R2Sonic2024多波束系统在长江近岸水下地形监测中的应用

介绍R2 Sonic2024多波束系统的组成及工作原理,通过在长江常州录安州段的应用案例,阐述了使用该系统进行水下地形监测的主要操作流程、步骤及注意事项,总结了该系统的优势及应用前景.     

基于多波束系统的荆江门河段水下地形测绘

为了提高水下地形测量效率与精度,提出基于多波束测深系统的地形数据获取与建模方法。该方法包括数据采集、三维建模、点云处理、精度对比与验证分析等流程,利用该方法在长江荆江门河段进行了多次实际测试,得到了长江堤岸在不同时期的地形变化。结果表明：利用多波束测深系统可获得详实的水下地形数据,相比传统方法能够更好地完成江河湖泊的水下地形测量工作。     

基于多波束点云空间变换的布料模拟滤波算法

为解决传统布料模拟滤波算法在陡坡处存在过度滤波的问题,基于多波束点云的特点提出了结合空间变换的布料模拟滤波算法。该算法通过空间变换对点云高程进行等比例压缩,使各类地形变得平坦后再进行布料模拟滤波。结果表明,该算法与传统布料模拟滤波算法相比,在多种水下地形中滤波效果均更好,Ⅰ类误差下降至0.98%,总体误差仅1.78%,生产出的DEM产品与实际高程接近,能满足多波束水下地形测绘的生产需要。     

多波束联合三维声呐在水闸工程中的应用分析

水闸作为重要的水利工程,具有挡潮、排涝、引水、通航等作用。对水闸结构进行安全检查及安全评价,是水闸工程进行维修、加固、改建或重建的重要依据。在水闸安全评价过程中,水闸水上结构的检测相对成熟,水下结构由于不可见,其安全性能存在隐患,是评价的重点。本文运用多波束水下检测系统、三维声呐相结合的互补方法,对上海市某水闸水下结构进行检测,通过阐述检测原理、检测作业过程、数据处理及检测结果分析,为水闸安全鉴定、安全运行和修复提供数据及技术支撑。     

多波束与水下无人潜航器联合检测技术在水工建筑物中的应用

介绍了多波束测深系统和水下无人潜航器的工作原理、作业方法,提出联合检测技术思路,通过在某水电站消能塘水下检测的工作实践,证明使用多波束与水下无人潜航器在水工建筑物联合检测中可以得到令人满意的检测结果。     

基于多波束系统和ADCP的水下施工动态监测

为实现水下施工的准确、直观动态监测,提出了应用多波束测深系统和ADCP(多普勒流速仪)结合3D软件进行水下施工监测的方法,并在长江镇江段水下丁坝施工区选取较为典型的地段进行试验.试验结果分析表明,这种方法具有精度高、速度快、图像真实等优势,是有效可行的.     

基于水下多波束的长江堤防护岸工程监测技术研究

为了预防长江堤防护岸工程受损或者大面积崩岸的发生,应定期对护岸工程进行监测和稳定性分析,必要时采取工程措施消除安全隐患。根据水下多波束测深技术全覆盖、高精度、高效率等特点,探讨了水下多波束测深系统的平面位置和水深测量精度,论述了基于水下多波束的护岸工程监测技术方法。并以湖北省监利县铺子湾护岸工程为例,采用水下多波束测深技术,连续2 a同一时段进行全覆盖扫测,根据2次扫测结果,采用3种不同的分析方法对堤防护岸工程地形变化进行分析。结果表明：护岸工程实施后深槽向右岸偏移,岸坡冲淤平衡,护岸工程稳定。     

水下爆炸下高拱坝坝面冲击荷载特性研究

确定爆炸荷载是高拱坝抗爆性能评估和抗爆设计的前提。为此,开展了高拱坝水下爆炸模型试验,并结合数值模拟方法,研究了高拱坝水下爆炸冲击荷载特性。以原型拱坝按1∶200缩比设计和制作了拱坝模型,测量了水下爆炸作用下库中以及拱坝表面的冲击荷载;采用Abaqus软件进行了拱坝水下爆炸数值模拟,结合试验数据验证了数值模拟的可靠性。研究结果表明,高拱坝水下爆炸冲击荷载可分为三个部分：首波爆炸冲击荷载、岸坡反射爆炸冲击荷载以及基底反射爆炸冲击荷载;对于库中起爆工况,高拱坝中心区域受到首波冲击的影响较大,而底部和靠近岸坡的区域则受到反射波的冲击较大,反射波在这些区域引起了较大的速度响应,在高拱坝的抗爆设计以及性能评估中,应考虑反射爆炸荷载的影响。研究成果可为高拱坝抗爆设计以及抗爆性能评估提供参考。     

多波束测深技术在长江某水厂取水管现状检查中的应用

长江水质浑浊、流速较大,传统水下建筑物现状检查方法如潜水摸查和水下视频录像不再适用,而利用多波束测深技术进行全覆盖扫测,并对水下高精度点云数据三维建模,能够实现水下建筑物现状可视化和缺陷定量分析。针对长江某水厂取水管现状检查工程,利用Kongsberg EM2040C(双探头)多波束测深系统,通过设计测线、选择合适的波速角和发射角,利用自适应滤波算法对获取的高精度、高分辨率水下点云数据进行精细处理,结果能准确反映取水管破残现状和破损位置,为该水厂取水口修复项目提供了可靠的基础数据资料。应用成果对类似工程的现状检查和加固修复具有一定的借鉴意义。     

多波束测深技术在沉排工程水下铺设质量检测中的应用

近年来,因铰链沉排技术具有较好的护岸效果,得到了广泛的应用,水下沉排铺设作为主要工序,其铺设质量直接影响到该工程的防护效果,因此对水下沉排铺设质量控制和检测显得尤为重要。在定量反映沉排水下铺设检测指标等方面,利用各种先进的检测技术,做了许多尝试和研究,此次将多波束条带测深技术成功应用到沉排水下铺设质量检测中,准确地获取了数据,该数据符合江苏省地方标准《水利工程施工质量检验与评定规范》中规定的各项水下检查指标,为工程的质量评定和验收提供了技术支撑。应用成果对类似工程的质量检测与评定具有一定借鉴意义。     

基于高精准三维模型的土石坝整体变形监测研究

本文通过基于球面投影大坝三维表面构建算法构建土石坝表面模型,重建土石坝精确三维表面模型,将第一期数据作为参考数据,利用不同时期采集的点云数据与参考模型进行对比分析来获取大坝变形信息。通过试验验证了本文方法的可行性和实用性。     

基于生物启发神经网络的水下坝面表观裂缝检测路径规划算法

为连续获取水下坝面表观长裂缝的局部图像,基于生物启发神经网络设计了一种自治水下机器人水下坝面表观裂缝检测路径规划算法。算法对裂缝走向进行标识,计算出其指向的栅格,并将指向结果通过活性增益的方式应用到路径决策中。通过仿真试验证实了该算法在保证对检测对象全覆盖的前提下,能够连续获取长裂缝的局部图像,连续度较牛耕法所规划的路径有较大的提升,有助于长裂缝图像拼接。     

基于PTD和改进曲面拟合的高山区水电工程机载激光雷达点云滤波方法

针对高山区水电工程区域地形起伏大、植被茂密且存在部分建筑物,在提取这些区域地形时机载LiDAR点云滤波方法存在精度不高的问题,提出了一种综合点云回波特性、渐进三角网加密(PTD)算法、改进的曲面拟合算法和地面点精细化处理的山地点云滤波方法.该方法在对机载激光雷达(LiDAR)点云数据去噪的基础上,先利用植被点云的回波特...     

坝后背管运行期温度应力分析

采用ANSYS软件,针对黄河李家峡水电站坝后背管,计算分析运行期冬、夏2个特殊阶段管壁内外温降、温升作用下的温度场和温度应力,以及温度场和内水压力叠加产生的应力。夏季管腰环向温度应力反映出从内壁到外壁、由受拉到受压的变化规律;冬季管腰环向温度应力反映出从内壁到外壁、由受压到受拉的变化规律。冬夏不同的温度梯度产生的拉压应力变化使背管混凝土裂缝处于闭合、张开的交替状态,会使裂缝的分布规律与纯粹的简支梁受弯构件的裂缝分布有所不同。     

基于数字图像处理的土石坝坝料合格性智能检测方法

土石坝坝料的合格性检测通常是通过判断现场筛分试验获得的级配参数是否满足设计要求来实现的,然而通过筛分试验获取级配参数的方法存在采样率低,操作过程繁琐,智能感知程度差等缺点以致检测结果代表性差。为了提高坝料级配参数的智能检测程度,依托辽宁某电站现场挖坑检测位置处的图像和级配数据,采用融合空间信息的直觉模糊C均值聚类(SIFCM)算法进行土石坝料数字图像的分割,并利用等效椭球体积的方法实现了土石坝料的三维体积重构,进一步通过基于BP神经网络的级配修正模型修正后,得到真实条件下的坝料全级配特征曲线,进而获得评价坝料合格性的4个指标：最大粒径、P5含量、曲率系数C_c和不均匀系数C_u。实际工程应用表明,本文建立的基于SIFCM＿BP算法的坝料级配特征智能识别修正模型具有较高的识别精度,本文方法为大坝碾压施工前坝料合格性快速判别与施工过程中坝料压实特性的实时评价提供了重要支撑。     

小湾水电站高水位运行下拱坝和坝肩边坡稳定性分析

基于却荷岩体力学理论和方法,采用大型岩土工程数值分析软件(FLAC3 D ),对小湾水电站高水位运行大坝与边坡相互作用进行了研究,建立了其坝肩边坡和拱坝三维有限元模型。根据施工过程,在初始工况、开挖工况、却荷工况、加固工况基础上,考虑了正常蓄水位情况时拱端推力、坝肩边坡的应力和位移变化规律,并与其监测值进行了对比。结果表明计算值与监测值十分吻合,论证了坝体设计的合理性,为小湾水电站高水位安全运营提供了一定的参考依据。     

基于地面激光雷达技术的堤防溃口模拟试验研究

堤防溃口模拟试验时,因模型较小且模型的堤防较软,易变形坍塌,致使常规测量技术难于捕捉到准确的堤防溃损信息。针对上述缺陷,引入非接触式数据获取方法,采用激光雷达仪对溃口模型进行扫描,然后进行点云数据处理。结果表明：激光雷达技术与传统的手工量测方法相比,具有速度快、精度高的优点,且避免了接触式量测的弊端,为模型试验的研究提供了新的方向。     

利用机载双激光测深反演近岸水体含沙量的方法

为解决利用机载激光测深(Airborne LiDAR bathymetry, ALB)波形数据估计水体含沙量(Suspended Sediment Concentration, SSC)难题,提出了一种利用ALB三维点云数据反演水体含沙量的新方法。首先,基于绿激光水面点和红外激光水面点计算绿激光水面穿透量;其次,利用实测水体含沙量及对应绿激光水面穿透量构建SSC经验模型;最后,基于构建的SSC经验模型实现了利用ALB三维点云的水体含沙量估计。实验验证了该方法的有效性,取得了优于20 mg/L的SSC反演精度,为水体含沙量信息的高精度、大区域面获取提供了一种新途径。