境和西北偏西风的影响,该区域新月形沙丘移动速率相对其他沙漠较慢,移动方向与盛行风向基本一致。(3)受沙丘尺度的影响,该区域新月形沙丘越大,移动越慢,呈幂函数递减的关系。(4)该区域新月形沙丘分布密度、植被状况、地形起伏等在一定程度上影响沙丘移动速率。     

回涡沙丘的形态特征与表面物质组成

在沙丘分类系统中,回涡沙丘是一种重要的有障沙丘形态,系运移风沙流在障碍物前遇阻堆积而成。野外测量表明,回涡沙丘具有与新月形沙丘相似的外观,其迎风坡坡度一般在2°～18°之间,背风坡坡度较陡为21°～31°。回涡沙丘高度及其与障碍物距离受障碍物高度的控制,障碍物越高则回涡沙丘也越高,沙丘离障碍物也越远,沙丘高度、沙丘与障碍物距离分别与障碍物高度线性相关。粒度特征反映了局地沙源特征,粗细颗粒均可在风力作用下形成障前堆积形态。同一地区回涡沙丘与新月形沙丘表面物质的粒度参数对比表明,由于障碍物前回旋涡流的影响,回涡沙丘表面物质经历了更为强烈的风力分选过程,物质组成更细,分选更好,更趋于正偏和窄峰态。     

巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动规律北大核心CSCD

巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠分别为中国面积第二、第三大流动性沙漠,对两大沙漠连接带新月形沙丘的动态监测可以揭示该地区沙丘形成演化规律,为沙漠连接带风沙地貌发育研究提供科学支撑。通过Google Earth高清历史影像对巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带的新月形沙丘带进行监测,分析了两大沙漠交界处沙丘的移动速率和形态变化。结果表明:巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动速率范围5.88-19.55 m·a^(-1),平均移动速率10.03 m·a^(-1);移动方向范围109°-135°,平均移动方向122°。风况为沙丘移动提供动力条件,合成输沙方向与沙丘移动方向吻合。受NW、WNW方向输沙影响,新月形沙丘南翼在移动速率增加的同时长度不断伸长,显著区别于北翼。沙丘移动受控于沙丘本身形态,沙丘各形态参数(迎风坡长度、高度、宽度、周长、底面积)与移动速率呈现显著负相关关系(P<0.01)。植被覆盖以及沙丘密度的差异导致了研究区沙丘移动速率的差异。沙丘移动前后,形态参数变化具有复杂性,而沙源丰富度差异以及丘间地灌丛沙包对沙丘形态的改变,是沙丘形态变化复杂性的主要原因。两大沙漠连接带年输沙通量170-521 t·m^(-1),均值为301 t·m^(-1)。     

新月形沙丘研究进展综述

新月形沙丘是世界沙漠中分布最广泛的沙丘类型之一，在北半球沙漠中更为常见。Ｂａｇｎｏｌｄ（１９４１）全面论述了新月形沙丘的起源、运动特征和沉积构造。Ｍｃｋｅｅ（１９６６）揭示了新月形沙丘的沉积构造特征。Ｓ．Ａ．费道洛维奇（１９６０）和Ｆｒｙｂｅｒｇｅｒ等（１９７９）阐明了新月形沙丘发育的风信环境。Ｍ．Ｐ．Ｐｔｒｏｖｅ（１９６２）、朱震达等（１９８１）则深入研究了新月形沙丘的移动规律。近年来系统论模式     

黑河流域中游沙漠风能环境与风沙地貌

在黑河流域中游,沙漠分布在绿洲附近或绿洲之间。近年来,由于气候变化和人类活动的影响,该地区的生态与环境恶化。目前,虽然对该地区的生态与环境等问题进行了大量的研究,但关于绿洲及沙漠风能环境的研究较少。本文利用自动气象站的风资料、环境减灾卫星影像（HJ-1A/B）和Google Earth高清影像,对黑河流域中游沙漠的风能环境与风沙地貌进行探讨。结果表明：黑河流域中游沙漠的北部为高风能环境（>400）,中部为中风能环境（200～400）,南部为低风能环境（<200）;合成输沙势方向总体为东南方向,但在不同区域有所差异;方向变率在北部和中部属于中等变率,南部属于低变率。内陆河流域下游的冲积-洪积物是该地区沙漠形成的物质基础。风能环境与风况对风沙地貌沙丘的形成起着重要作用,但沙源供应对沙丘形态特征的作用不可忽略,在相同的风况下,新月形沙丘（链）、格状沙丘和金字塔沙丘可能共同存在,造成这种格局的主要原因在于沙源的供应程度,按新月形沙丘（链）—格状沙丘—金字塔沙丘顺序,沙源供应逐渐增加。研究区的沙丘类型包括新月形沙丘链、格状沙丘、灌丛沙丘、沙垄、金字塔沙丘、线形沙丘等。     

新月形沙丘与线性沙丘共存区域风况特征

与火星类似，柴达木盆地的新月形沙丘和线性沙丘共存现象引起了众多学者的关注。为探究该现象的发育环境和形成条件，以全球典型新月形沙丘和线性沙丘共存区域为研究对象，选取研究区域附近气象站点3 a风速、风向数据，分析这些典型区的风况特征。结果表明：不同的新月形沙丘与线性沙丘共存区域，风速存在明显差异，柴达木盆地和塔克拉玛干沙漠共存区域年平均风速和最大风速均小于沙特阿拉伯沙漠和撒哈拉沙漠；起沙风风向控制沙丘走向，多数共存区域全年起沙风风向较单一，部分区域存在明显的主次风，且主次风风向夹角为锐角；新月形沙丘和线性沙丘可共存于在高、中、低风能环境，中、低风向变率锐双峰或宽单峰风况，沙丘发育受风能环境影响较小，可能受风向变率、下垫面和沙源供应影响大；合成输沙势方向与沙丘走向一致且季节变化小，输沙方向稳定。部分气象站点距离研究区较远，对于研究区的风况指示意义有限。     

基于低空摄影高精度数字高程模型(DEM)的风沙草滩特征及稳定性评价

基于无人机低空摄影测量获取到的高分辨率数字正射影像图/数字高程模型（DOM/DEM），选取榆林榆阳区岔河则乡附近一片较为典型的风沙草滩为研究区，分别对沙丘地形因子（坡度、地形起伏度、地表粗糙度、剖面曲率）、斑块形状指数及植被覆盖度进行提取并构建稳定性评价体系，然后利用GIS空间分析功能对该区域内的沙丘稳定性进行了评价。结果表明：（1）无人机航测以便捷高效的特点，可生成高精度地形数据并实现小尺度沙丘地形特征提取；（2）在人工飞播固沙和风沙缓慢侵蚀的双重作用下，研究区已体现出较为稳定的风沙草滩区特有地貌环境特征；（3）该区域已经拥有一定程度的抵抗力稳定性，但不具备恢复力稳定性。     

柴达木盆地察尔汗盐湖北侧沙丘黏性沉积物特征

柴达木盆地察尔汗盐湖周边黏性沉积物被认为是单风向风况条件下线形沙丘和新月形沙丘两类沙丘共存的主要原因。为进一步探究察尔汗盐湖周边沙丘黏性沉积物特征,实地调查采集并测量了察尔汗盐湖北侧新月形沙丘/线形沙丘和丘间地沉积物的粒度特征、盐分含量和纵剖面水分含量变化,以期为明确黏性沉积物对沙丘地貌形成演化影响的研究提供参考。结果表明:丘间地沉积物平均粒径最大约为2.39Φ,新月形沙丘沉积物(2.41Φ)略粗于线形沙丘(2.54Φ)。沉积物以细沙为主(84%),中沙和极细沙含量都很少,丘间地中沙含量略高(18%)。区内沉积物都表现出极好的分选性,线形沙丘沉积物略优于新月形沙丘;丘间地沉积物的可溶性盐含量最高平均约为6.88%,线形沙丘(平均2.78%)明显高于新月形沙丘(平均0.80%);丘间地沉积物水分含量最高,在30cm深垂直范围内约为1.93%。新月形沙丘沉积物水分含量(平均0.12%)在1m深垂直范围内明显低于线形沙丘(平均0.55%)。除黏性沉积物(盐、粉沙和黏土)外,沉积物水分含量的空间差异也是引起沙丘形态发生变化的重要环境要素。