2012年, 第29卷, 第10期　
刊出日期：2012-10-01

  

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健康长江
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  长江科学院2012年江源科学考察综述及思考

  郭熙灵

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.001

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  全面介绍了长江科学院2012年对长江和澜沧江源区的河道形态、水文、泥沙、水资源变化及开发利用情况、水土流失现状及成因、水环境水生态状况及地质地貌等开展科学考察的全过程；着重论述了此次科学考察的目的、意义、任务和内容、组织形式；总结了高原上开展大型科学考察在专业及人员遴选、考察方案及技术准备、考察路线选择、身体条件准备、后勤保障等方面以及考察实施过程中的成功经验与存在的不足，提出的诸多建议可为今后开展类似科学考察借鉴。
江湖泥沙与治理
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  天然河道不连续宽级配床沙特性及形成条件探讨

  魏 丽, 卢金友, 徐海涛

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.002

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  选取我国有代表性的几个河段对不连续宽级配床沙特性及形成条件进行了初步探讨，为不连续宽级配床沙运动规律研究提供了基础。认为不连续宽级配床沙特性为：泥沙粒径范围很宽，某一粒径范围泥沙较少甚至缺失，床沙粒径重量百分数具有明显的双峰分布特征。不连续宽级配床沙形成的一般条件为：河床床沙本身具有一定的不均匀性，河床有一定的覆盖层厚度，上游具有补给性的来沙条件，河段水流速度具有一定的变化幅度。
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  基于来沙量减少的三峡水库运行水位的思考

  李志远

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.003

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  泥沙问题是关系到三峡工程长期利用和发挥最大综合效益的关键技术问题，从三峡工程开始论证至今，对三峡的泥沙问题进行了持续、深入、全面的研究。近年来，三峡水库上游的来沙量大幅减少，水库泥沙问题好于预期。根据实测水文资料，分析了三峡水库运行以来入库水沙及库区淤积的变化，根据10月份来水形势，提出三峡水库提前蓄水的必要性；在总结相关研究成果及2010年三峡水库汛期中小洪水调度实践的基础上，从泥沙角度探讨了三峡水库优化运行的可行性，提出在三峡水库试验蓄水期，可将汛期运行水位提升至150 m并根据实际情况开展中小洪水调度，为今后的运行调度积累经验。
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  三峡工程地下电站引水区泥沙冲淤变化研究

  黄建成, 金中武, 陈义武

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 16-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.004

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  水电站引水区的河床演变特点和水沙运动规律，对电站引水发电具有重要影响。根据三峡工程蓄水初期2006年4月至2011年8月地下电站引水区3次实测地形资料和模型试验成果，分析了地下电站引水区泥沙冲淤变化特点和电站排沙孔开启后的排沙效果。认为三峡工程运用后地下电站引水区受河段边界条件和水流运动特性的影响，河床泥沙呈累积性淤积，地下电站排沙孔的作用主要是形成冲刷漏斗保持电站厂前门前清，而对整个引水区的排沙作用有限。为此，建议进一步开展三峡工程地下电站排沙孔排沙效果试验研究，优化排沙措施，以保证地下电站引水安全。
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  长江和畅洲左汊潜坝工程对汊道演变的影响

  窦 臻, 张增发

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 21-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.005

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  长江镇扬河段和畅洲左汊潜坝工程是首次在长江主汊中采用全断面潜坝形式实施的汊道控制工程，工程建成后使和畅洲左汊分流比上升的势头得到有效遏制，基本实现了工程预期目标。为研究潜坝工程对和畅洲汊道近期演变的影响，比较了潜坝工程建成前后汊道平面、断面、分流比、槽蓄量等要素的变化；分析了来水来沙条件、上游河势变化、河床边界条件等因素对汊道的影响；从两汊道阻力变化对比、相对引水深变化及上游流速分布的改变等方面，初步探讨了潜坝工程对汊道的影响机理。结果表明，潜坝工程建成后和畅洲汊道发生了有利变化，而潜坝工程是和畅洲汊道近期演变朝着有利方向变化的主要因素。
水资源与环境
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  基于四尾栅藻毒性反应的Hg和DBP协同作用研究

  黄 茁，曹小欢，刘宏芳，秦 双

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.006

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  目前环境监测中多采用单一指标的监测方法，对污染物质共同作用产生的环境危害监测较少。以叶绿素a含量和光能转化效率为指标，研究Hg（汞)和DBP(邻苯二甲酸二丁酯）单一及联合胁迫下的毒性作用。结果表明：Hg, DBP单一作用及联合胁迫对四尾栅藻的叶绿素荧光参数均有抑制作用，随暴露浓度的增大，微藻叶绿素a含量和光能转化效率逐渐降低，显示出明显的剂量-效应关系；Hg和DBP联合胁迫时表现出明显的对四尾栅藻的协同作用。研究成果可为污染物综合毒性监测提供理论依据。
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  1892—2010年间重庆主城降水变化趋势分析

  翟 俊, 郝 静, 肖海文, 余德祥, 秦 川, 罗雅文

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 33-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.007

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  针对近年来普遍存在的城市雨洪灾害问题，利用重庆市沙坪坝气象站1892—2010年的逐月降水量资料，采用线性倾向估计和方差分析法（ANOVA）分析了119 a来重庆主城不同统计时段的降水量及不同等级的降水频率，探讨了近百年来重庆市主城区域降水变化的趋势，以期为城市雨洪灾害防治及城市排水规划的决策提供科学指导。结果表明：119 a来，全年及汛期降水量稍有增加的趋势，年降水量增长向汛期趋于集中;此外，近30 a来，主城区域降水量年际变化幅度有明显的扩大趋势，较大等级降水的发生频率也明显增加;特别是最近10 a，该变幅更加剧烈，连续时段内灾害性气候的发生频率有增长趋势，加剧了城市汛期排水系统的压力。
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  太子河沉积物重金属污染地积累指数法评价

  李志萍，马超振，李珊珊

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 37-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.008

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  沿太子河布置34个采样断面，取沉积物样品对其重金属（Cu,Zn,Pb和Cd）含量进行检测和分析，并应用地积累指数法对太子河沉积物重金属污染进行了评价。结果表明：太子河上游断面（本溪市区段和葠窝水库部分断面）沉积物中重金属含量较高；Cd的污染偏重，Cu和Pb其次，Zn无污染；与10年前相比，太子河本溪市区段重金属污染程度有所缓解。
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  淡水藻类生长的环境影响因子分析——以铜绿微囊藻为例

  吴 敏， 林 莉， 黄 茁

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.009

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  淡水藻类的快速生长易导致水体“水华”。藻类生长受其自身生理特征和外界环境因子共同作用。选取“水华”爆发常见的藻种——铜绿微囊藻为研究对象，通过总结国内外相关实验以及理论研究成果，分析环境因子包括氮、磷营养盐（浓度、形态及氮磷比）、光照（强度和周期）、温度、pH、盐度及水力扰动对其生长的影响。基于上述讨论分析总结藻类生长的适宜环境条件，提出抑制藻类“水华”的必要控制措施和相关技术构想。
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  三峡水库典型支流水华机理研究进展及防控措施浅议

  章国渊

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 48-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.010

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  支流水华问题已成为三峡水库生态环境目前较为主要的环境问题。通过收集、整理当前三峡水库水华研究成果，系统分析、总结了支流水华暴发机理及主要影响因子，提出了相应对策及措施。结果表明：支流分层异重的产生是三峡大坝建设对水文的最大改变，以此动力背景为基础的支流营养盐补给模式及水体特殊分层是支流水华暴发的重要影响因素。针对这一特点，只有持续开展三峡及上游流域污染综合治理工作，才能从根本上降低三峡水库营养盐、控制水华；而且，通过水库调度改变支流异重流特性来控制支流水华具有可行性。建议深入开展相关研究及示范。
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  基于概率神经网络的文山州水资源配置合理性评价分析

  崔东文， 郭 荣

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 57-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.011

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  通过分析概率神经网络(以下称PNN)的基本结构及其训练算法，依据水资源丰沛区水资源合理配置评价指标标准，建立PNN水资源合理配置评价模型，对文山州不同规划水平年水资源配置的合理性进行综合评价。结果表明：①不同规划水平年各评价区域水资源配置评价为3~7级，即处于基本合理与合理之间，基本反映了文山州现状及中、长期水资源配置状况，符合区域发展现状，说明研究建立的PNN评价模型和评价方法是合理可行的。②概率神经网络模型在分类精度上优于误差反向传播神经网络模型，且方法简单可行，运算时间短，不存在局部最优值，能够有效实现对水资源配置合理性的综合评价，是一种可以运用的区域水资源配置合理性评价方法。
工程安全与灾害防治
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  大坝多测点异常性态Bayes融合诊断模型

  何金平，涂圆圆，施玉群，吴云芳

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.012

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  现有的单测点监测数学模型在反映大坝整体结构性态和诊断大坝异常现象等方面存在不足，有必要将多个测点的监测资料有机地联系起来进行建模。利用数据融合技术中的Bayes理论，以方差为特征参数，建立了多测点异常性态融合诊断模型，提出了多测点异常性态融合诊断准则，并给出了一个工程实例。研究表明：基于Bayes理论的多测点融合模型为大坝整体性态的定量描述和异常测点的分析诊断提供了一条有效的新途径。
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  无黏性土坝漫顶溃决过程及机理研究

  段文刚， 杨文俊， 王思莹， 李 利

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.013

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  以室内试验为技术手段，以无黏性非连续宽级配沙砾料土坝为研究对象，首次尝试采用“埋入式轻型冲蚀捕捉器”动态记录溃决过程。在上游恒定来流量30 L/s条件下，研究了洪水漫顶条件下坝体（1 m高）的冲蚀过程和溃口水力要素变化过程。明确提出了坝体溃决过程的4个阶段：即侵蚀沟形成发育阶段（下游坡面侵蚀缓慢渐进）→“多级跌坎”冲刷阶段（下游坡面冲蚀能力逐渐加大）→“瀑布状跌落水流”冲蚀阶段（坝体快速溃塌）→坝体冲蚀趋于稳定阶段。初步分析了坝体溃决的机理，揭示了冲蚀过程的非均衡性和溃口水力要素的强非恒定流特性。
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  秦巴山区堆积层滑坡易损性评价方法研究

  李博融， 杨更社

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.014

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  易损性反映了特定社会的人们及其所拥有的财产对自然灾害的承受能力，不同地区的不同承灾体在不同时间里对不同的灾害有不同的易损性特征。通过选取定性评价因子，对易损性进行等级划分，从而做到定性分析；通过对承灾体、时空概率和易损性调查，由引入的易损性指数可以对易损性做到定量分析。最后还提出了易损性的等级划分标准。结论表明：易损性指数是表示各因子在易损性判别中作用大小或强弱的物理量，是一个相对比较的数值，是定性分析的定量表示。
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  基于时间序列分析的滑坡变形动态预测研究

  邓继辉，陈柏林

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 78-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.015

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  针对以往变形预测模型实用性不足的缺点，基于时间序列分析原理，结合系统论和岩土体流变理论，在深入研究影响滑坡变形的外界主控环境变量的基础上，采用移动平均法和多项式函数对位移时序的趋势项进行抽取和建模，用支持向量机建立起环境主控变量与位移偏离项之间的非线性关系，并根据变形对外界环境响应情况建立起动态预测模型。将此预测思路和方法应用于三峡库区某滑坡，通过实例研究表明：该预测思路和方法合理可行，不但具有较强的建模能力、且有较高的精度，可用于相关的工程实践之中。
水力学
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  高水头深孔平板门门槽水力特性研究

  王均星, 王瑞峰, 陈利强, 杜少磊

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 82-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.016

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  平板闸门门槽内的水流流态十分复杂，容易因空化空蚀而破坏门槽。以卡基娃水电站放空洞工程为实例,采用水工模型试验探讨门槽附近水流流态、压力、空化数的变化规律。研究结果表明：有压式门后连接段能较好地改善门槽及门后连接段水流的流态；闸门全开时，各个区域没有负压出现，水流发生空化的可能性也较低；闸门局开时，门槽及门后连接段会出现负压，最大负压出现在门槽的底板处，水流发生空化的可能性也较大；水流的脉动表现出明显振幅大、频率低的强紊流脉动压力的特点。研究成果对于高水头深孔闸门门槽的设计具有一定的借鉴意义。
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  导流洞出口布置形式及消能方式试验研究

  翟静静， 杨 伟， 毛三保

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.017

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  以淋溪河施工导流模型为依托，重点研究导流洞出口布置形式及出口消能形式对下游冲刷、下游沿岸流速流态及涌浪的影响。由于淋溪河导流洞出口布置位置的特殊性，试验尝试了不同的布置方式及多种出口消能形式。试验结果表明：导流洞出口加设侧导墙可有效地阻止主流对导流洞出口水流的压迫，防止水流集中，有利于水流的扩散；加设消力墩可使水流横向、纵向、垂向得到充分的扩散，达到消能的目的，有效地减小水流对下游河道的冲刷，降低下游河道的流速及水位壅高高度。
岩土工程
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  某水电站导流洞出口边坡稳定性分析与评价

  陆学华，韩 军，张宜虎，成传欢

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 90-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.018

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  某水电站现场监测资料表明，电站导流洞出口边坡开挖后有不间断变形，而且速率较大。为查明出口边坡潜在变形破坏范围及特征，对监测资料进行分析，同时采用极限平衡和三维数值模拟手段，对边坡稳定状态进行评价。结果表明：开挖前边坡能够自稳，开挖后如不及时支护，表层第四系土层会发生向开挖面的滑移；侧面边坡变形具有时效性，随时间推移变形破坏范围会向上部逐渐扩展。建议通过补充钻探和物探等措施，详细查明第四系覆盖层分布范围及厚度，同时通过现场试验等手段核实对边坡稳定状态极为敏感的第四系土层和强风化板岩层抗剪强度参数，在此基础上制定可靠的边坡支护措施。
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  考虑土体坍塌的单层堤基管涌数值模拟方法研究

  刘丹珠，张家发，李少龙，潘家军

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 98-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.019

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  为了更真实地模拟土体管涌发展过程，需要考虑管涌区以上土体可能发生的坍塌。根据土拱理论和土体坍塌机理，提出了单层堤基管涌区上覆土体稳定性和坍塌的判别方法，完善了堤基管涌扩展数值模拟方法和程序。通过对有悬挂式防渗墙的单层非黏性土堤基管涌扩展过程的模拟，揭示了考虑上覆土体稳定性和坍塌作用时的管涌扩展规律。结果表明：管涌扩展初期，土体没有产生坍塌；当管涌扩展接近悬挂式防渗墙时，管涌区上覆土体开始出现坍塌；当管涌绕过防渗墙向上游扩展后，管涌区上覆土体的坍塌对管涌扩展路径影响较大。这说明，管涌发展到一定阶段后，土体实际发生破坏的区域比不考虑坍塌作用时模拟得到的破坏区域更大。
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  降雨条件下双层土坡的模型实验研究

  李海亮，吴礼舟，黄润秋，王玉川

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 102-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.020

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  针对降雨入渗非均质土坡的稳定问题，建立双层边坡模型进行人工降雨实验，对坡体进行含水率和孔隙水压力监测，得到了非均质土坡在降雨条件下含水率和孔隙水压力更真实的变化。基于模型实验结果的分析，得出变化规律如下：①坡体渗流趋于稳定时，含水率、孔隙水压力不仅和深度有关系，而且也与土体物理性质有关。这与均质土坡的渗流状态明显不同；②坡体含水率、孔隙水压力在降雨过程中，响应时间随深度增大而增大。雨后过程中，下层土体含水率、孔隙水压力降低速度大于上层；③相同雨强条件下，坡体含水率和孔隙水压力随降雨历时而不断增大。降雨强度越大，坡体的孔隙水压力和含水率响应时间越早，但在坡体浅表层这种时间效应不明显；④对于降雨过程中能达到稳定渗流状态的土坡，前期降雨量主要影响降雨过程中含水率和孔隙水压力的变化。研究成果为降雨入渗条件下非均质非饱和土边坡的稳定分析提供了依据。
水工结构与材料
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  船闸闸室结构选型计算分析

  曹邱林，陈 蕾，徐刚

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 108-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.021

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  为确定船闸闸室结构型式，根据地基条件、水头大小、输水系统型式、材料来源和施工条件等因素，进行综合技术经济比较，并通过工程实例，利用有限元软件MARC对闸室结构选型初步方案进行了定性定量分析。分析结果表明：设置了临时施工宽缝的整体式结构闸墙相对变位较小，适应不均匀沉降的能力较强，施工便利，软土地基上运用广泛；双铰式结构闸室墙与底板共同作用，可减小中间底板的厚度，但其适应不均匀沉降的能力较差，且易出现由于底板厚度过小而无法布置钢筋的情况。经综合比较，整体式结构方案综合优势更大，故推荐采用此方案。
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  纤维混凝土在水利工程中的应用

  张亚坤, 侯黎黎

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 114-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.022

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  归纳了工程中常用纤维混凝土中纤维的种类及参考掺量，探讨了纤维混凝土优良的阻裂、增强、增韧、抗裂、抗渗机理。针对纤维混凝土的优良特性及水利工程的特点，介绍了纤维混凝土在水利工程中的水下构结、渠道衬砌、抗冲刷部位、板式混凝土结构、施工工地路面等应用情况，并指出了今后在纤维混凝土研究及应用领域应着重开展的工作。
信息技术应用
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  资源一号02C卫星P/MS传感器数据质量评价及其在水利行业中的应用潜力分析

  文雄飞, 陈蓓青, 申邵洪, 向大享, 曹 波

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 118-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.023

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  随着我国资源一号02C卫星的成功发射，需要对该卫星的遥感数据进行定量的质量评价。利用多项数据质量评价指标对资源一号02C卫星的全色多光谱遥感图像数据质量进行了评价，并将其和美国陆地卫星ETM+数据进行了对比分析，最后利用资源一号02C卫星多光谱数据进行了基于支持向量机和神经网络算法的水体信息提取。实验发现该卫星数据质量在很大程度上都明显超过了ETM+影像，在水利行业中有很大的应用潜力。
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  机载LiDAR数据的电力塔建模方法研究

  韩文军

  长江科学院院报. 2012, 29(10): 122-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-5485.2012.10.024

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  电力塔作为电力传输中的重要设备，以及电力设备检测和管理的重要支持，其提取与可视化建模具有巨大的实际应用价值。在此方面，传统的量测与制作手段存在周期长、人力和财力耗费大的不足。机载LiDAR系统作为一种主动式的测量传感器在近十几年来取了快速的发展，其获取的高精度、高密度的三维点云使得快速高效的电力塔建模成为可能。提出了一种基于机载LiDAR点云数据的电力塔建模方法，其通过检测电力线对的连接点定位和提取电力塔，通过建立三维空间格网、利用二值图像轮廓跟踪的方法跟踪三维线结构，并由三维空间线特征建成电力塔三维模型。实验证明：此方法所建立的模型完整度高，能够保留点云所描述的三维空间位置以及拓扑特征，是可行和有效的。该成果可以有效地应用于电力设备管理与监测以及数字城市等可视化系统。