城市民防工程内涝风险研究

为研究上海五角场区域地下民防工程对城市内涝积水的防御能力,本文建立了内涝模型,计算得出了该区域在不同降雨重现期下的积水范围和深度,并对区域内50个民防站点在不同降雨重现期下的内涝进水情况进行了分析.结果表明,城市地下空间的进水重现期除受自身的高程、高差影响外,还与周围地势和排水条件密切相关.不考虑安全余量的情况下,五角场区域民防站点进水重现期普遍较高.随着安全余量的增加,民防站点进水重现期普遍有所下降,不同站点对安全余量增加的敏感程度有一定差异.     

基于改进型残差网络烟雾图像识别

摘 要：当前在深度学习上对烟雾图像和视频识别较少,目前存在的问题是烟雾视频图像第一帧识别率低,覆盖范围小,自适应较差的情况。本文算法改变了ResNet结构,实现精确的烟雾区域检测。在实验中经过5000张不同烟雾图像的数据集学习,实验结果准确地识别了烟雾图片,为大范围的火灾烟雾报警提供了一种有效方案。     

城市道路横截沟截流率有限元模拟

横截沟在广场、公园、隧道入口等区域广泛应用,可有效收集路面雨水径流。文章依托杭州香积寺路西延工程,对不同降雨强度下的道路汇流过程进行了有限元数值模拟。模拟结果给出了道路汇流过程流场图及路面积水深度分布图。结果表明:径流流速在不透水路面段入口处最大,沿程逐渐减小;路面积水深度随雨强增大而增大,积水深度在横截沟处达到最大值;模拟工况下,横截沟截流量与雨强呈正相关关系,而横截沟截流率基本保持不变。研究结果可以为城市下穿隧道横截沟的优化设计提供参考。     

晋城市不同区域洪涝驱动要素分析

兼顾城市不同空间特征的内涝问题,是提升城市防洪排涝能力的关键.本文以晋城市主城区为例,针对不同开发程度的管网密集区与管网稀疏区2类下垫面,构建SWMM-ICM-WCA2D模型,模拟不同降雨情景下管网排水与地表淹没状态,分析城市内涝驱动要素.结果表明：管网密集区的内涝积水主要受降雨强度、管网排水能力和地形特征的影响,主城区现状管网设计标准较低,5 a一遇降雨条件下排水容量已趋于饱和;管网稀疏区高程≤751 m的淹没区水深较大,其余高程大的区域积水深度较小而流速较大;不同降雨情景下,管网指标与淹没要素间均表现出较强的相关性,特别在高水深（>1 m）时的联系更为密切,相关系数>0.78.     

浅析三种常用雨量计误差

目前气象常用的雨量计有双翻斗遥测雨量计（SL2-1型雨量传感器）、虹吸式雨量计和雨量器等几种类型。根据各种雨量计的测量原理,分析了不同降水情况下所产生的误差的原因。分析发现测量误差有两方面,一是由于仪器本身的性能差异和不可避免的故障造成较大的测量误差,二是降雨强度突然变化和自然条件产生的影响造成误差。所以,雨量计产生的测量误差是不可避免的。文章提出增加备份仪器、分析每一种因素引起的误差及如何减小误差,为降水测量分析提供参考和帮助。     

基于InfoWorks ICM的济南市少年路暴雨内涝模拟研究

运用InfoWorks ICM模型对济南市少年路区域进行洪涝过程的精细化模拟,探寻城市内涝形成规律.选用2013年7次典型内涝积水过程的区域水位站实测数据对模型进行率定验证,并研究了不同重现期和雨型的设计降水对区域积水的影响.结果表明:模型具有良好的精度和可靠性,率定期积水深度的最大实际偏差、相对偏差和时间偏差分别为-0.04m、15.79%和-20min;检验期积水深度的最大实际偏差、相对偏差和时间偏差分别为-0.06m、16.67%和27min.通过4个重现期和3种雨型的设计降水模拟发现,暴雨重现期的增加会导致积水面积和最大积水深度随之增加;而雨峰位置滞后会导致积水面积偏大,但对最大积水深度影响较小.     

梯度熵改进边缘检测的自适应阈值曲面分割算法

光照不均匀往往造成背景亮度不均和灰度分布范围较大,会导致图像分割困难和不准确.考虑图像的边缘信息受光线变化相对不敏感,引入梯度熵信息对Canny算法进行改进提取准确合适的边缘.采用最小二乘法的多项式曲面拟合获得阈值曲面,进而提出了基于梯度熵改进边缘检测的自适应阈值曲面分割算法.对多种背景灰度分布不均匀的图像进行算法验证...     

不同降雨条件下典型海绵城市渗流场特征研究

利用有限元软件Geo-slope,以遂宁市河东新区海绵城市建设试点区内多级别音乐公园与透水停车场为研究对象建立非饱和二维剖面模型,对不同降雨强度、降雨持时下海绵结构渗流场变化特征进行数值模拟计算分析,发现不同降雨工况下地表各处仍出现暂态饱和区,即不同类型海绵结构能有效缓解城市道路积水、内涝灾害;海绵设施以及附近区块降雨汇集、下渗量较大,促使地表以及地下水位附近的孔隙水压力增长速率加快(-50 k Pa～5 k Pa),但超过一定深度以后的孔隙水压力几无变化.     

陕西秦巴山区TRMM 3B42卫星降水数据精度评价

选取具有代表性的陕西秦巴山区,利用1998—2014年23个气象站点实测降水数据对TRMM 3B42卫星降水数据在不同时间尺度和地形区域的精度进行对比验证,并对TRMM 3B42数据的降雨事件探测能力进行评价。结果显示:TRMM 3B42数据在年、季、月尺度上具有较高的精度,日尺度精度相对较差,降雨事件探测能力表现良好,各站公正预兆评分SET平均达0.38。TRMM所反映的降水变化过程与实测降水过程基本一致,但在降水量上存在一定差异,在降水集中的5—10月,盆地区域TRMM高估降水,而山地区域低估降水,高低估范围在10%以内;在降水干季,TRMM降水与实测降水拟合良好。TRMM精度受站点海拔和年均降雨量影响,海拔越高,降水误差越小,对降雨事件探测能力越弱,年均降雨量影响则相反。     

城市立交桥洞内涝过程的精细化模拟研究

为科学地指导城市立交桥区的排水防涝改造,降低内涝风险,以深圳市某立交桥为研究对象,构建高分辨率城市内涝模型,采用地表积水实测资料进行模型率定及验证,模拟立交桥洞在雨水口防堵、下凹式绿地以及两者的组合措施改造前后不同降雨情景下的积水情况。结果表明,1)高分辨率城市内涝模型可以实现城市立交积水动态变化过程的准确模拟;2) 5年、20年和100年重现期降雨情景下,立交桥洞内涝严重,积水时空变化速率快,当降雨重现期为100年时,最大积水深度和面积分别高达1.52 m和1833 m2,积水深度随时间和空间的最大增长速率分别高达0.04 m/min和0.23 m/10 m;3)组合措施的内涝削减效果优于不同改造措施单独使用时的削减效果,100年重现期降雨情景下,单独采用雨水口防堵和绿地下凹措施,仍然存在0.6 m以上深度的积水,而组合措施可使内涝积水深度小于0.5 m,内涝持续时间缩短至30 min内,可有效地缓解桥洞内涝。     

降雨观测误差抗差估计方法比较研究

根据遥测系统雨量观测资料误差的类型和特点,在抗差最小二乘法的基础上提出了雨量观测误差的三步修正方法.其中,每一步都根据雨量资料误差的不同特点,用不同的权函数进行修正.权函数设计包括保权区、降权区、拒绝区的权函数设计3个部分.降权区降权函数的选择无统一标准,所以采用了线性降权函数和抛物线降权函数.同时,根据面平均雨量是否分级2种情况和权函数的类型,组成了4种方案并对其抗差计算结果进行了比较分析.此外,还选用危水水库乌溪沟以上流域1974~1999年间28场洪水的暴雨资料进行了抗差分析计算.结果表明,面平均雨量是否分级对抗差效果的影响较大,而降权函数的形式对抗差效果的影响并不显著.     

基于机器视觉的刚性罐道接头缝隙宽度测量算法

针对罐道结构复杂、空间狭小、传统检测系统不便于安装,容易导致接头缝隙测量困难问题,提出一种基于机器视觉的非接触式测量接头缝隙宽度的方法。使用高斯滤波和CLAHE算法,去除噪声并提高图像对比度,经过阈值分割、图像形态学操作提取接头缝隙边缘特征;通过孤立点消除和透视变换去除图像畸变,使用SKE-骨架提取算法减少接头缝隙特征像素宽度,通过霍夫变换和最小二乘法计算接头缝隙宽度。测量了4~12mm接头缝隙宽度,结果表明：该方法测量误差控制在0.8 mm以内,为立井提升系统安全稳定运行提供保障。     

基于图像分割和孔洞修复的三维伤口测量方法

伤口测量是临床医学研究中一项重要工作。传统的接触式伤口测量方法存在测量结果稳定性差、易造成伤口二次伤害的问题,基于2D图像处理的非接触式伤口测量方法存在精度差、无法获得伤口深度信息的问题。因此,本文设计了一种基于图像分割和孔洞修复的三维伤口测量方法。采用异源图像对齐算法解决了异源图像由于视差导致的图像像素错位问题;通过基于改进的区域生长法设计了一种交互式伤口区域分割方法,实现伤口区域精准分割;最后,采用基于RBF的三维点云孔洞修复算法进行伤口皮肤复原,从而得到伤口的最大深度、体积等三维参数。实验结果表明,本文方法的测量误差低于3%,其测量精度以及稳定性皆优于接触式和基于2D图像处理的伤口测量方法,满足临床使用以及医学研究的应用需求。     

基于最小二乘法的卫星相机MTF测量

对于对地观察卫星而言,为了定量评定其成像质量,对其MTF进行测量是非常重要的,它为比较不同卫星的性能提供了理论依据。一般的在轨MTF测量主要是对已知目标进行成像,由于天气和图像混叠的影响,这种方法对星载程序带来了很大限制。本文提出使用最小二乘法测量星载相机的MTF．对同一景物两次成像．一次采用高分辨率模式．另一次使用低分辨率模式,当两者分辨率比值足够高时,就可以通过将高分辨率图像与一个点扩散函数卷积和乏采样模拟得到低分辨率图像．并通过迭代使模拟图像与实测低分辨率图像的差在最小二乘意义下达到最小,以此得到点扩散函数。一旦迭代过程收敛,通过对点扩散函数进行傅立叶变换即可得到待测低分辨率图像的MTF。     

长江经济带湖泊水下地形的热红外遥感反演——以武汉市东湖为例

针对长江经济带平原湖区的浅水湖泊,提出了一种基于热红外遥感的湖泊水深测量方法.首先根据湖泊水温的垂直分布规律,推导出浅水湖泊中表层水温与水深平方的倒数存在近似的正比关系.然后以武汉东湖为例,利用Landsat-8热红外(TIRS)遥感影像数据反演东湖水表温度.结合实测水深测量样本点对,利用半经验回归方法,确定水深与水温的关系式,根据此关系式由水温反演出整个湖泊的水深,最后再结合影像当日的水位数据得到水下地形.试验模型拟合的相关系数R2为0.657,在浅水湖泊水深反演中能取得平均相对误差8.93%的相对测深精度.试验表明, 利用热红外遥感可为长江经济带平原湖区浅水湖泊的水深测量和水下地形测量提供一个快捷的新方法.     

基于三维激光路面轮廓调查系统及应用

路面轮廓包含道路质量评定的多种信息,其中路面车辙是衡量路面状况的重要指标.现行人工检测和目前基于点激光或线激光测量设备存在局限性.基于三维激光设备,研究并开发了一种路面轮廓调查系统.设计了一种全新的车载设备布置架构,采用高精度三维数据生成路面轮廓信息并连续计算路面车辙.采用边缘算法对车道区域外数据进行剔除,通过对横断面...     

TRMM多卫星测雨数据在赣江上游径流模拟中的应用

选取赣江上游峡山站以上集水区域为研究区域,以雨量站观测数据为基准数据,评估热带降雨观测计划TRMM一3842V6降水数据的精度,并采用上述2种降水数据驱动栅格型新安江模型,模拟赣江峡山站日流量和月流量过程．结果表明,尽管TRMM日降水数据较雨量站数据存在较大偏差,但采用TRMM降水数据模拟的日流量能基本再现峡山站的日流量过程;TRMM月降水数据精度较高,能够较为精确地模拟峡山站的月流量过程．因此TRMM月降水数据可应用于赣江流域的降雨．径流过程模拟,在无资料地区的水文预报、水资源估算、水资源评价与规划等相关研究领域具有广阔的应用前景．     

图像相关方法中采用多种子区进行位移测量

在图像相关位移测量方法中一般采用正方型子区搜索中心点的位移.当测量靠近裂纹或缺陷部位的位移时中心型子区失去效果,为了解决这一问题提出了非中心型子区的方法.证明了方法的有效性.认为在相关搜索时测量点既可选定在子区的中心位置,也可选定在非中心位置.进而提出了将测量点确定在子区角点的多种子区的方法.除通常的中心型子区外,至少还有4种子区可以采用,分别是右下角型、左下角型、右上角型和左上角型,这4种子区不但适用于表面裂纹或缺陷部位的位移测量,而且增加了图像有效信息的提取面积.     

LAMOST焦面板球面测量误差分析

通过对LAMOST大科学工程中焦面板面型测量所遇到的问题进行后续的理论分析,给出了测量过程中的微小误差影响测量结果的几何理论的推导.由于焦面板的形状近似于一个半径为20m的截球,其采样测量面积只占焦面理论半径所构成的虚拟球面面积的两千分之一,仅采用面型上取点计算球心、半径的一般测量方法,拟合后的数据会有非常大的离散性.此时球面测量中任何一个微小的误差都将在半径和球心位置的最后测量结果中放大.误差分析从四点拟合球面的方法入手,近似计算出测量误差对最小二乘法拟合所得的球面半径值的影响,为改进测量方法、提高测量精度提供理论依据.     

透水性沥青混合料目标空隙率的确定方法

为了有效减少路面地表径流,发挥透水性沥青路面的透水功能,明确空隙率、有效空隙率及渗透系数三者之间的关系,以便确定符合地域降雨特点的透水性沥青混合料目标空隙率,依据水量平衡原理和水力学理论,建立了基于有效控制路面地表径流的透水性沥青路面的渗透-蓄水简化模型。通过试验分析,明确了透水性沥青混合料的空隙率、有效空隙率及渗透系数有很好的线性相关关系。通过设计降雨量、透水性沥青路面计算面积和路面综合坡度等为计算参数,得到了透水性沥青混合料的目标空隙率计算方法。该方法能够针对不同地区的降雨特点,计算出满足透水功能的透水性沥青混合料的目标空隙率。