基于无人机航测黄河源弯曲河道泥沙亏损量计算
发布时间：2021-01-23 10:11
弯曲河流的河道冲淤变化在长时间尺度处于动态的平衡状况,其泥沙输移部分来自于凹岸冲刷与凸岸淤积的差值。2018年采用无人机航测获取黄河源典型弯曲河流（麦曲、哈曲、格曲和兰木错曲）连续弯道的低空影像数据,通过图像技术处理后生成高精度地形,进而提取单个弯道和连续弯道的断面地形,计算弯道凸、凹两侧断面面积和相邻断面间的差值。结果表明,凹岸侵蚀崩岸产生的泥沙量与凸岸点边滩淤积的泥沙量是不平衡的,即存在一个泥沙亏损量。对于单个弯道,兰木错曲单位河长的泥沙亏损量约为0.191 m3,麦曲、哈曲和格曲单位河长的泥沙亏损量约为0.045 m3,且相同河段的沿程亏损量具有不均匀性,其间接反映不同弯道横向的迁移速率具有差异性。
【文章来源】：水科学进展. 2020,31(01)北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
研究区域
在优化的DEM影像上提取弯道断面(图2),现以提取某断面为例,简要介绍本研究建立的计算方法。由于UAV航测地形数据只能获取地面高程,水面部分及水下断面信息是无效的,故需要对提取出的断面数据进行预处理。河道断面提取后,确定两侧河岸坡顶最高点,记为A、B,两侧河岸坡角最低点,记为C、D,以下部分即为水面以下。由于提取出的断面地形在接近水面时产生大量噪点,导致临近的高程点起伏变化明显,坡脚位置很难确定,故C、D点位置的选取与确定对于本研究的准确性尤为重要。本研究主要通过3个原则来确定C、D两点的位置:① 选取位置在高程点变化明显(存在大量噪点)的区域附近;② 同一断面河岸两侧的水平面高程一致;③ 同一弯道由入口断面到出口断面,水平面高程递减。断面面积采用条分法,使用梯形公式计算,将总面积视为多个梯形的面积,凸、凹岸两侧断面面积分别记为S1、S2。计算同一个弯道断面凸、凹岸部分面积及测量相邻两断面间距。
对于弯道的选择与提取,采取河宽变化较小、尽量避开沙洲、两侧岸坡无植被或植被较少等的原则,对4个河段各选取5个典型弯道,每个研究弯道各等间距拉取20个断面(图3)。同时对每个河段选取一个典型的连续弯道,每个研究弯道各等间距提取一系列断面(44～51个),如图4所示。断面提取过程采用ArcMap进行,使用Interpolate line工具。通过对比基于无人机航测地形数据和RTK打点,可知提取的高程点数据误差为±4 cm。图4 连续弯道及断面的选取
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流量过程的若尔盖黑河下游崩岸规律研究[J]. 杨涵苑,李志威. 水力发电学报. 2019(04)
[2]黄河源泥炭型弯道悬臂式崩岸模型研究[J]. 杨涵苑,李志威. 水力发电学报. 2018(11)
[3]汉江下游典型弯曲河段的单向冲刷特点分析[J]. 陈立,宋涛,吕孙云,邴建平. 武汉大学学报(工学版). 2018(04)
[4]若尔盖泥炭型弯曲河流的崩岸机理研究[J]. 胡旭跃,郭楠,李志威,吴新宇. 工程科学与技术. 2017(S1)
[5]青藏高原河流演变研究进展[J]. 李志威,余国安,徐梦珍,胡旭跃,杨洪明,胡世雄. 水科学进展. 2016(04)
[6]黄河源草甸型弯曲河流的悬臂式崩岸机制[J]. 朱海丽,李志威,胡夏嵩,李国荣,宋路,付江涛. 水利学报. 2015(07)
[7]崩塌体水力输移与塌岸淤床交互影响试验[J]. 余明辉,郭晓. 水科学进展. 2014(05)
[8]卵砾石淤积的沙洲发育机理[J]. 李志威,王兆印,余国安. 水力发电学报. 2014(03)
[9]基于BSTEM模型的二元结构河岸崩塌过程模拟[J]. 宗全利,夏军强,邓春艳,许全喜. 四川大学学报(工程科学版). 2013(03)
[10]天然河湾几何形态统计分析[J]. 李志威,秦小华,方春明. 水科学进展. 2011(05)
本文编号：2995035
【文章来源】：水科学进展. 2020,31(01)北大核心
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
研究区域
在优化的DEM影像上提取弯道断面(图2),现以提取某断面为例,简要介绍本研究建立的计算方法。由于UAV航测地形数据只能获取地面高程,水面部分及水下断面信息是无效的,故需要对提取出的断面数据进行预处理。河道断面提取后,确定两侧河岸坡顶最高点,记为A、B,两侧河岸坡角最低点,记为C、D,以下部分即为水面以下。由于提取出的断面地形在接近水面时产生大量噪点,导致临近的高程点起伏变化明显,坡脚位置很难确定,故C、D点位置的选取与确定对于本研究的准确性尤为重要。本研究主要通过3个原则来确定C、D两点的位置:① 选取位置在高程点变化明显(存在大量噪点)的区域附近;② 同一断面河岸两侧的水平面高程一致;③ 同一弯道由入口断面到出口断面,水平面高程递减。断面面积采用条分法,使用梯形公式计算,将总面积视为多个梯形的面积,凸、凹岸两侧断面面积分别记为S1、S2。计算同一个弯道断面凸、凹岸部分面积及测量相邻两断面间距。
对于弯道的选择与提取,采取河宽变化较小、尽量避开沙洲、两侧岸坡无植被或植被较少等的原则,对4个河段各选取5个典型弯道,每个研究弯道各等间距拉取20个断面(图3)。同时对每个河段选取一个典型的连续弯道,每个研究弯道各等间距提取一系列断面(44～51个),如图4所示。断面提取过程采用ArcMap进行,使用Interpolate line工具。通过对比基于无人机航测地形数据和RTK打点,可知提取的高程点数据误差为±4 cm。图4 连续弯道及断面的选取
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于流量过程的若尔盖黑河下游崩岸规律研究[J]. 杨涵苑,李志威. 水力发电学报. 2019(04)
[2]黄河源泥炭型弯道悬臂式崩岸模型研究[J]. 杨涵苑,李志威. 水力发电学报. 2018(11)
[3]汉江下游典型弯曲河段的单向冲刷特点分析[J]. 陈立,宋涛,吕孙云,邴建平. 武汉大学学报(工学版). 2018(04)
[4]若尔盖泥炭型弯曲河流的崩岸机理研究[J]. 胡旭跃,郭楠,李志威,吴新宇. 工程科学与技术. 2017(S1)
[5]青藏高原河流演变研究进展[J]. 李志威,余国安,徐梦珍,胡旭跃,杨洪明,胡世雄. 水科学进展. 2016(04)
[6]黄河源草甸型弯曲河流的悬臂式崩岸机制[J]. 朱海丽,李志威,胡夏嵩,李国荣,宋路,付江涛. 水利学报. 2015(07)
[7]崩塌体水力输移与塌岸淤床交互影响试验[J]. 余明辉,郭晓. 水科学进展. 2014(05)
[8]卵砾石淤积的沙洲发育机理[J]. 李志威,王兆印,余国安. 水力发电学报. 2014(03)
[9]基于BSTEM模型的二元结构河岸崩塌过程模拟[J]. 宗全利,夏军强,邓春艳,许全喜. 四川大学学报(工程科学版). 2013(03)
[10]天然河湾几何形态统计分析[J]. 李志威,秦小华,方春明. 水科学进展. 2011(05)
本文编号：2995035
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