数字孪生基础数据高程基准统一技术研究

为满足孪生流域等数字孪生建设对基础地理信息数据的强烈需求，确保工程建设高程基准的统一，基于GNSS观测技术和重力场模型，开展了数字孪生基础数据高程基准统一研究。构建了顾及地形特征的高精度区域似大地水准面模型，形成了数字孪生基础数据高程基准统一模型库，并利用模型精度和检测精度两种评价方法对高程模型和多场景采集的多源基础数据的高程改正成果开展精度评价。结果表明：(1)似大地水准面模型的内符合精度为±2.6 cm,外符合精度为±3.1 cm,优于EGM2008模型结合二次曲面拟合法等其他拟合算法，成果精度满足规范要求；(2)多源基础数据的高程改正成果中误差在±10 cm以内，满足数字孪生建设对基础数据的精度要求。该模型方法构建简单且精度高，具有广阔的应用前景，不仅可应用于数字孪生建设等领域，也可为大范围的工程测量、陆海高程基准统一等提供技术支撑。     

精密单点定位中误差改正模型研究与分析

研究分析了重要的3种误差源模型,简单介绍了其它误差改正方法。利用上述误差改正模型方法,得到精密单点定位总模型,利用这个模型对多个历元数据进行解算,并与非改正结果进行了比较、分析,结果表明模型能够显著提高单点定位的精度。     

基于分段LassoLarsCV算法的水位预测研究 ——以三峡库区长寿站为例

三峡水库蓄水以来,由于入库流量统计和地形资料测量等存在系统性误差,通过求解圣维南方程组计算的长寿站水位精度有时难以满足实际应用需求。对此,采用分段套索最小角回归交叉验证(Lasso Least angle regression Cross Validation, LassoLarsCV)算法预测长寿站水位。首先收集了2009～2019年相关水位和流量数据并进行标准化处理,然后根据坝前水位和入库流量对数据进行分类;最后针对每一个类别,从2009～2018年的数据中随机抽取80%用于训练线性模型,剩余20%数据用于检验并调整分段方案,以2019年的数据进行测试,采用LassoLarsCV算法模型求解。结果表明:采用LassoLarsl算法得到的长寿站水位误差可以控制在1.2 m以内,99.47%的水位误差在0.5 m以内,效果优于传统水动力学方法。LassoLarsCV可直接研究出、入库流量和坝前水位与长寿站水位的映射关系,降低了模型对输入数据准确性的要求,同时提高了长寿站水位的计算精度。     

基于ADCIRC水动力模型构建南海海域风暴潮预报模型与典型台风暴潮数值模拟

基于ADCIRC水动力模型构建了一个适用南海海域的精细化风暴潮预报模型,选用Holland模型提供强迫风场和气压场,开边界潮位采用OTIS(Oregon State University Tidal Inversion Software)的全球潮汐数据结果。选取造成广东省沿海产生严重风暴潮的201319号“天兔”、201415号“海鸥”和201713号“天鸽”等5个典型台风,利用该模型计算台风登陆期间严重影响岸段潮位站的逐时潮位过程,并与实测水位进行比对分析。结果显示：总体上各岸段潮位过程预报平均绝对误差在30 cm以内,计算与实测的高潮位绝对误差满足规范许可误差要求,可为广东省沿海台风暴潮的预警预报提供技术支撑。     

黄河口海域测验中GPS动态后处理技术的应用

为了解决黄河口海域测验中远距离数据传输的问题,利用精密星历代替广播星历,采用GPS动态后处理技术取代数字传输技术,得到了不同基线长度测点的三维坐标值。在90 km范围之内,与GPS-RTK模式获取的数据相比,GPS动态后处理技术处理得到的高程数据误差最大为0.167 m,平均误差为0.007~0.047 m,中误差在0.064 m以内,误差的变化与基线长度基本呈正比,远小于传统的潮汐改正误差;测点平面点位数据误差最大不超过0.097 m,平均误差为0.004~0.031 m,中误差不超过0.037 m,其变化趋势和基线长度没有明显的关系,也远小于信标机的定位误差。     

远程分布式地下水位监测系统

地下水、水库等水位的变化情况直接和人类生活息息相关。目前一般采用水尺或水位计进行水位测定,很多时候只能在现场进行人工水位测量,往往造成观测结果不准确等问题。为解决人工操作带来的不利影响,通过采用嵌入式系统搭建B/S架构的远程水位监测系统,能实现24 h水位实时监测和数据存储,可远程进行数据下载和查看,系统测量分辨率可达1 mm,测量精度在2 cm以内,既可用于单点的监测,也可用于多点区域性分布式监测。经试验证明,该水位监测系统能实现长期稳定的水位观测,能满足大部分水位监测领域的需求。     

大坝变形监测网平差模型优化设计

介绍了水利工程大坝变形监测网数据处理的平差模型。在观测值和平差模型的系数矩阵同时存在误差的情况下,运用传统平差模型处理监测网的观测数据精度较低,无法满足变形监测需要。通过附加限制条件的平差模型优化,能对测量数据进行有效处理,消除和削弱观测值和模型系数矩阵的误差,提高监测网的解算精度,为大坝变形分析提供精确数据。     

RTK技术在滩涂断面测量中的应用

通过RTK定位技术在杭州湾交通通道工程桥位地形测绘中的滩涂断面测量实践，介绍了该技术的原理、施测技术、成果解算和测量精度评定。RTK技术在测绘范围较大、通视不好和已知成果密度不足情况下使用，其定位和高程精度可达cm级。     

基于二次曲面拟合的GBSAR大气扰动误差模型研究

大气扰动误差是地基合成孔径雷达(GBSAR)观测的主要误差之一,它与大气环境的变化密切相关,受大气扰动干挠影响随时间和空间的变化而发生改变。通过分析大气扰动误差在时间和空间上的变化特性,采用二次曲面函数建立大气扰动的分布模型,利用多个固定点解算模型参数,进而估算整个测区任意位置的大气扰动误差。试验结果表明,该方法有效改正了大气扰动误差,提高了GBSAR观测结果的精度。     

CGO软件加载EGM2008重力场模型在GNSS高程拟合中的应用

水准测量和三角高程测量精度较高,但均费时费力,效率相对较低,快速高精度地获取控制点的高程是工程测量领域研究较多的课题。使用华测CGO软件加载EGM2008重力场模型解算工程GNSS控制网,解算后的高程为经过EGM2008重力异常改正后的大地高,再引入少数GNSS高程点,进行高程拟合,获得剩余高程异常,最终得到经过两项改正后GNSS点的正常高。通过几个案例数据的计算分析,表明该方法获得的高程可以达到图根高程控制测量的精度,且精度优于直接进行GNSS高程拟合的高程精度。     

内陆水域水下地形测量中声速改正方法探讨

声速改正误差所引起的测深误差是影响测深精度的主要因素之一。通过对不同测深环境、不同声速改正模型的研究,提出了在几种典型测深环境下的声速改正方案。在长江中下游地区的施测结果表明,计算值和测量数据吻合性较好,采用间接法能够较好地满足该地区水下地形测量精度要求;在西藏惹雍错的施测结果表明,间接公式法计算的声速比实测值偏大,推荐采用直接法即通过声速剖面仪获取水体声速,或对水体水温分层观测,然后利用公式计算得出声速。在江河入海口水域,当采用直接法计算声速时,应考虑含盐量的影响。     

西江天河站洪水特性分析与洪峰预报方案研究

通过西江干流、珠江三角洲河口区的天河水文站的洪水特性分析，根据上游的高要站洪峰水位及石角、天河站同时水位，对天河站的峰水位及出现时间进行预报。对受潮汐顶托及网河交汇影响，不便用合成流量法来进行实时水文预报的站点，用相应水位法进行预报，也能取得较好的预报精度，且简单快捷，适用性强。     

RTK技术在涂涂断面测量中的应用

通过RTK定位技术在杭州海交通通道工程桥位地形测绘中的滩涂断面测量实践，介绍了该技术的原理，施工测技术，成果解算和测量精度评定。RTK技术在测绘范围较大，通视不好和知成果密度不足情况下使用，其定位和高程精度可达cm级。     

TTT-1型自动蒸发站研制与功能特点

为了实现蒸发信息量的自动存储和远程传输,在分析蒸发量人工测量过程的基础上,采用自动智能控制技术,研制出TTT-1型自动蒸发站,设计了3个翻斗计量装置,分别进行降雨量、补水量和溢流量的测量。该蒸发站具有原理简单、稳定可靠的特点,实现了蒸发量全过程自动监测。对翻斗测量的数据,使用雨强误差校正技术进行处理,提高了测量精度。实际应用表明,自动蒸发站监测成果的相对误差小于±3%,满足地面气象观测规范的精度要求。     

落差指数法在沿江大型水闸淹没堰流定线中的应用

水文规范中指出水闸淹没堰流通常采用堰闸流量系数法定线推流,但由于水闸堰流时,上下游水位差很小,水位观读误差对流量的精度产生较大影响,无法满足定线精度要求。笔者结合实测流量资料,引入落差指数法率定水位流量关系曲线,精度完全满足规范要求,可在沿江受潮汐影响的大型水闸中推广应用。     

JS—A型精密数字水位仪使用报告

在水工、河工、港工所谓“三工”模型试验中,最经常的测量对象是水位、压力、流速和流量。而水位又是最基本的。目前所使用的水位仪大都是接触式和跟踪式两类,这些仪器由于种种原因稳定性和可靠性、精度,特别是动态精度都不够理想。江西省水利科学研究所研制的JS—A型精密数字水位仪,其工作方式较特殊,是跟踪接触式的。我们在东深供水模型,沙角电厂冷却水潮汐模型和在仪器室内安装和使用了JS—A型精密数字水位仪,并对仪器的性能进行了一系列的考核。在东深模型,把仪器安装在模型下游量     

大样本数据模型方法在中小河流流量测验中的应用

目前大部分中小河流采用传统流量测验方法,如流速仪法、浮标测流法、指标流速法、比降面积法等,这些方法存在投入大、测量过程耗时的问题。结合传统断面流量计算理论和最新表面流速测验技术,提出了通过表面流速、断面水位大样本数据输入,确立河道断面水位-流量关系曲线的方法。该方法可以通过少量实测中高水位、流量数据,基于大样本数据输入模型计算流量,从而快速分析河道水位-流量关系特性,拟合出水位-流量关系曲线。与传统方法相比,该方法减少了拟合水位-流量关系曲线需进行的流量测量工作量,减少了测量过程带来的误差,从而提高了测量精度。该方法的优势体现为操作简单、精度高、成本低。     

底座式多普勒测流仪在渠道自动监测中的应用

为解决渠道流量在线实时监测问题,依据声学多普勒频移的物理原理,开发了底座式IQ渠道流量自动监测系统,实现了流量数据实时自动采集,并通过GPRS等信道传送到中心站。中心站可对数据进行分析、处理、存储、转录、发布以及远程实时查询流量、工作状态、时段水量等。以云南牛栏江-滇池补水工程输水线路末端站为例,介绍了系统的工作原理、安装测量过程,分析了其监测精度。结果表明,与美国SONTEK公司的M9走航式声学多普勒水流剖面仪相比,IQ系统的测量误差在±5%以内,最大误差为-6.71%,系统误差为-0.9%,满足相关规范要求。     

高精度气介式超声波水位计的设计

目前使用的气介式超声波水位计存在测量精度不高的问题.通过分析影响气介式超声波水位测量精度的各种因素,指出消除这些影响因素的对策措施,提出利用数字采样技术对超声波测量回波前沿进行分析补偿提高测量精度的高精度气介式超声波水位计,阐述此水位计的硬软件设计,以及对干扰信号的处理,通过在浙江省骆家桥的使用,说明采集的水位数据满足水文规范有关要求,误差也在允许范围之内.     

无资料地区计算年径流均值的幂函数法

针对无实测资料地区水文分析计算之需,提出了以幂函数法计算设计年径流均值的方法。研究了幂函数法的模型建立、参数率定、模型检验与应用等方法。以山西省水文分区的中区为例,引入幂函数模型,计算了该区设计年径流的均值。与实测资料相比,按参数一般值验算误差统计,误差在±20%以内的站点占72.5%,误差在±30%以内的站点占90.0%;按单站参数验算误差统计,误差在±20%以内的站点占92.5%,误差在±30%以内的站点高达97.5%,说明幂函数模型解决无资料地区设计年径流均值定量化计算的方法可靠,简单实用,且具有较高的精度,可以满足工程规划中水文分析计算的要求。