水下测量含障碍数据的两种插值方法比较研究

文中在运用GIS软件处理水下地形高程测量数据的同时,着重分析水下高程数据在存在障碍物或者空白区域时的插值方法,即存在测量缺失值情况下做出插值处理,并对选用的插值方法与完整数据的插值方法做出对比分析,最后以数据模拟为例,做出直观的说明。研究结果表明,样条函数插值方法在在水下有障碍物或者测量空白区域的情况下模拟本身插值方法在无障碍条件下的程度较高,Kriging插值方法在有障碍条件下对数据自相关性程度依赖较大。     

基于数字高程模型的长江口北港多年槽蓄量变化及可视化研究

总结了槽蓄量计算中的常用的断面法、水沙平衡法和地形图量算法的原理和不足,利用1973—2002年的水下地形图为基础资料创建DEM,进行了精度分析;计算河道槽蓄量的大小;对不同时期的数据进行叠合分析,得到河道槽蓄量大小的变化及水下地形变化的可视化。结果表明:1)利用海图资料建立的DEM精度较高,其中1982年的中误差仅为0.78m。2)在1973—2002年间北港河段槽蓄量整体增大,即呈现冲刷之势,泥沙冲刷量为1.6×108 m3。在整个研究时段内,1982-1987年间槽蓄量变小,河道发生淤积。3)北港河床航道稳定性较差,河床逐渐演变。水流作用切滩下泄使大量泥沙迁移堆积;洪水造床作用在河口河槽演变过程中起着重要的作用。     

RTK及测深仪联合水下地形测量中的应用

为复核设计图纸给定的水下地形,并为计量后期吹泥量,在水下地形测量中使用RTK及测深仪。介绍RTK与测深仪联合使用测量水下地形图(无验潮法)的原理,结合工程实际情况,说明RTK与测深仪联合使用测量水下地形图的方法﹑使用中应注意的问题及其优越性。     

荆江护岸工程施工水下抛石形态实时监控系统*

长江中游荆江河段是航道整治工程难度大、水沙条件变化复杂的河段。目前,该河段典型的航道整治措施为软体排加抛石与钢丝网护坡相结合的稳滩固岸结构,而施工中水下抛石形态的监控难度较大,缺少简便、直观、实用的软件与地形测量仪器相结合。本研究基于多波束河床地形扫描技术和三维虚拟仿真技术,开发一种水下抛石着床形态实时监控系统,对抛石前后的水下地形进行对比分析,及时反馈抛石施工区域漏抛少抛超过安全允许范围的情况并预警。研究成果将对水下抛石施工的质量控制具有重要的意义。     

AutoCAD环境下河床冲淤程序设计

冲淤计算是河流、海岸、港区等水域分析和预测河床变化的基础.通过收集不同时期水下地形数据,基于Delaunay三角网生成的数字高程模型,根据河床局部空间区域体积变化,以三维空间垂直三棱柱体作为基本单元,利用VBA强大的可视化用户界面及其编程语言开发出基于AutoCAD环境下的冲淤量自动处理程序.为VBA的二次开发应用和研究提供了有益的参考.     

西江四滩河段近10年河床变形与成因分析*

基于2004—2014年西江四滩河段10年实测地形资料,采用Kring插值方法及数理统计的方法,分析该河段近10年的演变,阐明其冲淤变化特征;分析上游来水沙变化和航道整治工程对河道演变影响。研究表明：2004—2014年,四滩河段河床整体处于冲刷下切态势,2007—2013年是冲刷剧烈期;分析认为,导致2004—2014年河床总体下切的主要原因是建库蓄水拦砂为主因的上游年平均含沙量和年输沙量持续大幅度的减少;长洲枢纽2007年起拦砂泄清及航道整治工程是研究河段整治线范围内河槽2007—2013年冲刷剧烈的主要原因;河床下切导致四滩河段最低通航保证流量下水位下降明显,但航道水深有所增加。     

基于卡尔曼滤波的地形辅助导航

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向。该文利用多波束测深系统测量真实地形数据,在此实测地形图的基础上,采用ICCp算法为对准匹配算法,得到水下载体的最佳匹配位置,提高水下载体的导航精度。并利用仿真以平台式惯导系统为例,用卡尔曼滤波对惯导系统误差进行最优估计,取得了较好的效果。     

水下土方计算的三维可视化应用研究

研究采用"GPS+测深仪"的数字化测量系统对河道进行测量,通过surfer软件进行成图处理,根据三维表达成果,分别计算目前地形体积和设计地形体积,进一步计算水下土方工程量。为水下复杂多变的地形提供了形象直观,计算精度高的计算方法。同时采用梯形规则、辛普森规则、辛普森3/8规则进行体积计算原理及误差分析研究。然后利用surfer软件建立水下地形三维模型,进行三维空间分析。     

水下地形辅助导航新方法仿真

水下地形辅助导航是水下运载体导航定位技术研究的关键技术之一。传统的水下地形辅助导航采用回声测深仪,导航定位精度低,有时甚至失效。本文将多波束测深引入水下地形辅助导航,将水深映射为灰度值,利用快速傅立叶变换将输入灰度图从空间域变换为频率域。先采用相位相关技术进行粗匹配,再采用图像Hu不变矩特征进行精匹配,实现导航定位。对基于不同实验获取的实测海底地形图、惯性导航数据、DGPS数据以及多波束实测数据进行了实验室仿真。仿真结果表明,新方法可以极大地提高水下地形导航定位精度,使INS误差降低到原误差的15%以内,尤其是在INS初始误差较大时(小于3 km)导航定位精度改进更好。     

资水干流典型狭窄弯曲航道整治方案

针对资水干流毛角口滩和焦潭湾滩所在河道弯曲狭窄问题，采用切嘴、疏浚以及填槽的航道整治方法进行方案设计，并基于该方案通过物理模型、数学模型以及船模通航试验进行分析。工程实施后通过水下河床地形观测和水位观测分析得知，该滩险河床稳定，水流平稳，取得了预期的整治效果，可为类似工程提供参考。     

江苏LNG码头海域动力条件和冲淤变化特点

重点介绍江苏LNG码头的现状和附近海域的动力条件,通过对工程海区数年间多次水下地形测量成果的对比分析,探讨江苏LNG码头建设以来所在海区的水下地形冲淤变化的特点、影响因素和可能的发展趋势,分析海域动力环境和水下地形冲淤变化对LNG船舶进、出港及码头靠泊作业的影响,并提出应对措施的建议。     

水下地形测量中的GPS误差分析及控制策略

GPS误差分析在水下地形测量中不可或缺。水下地形测量过程复杂,专业性强,对测量工程师专业要求较高。分析水下地形测量中的GPS误差,明确各类误差来源以及其对测量精度的影响。依据实际工程背景,提出针对性的误差控制及解决方法,将其对水下地形测量工作的干扰降到最低,达到良好的作业效果,确保后续测量工作的顺利进行。     

珠江河口水下三角洲冲淤演变分析

基于历史地形数据,建立珠江河口水下三角洲数字高程模型分析近期的水下地形变化。并分析上游径流来沙和人类工程活动对河口区水下地形冲淤演变的影响。结果显示在20世纪60年代到2000年左右期间,水下三角洲地形基本处于淤积状态,只有深槽等局部区域发生冲刷。20世纪90年代期间,黄茅海水域和伶仃洋水域的淤积强度有减弱的趋势,而鸡啼门水域淤积强度增强,磨刀门水域表现为滩淤槽冲的状态。上游径流来沙除伶仃洋水域外都表现出减少的趋势,一定程度上减弱了这些区域的淤积强度。而人类活动如土地围垦,航道整治对河口区水下地形的变化有十分重要的影响。     

北江下游航道水动力变化对河床变形的响应研究

采用基本站水文分析、二维水动力数值模拟和河床演变分析相结合的方法,通过研究水动力近期的主要变化和河床演变的主要特点,分析得出北江下游航道在径流作用河段水位变化是对河床下切的直接响应,而在下段的感潮河段,中、枯水潮汐作用较强时,水位变化受控于潮汐动力,潮汐动力变化是对河床下切、底坡降变小和河床容积增大的响应,流速变化主要是对平均水深和水面比降变化的响应。     

基于IDW插值法的断面快速生成方法研究实现

针对断面生成过程中数据插值方法研究,选择最常用的空间内插方法之一—IDW插值法,实现了水底地形断面插值,并分析了插值精度;实现了断面生成软件开发,研究大样本数据快速插值算法,提高了软件计算效率。     

BIM技术在航道水下地形空间监测中的应用

地形是区域环境的重要组成部分,三维地形分析为地表演化过程研究提供了全新的技术支撑。本文依托黑沙洲航道整治二期工程多期水下地形测量数据,基于BIM技术实现各个时期航道水下地形表面的三维可视化,并对其进行动态监测分析。研究表明,基于BIM技术实现航道水下地形空间监测,能够更加形象直观地展示区域地形演变、泥沙淤积等三维情况,对于航道的维护和整治具有重大意义。     

软体排护底在南京八卦洲右汊进口段治理中的应用效果分析

八卦洲右汊进口段实施了系混凝土软体排全断面护底工程。但由于八卦洲右汊是主汊，水深流急、地形变化复杂，进行河床全断面整体铺排施工难度大。为明晰软体排在该工程中的应用效果，利用多波束测深系统多次采集工程区水下地形数据，通过多波束效果图检测软体排铺排质量，并利用GIS空间分析技术定量分析不同时期工程区河床变化，更好地掌握工程整治与运行效果。结果表明，完工后工程区河床由以冲刷为主转为以淤积为主，最大淤积幅度可达7.87 m,工程阻止了进口断面进一步扩大；2020年特大洪水后，工程区河床整体淤积量和淤积面积持续增加，淤积面积占比由66.6%上升至83.9%,淤积量由41.4万m³上升至54.5万m³;全断面软体排护底工程运行稳定，发挥了工程防护效果。     

图像处理技术在航海导航系统中的应用

常规的图像处理技术生成的水下地形图存在对比度误差,导致选择的航行线路不是最优,因此研究新式图像处理技术在航海导航系统中的应用。该技术通过灰度阈值法去除图像背景,实现对图像的二值化处理。识别单连通区域,利用边缘检测算子计算偏差,根据得出目标物的边界值,分割二值图像。提取分割图像中水面上与水面下的地形特征,设置该海域图像的对比度,以此反映此处地形的起伏状态,实现图像处理技术在航海导航系统中的应用。实验结果表明,与常规图像处理技术相比,本文导航系统生成的图像对比度更高,反映出的海域地形更加精准。应用这一技术,航海导航系统生成的路径最优。     

水下河床数字模型的建立及应用

文中提出了建立适合水下河床特点的下河床数字模型的方法，对模型建立过程中的数据采样、存贮和数据处理中内插作了详细的讨论，最后把建立的数字模型应用到港口、航道工程和河床冲淤分析中。     

苏通大桥北主墩河床防护层对水下冲刷边坡稳定的影响

苏通大桥自2015年以来河床面局部冲刷问题较为突出,基于对苏通大桥运营期北主墩范围现有水下冲刷边坡的分析,评价河床防护层对北主墩稳定性的作用。利用FLAC ~(3D)软件,分析北主墩2016年枯水期和丰水期时段有河床防护层和无河床防护层条件下水下边坡的稳定性,计算显示有河床防护层时边坡能保持稳定,无河床防护层时不能保持稳定,论证了河床防护层对于北主墩基础的整体稳定性具有十分重要的作用。