Digital mapping of coastal boulders – high-resolution data acquisition to infer past and recent transport dynamics     

Fabian Boesl  Max Engel  Rodrigo C. Eco  JaN B. Galang  Lia A. Gonzalo  Francesca Llanes  Eva Quix  Helmut Brückner 《Sedimentology》2020,67(3):1393-1410

Coastal boulder fields provide clues to long-term frequency-magnitude patterns of coastal flooding events and have the potential to play an important role in coastal hazard assessment. Mapping boulders in the field is time and labour-intensive, and work on intertidal reef platforms, as in the present study, is physically challenging. By addressing coastal scientists who are not specialists in remote sensing, this contribution reports on the possibilities and limitations of digital applications in boulder mapping in Eastern Samar, Philippines, where recent supertyphoons Haiyan and Hagupit induced high waves, coastal flooding and boulder transport. It is demonstrated how satellite imagery of sub-metre resolution (from Pléiades and WorldView-3 imagery) enables efficient analysis of transport vectors and distances of larger boulders, reflecting variation in latitudes of both typhoon tracks and approaching angles of typhoon-generated waves. During the investigated events, boulders with a-axes of up to 8 m were clearly identified to have been shifted for up to 32 m, mostly along the seaward margin of the boulder field. It is, however, hard to keep track of smaller boulders, and the length of a-axes and b-axes including their orientation is often impossible to map with sufficient accuracy. Orthophotographs and digital surface models created through the application of an unmanned aerial vehicle and the ‘Structure from Motion’ technique provide ultra-high-resolution data, and have the potential to not only improve the results of satellite image analysis, but also those from field mapping and may significantly reduce overall time in the field. Orthophotographs permit unequivocal mapping of a-axes and b-axes including their orientation, while precise values for c-axes can be derived from the respective digital surface models. Volume of boulders is best inferred from boulder-specific Structure from Motion-based three-dimensional models. Battery power, flight speed and altitude determine the limits of the area covered, while patches shielded by the boulders are difficult to resolve. For some tasks, field mapping remains mandatory and cannot be replaced by currently available remote sensing tools: for example, sampling for rock type, density and age dating, recording of lithological separation of boulders from the underlying geological unit and of geomorphic features on a millimetre to decimetre-scale, or documentation of fine-grained sediment transport in between the boulders in supratidal settings. In terms of future events, the digital products presented here will provide a valuable reference to track boulder transport on a centimetre to decimetre-scale and to better understand the hydrodynamics of extreme-wave events on a fringing reef coastline.  相似文献   

Three-dimensional active earth pressure from cohesive backfills with tensile strength cutoff     

Zheng-Wei Li  Tian-Zheng Li  Xiao-Li Yang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(7):942-961

Most of previous analyses on the active earth pressure were performed in two-dimensional cases using the Mohr-Coulomb (M-C) failure function to describe the soil strength. However, all failures of retained slopes indicate a somewhat three-dimensional (3D) feature, and the M-C function is found to overestimate the tensile strength of cohesive soil. In this work, a kinematic limit analysis–based approach is developed for computing the 3D active earth pressure resulting from cohesive backfills. The concept of tensile strength cutoff is adopted to implement the reduction or elimination of tensile strength from the strength envelope. An extended 3D horn failure mechanism that is associated with the modified strength envelope is developed to characterize the collapse of retained slopes. The resultant of active earth pressure is evaluated from the work rate balance equation and expressed as an unfactored coefficient. The obtained results indicate that less support provided by the wall is required when allowing the existence of soil cohesion and 3D effects and that eliminating the tensile strength can observably increase the active earth pressure, especially for the backfill with a great level of cohesion.  相似文献   

陡立矿山岩壁治理中的飘台稳定性分析          下载免费PDF全文

王腾飞  王蒙 《探矿工程》2020,47(10):61-66

随着国家和社会的发展，人们对生态环境越发重视。在经济发展的过程中，因采矿而遗留下了大量的废弃矿坑，这些矿坑的治理迫在眉睫。飘台作为一种治理高陡光滑岩壁的有效方法，在实际工程中被大量使用，然而对飘台稳定性的分析大多停留在简单的公式上。本文设计了一种适用于陡立矿山岩壁治理的砼制飘台结构，提炼了计算飘台稳定性的公式并结合FLAC3D数值模拟软件，对飘台的稳定性进行了分析。研究结果表明，此砼制飘台比较适用于陡立矿山岩壁的治理。  相似文献   

全球地磁感应测深数据三维反演   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

李世文  翁爱华  张艳辉  李建平  杨悦  唐裕  邹宗霖  李春成 《地球物理学报》2019,62(5):1908-1920

全球地磁感应测深能获得地幔转换带及下地幔上部的导电结构.但目前稀疏的地磁台站分布及部分台站的观测数据稳定性较差,影响了三维反演对地下电性结构的分辨力和反演可靠性.为此,区别于传统的L2-范数反演方法,本文提出并实现了基于L1-范数的地磁测深响应三维反演技术.在反演中,利用L1-范数度量数据预测误差,降低"飞点"数据的影响,将相关系数较小的C-响应估计也纳入反演数据中.三维正演模拟采用球坐标系下的交错网格有限差分法,反演采用有限内存拟牛顿法.文中利用指数概率密度分布函数构造非高斯噪声的合成数据,并采用棋盘模型对反演方法的可靠性进行了验证.之后,我们将本文提出的三维反演方法用于全球129个地磁观测台站的C-响应数据反演,结果表明在地幔转换带深部,中国东北地区为高导电异常,南欧和北非则均为高阻;夏威夷在900km以下为高导;菲律宾海及以东地区在转换带表现为明显的高阻,这些结果与前人研究结果一致.由于采用了更多的台站数据,我们的反演结果还发现一些新的异常:南美洲南端,转换带表现为明显的高导;澳大利亚东南部,地幔转换带深部,也存在一个明显的高导异常,这些异常分布和地震层析成像的低速区一致.因此,L1-范数三维反演能够充分利用全球C-响应数据信息,提高地磁测深对地球深部电性结构的分辨能力,更好的研究全球地幔电性结构.  相似文献   

频率域海洋可控源电磁垂直各向异性三维反演   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

彭荣华  胡祥云  李建慧  刘亚军 《地球物理学报》2019,62(6):2165-2175

地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性，若仅对海洋可控源电磁（MCSEM）数据进行常规各向同性反演，有可能无法获得准确的反演解释结果，从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了电导率垂直各向异性（VTI）条件下频率域海洋可控源电磁数据三维反演算法.其中，三维正演采用基于二次场控制方程的交错网格有限体积法，并利用直接矩阵分解技术来求解离散所得的大型线性方程组，有利于快速计算多场源的响应.反演采用具有近似二次收敛性的高斯牛顿算法对目标函数进行最优化.最后，对具有VTI电性各向异性特征的盐丘构造模型的MCSEM合成数据分别进行了电导率各向同性和垂直各向异性三维反演，结果表明：各向同性三维反演算法无法对受VTI介质影响的MCSEM数据进行正确的反演解释，而垂直各向异性三维反演能够获得更为可靠的地下电阻率结构和异常体分布，展现出对海底电性各向异性结构更为优良的反演解释能力.  相似文献   

球坐标系下三维大地电磁正演研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

罗威  王绪本  王堃鹏  张刚  李德伟 《地球物理学报》2019,62(10):3885-3897

大地电磁正演理论研究热点一直以来主要集中在如何提高计算效率和精度，但在剖面足够长、探测深度足够大的情况下，传统的笛卡尔坐标系数值模拟方式难以准确拟合地球曲率形态.本文研究了基于球坐标系的三维大地电磁正演，推导了交错网格有限差分三维正演公式，与一维解析解和三维标准模型测试对比，验证了正演算法的正确性.通过理论模型计算，对比分析球坐标和笛卡尔坐标系正演结果表明：球坐标系模拟更合理，避免了传统笛卡尔坐标拉伸投影所引入的误差，可代替目前的笛卡尔坐标模拟方法.基于球坐标和笛卡尔坐标系的三维大地电磁正演响应值随着频率变低差异越明显.球坐标和笛卡尔坐标计算结果差异度与频率、模型结构和电阻率有关.本文模型计算结果在数万秒周期处已出现接近10%的差异，对于较大尺度的长周期大地电磁，地球曲率的影响不能忽略.  相似文献   

基于稀疏约束反演的三维混采数据分离          下载免费PDF全文

魏亚杰  张盼  许卓 《地球物理学报》2019,62(10):4000-4009

混合震源采集技术相对于传统的地震数据采集，在极大提高采集效率的同时引入了混叠噪声，很大程度上影响了成像结果的精度.二维混采数据中，我们通常利用混叠噪声在非共炮域呈非相干分布这一特点来压制混叠噪声，从而实现混合震源数据分离.相对于二维混采数据，三维混采数据具有数据量巨大，构建混合震源算子困难，混合度的增加引入了高强度混叠噪声的特点.针对上述问题，本文采用稀疏约束反演方法在Radon域实现混采数据分离，混叠噪声强度比较大的情况下，稀疏约束反演方法能够得到更高精度的分离结果；利用震源激发的GPS时间通过长记录的方式在共接收点道集对上一次迭代分离结果做混合、伪分离，实现了单个共接收点道集自身混合、伪分离，避免了对整个数据做运算，同时不需要构建混合震源算子.通过模拟数据和实际数据计算来验证上述方法的适用性.  相似文献   

基于散射计风场数据的台风强度诊断方法——以海洋二号卫星数据为例   总被引：2，自引：2，他引：0  

杨典  宋清涛  蒋兴伟  刘宇昕  刘圆 《海洋学报》2019,41(1):151-159

本文提出了一种基于散射计风场数据的台风定强方法。该方法定义了台风所在海区的一个圆形区域上的风速平均值来对台风进行定强，并使用海洋二号卫星散射计历史数据对该方法进行了验证。验证结果表明，该台风定强方法可以克服散射计反演台风风速过低的问题。与台风强度监测的历史记录比较的结果显示，在台风强度低于"强台风"这一强度等级时，该方法能够有效估算台风强度。  相似文献   

资源三号和天绘一号卫星影像无控联合平差精度分析     

郑义  张宏伟  杜晓  张俊辉  周琦  林尚纬  陈利军 《测绘通报》2020,(7):10

近年来国产卫星传感器类型日益丰富，使用自主可控的国产卫星影像进行生产和研究的需求越来越大，多源国产卫星影像联合平差的精度分析显得尤为重要。本文针对在立体测图生产中，资源三号卫星影像在时相较旧、噪声较大、云覆盖和摄影漏洞等特殊困难的条件下，利用天绘一号卫星影像进行补漏生产的情况，最终分析并验证了两者无控联合平差的可行性和成果精度。  相似文献   

基于三维激光扫描技术的钢结构扰度检测及应用     

宋云记  王晓民  王智 《测绘通报》2020,(12):160-163

钢结构在长期荷载及不均匀受力的作用下会产生空间变形，其中扰度是其重要的衡量指标。通常采用全站仪采集钢结构轴线上若干特征点进行分析、计算，由于钢结构特征点难以捕捉，测量存在误差，并且有限的空间离散点难以全面反应钢结构空间变形。本文采用徕卡RTC360三维激光扫描进行钢结构扰度测量；介绍了其作业流程及数据处理方法；利用标靶将各个测站的三维点云拼接成一个整体；采用拟合的方法提取空间特征点及轴线；利用三维点云构建空间模型，并与设计模型进行碰撞分析；可全面地反映钢结构的空间变形情况。  相似文献