以窗口化和地形坡度为基础的植被茂密区域点云滤波算法

三维激光扫描仪获得经典地貌的点云数据,需进行滤波剔除地面植被。由于植被茂密区域点云密集或遮挡,地面点极少,无法拟合出地形表面,这部分植被点很难剔除。针对植被茂密区域点云数据的特点,本文提出以窗口化和地形坡度为基础的植被茂密区域点云滤波算法,认为非地形坡度引起的高程差异的两相邻点中,较高的点为非地面点。试验结果表明,本文算法可以很好地去除植被茂密区域中低矮的植被点,保留真实的地面点,提高了植被茂密区域点云滤波的处理精度。

DEM地形信息提取对比研究--以坡度为例

由于DEM数据本身多尺度因素,加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分异性的特点,直接的信息提取往往很难达到预期的目的。利用DEM制作坡度图高效、省力,但其精度有很大的不确定性,同时DEM制作过程中的误差传播、转移对坡度信息的影响缺少系统的判断依据。选取位于陕北黄土高原上的两个不同地区作为实验样区,在不同DEM生产的基础上,以高精度的1∶10 000DEM为准值,通过对1∶5万和1∶1万DEM提取定量地形要素的叠合、比较与统计分析,探讨具有不同地貌类型的区域1∶5万DEM提取地形信息的精度及其统计意义上的数量百分比关系。

跑步机坡度为4时不同跑步速度的关节角度对比分析

运用运动生物力学实验方法,在坡度为4、跑步速度分别为4m/s、5m/s、6. 5m/s的跑步机上进行健身跑运动试验,对受试者的踝、膝、髋关节角度以及重心等参数进行研究分析。研究结果表明:跑步速度为4m/s,右脚踝关节运动角度一直远远大于左脚踝关节;左右膝关节角度折线变化都非常明显;左右髋关节角度折线变化都有一定的变化但不明显;重心运动长度变化幅度相对较大。跑步速度为5m/s,左右踝关节运动角度的变化幅度相对较小;左膝关节运动角度变化相对较小,右膝关节角度幅度变化幅度较大;左髋关节运动角度远远大于右髋关节角度;重心运动长度变化与4m/s相比变化幅度减小。跑步速度为6m/s,左右踝关节运动角度的变化幅度相对较小;左右膝关节运动角度变化幅度差距不大;左右髋关节的角度都有一定的变化幅度但不明显;重心运动长度变化幅度趋于稳定。

坡度、疲劳和能见度对隧道火灾人员疏散速度耦合影响研究

为探究隧道火灾复杂环境对人员疏散速度的耦合影响规律,首先对坡度、人体疲劳及能见度3种因素开展疏散试验,获得各单因素对疏散速度的影响规律,并拟合出疏散速度变化公式;其次基于各单因素下速度变化公式,提出多因素耦合影响下隧道火灾人员疏散速度计算方法。研究结果表明:人员上坡疏散速度与坡度线性负相关,下坡疏散速度规律性较弱;长距离疏散时因疲劳导致速度逐渐衰减,在2 km疏散过程中速度衰减峰值达47%,疲劳导致的速度衰减比例与疏散距离线性正相关;能见度较高时其对疏散速度的影响效果不显著,能见度降低至10 m内后开始对疏散速度产生负面作用。研究结果可为隧道疏散设施设计、相关标准规范制定等提供参考,同时为传统疏散速度取值方法提供1个新思路。

低弗劳德数条件下尾坎坡度对消力池内流场结构的影响

低水头、大流量条件下泄洪,易形成低弗劳德数水流,对下游河床和边坡造成冲刷风险。基于某水利枢纽工程,采用数值模拟的方法,应用RNG k-ε数值模型,研究了不同尾坎坡度体型下消力池内低弗劳德数水跃的流场特征。研究结果表明:低弗劳德数来流条件下,消力池内形成的淹没式水跃沿水流方向可分为核心区、发展区和回流区;核心区在水深方向上按流速特性又分为射流内层、射流外层、旋滚内层和旋滚外层;不同尾坎坡度的消力池中,均遵循时均压强沿程增大、临底流速自收缩断面后沿程减小的规律;尾坎坡度变陡会使得水跃的旋滚起始断面向上游移动,旋滚终止断面向下游移动,从而使得旋滚长度增大;当尾坎坡度为1∶3时,尾坎斜坡段临底流速梯度为0,当尾坎坡度小于1∶3时,尾坎斜坡段临底流速梯度为负,当坡度大于1∶3时,流速梯度为正,其原因是尾坎坡度变陡使得尾坎对水体的阻力在平行于尾坎坡面方向的分量减小,从而使得流速梯度逐渐增大。研究成果可为类似工程中消力池的设计选型提供参考。

坡度对花岗岩残积土干缩开裂及其对水平入渗的影响

在崩岗侵蚀区边坡表面存在大量浅层裂隙,为探究不同坡度条件下花岗岩残积土干缩开裂特性及其对水平入渗的影响,通过室内入渗与开裂试验,分析了不同坡度下花岗岩残积土的水平入渗过程和开裂特性,以及裂隙对入渗和产流产沙的影响。结果表明:累积入渗量随坡度的增加而增加,而湿润锋运移距离随坡度的增加而减小。坡度的存在使土样在坡顶与试验箱交接处优先产生裂隙,并沿裂隙壁向坡下发展至土样长度的1/3~1/2处,且裂隙与试验箱夹角在25°~55°。坡度对裂隙长度和宽度的开展起促进作用,坡度的存在会降低土壤干缩开裂破碎程度。坡度和裂隙形式都会影响裂隙土壤的产流和产沙率,坡度的增大促进产沙和产流量,平行于入渗方向裂隙冲蚀较慢,与入渗方向呈一定角度的裂隙冲蚀情况则较快,受重力和水流冲蚀,独立的土块会被冲蚀呈“伞”状,然后发生坍塌。

东北黑土区坡耕地界定及坡度分级探索

坡耕地是东北黑土区水土流失发生的主要源地,坡耕地治理是保护黑土地、治理水土流失的重中之重。目前东北黑土区坡耕地界定及其坡度分级尚无统一定论,给黑土地研究、保护和治理带来一定困扰。结合相关标准、文献和数据资料,对水土流失动态监测成果进一步分析,提出以0.25°作为东北黑土区坡耕地临界坡度,建立了黑土区≤0.25°、>0.25°~2°、>2°~6°、>6°~15°、>15°共5级耕地坡度分级标准,建议在黑土地保护相关规划布局及水土流失精准治理中应用。

基于扩展卡尔曼滤波与机器视觉融合的道路侧向坡度估计

为解决现有算法难以准确估计前方道路侧向坡度的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)与机器视觉(VB)融合的道路侧向坡度估计方法。首先,建立含有侧向坡度的车辆2自由度模型,通过EKF估计出侧向坡度与车辆侧倾角的叠加态,由侧向加速度乘以适当增益解耦出车辆侧倾角,得到EKF道路侧向坡度估计值;其次,通过视觉成像原理分析二维图像中道路侧向坡度与图像中相关参数的几何关系,得到VB道路侧向坡度估计值;最后,通过数据融合得到最终的道路侧向坡度估计值,使估计结果冗余互补。仿真和实车试验结果表明,该融合算法能够适用于道路侧向坡度变化的坡道,并显著提高了估计精度。

坡度对铁路隧道救援站火灾烟气蔓延特性影响研究

为研究高海拔地区不同坡度条件下隧道紧急救援站火灾烟气蔓延特性,采用Fluent软件建立高海拔坡度铁路隧道紧急救援站列车火灾模型,通过分析救援站内烟气流速、温度等特征参数变化规律,探讨坡度变化对隧道救援站火灾烟气蔓延的影响。研究结果表明:列车停车时刻,随着隧道坡度由0‰变化至±30‰,隧道拱顶烟气流速峰值均逐渐减小。列车停车后,正坡度越大,烟气逆流流速峰值下降,烟气逆流长度越短;负坡度则与之相反。对于正坡度隧道,建议人员向火源的上游方向疏散逃生更安全;对于负坡度隧道而言,建议人员向火源的下游方向疏散逃生更安全。研究结果对高海拔隧道火灾防排烟系统设计以及人员疏散具有重要意义。

中吉乌铁路吉国境内段限制坡度方案研究

研究目的:中吉乌铁路吉尔吉斯斯坦境内段位于天山山系南天山的西部,穿越莫尔多套山、费尔干纳山,线路跨越吐尔尕特高山区、阿尔帕高原盆地区等10个地貌单元,线路附近最高点贾曼达万山高程4 205 m,最低点贾拉拉巴德高程722 m,相对高差3 483 m,地形高差巨大,工程地质条件复杂,吐尔尕特至马克马尔段采用1 435 mm标准轨距、马克马尔至贾拉拉巴德南段采用1 520 mm宽轨距,线路限制坡度的选择是项目研究的重点和难点。研究结论:(1)结合线路沿线地形地质条件、承担运输货物特点、列车牵引质量、机车选型、工程投资和综合经济性,对限制坡度分段进行研究;(2)标轨段重点对18‰、20‰、24‰、25‰四个方案,宽轨段重点对18‰、20‰、24‰、27‰四个方案进行了分析研究,为降低工程投资、提高项目经济性、匹配运输组织、优化运输条件、保障运营安全性,推荐中吉乌铁路吉国境内段限制坡度采用20‰方案;(3)本研究思路和方法可为境外铁路工程建设提供参考和借鉴。

蒙西至华中地区煤运通道(三门峡至襄阳段)限制坡度研究

蒙西至华中煤运通道是连接蒙西与鄂湘赣三省大能力、“以煤运为主,兼顾沿线客货”交流的煤运干线铁路。其中三门峡至襄阳段客车所占比重较低,货运远期最高达11900万吨,且三门峡至西坪段线路需穿越东秦岭山脉,桥、隧比重较高,合理的选择限制坡度能提高通道的运输能力、节省投资,本文结合项目的运量、相邻线的技术标准、地形特征对三门峡至襄阳段的限坡方案展开研究,对山区重载铁路限坡选择有一定的借鉴作用。

大坡度小曲线地铁盾构钢套筒接收关键技术

盾构接收作为盾构隧道施工过程中一个重要工序,具有极高的安全要求。盾构在大坡度小曲线线形上接收,常规接收手段具有较高的风险性,如何实现安全稳定接收,是此类工程中需要解决的难题。依托北京市轨道交通某盾构工程,结合其盾构机在大坡度小曲线上穿越粉细砂等不良地质的特殊条件,采用钢套筒接收的工艺及玻璃纤维筋围护桩的加固措施对施工风险进行控制,其中钢套筒采用切线方向布置接收,有效规避了盾构隧道特殊线形导致的安全风险,同时合理调整盾构施工参数,确保端头土体的稳定性。工程结果表明,大坡度小曲线盾构钢套筒接收关键技术具有良好的工程效果,研究成果可为该类工程提供参考依据。

环境行为学视角下的步行桥坡度的宜步性要素与优化策略研究

步行桥作为当今城市滨水景观的重要连接纽带已在各个地区被广泛建设。其是城市重要的步行载体,其自身的宜步性水平具有重要的价值,而其中以坡度为代表的舒适性设计对其影响最为显著。在环境行为学视角下,步行桥坡度设计应当兼顾心理感知层面与生理感知层面的平衡,其对于步行桥宜步性程度具有重要价值。基于帕累托最优的多目标优化策略,可将心理与生理层面的综合优化分别转译为针对平直区段长度与大坡度爬升阶段长度的优化。通过运用参数化的手段,将桥体坡度拆解为逐点坡度,提出了实现最高宜步性水平的优化路径与方法。

利用样点调查与Landsat8影像数据建立山体地表温度与坡度的关系

山区地表温度是林火预测预报的重要影响因子。山区地表温度机理的研究受稀疏气象观测站点及MODIS产品(1 km)空间尺度的限制,常以综合作用规律及宏观地形因子分析为主,缺乏微尺度地形要素的相对独立作用阐释。以我国西南纵向岭谷区为研究区,利用多期landsat8影像数据及样点实测数据,使用地理信息系统空间分析方法,通过消除或减弱海拔、坡向等地形因子的影响,定量分析坡度与地表温度相对独立关系。结果表明:(1)不同尺度下地表温度、地表温度标准差与坡度的关系受坡向影响不同。(2)30 m尺度上,西、西北、北、东北坡向的坡面上地表温度与坡度呈负向相关关系,坡度越大,地表温度空间变异越小,地表温度递减率分别为0.202、0.239、0.207、0.166℃/(°);东坡向的坡面上的地表温度与坡度呈先减小后微弱增大的二次曲线变化关系;东南、南、西南坡地表温度随着坡度增大分别以13.6、13.92、11.51℃上下波动。(3)样点尺度上,北、东北、东南、南、西南和西坡向的坡面上地表温度与坡度也呈负相关关系,地表温度递减率分别为0.106、0.396、0.168、0.111、0.235、0.077℃/(°);东、西北坡向内地表温度随着坡度的增大总体上减小,样点尺度的地表温度更易受到局地环境的影响。

降雨、汇流和坡度对黑土浅沟坡面侵蚀影响的试验研究

[目的]为研究降雨、汇流和坡度对浅沟侵蚀的影响,实施精确的水土保持措施。[方法]通过室内模拟降雨和汇流试验,设计2个降雨强度(50,100 mm/h)和2个坡度(3°,7°),并在4种降雨强度和坡度组合下设置5个依次增加的汇流强度(15,30,45,60,75 L/min),分析降雨、汇流和坡度及其交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响,明确浅沟侵蚀对坡面侵蚀的贡献。[结果](1)坡度和汇流强度对浅沟坡面侵蚀的影响均大于降雨强度。当降雨强度由50 mm/h增加到100 mm/h时,3°和7°对应的坡面侵蚀量分别增加52.3%~81.8%和29.4%~88.4%;而当坡度从3°增大到7°,50,100 mm/h降雨强度对应的坡面侵蚀量分别增加114.3%~395.5%和130.0%~320.9%;当汇流强度由15 L/min增加至75 L/min,坡面侵蚀量增加4.6~13.5倍。同时,汇流强度的增加加剧坡度对坡面侵蚀的作用,而减弱降雨强度对坡面侵蚀的影响。(2)降雨、汇流、坡度双因子和三因子交互作用对浅沟坡面侵蚀的影响以汇流强度-坡度交互作用和降雨强度-汇流强度-坡度三者的交互作用的影响最大,其次为降雨强度-汇流强度交互作用,而以降雨强度-坡度的交互作用的影响最小。(3)不同试验条件下,浅沟侵蚀量占坡面侵蚀量的比例平均在85%以上,且其比例随汇流强度和坡度的增加呈增大趋势。(4)坡面侵蚀速率与水流流速、径流剪切力和水流功率之间均表现为极显著正相关,与阻力系数之间呈显著负相关;且坡面侵蚀速率与水流功率相关关系最优。[结论]研究结果为基于侵蚀动力因子和地形因子及其交互作用的浅沟侵蚀预测模型开发、浅沟侵蚀贡献分离和浅沟侵蚀机理研究提供了科学依据。

模拟降雨条件下坡度和降雨强度对桂南崩积体侵蚀产沙的影响

[目的]探究坡度和降雨强度对崩岗崩积体坡面侵蚀产沙特征的影响,为桂南地区崩积体水土流失预测及其防治提供科学依据。[方法]采用室内模拟降雨试验,研究不同坡度(15°,20°,25°)和降雨强度(60,90,120 mm/h)条件下崩积体坡面侵蚀产沙过程。[结果]各坡度条件下,60 mm/h降雨强度时,崩积体坡面侵蚀速率变化过程较为稳定,且侵蚀速率多低于5.0 g/(m^(2)·s),并呈现出一定的下降趋势;90~120 mm/h降雨强度下,侵蚀速率呈先波动增大后波动减小的变化趋势。降雨过程中侵蚀速率最大值随降雨强度和坡度的增大而增大,侵蚀速率最大值出现的时间集中在0~25 min内,且随坡度的增大有提前的趋势。次降雨产沙量(3.64~48.07 kg/m^(2))随降雨强度和坡度的增大而增大,与降雨强度和坡度之间的非线性回归结果(幂函数)优于线性回归结果。次降雨产沙量与坡度和降雨强度的交互项相关性最为显著,二者呈极显著线性函数关系。[结论]次降雨产沙量对降雨强度的敏感系数要高于对坡度的敏感系数,降雨强度对次降雨产沙量的影响强于坡度,崩积体侵蚀防治中建议做好坡面排水措施。

湿法刻蚀条件对TFT中Cu电极坡度角和均一性的影响及工艺参数优化

目的 在高世代薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)产线的栅极刻蚀制程,明确大气压等离子体(Atmosphere Pressure Plasma,APP)清洗功率、清洗时间及刻蚀时间对刻蚀性能(关键尺寸偏差、均一性、坡度角)的影响规律,并获得最佳工艺条件,进而提升良率。方法 以APP清洗功率、清洗时间和刻蚀时间为影响因素,以关键尺寸偏差(CD Bias)、均一性、坡度角作为因变量,开展正交试验,明确因素影响重要性顺序;然后,对Cu电极坡度角的形成和刻蚀均一性变化进行分析;最后,采用回归分析获得刻蚀性能与刻蚀时间的函数关系式。结果 结果表明:刻蚀时间对刻蚀性能的影响最大,对APP清洁时间和功率的影响较小。刻蚀时间延长,关键尺寸偏差(CD Bias)增加、均一性变差、坡度角变大。为改善均一性和平缓坡度角,应缩短刻蚀时间。最佳工艺组合为:刻蚀时间85 s,APP电压9 kV,APP传输速度5 400 r/min。结论 刻蚀时间延长,未被光刻胶覆盖的Cu膜层被完全刻蚀,形成台阶,该台阶使刻蚀液形成回流路径。沿着回流路径,刻蚀液浓度、温度逐渐下降,刻蚀均一性由此恶化,坡度角因此增加。采用回归分析得到的刻蚀性能与刻蚀时间的函数关系式,为预测刻蚀效果和优选刻蚀时间提供了依据。

高寒草地四种植物叶片化学计量学特征及其对坡度的响应

本研究以高寒草甸和高寒灌丛共有物种黑褐苔草(Carex atrofusca Schkuhr Riedgr.)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala Bunge.)、冷地早熟禾(Poa crymophila Keng.)、乳白香青(Anaphalis lactea Maxim.)为研究对象,比较分析四种植物叶片碳(Carbon, C)、氮(Nitrogen, N)、磷(Phosphorus, P)含量差异及其随坡度变化的变化趋势。结果表明:高寒草甸植物叶片C,N含量、C/N比值种间差异显著,高寒灌丛植物叶片N,P含量,C/N,C/P,N/P比值种间差异显著;高寒灌丛乳白香青叶片C/N,C/P比值和黄花棘豆叶片C/P,N/P比值显著高于高寒草甸;随着坡度增大,两种草地类型所有植物叶片C含量和N/P比值均无显著变化趋势;高寒草甸黑褐苔草和黄花棘豆叶片N含量显著减少,C/N比值显著增大;高寒灌丛乳白香青叶片P含量显著减少,C/P比值显著增大。两种草地类型植物叶片化学计量特征对坡度的响应差异说明了植物适应环境策略的多样化。

地铁大坡度道岔车辆通过性能影响因素仿真分析

[目的]在地铁实际建设中,经常会由于规划建设、节约用地或地形、地物限制等原因,需要将道岔铺设在大坡道地段上。在实际使用过程中发现,大坡度道岔结构存在列车运行的平稳性及舒适性较差等问题,故必须研究大坡度地铁道岔车辆通过性能的影响因素。[方法]基于多体动力学理论,采用仿真分析软件,以铺设在30‰坡度上的9号道岔为研究对象,建立了车辆-道岔多体耦合动力学模型,通过对不同行车速度及不同摩擦因数下单体车辆通过大坡度道岔的动力学性能指标(包括轮轨相互作用、安全性指标、平稳性指标等)进行对比,分析了不同因素对大坡度地铁道岔车辆通过性能的影响。[结果及结论]通过仿真研究发现:行车速度对轮轨相互作用、平稳性指标和安全性指标的影响与车辆过岔时的坡度方向无关,车辆上下坡过岔时,行车速度对各项动力学指标的影响趋势一致,但下坡时行车速度对其影响较大;车辆上下坡过岔时,摩擦因数对轮轨动态相互作用及车体横向加速度影响较大,随着摩擦因数增加,轮轨相互作用力降低,车体垂向加速度无明显变化,横向加速度有较大幅度增加,且下坡时影响较大。为此,应在下坡时采取一定的加强和防护措施。

坡度对峡谷火蔓延影响的实验研究

峡谷地形火蔓延可诱发爆发火,带来惨重的人员伤亡。利用峡谷火蔓延实验台(长6.0 m,宽8.0 m),以松针为燃料,研究不同中间坡度角(0°,10°,20°,30°)和侧坡度角(10°,20°,30°)条件下,线火源引燃的对称峡谷火蔓延变化规律。当中间坡度角高于10°时,随着侧坡度角的增大,火头向燃料床两侧移动,火线呈现显著的凹形。火蔓延速率随中间坡度角和侧坡度角的升高而增大。峡谷中心线上火焰前方的气体流速随中间坡度角的升高而增大,随着侧坡度角的升高而减小。当中间坡度角高于20°、侧坡度角高于10°时,在峡谷中心线上产生了爆发火。