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无人机倾斜航空摄影监测崩岗侵蚀量变化的方法 总被引：2，自引：1，他引：1
如何高效精确地监测崩岗的动态发育过程并且量化侵蚀量是崩岗侵蚀机理研究中的难点。该文以准专业级无人机对目标崩岗进行倾斜摄影获得的全方位多角度航空影像为基础,通过空三加密处理生成目标崩岗的三维点云模型;利用点云数据构建DTM,提取目标崩岗地形数据;运用多时相连续DEM相减的方法获取监测周期内崩岗的高程变化,计算侵蚀量并找到侵蚀严重的部位,再使用2.5D体积测算方法细化侵蚀严重的崩壁和沟头部位的侵蚀量,以此作为补充,最终获得监测期内的总侵蚀/沉积量体积并换算为泥沙量。最终结果验证的平均相对误差为9.69%,一个月监测周期内最大的绝对误差仅为0.303 3 m3,满足监测要求。因此利用无人机倾斜航空摄影测量的方法监测崩岗侵蚀量是可行有效的,该方法可提取崩岗的所有地形信息,研究侵蚀泥沙的来源和侵蚀过程,是较为快速和精确的崩岗监测手段。 相似文献
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崩岗是南方红壤区特有的一种严重侵蚀类型,可认为是发育在花岗岩浅丘岗地上的沟蚀地貌形态。崩岗崩壁高差和倾角都较大,这给监测工作造成了很大的困难,导致崩岗实测数据的匮乏。通过阐明各种土壤侵蚀监测技术的优缺点,结合崩岗地貌特征,分析可用于崩岗的监测技术。认为：径流小区与人工模拟降雨实验技术只能用于面蚀和细沟侵蚀研究;示踪技术可用于面蚀和沟蚀的研究,但不能满足崩岗的实验要求;侵蚀针等传统技术方法不能准确测量崩岗的侵蚀速率;由于崩壁高差太大,用差分CPS监测崩岗存在一定误差;三维激光扫描系统能够克服上述困难,能较为准确地扫描出崩岗的形态特征数据;航片解译可得到崩岗的空问分布数据,但需配合地面监测数据,才能较为准确地调查区域或流域的崩岗数据。另外,用侵蚀针等传统技术方法以及差分GPS对崩岗进行监测时,要注意监测人员的人身安全。 相似文献
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基于三维激光扫描的崩岗侵蚀的时空分析 总被引：3，自引：6，他引：3
崩岗侵蚀过程及其侵蚀量的精准量化分析,是研究崩岗发育机理及其发展演化的基础,也是测算崩岗流域产沙输沙的前提,对崩岗预防和治理以及水土保持和生态建设具有理论和现实意义。本研究应用三维激光扫描技术,大致以半年为周期,在6次定位监测基础上,以广东五华县莲塘岗崩岗为例,对崩岗侵蚀过程进行了定量分析。研究表明,莲塘岗崩岗年平均侵蚀量为833 m3,其中雨季平均侵蚀量为499 m3,干季平均侵蚀量为291 m3,侵蚀模数高达222 408 t/(km2·a)。24 h降雨量大于等于50 mm的暴雨、特别是大于等于100 mm的大暴雨对崩岗侵蚀影响很大,暴雨总量与崩岗侵蚀量具有正相关关系。崩壁之下的崩积锥部位侵蚀量最大,占总侵蚀量的55.6%。40°~60°坡面的侵蚀量最大,占总侵蚀量的49%。最大侵蚀强度(单位面积侵蚀量)位于50°~60°和70°~80°的两个坡度区间。最为剧烈的侵蚀区为主沟与支沟两侧及沟头部位,侵蚀深度均大于1 m,最大深度可达2.5 m。前3个监测周期,沟道以快速下切、侧蚀和溯源侵蚀为主,兼有小规模崩塌;后2个监测周期,以重力崩塌为主,沟道侵蚀减弱。崩岗地形变化导致其水力与重力作用交替进行,使崩岗侵蚀呈现出波动式变化。 相似文献
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为深入探究不同光照条件下无人机重建三维模型精度的差异,在晴天以及阴天条件下,采用无人机摄影技术获得4期数字表面模型,并分别以RTK(real-time kinematic)测量的高程点和三维激光扫描仪获取的数字高程模型为基准,在典型剖面和整个侵蚀沟2个不同尺度上,分析在不同光照条件下侵蚀沟三维重建的高程精度差异。结果表明：(1)典型剖面尺度上,阴天构建的模型高程精度最高,晴天中午的高程模型精度相较于上午和下午的更高,而剖面阴影区高程误差比非阴影区增加0.138～0.217 m。(2)整个侵蚀沟尺度上,阴天条件下航测的高程模型的均方根误差达到最小仅为0.155 m;对于晴天的不同时段,中午航测所得的DSM高程误差最低,但仍比阴天DSM的高程误差高0.411 m;综合晴天的3期高程模型,阴影区高程误差比非阴影区增加0.250～0.346 m。(3)从不同坡向来看,阳坡的高程误差最低,而阴影面积的增加导致其他坡向误差进一步加大。光照产生的阴影显著降低高程模型精度,研究结果可为基于无人机的侵蚀沟航测制图研究提供参考。 相似文献
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以黄土高原王茂沟小流域典型支毛沟为研究对象,将消费级无人机与1∶500倾斜摄影测量相结合,配合高精度的地面控制点,利用飞行控制软件GS RTK App规划井字形航线,模拟出多镜头倾斜摄影相机达到的效果,同时借助地面控制点获取倾斜、正射影像,使用Pix4D、Smart3D等软件构建了侵蚀沟高分辨率三维模型以及DOM、DEM等。据对获取成果的详细评估,两种方法的水平误差与高程误差均可满足《低空数字航空摄影测量内业规范》(GH/Z 3003—2010)的要求;同时,获取的点云数据相比RTK人工测量更密集、均匀,解决了侵蚀沟内地形复杂、陡峭而导致的人无法到达的区域测量精度降低的问题。该方法在运用合理的前提下,可较好地代替手持RTK人工测量工作,其具有的便捷性、可操作性及精确性,使其在流域侵蚀监测工作中具有推广应用的潜力。 相似文献
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崩岗侵蚀地貌分布的海拔高程与坡向选择性 总被引：3，自引：1，他引：2
崩岗侵蚀地貌在华南地区广泛分布,近年的崩岗普查为科学研究提供了详实的资料。根据统计结果,重新认识了早期提出的崩岗侵蚀地貌的分布具有海拔高程和坡向选择性的特点。通过对几个典型崩岗发育区资料的分析表明,人类生产活动的高程范围影响着崩岗的发育和分布,崩岗分布的地形相对高差研究较海拔高程研究更具现实意义。以推理方式质疑已有崩岗侵蚀地貌分布坡向性选择的成因解释,并提出可能是由于统计盲点而导致的表象性误差。分析结果表明,太阳辐射—崩岗发育的推论有其限制条件,应将人类生产活动作为崩岗侵蚀地貌发育新的驱动力给予充分认识。 相似文献
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利用无人机倾斜影像与GCP构建高精度侵蚀沟地形模型 总被引：3，自引：0，他引：3
为了提高侵蚀沟立体建模与监测的精度,该文采用消费级无人机作为低空遥感平台,以黄土高原一典型切沟为研究对象,通过无人机采集的倾斜影像与部署的地面控制点,采用多视立体运动恢复结构方法(structure from motion with multi-view stereo,Sf M-MVS)构建了高精度侵蚀沟表面模型,对其建模精度与数字高程模型、正射影像等成果进行分析,并与传统正射航图建模成果进行了比较。结果表明:构建的侵蚀沟稠密点云模型的水平均方根误差约为0.096 m,高程均方根误差约为0.018 m,满足1:500比例尺数字线划图与正射影像图的要求。与正射航图建模成果相比,高程误差减小了50%;侵蚀沟稠密点云的整体密度与地面激光雷达相当,且避免了后者多站拼接造成的密度不均问题。除了沟头部分的小块内凹区域,沟壁、沟头部分没有明显的空洞,植被覆盖的区域也能够正常建模。而正射航图的建模成果中在沟头内凹部分以及植被覆盖部分存在大块的空洞;由侵蚀沟的数字高程模型与等高线图可见,构建的侵蚀沟模型能够准确地反映切沟的形态特征。总体而言,该方法在侵蚀沟的高精度建模与监测方面具有显著优势,具有推广应用的潜力。 相似文献
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近年来,永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术(Persistent Scatterer Synthetic Aperture Radar Interferometry,PS-InSAR)快速发展,为宏观尺度的地表形变监测提供了契机,但该技术在国内尚未应用于土壤侵蚀监测研究。该研究尝试利用PS-InSAR方法监测内蒙古和林格尔县的土壤侵蚀情况。首先通过Sentinel-1A卫星数据时序差分干涉,获取地表累计形变点云;然后基于土壤侵蚀物候特征,构建时间域和空间域的多尺度滤波流程,从地表累计形变点云中筛选出土壤侵蚀点;最后将土壤侵蚀点与多源数据叠加分析,评价区域土壤侵蚀分布的时空特征。方法运行结果表明,研究区2017至2018年共计有10596处土壤侵蚀点。侵蚀点云主要分布在山区平原过渡区域,平均侵蚀速率为15mm/a,侵蚀营力为风力水力混合。经实地验证,监测侵蚀点与实际侵蚀发生地的对应准确度为86.4%,高程方向总体监测精度为厘米级。研究表明,改进后的PS-InSAR技术可以用于监测土壤侵蚀,且具有宏观性、精确性、长期性、经济性的优点。 相似文献
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基于CA-Markov模型与ANUDEM内插法的崩岗侵蚀量预估 总被引：4，自引：1，他引：3
崩岗是中国南方最为严重的土壤侵蚀类型之一,产生的大量泥沙危害农业生产和生态环境,因此对其侵蚀量的预估是防治该现象的重要途径。崩岗面积较小且侵蚀剧烈,难以应用现有方法预估侵蚀量。该文应用CA-Markov模型和ANUDEM内插法对其高程级别模拟和空间内插,从而实现对崩岗侵蚀量的预估,并以福建省安溪县龙门镇的一处崩岗为例进行实证研究。结果表明：CA-Markov模型适用于对崩岗高程级别的模拟;ANUDEM内插法对崩岗地形的整体还原度较好,但对细节的刻画不够;以经过级别划分和内插处理的高程数据为基期底图计算得的崩岗侵蚀量较符合实际值,且实际侵蚀量越大,模拟精度越高;案例崩岗在一般年景、干旱年景和多雨年景中的年侵蚀量分别为：824.69、731.03和 924.57 m3,不同年景之间侵蚀量的最大差值为193.54 m3,因此在修建崩岗拦沙坝时需考虑不同降雨年景中侵蚀量的差异。研究结果不仅提供了预估崩岗侵蚀量的新思路,还可为崩岗侵蚀的防治工作提供参考依据。 相似文献
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种植麻竹治理崩岗侵蚀的主要技术措施 总被引：2，自引：1，他引：2
崩岗侵蚀是我国南方水土流失区最严重的一种土壤侵蚀类型，由于崩壁不断崩塌，崩积堆和沟床的不侵蚀，崩岗的不稳定性极高，治理难度大。永春县水土保持部门曾对种植麻竹治理崩岗进行试验研究，取得了一定的成效。在此基础上，本文就崩岗的成因及种植麻竹进行治理的主要技术措施进行进一步的探讨。 相似文献
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利用照片重建技术生成坡面侵蚀沟三维模型 总被引：2，自引：5，他引：2
该文利用运动恢复结构(structure from motion,SFM)、多视图立体视觉(multi-view stereo,MVS)技术,提出了一种坡面侵蚀沟三维模型的快速重建方法。首先对普通相机拍摄的照片采用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)完成特征点的提取与描述,随机采样一致性算法(random sample and consensus,RANSAC)过滤掉最近邻匹配(nearest neighbor,NN)产生的误匹配点;然后通过SFM方法,迭代求解出相机矩阵和三维点坐标,用光束法平差(bundle adjustment,BA)进行非线性优化,确保误差的均匀分布和模型的精确;再使用基于面片的多视图立体视觉算法(patch-based multi-view stereo,PMVS),在局部光度一致性和全局可见性约束下,以SFM生成的稀疏点云为种子面片开始扩散,完成点云稠密重建。将照片快速重建方法获取的点云与地面激光扫描仪(terrestrial laser scanner,TLS)获取的点云及实测数据进行比较,结果表明,照片重建方法生成的点云稠密且能够完整展示侵蚀沟的发育形态,与TLS点云间的平均距离为0.0034 m,照片重建与三维激光扫描方法对侵蚀量的估算相对误差为8.054%,提取的特征线匹配率达89.592%。研究结果为侵蚀沟监测提供了参考依据。 相似文献
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子午岭地区坡面浅沟侵蚀临界模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
利用子午岭地区梁坡高精度的GPS（Trimble 5700）实测数据对国内外已有的浅沟侵蚀临界模型进行了验证。结果表明,已有浅沟侵蚀临界模型模拟的子午岭地区浅沟侵蚀分布面积或大于实际浅沟侵蚀区的10%～40%,或小于实际的20%～35%。基于子午岭地区实测的梁坡GPS数据建立高分辩率的DEM,构建了适用于子午岭地区的浅沟侵蚀临界模型。利用实测GPS数据对所建浅沟侵蚀临界模型进行验证,发现用新建的浅沟侵蚀临界模型模拟的研究区梁坡浅沟侵蚀分布区与野外实际浅沟侵蚀分布区非常吻合,其误差仅为5%。 相似文献
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根系密度对黄土塬沟头溯源侵蚀产沙和形态演化过程的影响 总被引：4，自引：4，他引：0
为明确根系密度对黄土塬沟壑区沟头溯源侵蚀产沙和形态演化过程的影响,采用野外"人工模拟降雨+放水冲刷"试验方法,以裸地试验小区(CK)为对照,研究冰草根系密度试验小区(株行距:20 cm×20 cm,C1;15 cm×15 cm,C2;10 cm×10 cm,C3)的沟头溯源侵蚀产沙过程、沟头溯源距离、沟道下切深度及发育面积等特征。结果表明:1)与对照小区相比,草被小区(C1~C3)产沙量分别降低64.32%、70.31%、69.92%;冰草株行距为15 cm×15 cm时,减沙效益最大。2)对照小区沟头溯源侵蚀过程主要包括沟口形成、贴壁流侵蚀、跌水侵蚀和沟岸崩塌等;而草被小区沟头溯源侵蚀则由贴壁流侵蚀、跌水侵蚀和根土复合体崩塌导致,崩塌是草地沟头溯源的主要原因;各根系密度下沟头溯源距离与时间均呈极显著幂函数关系;与对照相比,草被小区沟头溯源距离缩短75.61%~78.87%。3)对照小区侵蚀沟纵断面呈阶梯形,存在缓冲平台,沟头近似矩形;草被小区则呈梯形和圆弧状。与对照相比,草被小区沟道平均下切深度加深1.64~1.92倍;沟道面积随根系密度增加而缩小,草被小区沟道面积较裸地缩小68.0%~74.0%。结果可为该区"固沟保塬"工作的实施提供科学参考。 相似文献
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切沟是坡面土壤侵蚀最剧烈表现形式，其形态特征刻画的精确性与适用性，对切沟的调查、研究与防治具有重大意义。该研究选取黄土丘陵区小流域4个地点10条切沟共82个断面，利用地面测量验证携带多频全球导航卫星系统且内置实时差分定位技术（Global Navigation Satellite System and Real-Time Kinematic，GNSS RTK）的无人机倾斜摄影测量提取的沟长、沟宽、沟深指标的精确性并建立体积估算模型探讨沟长的测定方法。结果表明：1）与地面测量相比，沟长、沟宽的偏离度（Deviation Extent，DE）均值不大于3.70%，精度较高；沟深的DE均值不小于25.49%，误差较高。2）切沟体积与沟长之间有显著的幂函数关系，沟长选取沟头至沟口的最大汇水线长度时拟合效果最好，沟道中心线长度次之，直线长度拟合效果最差。因此，在黄土高原丘陵沟壑区，运用无人机倾斜摄影测量方法测量切沟沟长、沟宽指标具有高度可行性，在精度要求较高的沟深测量方面的应用还有一定的局限性。此外，由于野外测量的局限性，直线长度较最大汇水线长度的测量更简单便捷，当坡度小于18.2°时，测量直线距离作为切沟沟长可行。 相似文献
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福建省崩岗侵蚀成因及治理模式研究 总被引：28，自引：3，他引：28
根据调查 ,福建省共有 38个县存在不同程度的崩岗侵蚀 ,总面积为 2 6 30 .6 9hm2 ,个数为 6 714个 ,崩岗密度为 0 .0 5 5个 /km2 。全省崩岗面积虽小 ,但由于相对集中 ,土壤侵蚀量大 ,危害严重。探讨了福建省崩岗侵蚀的现状、类型、分布特征、成因、危害、活动情况及治理现状。认为岩性、坡度、海拔高度、植被、人为活动等与崩岗的形成和发展均密切相关。提出了崩岗治理的基本思路和典型治理模式 相似文献
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沟壁坡度对侵蚀沟三维重建误差的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
以无人机为主体的天地一体化立体测量为地表精准快速测量提供了有利条件。无人机拍摄正射影像时,陡坡影响拍摄视角,可能对地表三维测量精度产生影响。选取发展大型切沟(BG)、稳定中型切沟(MG)和小型浅沟(SG),采用三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)和无人机正射摄影(Structure from Motion,SfM)2种方法获取地表DSM(Digital Surface Model,数字表面模型),并以TLS的DSM为基准,分析了坡度对SfM的DSM的高程误差的影响。结果表明:(1)高程误差均随沟壁坡度呈指数增加,拟合程度较好(P<0.0001,R^2>0.80),拐点出现在60°附近,坡度<60°时高程误差变化幅度为0~10 cm,坡度超过60°后高程误差急剧增大为10~60 cm;(2)侵蚀沟愈活跃,其坡比愈大,高程误差占比愈集中在较大坡度的范围内。对于发育中切沟BG,约75%的高程误差量集中在15°~75°;对于趋于稳定的中型切沟MG,约66%的高程误差量集中在0~60°;而对于小型浅沟SG,约54%的高程误差量集中在0~40°。 相似文献
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Huang Bifei Qiu Ming Lin Jinshi Chen Jialin Jiang Fangshi Wang Ming-kuang Ge Hongli Huang Yanhe 《Journal of Soils and Sediments》2019,19(11):3832-3846
Journal of Soils and Sediments - Collapsing gully erosion is a specific form of soil erosion that is widely distributed in the hilly granitic region of tropical and subtropical southern China and... 相似文献