GPS RTK测量系统在国家水土保持重点建设工程中的应用

按照水利部关于全国水土保持信息化工作和国家水土保持重点工程建设的有关要求,为推进水土保持传统管理方式向信息化、现代化管理方式转变,会宁县水土保持工作管理总站在国家水土保持重点建设工程中对GPS RTK测量系统在项目建设管理中的应用进行了探索。明确了GPS RTK测量系统在项目管理中的技术要求,并针对GPS RTK测量系统在项目管理中存在的问题提出了解决办法,可为今后的国家水土保持重点建设工程管理工作提供借鉴。     

一套GPS两种功能的结合在水土保持监测中的应用研究

通过试验与分析,利用一套双频GPS进行单点定位与快速RTK技术的结合来快速测量水土流失面积,即:先用GPS单点适时定位完成控制测量,再利用RTK技术测量水土流失的边界,当超出RTK测量的有效范围时,再采用单点定位法进行控制点的加密,以便于继续RTK测量工作,直至测区边界的测量工作全部完成为止。这种方法简单、准确、经济,解决了水土保持监测中的面积度量问题,克服了由于国家三角点被破坏而受数量与分布的限制的缺点。     

SfM摄影测量法测定切沟的精度评价

选取河北省滦平县两间房村的一条典型切沟,以实时动态差分(Real-time Kinematic,RTK)GPS的测量结果为基准,评估了断面测量法与SfM方法对该切沟的测量精度,并在此基础上探讨不同地面控制点(Ground Control Point,GCP)布设方案对SfM测量精度的影响。结果表明:SfM测量法可作为一种高精度的方法运用于切沟测量,与RTK GPS相比,断面测量法的体积测量误差高达37.28%;而SfM方法的误差仅为2.40%,且相对RTK GPS所测切沟DEM的差值主要集中于-0.2～0.2 m。此外,轻便、小巧的激光测距仪可有效替代RTK GPS用于GCP坐标的测量,在此基础上得到的切沟体积误差仅为0.23%。将切沟沟缘与沟底共18个GCP抽稀至4～16个,并利用SfM方法重建该切沟的三维形态。各方案所得切沟DEM相比未抽稀结果的差值主要集中于-0.05～0.05 m,且体积差值百分比均低于5%。研究结果证实,SfM摄影测量法在切沟测量中具有较高的精度,可应用于野外切沟的快速、精确测量,对于切沟定量监测与切沟侵蚀规律研究具有重要的实践意义。     

无人机倾斜摄影1:500不动产测量技术在侵蚀沟监测中的应用

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。     

实时动态多功能双目立体摄影测树仪设计

为了实现林木精准实时定位,满足森林资源调查中多因子精准计测的需求,研发了一种集单木像对解算和林分点云测量于一体的多功能、高精度、实时定位的实时动态(real-time kinematic, RTK)双目立体摄影测树仪。该仪器以摄影测量和全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)空间定位技术为基础,利用三角函数原理、双目摄影测量解算原理和基于运动结构(structure from motion, SfM)视觉算法,通过内嵌操作软件,实现了林木位置实时定位及林分样木还原、胸径测量、树高测量、株树密度测量、林分空间结构参数测量等功能。通过试验验证,在单木测量模式下,能快速实现林木定位,其胸径测量精度为97.11%,树高测量精度为94.72%;在林分测量模式下,依"仿航线法"观测,能快速建立林分点云模型,并实现了林分调查因子和林分空间结构参数的高效提取,其中林分胸径提取精度达到97.18%。该仪器测量精度符合林业调查的精度要求,可在森林资源调查及精准林业工作中推广使用。     

基于CASS方格网法土方量计算应用

阐述了南方Cass软件方格网法计算原理,并通过Trimble GPS RTK全站仪野外测量,Cass读取全站仪数据转换成.dat文件格式,展开野外测量点,生成里程文件,用方格网法计算土石方量。     

鄂东南花岗岩区节理对崩岗发育的影响

崩岗是鄂东南花岗岩地区普遍存在的土壤侵蚀现象,给农业生态与经济发展带来了严重影响。研究以鄂东南通城县杨垄小流域崩岗为研究对象,使用RTK测量数据,ArcGIS生成DEM图像,测定坡面坡向及主沟、支沟的发展方向,运用罗盘测量节理产状,描述节理的区域性特征,探讨了节理对崩岗发育的影响。结果表明:杨垄小流域节理产状具有方向性和区域性,多为NE45°—90°和NW280°—310°;崩岗主沟发展方向主要受坡面坡向的影响,多位于北东向;崩岗支沟的发育在一定程度上受节理走向的影响,多分布于NE45°—90°和NW280°—320°;节理倾角大,节理面陡可加快崩岗的侵蚀与发育;节理可加快地下水的下渗,有利于风化壳的形成,加速崩岗侵蚀。研究结果可为探究崩岗地貌系统侵蚀机理及其治理方法研究提供依据。     

农用车辆自动导航定位方法

农用车辆自动导航技术可有效提高作业精度、实现农田规模化生产。该文以电瓶车为试验平台,使用 RTK DGPS、RTD GPS 和电子罗盘分别采集电瓶车的位置信息和航向角度信息,对农用车辆的导航定位方法进行了研究。试验时,以 RTK DGPS 采集的数据作为标准轨迹。在对试验数据进行空间配准后,采用 Kalman 滤波技术对 RTD GPS 和电子罗盘的数据进行了融合;通过计算综合权重值,对单 GPS 系统和融合系统的性能进行测试与评估,其值分别为 0.006、0.002。由此可知,采用 Kalman 滤波的电子罗盘和 RTD GPS 的组合导航系统,定位精度相对较高,稳定性较好,整体性能优于单 GPS 系统。     

基于主成分-聚类分析的崩岗侵蚀强度评价

为了研究湖北省通城县杨垄小流域崩岗群的崩岗侵蚀强度,提高评估的可靠性,使用RTK测量崩岗,获取崩岗面积、主沟坡降、内部平均坡度等11个参数,将其作为崩岗侵蚀强度分析的评价因子,通过主成分分析提取了崩岗侵蚀强度参数的4个主成分因子,得出选择的16个崩岗侵蚀强度。结果表明:杨垄小流域不同崩岗侵蚀强度分为3类:2号,5号,10号,11号为高度侵蚀;8号,15号,16号为中度侵蚀;其余为轻度侵蚀;小流域的中高度侵蚀型崩岗面积占崩岗群总面积的2/3以上,侵蚀面积较大。依据分类结果,可针对不同崩岗存在的风险因素制定对应的风险控制方案和措施,有利于崩岗的防治。     

遥感影像空间分辨率与成图比例尺的关系应用研究

该文对遥感影像空间分辨率与成图比例尺的关系进行了研究，提出对应数学表达式。并分别对两种常用的高分辨率遥感影像IKONOS和QUICKBIRD进行了试验，以RTK GPS测量值作为真值，精校正遥感影像与真值的差作为遥感影像的实地误差，计算出影像几何校正系数，从而得到两种分辨率遥感影像可以制作的合理成图比例尺。     

Surfer软件在土石方量监测中的应用

露天煤矿在施工开采过程中,伴有大量土石方移动,在开发建设项目水土保持监测工作中,土石方量计算是水土流失监测的重点,如何精确计算是一项相对困难的事情.为此,以山西灵石天聚鑫源煤业有限公司露天煤矿兼并重组整合项目为例,借助RTK GPS技术,应用Suffer软件,绘制三维模拟图,进行土石方量计算,此计算方法便于掌握,成图快,可达到事半功倍的效果.     

基于GPS不同测量间距的DEM地形信息提取沟蚀参数对比

GPS技术正在成为一种快速高效研究沟蚀发生演变的手段。但由于GPS测量间距的影响，从建立的不同尺度DEM上获取的地形信息存在很大的不确定性，影响沟蚀研究的准确性。本文以长江上游西昌地区马家松坡小流域作为试验样区，利用RTK—GPS技术，按测量间距3，5，10m和20m等4种空间尺度对小流域的地形进行测量，基于ArcGIS 8．2地理信息系统软件，建立相关尺度的栅格DEM，提取地面坡度、剖面曲率以及沟壑密度等地形信息。研究结果表明，随着测量间距的增加，从DEM上提取地面平均坡度、平均剖面曲率和沟壑密度均呈显著线性递减趋势，5m的测量间距是长江上游地区描述地形的理想尺度，可以满足研究冲沟和切沟的需要，而3m及3m以下的测量间距适用于细沟、浅沟的研究需要。我们的研究结果对应用GPS技术，实现高精度快速确定地表沟蚀过程方面具有重要意义。     

山洪灾害调查评价信息化技术应用研究

山洪灾害调查评价是山洪灾害防御必不可少的基础工作,也是山洪灾害预警预报、安全转移撤离、减少人员伤亡的重要保障和基础支撑。传统的山洪灾害调查评价工作方法工期长、效率低、投入大、质量差,利用GIS、CORS与RTK等信息化技术可大大提高山洪灾害调查评价工作效率、提升调查成果质量、节省大量的时间和人力财力。     

无人机摄影测量技术在固沟保塬项目中的应用探讨

以山西省临汾市蒲县塬面项目区为研究对象,在2018年水利部农业综合开发黄土高原塬面保护项目实施过程中引入无人机低空摄影测量技术,分析了该技术在项目建设中的应用效果。结果表明,无人机低空摄影测量技术在项目前期立项、竣工期验收、运行期监督维护等各个环节中都发挥了重要的作用,该技术生产的"3D"(DOM、DEM、DLG)产品可服务于整个项目建设运行周期,不仅能有效提高工作效率,而且可使项目实施过程直观化、立体化,保证了项目建设的科学性、先进性和经济性。     

基于统计理论数据融合的水流泥沙含量测量仪

水流泥沙含量的测量在土壤侵蚀和水土保持研究中具有重要意义。采用自行研制的便携式水流泥沙含量测量仪测量了水流泥沙含量。结果表明，水流泥沙混合液质量与泥沙含量之间呈线性关系，可采用荷重传感器测量水流泥沙含量；通过采用基于统计理论的数据融合法来处理测量结果，可大大提高测量的准确性和重复性；其测量精度为0.63%，重复性误差小于0.49%；该测量系统为水流泥沙含量的快速、准确测量提供了一种新的、有效的方法。     

切沟形态特征无人机倾斜摄影测量

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。     

电容式谷物水分传感器平面探头的研制

针对谷物水分传感器平行极板探头安装难度大、高水分测量精度低等问题,将平行极板探头结构改进成为平面极板探头结构,并且通过增加保护极板减小干扰和杂散电容的影响,提出影响传感器敏感性、精度的平面极板探头的几个参数,采用有限元分析方法较精确分析了探头的电场分布和电容。根据能量的分布得到谷物测量深度、平面极板探头电容值同其驱动极宽与两感应极板间距（极距）之比的关系,当二者之比等于0.9时即为平面极板探头的优化尺寸。试验结果表明,该传感器测量含水率的误差在±1.5%范围内,测量含水率范围可达到6%～36%,测量温度范围-10～80℃。优化的平面极板探头提高了测量精度,降低了安装难度。     

基于精准信息的保护带建设

保护带是介于农地和水系间的永久植被区,具有拦截和减缓径流,提高入渗,减轻化学物质对下游水系中水质污染的作用,保护带是实施土壤保护计划的关键措施。通常保护带沿田边等高布设,拦截径流,然而对田间情况和径流方式的空间分析表明,这种等宽保护带拦截效率受限。美国生态学家Dosskey等人,提出利用精准空间信息、技术及相关过程等实施精准保护,可用来完善保护带的设计、提高保护带拦截效率。精准保护可将精确景观数据和数学模型有机地应用到地理信息系统中,并分析径流的空间状态,根据各种径流特性设计变宽度的保护带,从而达到更好的拦截径流和泥沙的目的。     

吉90型柴油机瞬态烟度计的研究

本文介绍了吉90型柴油机瞬态烟度计的结构、工作过程和用附壁射流保护防尘玻璃不被污染以提高测量精度的原理。试验结果表明该烟度计适用范围广、测量精度高。它结构简单紧凑,整套设备成本较低。     

新型高精度温湿度检测箱及其测控系统研制

为了克服传统温湿度检测箱价格昂贵、技术指标精度低、测控参数单一等缺点,研制了一种可靠性高、造价适中、自动化程度高的温湿度检测设备。该恒温恒湿箱在恒湿系统中采用了内、外双循环结构,在恒温系统中采用了二次恒温技术和分段测量方案,并采用了专家PID控制策略、硬件双重保护以及软件补偿等方法,实现了温度和湿度的精确测量和准确控制,提高了系统的性价比。该系统可广泛地应用于气象、温湿度检定、养殖等生产与科研单位,并且由于系统的灵活性和模块化,可以方便地满足其他场合。