臺(tái)灣海峽寬度范文

時(shí)間:2023-03-22 11:08:23

導(dǎo)語:如何才能寫好一篇臺(tái)灣海峽寬度,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

篇1

自古以來,臺(tái)灣就是中國的神圣領(lǐng)土,不可分割的一部分。臺(tái)灣與大陸只隔著一條臺(tái)灣海峽,它最深不過200米,最淺僅50米;寬度不過200公里,窄的僅130公里。在波濤浩瀚的太平洋中,臺(tái)灣海峽只不過是一條又淺又窄的小走廊??蓛砂度嗣竦膩硗鶇s困難重重,許許多多血肉相連的親人,就因?yàn)檫@一條淺淺的海峽把他們隔開了幾十年,幾百年……

去年暑假,我有幸跟隨廈門市青少年宮舞蹈團(tuán)受邀到金門表演。為了去金門我們竟提前兩個(gè)月辦理手續(xù),拍照、登記、填表,樣樣都不能少,十分麻煩。哎,都是自家人,去一趟怎么就這么難呢?我們終于踏上了征途。去金門的那天,本來無知的我們還以為好遙遠(yuǎn),好遙遠(yuǎn)。我們乘著“馬可波羅”號行駛了一小時(shí)就到了金門,真沒想到這么快,這么近。

到了金門,金門的政府特派了一些高中的大哥哥大姐姐給我們當(dāng)向?qū)?,他們還特地制作了一幅巨大的歡迎布條在碼頭迎接我們,這讓我們感動(dòng)極了。踏上金門的神圣土地,四處張望,我發(fā)現(xiàn)其實(shí)金門與我們福建大部分地區(qū)并沒有什么兩樣,語言相同,習(xí)俗相近,就連日常行為也差不多,我們感到十分親近,就像回到了家鄉(xiāng)一樣,并沒有想象中的隔閡與陌生,大家很快成了好朋友。

我們認(rèn)識了佳蕙姐姐,“豆腐”哥哥和蔚彥姐姐,他們?nèi)齻€(gè)各有所長,能歌善舞,樣樣都通,可稱“全才”呢!還有一大群活潑可愛的金門小朋友。我們互相表演了精彩的節(jié)目,一路上,大家都是樂呵呵的。我們還游覽了金門的風(fēng)景名勝,更令人驚喜的是,路上竟插滿了我們過去表演時(shí)的照片。

時(shí)間飛快,三天就要過去了,我們也要踏上回家的路,大家依依不舍,下次不知什么時(shí)候還能相見。大家互留了通訊方式。

離別時(shí),佳蕙姐姐的一席話讓大家都哭了,“就要離別了,我們大家都流淚了,大家不要說再見,其實(shí)分開了并不代表情誼會(huì)改變。相信在不久的將來,我們一定會(huì)再見面?!?這時(shí)的佳蕙姐姐淚水和頭發(fā)都交織在一起,一個(gè)個(gè)淚流滿面。此時(shí),不僅能說金廈距離很近,還能說金門人廈門人的心是一樣的,已經(jīng)緊緊貼在了一起。大家都是盼望祖國能夠早日統(tǒng)一,美麗的寶島臺(tái)灣能早日回到祖國媽媽的懷抱里。

篇2

一、基于橋梁壽命耐久性的材料研發(fā)

1.橋梁全壽命與結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論主要關(guān)注于結(jié)構(gòu)的安全,沒有涉及橋梁使用期的管理、養(yǎng)護(hù)、維修、構(gòu)件更新、拆除等諸多問題。同時(shí),在投資決策上,只注重建設(shè)期的投資成本,而不重視橋梁整個(gè)壽命周期內(nèi)的總成本。要卓越地跨越就需要逐步建立基于耐久性的全壽命設(shè)計(jì)理念,制定相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),使橋梁在設(shè)計(jì)和建造階段就考慮到全壽命的使用性能和要求。對于巨型橋梁工程,投資巨大,應(yīng)提高橋梁的設(shè)計(jì)壽命。1500m以上跨度的應(yīng)考慮200年壽命期。相應(yīng)地,對鋼材和混凝土性能提出了更高的耐久性要求,還應(yīng)開發(fā)耐腐蝕、耐疲勞的超高性能材料,以適應(yīng)橋梁高壽命的需求。

2.高性能材料研發(fā)及其結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新

建造材料的革新始終是推動(dòng)橋梁工程發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ弧?0世紀(jì)40年代起,各類輕質(zhì)高強(qiáng)的高性能復(fù)合材料陸續(xù)登場。纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的優(yōu)良性能成為一種頗具發(fā)展前途的新型材料。

FPR是各向異性材料,可根據(jù)工程需要采用不同材料、纖維含量和鋪陳方式等不同工藝設(shè)計(jì)出不同強(qiáng)度指標(biāo)、彈性模量及特殊性能要求的FRP構(gòu)件??梢灶A(yù)見,今后復(fù)合材料將更普遍地出現(xiàn)在橋梁工程中。伴隨著新型材料的應(yīng)用,傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)體系可能從強(qiáng)度問題轉(zhuǎn)變?yōu)閯偠葐栴},因此必須加強(qiáng)研發(fā)與復(fù)合材料相匹配的新型橋梁結(jié)構(gòu)體系;同時(shí)在計(jì)算、設(shè)計(jì)、制造、連接等方面,建立起一整套不同于傳統(tǒng)材料的設(shè)計(jì)理論和方法,推動(dòng)橋梁工程進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期。

3.超深水基礎(chǔ)建造技術(shù)

跨海長橋建設(shè)必然會(huì)遇到超深水基礎(chǔ)問題,目前已建橋梁的最大基礎(chǔ)水深長橋采用了“加筋土隔震基礎(chǔ)”和預(yù)制裝配的橋墩。而瓊州海峽中線和臺(tái)灣海峽的水深均超過80m,因此對于水深為65-100m的超深水水域,需要開發(fā)出一種既便于深水施工,又經(jīng)濟(jì)耐久的新型深水基礎(chǔ)形式,同時(shí)還要研發(fā)相應(yīng)的大型基礎(chǔ)施工裝備創(chuàng)新施工裝備和監(jiān)測設(shè)備的研發(fā)跨海長橋非通航孔的上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)墩身一般采用預(yù)制結(jié)構(gòu),部件質(zhì)量將接近萬噸級甚至更重,必須采用大型浮吊整體吊裝施工以減少海上作業(yè)。目前挪威的“天鵝號”起重能力則達(dá)到

9000噸。

4.跨海長橋建設(shè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)發(fā)展路徑選擇

為了滿足未來跨海長橋建設(shè)的需要,應(yīng)當(dāng)開發(fā)大型浮吊和巨型造橋機(jī)等施工裝備。研發(fā)最先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù),發(fā)展大型施工裝備(建筑機(jī)器人),使更大的上、下部預(yù)制構(gòu)件都能迅速、準(zhǔn)確就位。智能監(jiān)測設(shè)備(傳感器、診斷監(jiān)測儀、便攜式計(jì)算機(jī))以及大型智能機(jī)器人施工設(shè)備的創(chuàng)造發(fā)明,將使橋梁的施工、管理、監(jiān)測、養(yǎng)護(hù)、維修等一系列現(xiàn)場工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程管理。

5.橋梁設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的發(fā)展

與新理念、新材料、新工藝建造橋梁相匹配的橋梁設(shè)計(jì)理論將得到發(fā)展和完善;橋梁抗風(fēng)和減、隔震技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展以抵御強(qiáng)風(fēng)、大震和惡劣天氣的影響。技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理能力的不斷提高以及結(jié)構(gòu)分析軟件的不斷進(jìn)步將使橋梁設(shè)計(jì)更加精細(xì)化。在橋梁建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)繼機(jī)械化、電氣化、電子信息化之后的第4次工業(yè)革命――智能化,研發(fā)適合于橋梁工程的BIM軟件。

展望未來的橋梁工程,橋梁人將面臨許多挑戰(zhàn),但同時(shí)也將迎來可以跨越寬闊海峽、戰(zhàn)勝自然災(zāi)害、化解颶風(fēng),具有全新姿態(tài)和功能,跨越能力卓越的新橋梁。

二、高性能材料在橋梁工程中的應(yīng)用型革命進(jìn)程

材料的進(jìn)步對橋梁工程的促進(jìn)是革命性的。木材、石材是天然材料,混凝土和鋼材特種人造材料在工業(yè)革命后成為土木工程的主要結(jié)構(gòu)材料。除傳統(tǒng)混凝土與鋼材往高性能方向發(fā)展外,近20年來,F(xiàn)RP和智能材料也取得長足進(jìn)展。本節(jié)主要介紹高性能混凝土和FRP材料。

1.超高性能混凝土

混凝土橋、鋼橋和鋼-混凝土組合橋梁的疑難問題長期懸而未決,根本原因是混凝土構(gòu)件自重過大,組成結(jié)構(gòu)的材料和連接的靜力或疲勞抗拉性能不足;而發(fā)展以UHPC材料為基礎(chǔ)的新型橋梁結(jié)構(gòu),有望根治以上重大疑難問題。解決鋼橋面結(jié)構(gòu)開裂和鋪裝層破損的對策。面對正交異性鋼橋面鋼結(jié)構(gòu)易疲勞開裂和鋪裝層頻繁破損的難題,采用強(qiáng)化抗拉能力的RPC替代傳統(tǒng)的鋼橋面瀝青混凝土鋪裝,形成鋼―RPC組合橋面結(jié)構(gòu)。研究表明,這種橋面系能大幅提高鋼橋面的剛度,顯著改善鋪裝層的應(yīng)力和降低鋼結(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力幅,可基本消除疲勞開裂的風(fēng)險(xiǎn)。該結(jié)構(gòu)2011年應(yīng)用于廣東省肇慶市馬房大橋鋼橋面,檢測結(jié)果表明,采用鋼-RPC組合橋面結(jié)構(gòu)后,車載作用下鋼橋面縱肋和面板中的應(yīng)力平均降幅分別達(dá)到80%和92%。

2.超高性能混凝土自重開裂問題

解決鋼-混凝土組合梁自重大及負(fù)彎矩區(qū)混凝土易開裂的對策。提高鋼-混凝土組合梁的抗裂安全性及降低自重,是擴(kuò)大和完善鋼-混凝土組合梁在超大跨橋梁上應(yīng)用的唯一出路。由于UHPC的高強(qiáng)和高彈模,與鋼結(jié)構(gòu)組合協(xié)同受力的能力強(qiáng)大,故可直接將UHPC層澆注在鋼梁上,形成鋼-UHPC組合橋梁結(jié)構(gòu)。通過對跨徑110m左右的傳統(tǒng)鋼-預(yù)應(yīng)力混凝土組合連續(xù)箱梁橋與鋼-UHPC輕型組合梁橋?qū)Ρ扔?jì)算,結(jié)果表明:鋼-UHPC輕型組合梁的抗裂能力是鋼-預(yù)應(yīng)力混凝土組合梁的4倍,超載能力前者是后者的2.45倍,但自重僅為前者的47%,故有望徹底解決傳統(tǒng)鋼-混凝土組合梁負(fù)彎矩區(qū)易開裂和自重大的缺點(diǎn)。

3.纖維復(fù)合材料

CFRP材料憑借著其比強(qiáng)度高、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)良性能脫穎而出,成為土木工程的研究熱點(diǎn)。CFRP索(筋)錨固體系的研發(fā)是CFRP材料應(yīng)用于實(shí)際工程的關(guān)鍵問題之一。目前,CFRP筋錨固形式主要有粘結(jié)型錨具、夾片型錨具、復(fù)合型錨具。粘結(jié)型錨具。對以水泥砂漿為粘結(jié)介質(zhì)的粘結(jié)型錨具的錨固性能進(jìn)行了研究。梅葵花對直筒粘結(jié)型、直筒+內(nèi)錐粘結(jié)型錨具的錨固性能和受力進(jìn)行了對比試驗(yàn)。方志等對CFRP筋表面形狀、粘結(jié)錨固長度、粘結(jié)介質(zhì)、套筒內(nèi)壁傾角等影響參數(shù)進(jìn)行不同組合,得到了各設(shè)計(jì)參數(shù)對錨固性能的影響。

4.智能材料與納米材料

混凝土中加入納米材料,成為納米混凝土,可從微觀改善混凝土性能,在材料內(nèi)部產(chǎn)生眾多具有特殊性能的界面相、改善界面摩擦耗能能力和局部塑形耗能能力,進(jìn)而提高材料的強(qiáng)度、彈性模量、疲勞性能和阻尼性能;混凝土中加入適量纖維,成為纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料,可以限制裂縫的寬度,提高混凝土抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度,大幅提高延性、韌性、抗疲勞、抗沖擊性能;加入乳膠微料、硅粉、甲基纖維素等聚合物增強(qiáng)摻合料,可制成具有大阻尼特征的混凝土。

通過摻加功能相材料,使傳統(tǒng)材料在保持原有基本力學(xué)性能不變的情況下,獲得一些特殊功能,是材料學(xué)科發(fā)展的一個(gè)主要趨勢。學(xué)習(xí)航空航天領(lǐng)域的“智能材料與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)”,混凝土領(lǐng)域的自感知混凝土、自集能混凝土、智能感知骨料等智能混凝土也獲得較大進(jìn)展。以壓電陶瓷、磁致伸縮合金、形狀記憶合金以及電磁流變液等為代表的智能材料取得了長足進(jìn)展。智能材料與土木工程的交叉融合是新興學(xué)科和研究方向的原動(dòng)力,推動(dòng)了智能土木結(jié)構(gòu)的發(fā)展。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,智能結(jié)構(gòu)具有自感知、自控制、自修復(fù)、自愈合、自回復(fù)、自集能的特征。將智能感知材料、智能驅(qū)動(dòng)和阻尼材料、壓電材料與土木工程結(jié)合,分別形成了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制、自集能智能結(jié)構(gòu)研究方向。

三、小結(jié)

橋梁工程施工中對材料、理論、裝備、計(jì)算機(jī)技術(shù)的需求和應(yīng)用效果方面,已經(jīng)日漸形成具有較高應(yīng)用水準(zhǔn)的一個(gè)新局面。新世紀(jì)的橋梁工程有著更為廣闊的發(fā)展舞臺(tái),同時(shí)也面臨著嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn),我們可以對未來橋梁工程結(jié)構(gòu)、材料和施工發(fā)展的進(jìn)程,呈現(xiàn)出具有無限美好的想象空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖汝誠.橋梁結(jié)構(gòu)體系[M].北京:人民交通出版社,2013.

篇3

關(guān)鍵詞:福建深滬灣;地殼運(yùn)動(dòng);地震

Abstract: This paper describes Shenhuwan main causes, landscape and geological heritage, and accordingly on the Shanghai and Shenzhen Bay region crustal movement of the laws of the analysis, given the new Shiqiang Shenhuwan the basis of ancient earthquakes. Keywords: Fujian, Shanghai and Shenzhen Bay; crustal movement; earthquake

一、前言

福建深滬灣位于臺(tái)灣海峽西岸中段,福建省晉江市東南,泉州灣與圍頭澳之間。灣口朝東,灣口較大,約 4.5 km,比海灣東西寬度還長 250 m 左右,海灣呈腎狀。海灣的北岸是石獅市永寧鎮(zhèn),西岸是晉江市龍湖鎮(zhèn),西南和南岸是晉江的深滬鎮(zhèn)。在國內(nèi)外所發(fā)現(xiàn)的古森林遺跡中,以日本的富士灣和我國福建晉江的深滬灣的海底古森林遺跡最為典型,其中日本的富士灣因發(fā)現(xiàn)沉水林的古樹種類多、數(shù)量大,己被確定為國際性遺跡加以保護(hù),而我國深滬灣所發(fā)現(xiàn)的海底古森林以裸子植物的油杉為主,并有皂莢樹、桑樹、和南亞松(該種植物現(xiàn)今福建無分布)等,它們均屬典型的陸生植物,在該古森林遺跡的南側(cè)同時(shí)發(fā)掘出距今21000年左右的大片古牡礪礁遺跡,兩者相差14239年,上述古森林需要典型的陸域環(huán)境才能生長,古牡蝠礁則需要典型的海洋環(huán)境才能生存的,上述生長環(huán)境和生長年代差異巨大的生物在同一處出現(xiàn),這在世界上其它地方絕無僅有的。

二、深滬灣主要地質(zhì)遺跡景觀及成因分類

深滬灣區(qū)域地質(zhì)遺跡內(nèi)容豐富多樣,典型美觀,具有很高的科學(xué)研究價(jià)值和旅游價(jià)值。公園內(nèi)地質(zhì)遺跡的成因主要有兩種:內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用和外動(dòng)力地質(zhì)作用。

1、由內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用形成的地質(zhì)遺產(chǎn)主要有地質(zhì)構(gòu)造類、地層巖石類和新構(gòu)造活動(dòng)類等。其中地質(zhì)構(gòu)造類景觀主要表現(xiàn)為公園內(nèi)發(fā)育的深滬~金井?dāng)嗔押脱每凇迶嗔褍蓷l大斷裂及金井濱海動(dòng)力變質(zhì)帶中發(fā)育的一系列節(jié)理、劈理、韌性剪切帶和褶曲等地質(zhì)景觀;地層巖石類主要表現(xiàn)為金井濱海動(dòng)力變質(zhì)帶中的混合巖、混合花崗巖、偉晶巖、細(xì)晶巖、基性巖脈及變質(zhì)巖中的流變結(jié)構(gòu)、脈體穿插、眼球構(gòu)造及發(fā)育的捕虜體等地質(zhì)景觀;新構(gòu)造活動(dòng)類主要表現(xiàn)為深滬灣海底古森林和古牡蠣礁等反映海平面變化遺跡類及龍湖和虺湖等堰塞湖景觀。

2、由外動(dòng)力地質(zhì)作用形成的地質(zhì)遺產(chǎn)主要有地貌類、第四紀(jì)沉積物、水體類和風(fēng)化殼類等。其中地貌類以海濱地貌為主,主要有島嶼、海蝕地貌、港灣、岬角、沙灘、沙丘、紅土臺(tái)地和災(zāi)害地貌等地質(zhì)景觀;水體景觀主要有龍湖和虺湖等湖泊及陽溪、湖漏溪、梅塘溪等河流;風(fēng)化殼類景觀主要表現(xiàn)為古老基巖的風(fēng)化及典型的網(wǎng)紋紅土剖面,第四紀(jì)沉積物,除了紅土臺(tái)地景觀外,最具科學(xué)價(jià)值的景觀是舊石器古人類活動(dòng)遺址的深滬鎮(zhèn)軍營剖面等。

三、深滬灣地區(qū)地殼運(yùn)動(dòng)的論證

1、鉆孔揭示已發(fā)現(xiàn)的深滬灣3片海底古森林都分布在主要為晚更新世含礫砂粘土(局部為花崗巖風(fēng)化土)構(gòu)成的凹陷、槽地或洼地內(nèi),并且植根于這種松散沉積層中。在深滬灣淺灘和潮下帶海底多見由晚更新世含礫砂粘土構(gòu)成的褐紅色、黃色的斑狀地塊散布,地塊之間的低洼處為全新世濱海相及海相沉積充填,也顯示了這種被埋藏的凹陷、槽地和各種低洼地貌。如果沉沒海底是因?yàn)榈貧ぞ徛鲁粱蚓徛G炙?則這種古地形連同生長的古森林會(huì)被侵蝕、夷平,只有在快速下沉作用下才能保留大量的這樣被濱海相沉積埋藏和被海水淹沒的古地形。深滬灣海底展布的是一幅由強(qiáng)古地震造成的被埋藏的陸陷成海殘留的地震地貌圖像。2、較多古樹在大致相同時(shí)間內(nèi)死亡并且相當(dāng)部分古樹木發(fā)生傾斜、折斷,有的樹干折斷,橫臥在淺灘上,由于下部枝干被掩埋牽引,至今未被海水搬運(yùn);有的樹枝折斷后倒掛至今未與主干分離。這說明是由于強(qiáng)地震及其伴隨的快速下沉、快速海侵和快速被掩埋造成的。3、海底古森林中區(qū)淺灘中鉆孔揭示:生長古森林的低凹洼地表面含一層厚達(dá)20 cm的碳化、半碳化和未碳化的木頭碎片,并夾有不多的礫石,該礫石被推斷為構(gòu)成低凹洼地的晚更新世含礫砂粘土海侵前被片狀水流侵蝕的產(chǎn)物。該層沒有因海侵而被侵蝕搬運(yùn),并且該層還含少量中細(xì)砂,粒度分析為海相沉積,含淡水-半咸水硅藻、咸水硅藻等多種硅藻。中細(xì)砂的形成可能是強(qiáng)古地震使地殼急劇下沉導(dǎo)致海侵,并攜帶中細(xì)砂摻入原先陸相坡積,在沖積層中形成的地震沉積相。在深滬灣,其灌入的物質(zhì)是海相砂,很可能是強(qiáng)地震陸陷成海的另一種地震沉積相。此外,在生長古森林的古地形表面直接上覆的1 m余海相砂中含有較多的黃色小泥團(tuán),團(tuán)塊粒徑約1~2 cm,這是更上部的瀉湖相沉積及現(xiàn)今深滬灣沿岸砂堤、砂丘中和灘面上所不能見到的。通常潮間帶海浪會(huì)把這種粘土團(tuán)塊稀釋而不能保存,這種含粘土團(tuán)塊的海相砂也應(yīng)該是地震沉積相。4、深滬灣全新世又一次強(qiáng)古地震大約發(fā)生在距今2 000年左右,其根據(jù)是,通常深滬灣退潮時(shí)海面下4.2 m處(淺灘下1.2 m)所含有瀉湖沉積為距今2 800年±100年,一般認(rèn)為當(dāng)時(shí)的水動(dòng)型海平面與今天大致相似,說明距今2 800年以來深滬灣已下沉約4 m;此外,深滬灣砂堤中下部的貝殼年齡為距今1 500年左右,說明距今1 500年以來深滬灣已較穩(wěn)定,已大致形成現(xiàn)今海岸。因此,其主要下沉?xí)r間在距今2 800~1 500年之間,推測為距今2 000年左右,這也是晚全新世深滬灣古地震的可能年齡此外,在距今2 800年的瀉湖沉積上覆有20 cm厚的紅色中細(xì)砂,與上覆1 m左右的淺黃、灰白色的潮間帶海砂明顯不同,推測該紅色砂為地震前的風(fēng)成砂(現(xiàn)今深滬灣近岸砂丘中可見及),可能是由強(qiáng)古地震快速下沉殘留所致。5、地震后古森林部分被長期掩埋,至距今2 800年深滬灣掩埋古森林的主要為瀉湖相沉積。經(jīng)計(jì)算,地震時(shí)(含地震后短時(shí)間的緩慢下沉)的沉積速率是地震后至距今2 800年沉積速率的11倍,而地震時(shí)下沉(含地震后短時(shí)間的緩慢下沉)速率(6.25 mm/a)是地震后至距今2800年下沉速率(0.25 mm/a)的25倍,沉積物的粒徑和顏色也顯示了從下而上由粗―細(xì)―粗和淺色―深色―淺色,即由海相(含地震沉積相)―瀉湖相―海相的沉積環(huán)境變化。

總之,深滬灣由于有海底古森林、古牡蠣灘、紅土臺(tái)地、古人類活動(dòng)遺跡及豐富多彩的海蝕地貌等一批珍貴、稀罕的地質(zhì)遺跡,使得該地區(qū)具有十分重要的科學(xué)價(jià)值和科考意義。

篇4

關(guān)鍵詞:無人機(jī) 航測 INPHO 風(fēng)電場

中圖分類號:P23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)12(b)-0080-02

風(fēng)電以其可再生和清潔等特點(diǎn),已經(jīng)引起國家的重視,風(fēng)電場已在電力行業(yè)中占有一席之地。近年來,隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及航空攝影測量技術(shù)在勘測領(lǐng)域的不斷深入,基于無人機(jī)的航空攝影測量技術(shù)目前已被廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)中。

福建省地處中國東南沿海,有著“依山傍海”的地理特點(diǎn),九成陸地面積為山地丘陵地帶,臺(tái)灣海峽“狹管效應(yīng)”賦予了福建得天獨(dú)厚的風(fēng)力發(fā)電條件。但也正因?yàn)檫@些地理特點(diǎn),對風(fēng)電場的勘測工作帶來一定的難度。

基于無人機(jī)影像在INPHO平臺(tái)上的攝影測量技術(shù)是目前一種較新的測繪科技手段,以其快速獲取測區(qū)影像數(shù)據(jù)及其處理的特點(diǎn),對中小測區(qū)尤其風(fēng)電場建設(shè)前期勘察設(shè)計(jì)具有明顯的優(yōu)勢和重要意義。

1 無人機(jī)航攝技術(shù)簡介

無人機(jī)航攝系統(tǒng)是一種小型、先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備高度集成的系統(tǒng),與常規(guī)航攝系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn):(1)執(zhí)行任務(wù)快捷、高效、輕便。(2)無需機(jī)場起降。(3)高度集成了飛行平臺(tái)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、飛機(jī)控制裝置、通訊裝置和數(shù)碼傳感器及慣性導(dǎo)航測量裝置(IMU)。(4)較低的天氣條件要求。(5)維護(hù)簡單便捷。(6)工程安全風(fēng)險(xiǎn)較低。

2 INPHO系統(tǒng)介紹

INPHO系統(tǒng)是國際著名的專業(yè)數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng),由斯圖加特大學(xué)阿克曼教授創(chuàng)建于德國,1980―1990年提供空三和地形建模產(chǎn)品,1990―2000年成為數(shù)字?jǐn)z影測量的組件供應(yīng)商,提供地形自動(dòng)化提取和自動(dòng)化三角測量的產(chǎn)品。其中包括MATCH-AT――空三加密、Match-T DSM――自動(dòng)且精確提取DTM/DSM,OrthoMaster――影像正射糾正,Ortho Vista――自動(dòng)高效的影像鑲嵌勻色等模塊等。與其他攝影測量系統(tǒng)比較,有很多獨(dú)到之處,其連接點(diǎn)匹配算法是基于特征級和最小二乘匹配相結(jié)合的多級影像金字塔匹配算法,其高精度、高效率的匹配特征能夠保證每張像片超過100個(gè)匹配的連接點(diǎn),自動(dòng)匹配有效連接點(diǎn)的功能強(qiáng)大,即使在沙漠森林等紋理比較弱的區(qū)域也可以很好地進(jìn)行匹配,有效提高數(shù)字?jǐn)z影、測量、制圖的質(zhì)量、速度,對數(shù)字影像糾正、拼接、數(shù)據(jù)處理也有良好的效果,大大減少了人工參與度,提高工作效率。

3 工作流程

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

生產(chǎn)數(shù)字正射影像圖之前,需要進(jìn)行以下數(shù)據(jù)測量工作:通過無人機(jī)獲取測量區(qū)域航片影像;通過布設(shè)一定密度的像控點(diǎn)來調(diào)整成圖精度,在野外選取像控點(diǎn)時(shí)需要選擇地理環(huán)境特別區(qū),測量實(shí)際三維坐標(biāo),幫助空中三角進(jìn)行平差解算,像片主距、像點(diǎn)坐標(biāo)、框標(biāo)坐標(biāo)。

3.2 空三加密及區(qū)域網(wǎng)平差

在INPHO系統(tǒng)中進(jìn)行空三加密:在系統(tǒng)中開始進(jìn)行新建工程(相機(jī)文件設(shè)置;影像引入;GPS/IMU數(shù)據(jù)引入;像控點(diǎn)引入;設(shè)置航線等)。使用自動(dòng)空三時(shí),建立相鄰航片之間的連接結(jié)構(gòu),并且整合所有獨(dú)立航片,創(chuàng)造成穩(wěn)定的網(wǎng)狀連接狀態(tài)。使用外業(yè)控制數(shù)據(jù)。通過數(shù)字模型自動(dòng)匹配模塊,使用高效影像匹配法,提取像對中相鄰的同名像點(diǎn),自動(dòng)獲取像對中存在的數(shù)字模型與高程模型,為正射影像圖提供糾正數(shù)據(jù)。

進(jìn)入Match-AT模塊,選擇Postprocessing(adjustment only)進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差,根據(jù)區(qū)域網(wǎng)平差后各控制點(diǎn)的殘差值進(jìn)行點(diǎn)位微調(diào)、刪除殘差較大的點(diǎn),并通過人機(jī)交互式編輯方式使其控制點(diǎn)位盡量準(zhǔn)確,直至各控制點(diǎn)的殘差值滿足測圖精度要求。

3.3 影像糾正

數(shù)字正射影像圖糾正是通過對工程項(xiàng)目導(dǎo)入相機(jī)數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、區(qū)域高程模型等資料,對單張航片正射糾正,最終獲得單位航片區(qū)域正射影像圖。軟件的特點(diǎn)是采取通用空三處理結(jié)果與DEM數(shù)據(jù),并且對航片之間的重疊度與糾正結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。航拍需要一定重疊度來獲取航片,根據(jù)不同光照角度、光線強(qiáng)度以及曝光條件,使糾正后的影像在色彩上達(dá)到統(tǒng)一,并且確定自然分幅圖可以無縫連接,對后期影像拼接進(jìn)行緩沖,保證影像具備均光功能。數(shù)字正射影像需要拼接工程文件,引入單片正射影像,加強(qiáng)拼接線,選擇影像較好的部分,最終裁切為符合使用要求的正射影像圖。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

4.1 數(shù)據(jù)獲取

該實(shí)驗(yàn)風(fēng)電場位于福建省某一山區(qū)內(nèi),其地勢西北高,東南低,呈層狀傾斜,以丘陵臺(tái)地為主。最高山峰主峰海拔約789 m。地表多為矮小但通行困難的灌木,局部地表為較茂密林地。溪河短淺,多獨(dú)流入海。場區(qū)共有擬建風(fēng)機(jī)23臺(tái),分為5個(gè)片區(qū)。由于距離海岸線相對較近,加上海拔高度較高,風(fēng)速相對較大,風(fēng)能資源豐富集中。較有利于利用航測法測制1∶2 000地形圖。

此次航攝設(shè)計(jì)相對飛行高度為700 m,航向設(shè)計(jì)重疊度為60%~75%,最旁向重疊度為30%~55%,采用Nikon D800相機(jī)作為航攝儀,相機(jī)焦距為36.170 67 mm。

4.2 數(shù)據(jù)情況

數(shù)據(jù)經(jīng)過畸變糾正、格式轉(zhuǎn)換等預(yù)處理工作,像幅大小為7 360×4 912像素,像元大小4.88 μm;平均地面分辨率為0.10 m,影像色彩均勻、清晰、顏色飽和,部分影像含有少量云影,但符合相關(guān)規(guī)范的要求。

4.3 控制測量與調(diào)繪

根據(jù)飛行形狀結(jié)合實(shí)地情況,預(yù)計(jì)在各擬建風(fēng)機(jī)位中心、進(jìn)場道路附近以及測區(qū)外側(cè)共布平高像控點(diǎn)80個(gè)(考慮到測區(qū)植被多為樹林、草地、灌木等,大部分區(qū)域無適合作為外業(yè)控制點(diǎn)的明顯地物點(diǎn),不能用傳統(tǒng)的方法布測外業(yè)像控點(diǎn),因此該次以人工的方式,在航飛前對各航帶鋪設(shè)“地物點(diǎn)”標(biāo)志,主要以紅色油漆、麻袋等組成,標(biāo)志為1.5 m×1.5 m的正方形,外部以淺灰色填充,中心十字標(biāo)志尺寸為1 m×1 m,寬度為0.1 cm,顏色為白色,實(shí)地布點(diǎn)時(shí)要選擇在視野開闊,周圍無水域等可能引起影像曝光過度的位置,不能在弧形地物及高程變化較大的斜坡處布設(shè)像控點(diǎn))。

對野外現(xiàn)場進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪:對像片上各種明顯地物作性質(zhì)、數(shù)量說明,具體調(diào)繪內(nèi)容包括居民地、道路、管線、地貌、水系等。

4.4 空三加密及數(shù)字線畫圖生產(chǎn)

采用INPHO中進(jìn)行空三加密,即經(jīng)過影像輸入、內(nèi)定向、自動(dòng)生成連接點(diǎn)、控制點(diǎn)轉(zhuǎn)刺、區(qū)域網(wǎng)平差等計(jì)算過程。區(qū)域網(wǎng)平面位置中誤差為0.3 m,高程中誤差為0.26 m。

數(shù)字高程模型(DEM)利用外業(yè)控制點(diǎn)以及空三加密成果自動(dòng)生成。

由自動(dòng)空三成果數(shù)據(jù)恢復(fù)立體模型,將地物、地貌要素的采集根據(jù)《1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖要素分類與代碼》進(jìn)行人機(jī)交互式采集。因測區(qū)位于山區(qū),其范圍內(nèi)居民地及其獨(dú)立地物相對較少,地物主要為地貌、道路及少量水系。

正射影像圖DOM是根據(jù)單張航片的內(nèi)外方位元素和數(shù)字高程模型DEM,通過OrthoMaster模塊進(jìn)行正射影像處理即通過影像重采樣糾正影像因地面起伏、飛機(jī)傾斜等因素引起的失真從而得到單張像片的正射影像,再通過OrthoVista模塊對圖像進(jìn)行拼接處理,最終生成標(biāo)準(zhǔn)的正射影像圖。

4.5 立體模型檢查精度

將空三加密成果(外方位元素文件)導(dǎo)入海拉瓦攝影測量立體平臺(tái)中進(jìn)行精度檢查。主要通過以下兩種方式,一種是檢查控制點(diǎn)在單模型中的精度和在不同模型中的精度差異,一種是檢查野外實(shí)測的檢查點(diǎn)與模型的精度差異。通過檢查發(fā)現(xiàn),控制點(diǎn)在單個(gè)立體模型中貼合較好,平面和高程誤差較小,且同一個(gè)控制點(diǎn)在不同立體模型中均貼合較好,模型差較??;同時(shí),采集的野外檢查點(diǎn)在平面及高程上跟模型差別較小,符合實(shí)際工程情況要求。

5 該項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

利用基于無人機(jī)影像在INPHO平臺(tái)上的攝影測量技術(shù),對福建某風(fēng)電場進(jìn)行了前期勘測及規(guī)劃選址工作,綜合考慮了風(fēng)能資源、地形地貌以及交通運(yùn)輸?shù)葪l件,確定了每臺(tái)風(fēng)機(jī)的位置,以獲得風(fēng)電場最優(yōu)的發(fā)電量及經(jīng)濟(jì)效益。其成果數(shù)據(jù)主要應(yīng)用于:(1)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)位排布及其容量計(jì)算;(2)風(fēng)電場區(qū)域內(nèi)地物分類及面積統(tǒng)計(jì)研究;(3)風(fēng)電場區(qū)坡度分析;(4)居民地緩沖區(qū)分析和河流匯水線分析;(5)進(jìn)場道路的運(yùn)輸分析。

6 結(jié)語

福建地屬沿海,風(fēng)能資源豐富,但由于福建省特殊的地理環(huán)境,海拔高、植被茂密、道路交通條件差等情況,采用人工野外實(shí)測地形點(diǎn)成本高、耗時(shí)長,不能滿足風(fēng)電工程預(yù)可研階段對地形資料的快速獲取要求。利用無人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活、快速航攝等特點(diǎn),在風(fēng)速大、海拔高的情況下正確獲取測區(qū)范圍內(nèi)的高分辨率影像,通過布設(shè)一定數(shù)量的像控點(diǎn),結(jié)合高精度、高效率的INPHO數(shù)字?jǐn)z影測量軟件進(jìn)行空三加密,在航測數(shù)字測圖系統(tǒng)中進(jìn)行地形圖測繪,并結(jié)合外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)、外業(yè)檢測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)地形圖修測,高效提供了DLG等數(shù)據(jù)產(chǎn)品,精度滿足工程需求。

無人機(jī)攝影測量技術(shù)在風(fēng)電場的規(guī)劃、設(shè)計(jì)選址等方面有著實(shí)質(zhì)性的幫助:工作效率的提高、工程周期的縮短、外業(yè)工作量的減少等等,對我國新能源的開發(fā)利用、勘測技術(shù)手段的不斷提升也有著很大的推動(dòng)作用。然而,無人機(jī)航測技術(shù)也存在一些不足:影像數(shù)據(jù)旋偏角受氣候影響不夠穩(wěn)定、影像數(shù)據(jù)量龐大、外控點(diǎn)較多等。因此,在無人機(jī)自身專業(yè)技術(shù)的提升以及針對具體項(xiàng)目的變通處理上都有著較大空間的深化研究空間。

參考文獻(xiàn)

[1]胡海友.基于Inpho的空三加密及正射影像制作方法研究[J].鐵道勘察,2013(6):12-15.