大坡度地质露头高分辨率无人机影像采集方法与建模实践*

野外地质露头的观察、研究能够最直接、最有效地获取地下地层信息,为地质科学研究提供最直观、最真实的一手地质资料。然而传统的露头研究,尤其针对大坡度、人员无法到达区域的露头研究,主要依赖坡底部考察、测量和拍照等方式记录露头信息,难以精细、准确地表征整个地质体。消费级无人机具有机动性好、适应性强和成本低等优势,且能够近距离、多视角、变高度地获取露头影像。本研究对无控制点情况下的大坡度地质露头影像采集方法与模型构建精度进行探讨,利用消费级无人机垂向航线采集影像,然后构建模型。结果证明倾斜摄影测量技术结合消费级无人机能够有效地构建具有毫米分辨率精度的大坡度地质露头模型。构建的模型具有分辨率高、分辨率均一、量测精度可达毫米等特点,可有效降低野外考察的工作难度,降低人员安全风险,真实准确地复现野外大坡度露头情况,为大坡度露头剖面解译、分析和量测提供真实可靠的数据基础。     

对渐进三角网点云数据滤波算法的改进

针对渐进三角网滤波算法（PTD）进行拓普康LiDAR点云数据处理过程中易将地物点误判为地面点的缺陷,本文提出两种改进方法。一种是采用局部坡度拟合法对PDT算法进行改进,将点云数据按高程值与拟合坡面法求解的拟合高程值的差由小到大进行排序,将为地面点可能性更大的点优先判定,从而获取更加精确的TIN;另一种是引入薄板样条曲线（TPS）插值法,对PTD算法进行改进,将PTD中候选点判断参数改为TPS法中的弯曲能量增长值,从而减少误判。结果表明,使用以上两种改进算法,综合考虑第1类误差和第2类误差影响,在大部分地形特征下比传统PTD算法表现更优,对低矮植被、桥、斜坡等特殊地物的滤波效果更佳。     

高程内插方法对DEM所提取坡度、坡向精度的影响

DEM及数字地形分析的精度无疑受到包括高程数据空间内插方法在内的多种因素的影响,本研究利用模拟高斯曲面为基准数据,通过四种不同插值方法结果的对比,分析说明每种插值方法在某一标度范围内插值精度的优劣,从而在应用中针对不同条件采用相应优选的插值方法.在此基础上,对于四种插值方法生成相应的坡度、坡向值,通过与真值的比较探讨插值方法对用DEM提取坡度、坡向的影响.实验结果确定了不同内插方法对坡度和坡向因子提取精度的大小,发现在坡度方面,SPLINE方法内插出来的坡度最精确,其他依次为KRIGING,IDW,TIN;在坡向方面,SPLINE内插出来的坡向最接近真值,是最精确的插值方法,其他依次为KRIGING,TIN,IDW.以上结果为空间插值方法的选择提供了参考.     

黄土丘陵沟壑区地形分类方法的研究

根据黄土丘陵沟壑区的地形特征,将其地形分为梁峁地、沟坡地、沟底地三大类。本文提出了一种利用规则格网DEM,依据正负地形指数、剖面曲率、坡度等因子对黄土丘陵沟壑区进行地形分类的算法。该算法易于实现,自动化程度高。通过实验分析可知得到的结果能较准确表示实际地形,分类结果能满足大中尺度研究的需要。     

黄土高原提取坡向的最适宜算法

在黄土高原选取代表不同黄土地貌类型的神木、绥德、延川、富县、宜君、长武、淳化、定边共8大研究样区200个小样区。在每个小样区中以1∶1万地形图制作的分辨率为5m的DEM为研究对象,采用6种不同算法分别提取坡向。运用方差分析,排序分析,比较分析等方法,通过分析比较不同算法所提取坡向的中误差,不同坡向的面积,认为在黄土高原提取坡向时选用三阶反距离平方权差分算法和三阶反距离权差分算法较为合理。     

一种面向地貌因子的光照模型

从理论和实验两个方面分析了数字地貌晕渲中Lambert漫反射光照模型和基于坡向光照模型的优缺点,讨论了其中的原因,据此提出一种面向坡度、坡向及高程的光照模型,利用一个坡度随高程逐渐变化的二十四棱锥体和两种不同特征的地形数据对该模型进行了实验,结果表明该模型能够有效克服Lambert漫反射光照模型和基于坡向光照模型的缺点。     

“8”字多边形的自动处理

在坡度图的制作中,针对"8"字多边形情况,编制软件软件自动处理的方法,极大的提高坡度图的制作速度和质量.     

Slope stability FEM analysis and retaining wall design：a case study of clinker in Benxi of Liaoning

Stability is always the most important problem after high slope was excavated. The study analyzed the stress and strain inside the slope by Finite Element Method （FEM） and carried through stress distribution and failure zone, then analyzed the stability of the slope using three different methods and came to the conclusion that it is in unstable condition, so the designed retaining wall was put forward which makes the slope stable.     

湖北省地形特征对雷电参数的影响

根据2007—2019年湖北省地闪监测数据、地表覆盖数据以及数字地形高程数据,采用数理统计方法,分析研究了地表覆盖类型、海拔、坡向、坡度4类地形信息数据与闪电频数、正闪比例、地闪回击强度、地闪回击陡度等雷电参数的关系。结果表明:(1)建成区单位面积闪电频数和小幅值地闪比例较高,分别为87.1次/km^(2)和8.6%;(2)耕地区和水域区地闪回击陡度值较高;(3)湖北省地闪回击主要集中在海拔0~700 m、坡度0.5°~35°,地闪回击密度随海拔增加呈减少趋势,地闪回击强度平均值随海拔增加呈现先增加后减少的趋势,地闪回击陡度平均值随海拔增加而减少;(4)坡向朝南或朝东地闪回击密度较高,坡向朝南或朝北地闪回击强度平均值较高;(5)不同坡度区间和海拔区间雷电参数的变化规律较为一致。     

基于IGRF13和WMM2020模型的地磁匹配特征量的选择

地磁导航具有极好的自主性、隐蔽性以及抗干扰性,而且近几年越来越引起广泛的关注和研究．在地磁匹配导航系统中,地磁特征量对导航性能有极大的影响,而且特征量数据之间有较大的差异,因此选择最佳的地磁匹配特征量是实现高性能地磁匹配导航的重要任务．本文采用了最新的国际地磁参考场模型IGRF13与世界地磁模型WMM2020研究分析了地磁场分量随时间及空间的变化情况,进而选择出匹配效果最佳的地磁匹配特征量．首先基于两种模型数据,通过用坡度的概念来描述导航区域的七个地磁匹配特征量随空间变化的情况,最终排除坡度较小的角度类地磁场特征量;其次,因地磁场的时间变化分析可以从点和区域两个方面进行,故采用控制变量法,分别计算出两个模型的单点以及区域的地磁信息熵值,以此来分析地磁匹配特征量随时间变化的情况．然后,通过基于两种地磁模型数据的计算与分析,结果均发现垂直分量Z是最佳的地磁特征量．最后,在导航区域分别基于模型数据和实测数据进行定位实验,进一步验证了分析的结果,为地磁匹配导航提供了可靠的依据．