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一种基于线结构光技术的细沟形态测量系统
  • ISSN号:1008-2786
  • 期刊名称:《山地学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN249[电子电信—物理电子学] S157[农业科学—土壤学;农业科学—农业基础科学]
  • 作者机构:[1]北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京100875, [2]中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101, [3]中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100, [4]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金面上项目(41271287); 中国科学院“百人计划”择优支持项目; 地表过程与资源生态国家重点实验室自主研究项目“土壤侵蚀实验技术研究”(2012-ZY-02)联合资助~~
中文摘要:

细沟侵蚀形态的准确测量对解释坡面侵蚀产沙机理、促进侵蚀预报模型发展具有重要意义。基于线结构光技术在实验室可移动水槽上设计了方便组装拆卸、扫描配置灵活、亚毫米级精度的细沟侵蚀形态快速测量系统,摄像机-激光器夹角、扫描速度灵活可调。本研究中,有效测量范围为4.6 m×1.0 m,当摄像机-激光器夹角为25°、扫描速度为10 mm/s时,横断面方向、扫描方向、垂直方向实测分辨率平均分别为0.44 mm、0.50 mm、0.51mm,横断面、垂直方向测量值绝对误差平均值分别为0.22 mm、0.16 mm,测量性能优于前人研究结果。同时,坡面细沟测量实例表明本系统测量结果准确、可靠,在土壤侵蚀相关领域中具有较高的实用价值。

英文摘要:

The rapid and precise measurement of rill erosion morphology is extremely essential for understanding the hillslope hydrological processes and soil erosion modeling. Measuring surface microtopography is the first and foremost. This paper proposed and designed an easy assembling and flexible configuring laser scanner system with large effective area,sub-millimeter precision and quick data collecting. With the help of Halcon,Matlab and Arc GIS,we implemented the scanner with a 4. 6 m × 1. 0 m scanning area,resolution and precisions better than 0. 50 mm,which is better than previous research. For instance,the average relative error for height and width measurement are 0. 61% and 0. 56%,the average absolute error measured in cross and vertical direction are 0. 03 ~ 0. 51 mm and 0. 10 ~ 0. 88 mm with an average of 0. 16 mm and 0. 22 mm,respectively.( See Fig. 3 ~ 5 for details). Besides,the compare with classic pin method implied an excellent accuracy and reliability with a linear fitting coefficient of 0. 997( Eq. 1) and 95. 16% frequency percentage of relative error between ± 20 mm. Further work may focus on the integration of data processing,quantification of rill morphological indexes and the application of the effect of sediment transportation on soil erosion.

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期刊信息
  • 《山地学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所
  • 主编:邓伟
  • 地址:成都市人民南路四段9号
  • 邮编:610041
  • 邮箱:mountain-res@imde.ac.cn
  • 电话:028-85223826
  • 国际标准刊号:ISSN:1008-2786
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1516/P
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,中国科技论文统计源期刊,中国科学引文数据库来源期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:14376