船载海陆一体化三维地形测量技术在海岸带侵蚀淤积监测中的应用

海岸带作为陆地与海洋的分界线,是海陆相互作用最强烈的地带,海岸带地形测量是海洋测绘任务的重要组成部分.为实现海岸带地形高效率、高精度、一体化测量,本文提出了海岸带船载海陆一体化三维地形测量技术.论文详细介绍了该测量技术的设备组成、工作原理及工作流程,并重点阐述了其关键技术.在此基础上,应用该技术对渤海湾津冀沿海两处典型海岸带开展海陆一体化三维地形测量,结果表明该技术可用于海岸带地区水上岸堤护坡及防潮坝位移监测,以及水下岸坡侵蚀淤积调查.     

多波束测深系统在航道淤积计算中的应用

潍坊森达美港航道受2015年3月18日黄渤海风暴潮影响导致航道泥沙淤积,为推算泥沙淤积的数量,根据航道的吨级、长度、淤积程度,选取距离海岸线远近不同、淤积程度不同的三段航道采用多波束测深系统进行海下地形测量,与风暴潮到来之前的航道地形数据进行比对,计算出三段航道受风暴潮影响后泥沙的淤积数量,推算整个航道受风暴潮影响淤积量,从而评估风暴潮给航道施工单位带来的损失。     

基于GIS的腊撒水电站库区渗漏地段初步分析

由于库区的广域性和地质条件的复杂性,水库渗漏问题一直是水利水电工程中主要工程地质问题.近年来遥感技术、GIS(Geographic Information System,地理信息系统)技术、三维技术的发展,为水库渗漏分析提供了一个有力的工具平台.本文以某水库库区渗漏问题为研究对象,基于遥感技术、GIS技术、三维技术建立的三维遥感影像可视化系统,对某库区地形数据进行分析,结合地层岩性、地质构造、水动力条件等,辨识出库区可能渗漏通道,进行渗漏估算,判断库区水库渗漏情况.     

多波束测深系统及其比测试验

多波束测深系统可同时采集多个测点水深,以条带方式对水下地形进行全覆盖测量,由后处理软件(CARIS软件)制作各种比例尺的水下地形图,特别是大比例尺1∶500、1∶1000,可方便地进行新老测图对比,计算冲淤量。整个系统从野外数据采集到室内成图全过程真正实现了自动化和数字化。由于多波束测深系统具有实时监测功能,可以现场监视水下地物地貌的细微变化,因而在堤防安全、溃口、崩岸监测及水下物体摸探打捞等方面具有重要作用。     

多波束测控系统及其比测试验

多波束测深系统可同时采集多个测点水深，以条带方式对水下地形进行全覆盖测量，由后处理软件（CARIS软件）制作各种比例尺的水下地形图，特别是大比例尺1：500、1：1000，可方便地进行新老测图对比，计算冲淤量。整个系统从野外数据采集到室内成图全过程真正实现了自动化和数字化，由于多波束测深系统具有实时监测功能，可以现场监视水下地物地貌的细微变化，因而在进防安全、溃口、崩岩监测及水下物体摸探打捞等方面具有重要作用。     

深水多波束回波强度数据处理技术探讨

多波束回波强度数据不但可用于分析和解释海底地貌,也可用于反演海底底质类型及其分布状况或者水下目标识别方面的研究。以EM 122多波束声纳系统数据为例,详细探讨应用CARIS多波束处理软件对某深水多波束作业区的回波强度数据的处理过程。根据软件处理后的数据浅析灰度量化及拼接方法,进一步改善声强图像的质量,后处理图像为多波束水下目标识别和海底底质分类研究提供准确、表述清晰的基础数据。     

蒋家沙风电场区地形变化影响因素

运用Kriging插值法构建蒋家沙风电场区建设前和建设后3期（2015年、2018年和2021年）水下地形三维模型。通过年际时间尺度的对比分析发现：风电场建设后，蒋家沙区域潮滩变低，范围扩大，地形趋于平坦；潮沟淤浅并向东北退移，范围缩小。2015—2018、2018—2021、2015—2021统计数据显示，3年间平均冲淤速率由-3.77 cm/a变为21.14 cm/a，6年间平均冲淤速率为8.18 cm/a。地形变化表现为建设后初期略有冲刷，此后强势回淤，总体处于弱淤积状态，该地形变化主要与辐射沙脊群区域沉积动力相关。根据2014—2019年区域余流流向数据，总体上看，泥沙的输运方向在近潮滩区域均指向潮滩方向，离潮滩区域以向东北输运为主；6年间潮滩范围逐渐扩大，泥沙向深槽输运，东部潮沟萎缩，持续向东北退移。在物源锐减和海平面逐年上升的背景下，研究区地形将长期处于弱淤积状态且淤积呈减缓趋势，风电场建设是该区域短周期内局部地形改造的主要因素之一。     

基于多波束测量技术的某水电站坝面完整性检测

早期针对水下坝面完整性的检测方法较为单一,主要依靠人工探摸的视觉观测、摄影、探摸,目的是检查构件有无明显缺失、裂痕、磨损等,近年来随着成像技术的发展,多波束测量技术正在为现阶段的水下检测方法提供了更多可能。本文以多波束测量技术的某水电站坝面完整性检测为例,详细阐述了设备的安装调试、数据获取、数据处理等流程,充分展现了该技术在水利工程质量检测中的应用价值,为水利工程质量检测方法提供了更多的可能。     

船闸泄水作用下引航道中动水冲沙规律

结合工程实际,研究利用船闸泄水进行下游引航道清淤,对减少清淤成本、提高通航效率有着重要的工程价值。建立枢纽及船闸下游引航道的二维水沙数学模型,采用已有模型试验对水流场和泥沙场进行验证。研究引航道及口门区的泥沙淤积规律,在此基础上,分析船闸输水系统的水力特性,研究了不同冲刷流量、冲刷时间和初始淤积厚度下引航道及口门区的冲刷效果,得出船闸泄水量与引航道及口门区最大淤积厚度的关系。结果表明,在同一初始淤积地形和冲刷流量下,引航道及口门区的最大淤积厚度与冲刷时间呈线性变化,冲刷流量越大,泥沙厚度下降的斜率越大。淤积厚度低于一定值后,随冲刷时间的增加,冲刷效果开始减弱。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年"腾库迎洪"期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年"腾库迎洪"期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

GOCAD在某桥基边坡三维地质建模中的应用研究

利用专业三维地质建模软件GOCAD(Geological Object computer Aided Design),通过野外实测离散的工程勘测数据拟合和插值,建立了该边坡(含地形、地层分界线等信息)的三维地质模型,把地质结构信息通过三维可视化具体体现,并且可以任意切割剖面加深对地质结构的认识.由于三维地质模型的建立,一方面为地质工程人员进一步分析研究桥基边坡稳定性及数值模拟分析计算提供一种新的手段和方法,另一方面为非地质工程人员对边坡三维地质结构直观认识均具重要工程实际意义.     

起伏地表地震三维观测系统的实时可视化方法

针对起伏地形的大规模三维观测系统数据实时可视化问题,提出了一种基于多细节层次地形模型与精细炮检点符号模型相结合的地震观测系统实时显示方法。利用图形硬件将每帧地形数据渲染到深度纹理,运用GPU着色器并行内插出炮检点实际显示高程,从而避免了炮检点立体符号与起伏地形高程的显示偏差。实验结果表明,该研究成果能够实现起伏地形大规模三维观测系统数据的逼真和高效可视化,能有效提高地震采集软件在复杂勘探区的采集设计能力。     

水下地形三维建模Surfer与MATLAB比较分析

目前国内外对水下地形三维建模一般采用Surfer软件,MATLAB在图像处理方面功能强大,在很多专业领域得到广泛应用。本文利用MATLAB进行水下地形三维建模,并与Surfer绘制效果进行比较,显示MATLAB三维建模较Surfer透彻,可展现Surfer建模成果,更可反映清晰的横断面效果,可为岸带调查研究提供技术支持。     

长时间尺度珠江口河网水下地形演变过程三维可视化实现及分析

阐述了长时间尺度珠江口河网水下地形演变过程中的三维可视化实现过程及空间分析方法,进一步揭示了珠江口河网水下地形演变机理。将收集的地形图进行数字化,建立不规则三角网,实现三维可视化,并在此基础上进行剖面分析,为不同年份的地形比较从而揭示珠江河网水下地形演化过程奠定基础。针对遇到的高程值转换问题,介绍了零值线法,采用点射线法作为判断依据达到高程转换的目的,同时针对该方法工作量大等不足,提出了字段标识法这一行之有效的方法。     

水下直流电阻率法数值模拟

利用有限单元法对水下电阻率测深进行数值模拟。与地面测量不同的是，水下电极所处的深度、水体本身和水底地形都会给电阻率数据造成较大影响，给数据的解释带来困难。若先通过计算，分析不同电阻率装置在水下测量时的视电阻率与水深的关系，再用有限单元法对水下的三维地电断面进行数值模拟，讨论水底地形对视电阻率的影响．即可用比较法消除地形影响。     

多波束测深系统的高精度差分GPS数据实时优化

多波束海底地形探测是目前世界上最为先进的海底地形探测方法.高精度的差分GPS定位是实现多波束系统高精度测深的最基本前提.在海上探测作业过程中,由于客观原因,差分GPS数据存在偶然误差,影响多波束测深精度.本文提出对差分GPS数据进行航速、航向平滑处理、误差定位点位置推算的实时优化方法和数学模型,并给出实际实现的例子.     

鄱阳湖湖口河段近期演变规律及趋势分析

湖口河段是鄱阳湖流域水量汇入长江的唯一出口,也是江西与外界航运交通的咽喉,其演变情势直接影响流域防洪和航运安全。利用历次实测的水下地形图及湖口水文站实测断面资料,对河道冲淤、纵向及平面变化进行了分析。结果表明:湖口河段左岸滩地以淤积为主,主河槽及深泓线近期冲刷较严重,右岸受地形约束基本保持稳定。在未来一定时期内,河段岸线仍将保持相对稳定,并将维持左岸滩地淤积,主河槽和右岸冲刷的趋势。     

多波束测深系统的高精度差分GPS数据实时优化

多波束海底地形探测是目前世界上最为先进的海底地形探测方法。高精度的差分GPS定位是实现多波束系统高精度测深的最基本前提。在海上探测作业过程中，由于客观原因，差分GPS数据存在偶然误差，影响多波束测深精度。本文提出对差分GPS数据进行航速、航向平滑处理、误差定位点位置推算的实时优化方法和数学模型，并给出实际实现的例子。     

基于OpenGL的边坡三维模型数据组织研究

数据的组织是建立三维可视化模型的关键,数据组织的好坏对整个可视化系统的性能有着直接的影响,而组织数据的核心问题又是几何模型的表达。介绍了三维模型数据组织方法,应用该方法在Delphi 环境下结合OpenGL 成功开发了三维边坡信息系统,从而验证了该数据组织方法的正确性和可行性。