PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
2018 | 17 | 4 |

Tytuł artykułu

Applying laser scanning technology to studying alluvial flume-bed topography in laboratory conditions

Warianty tytułu

PL
Wykorzystanie technologii skaningu laserowego w badaniach ukształtowania dna aluwialnego w warunkach laboratoryjnych

Języki publikacji

EN

Abstrakty

EN
The aim of the research was to compare alluvial bed topography description in laboratory conditions using the “traditional”, currently applicable method with an original approach, based on LiDAR technology. LiDAR application in local scours shape investigation in based on the grounds of introducing the autonomic measuring module, which, placed above the bed on dedicated controllable arrangement of guideways, describes the landform as a cloud of coordinates. The result of the performed experiment was obtainment of point clouds (x, y, z), reflecting the bed shape before and after local scour formation during twenty measurement series with varying hydraulic conditions. Objects of the study were basic geometry properties of the scour hole and its volume. The measurement with laser scanner technology application allowed for obtaining much more accurate results in shorter time, comparison to disc probe survey, and also relatively fast conversion of numerical data into figures. The device equipped with portable computer, precise stepper motors and dedicated software permitted the introduction of automation into laboratory work. The effect is not only measurements accuracy, but also significant acceleration of data gathering. The adopted grid is characterized by significant density, which – in connection with meaningfully high accuracy – allows very precise surface description. Bed shape can be presented in numerical or graphical form. It must be pointed out that disc probe method application would never give such accuracy as in the case of introducing laser scanning technology in similar studies.
PL
Praca badawcza ma na celu porównanie wyników ukształtowania dna piaszczystego w warunkach laboratoryjnych otrzymanych metodą tradycyjną oraz z użyciem autorskiego rozwiązania, opierającego się na technologii LiDAR. Zastosowanie technologii LiDAR w pomiarach kształtu i objętości rozmycia dna koryta laboratoryjnego opiera się na wprowadzeniu automatycznego modułu pomiarowego, który umieszczony powyżej dna koryta na specjalnie przegotowanym sterowalnym układzie prowadnic, opisuje jego kształt za pomocą chmury punktów. Efektem przeprowadzonych badań było otrzymanie chmur punktów (x, y, z), odzwierciedlających położenie dna przed i po uformowaniu się lokalnego rozmycia w dwudziestu seriach pomiarowych o zróżnicowanych warunkach hydraulicznych. Przedmiotem badania były podstawowe parametry geometryczne wybojów oraz jego objętość. Pomiar z użyciem skanera pozwolił na uzyskanie w krótszym czasie znacznie dokładniejszego odwzorowania wysokościowego dna na odcinku rozmycia, w porównaniu z określonym na podstawie pomiaru wykonanego sondą, a także na stosunkowo szybkie przetwarzanie danych do formy graficznej. Urządzenie wyposażone w przenośny komputer, precyzyjne silniki krokowe oraz specjalne oprogramowanie pozwala na zautomatyzowanie pracy w warunkach laboratoryjnych. Efektem jest nie tylko duża dokładność pomiarów, ale i ich znaczne przyspieszenie. Założona siatka współrzędnych cechuje się dużą gęstością, co w połączeniu z dużą dokładnością pozwala na precyzyjny opis kształtu analizowanej powierzchni, która może być przedstawiona w sposób graficzny lub numeryczny. Stosując metodę ręcznego pomiaru położenia dna, trudno osiągnąć taką samą dokładność jak w przypadku automatycznego urządzenia wyposażonego w laser.

Wydawca

-

Rocznik

Tom

17

Numer

4

Opis fizyczny

p.69-84,fig.,ref.

Twórcy

autor
  • Department of Civil Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw
autor
  • Department of Informatics, Faculty of Applied Informatics and Mathematics, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw
autor
  • Department of Civil Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw
  • Department of Informatics, Faculty of Applied Informatics and Mathematics, Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw

Bibliografia

  • Bajkowski, S., Siwicki, P., Urbański, J. (2002). Wykorzystanie badań laboratoryjnych rozmyć poniżej budowli wodnych do oceny ich bezpieczeństwa. Acta Scientiarum Polonorum, 1–2, 41–51.
  • Bajkowski, S. (2010). Współczesne techniki pomiarowe laboratoriów wodnych. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, 8(2), 37–50.
  • Baltsavias, E. (1999). Airbone laser scanning: basic relations and formulas. ISPRS J Photogramm Remote Sens, 54, 199–214.
  • Ben Meftah, M., Mossa, M. (2006). Scour holes downstream of bed sills in low-gradient channels. Journal of Hydraulic Research, 4(44), 497–509.
  • Besl, P., McKay, N. (1992). A method for registration of 3-D shapes. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell, 14, 239–256.
  • Błażejewski, R. (1989). Prognozowanie rozmyć miejscowych gruntów niespoistych poniżej budowli upustowych. Poznań: Wydawnictwo Akademii Rolniczej.
  • Breusers, H. C., Raudkivi, A. J. (1991). Scouring: Hydraulic Structures Design Manual Series. Balkema: I.A.H.R., Balkema.
  • Chabert, J., Engeldinger, P. (1956). Etude des affouillements autour des piles des ponts. Study on scour around bridge piers. Chatou, Francja: Laboratoire National d’Hydraulique.
  • Chividini, M. F. (1983). Evaluation of maximumscour downstream of ski-jump spillways. Proceedings of the 11th Water National Congress, 6, Cordoba, Argentyna, 187–210.
  • Clarke, F. W. (1962). The Action of Submerged Jets on Moveable Material. Praca magisterska. Londyn: Wydział Inżynierii Środowiska, Imprerial College.
  • Dąbkowski, S. L., Siwicki, P. (2000). Analiza głębokości rozmycia koryta na modelach jazu. Przegląd Naukowy Wydziału Inżynierii i Kształtowania Środowiska, 19, 39–50.
  • Enabnit, D., Nield, Van K. (1980). Airborne Laser Hydrography. International Hydrographic Review, 57(2), 93–99.
  • Gaudio, R., Marion, A., Bovolin, V. (2000). Morphological effects of bed sills in degrading rivers. Journal of Hydraulic Research, 38(2), 89–96.
  • Gordon, S., Lichti, D., Stewart, M. (2001). Application of a high-resolution, ground-based laser scanner for deformation measurements. In: Proceedings of the 10th international FIG symposium on deformation measurements, Orange, California, USA, 19–22 Marca 2001, 23–32.
  • Guenter, G. (1985). Airborne Laser Hydrography: System Desing and Perfomance Factors. USA.
  • Haneberg, W. (2007). Directional roughness profiles from three-dimensional photogrammetric or laser scanner point clouds. In: E. Eberhardt, D. Stead, T. Morrison, (eds.), Rock mechanics: meeting society’s challenges and demands. Proceedings of the 1st Canada–US rock mechanics symposium, Vancouver, Canada, 27–31 Maja, 2007, Taylor & Francis, 101–106.
  • Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., Abella´n, A., Derron, M., Loye, A., Metzger, R., Pedrazzini, A. (2010). Use of LIDAR in landslide investigations: a review.Nat Hazards (2012) 61, 5–28.
  • Kaszowski, L., Kotarba, A., Nowak, W. (1970). Wpływ katastrofalnych wezbrań na przebieg procesów fluwialnych. Warszawa: PWN.
  • Kiraga, M., Popek, Z. (2016). Using a modified Lane’s relation in local bed scouring studies in alluvial bed. Acta Scientarum Polonorum Formatio Circumiectus, 15(4), 209–226.
  • Kiraga, M., Popek, Z. (2016). Using a modified Lane’s relation in local bed scouring studies in the laboratory channel. Water, 8(16), 1490–1509.
  • Kiraga, M., Popek, Z. (2018). Geometry Description of Local Scouring Process in Various Laboratory Water Structure Models. In: M. B. Kalinowska, M. M. Mrokowska, P. M. Rowiński (eds.) Free Surface Flows and Transport Processes. Springer, 245–258.
  • Kinzel, P., Wright, W., Nelson, J., Burman, A. (2007). Evaluation of an Experimental LiDAR for Surveying a Shallow, Braided, Sand-Bedded River, Journal of Hydraulic Engineering, 133, 7.
  • Kotilainen, A., Kaskela, A. (2017), Comparison of airborne LiDAR and shipboard acoustic data in complex shallow water environments: Filling in the white ribbon zone, Marine Geology, 385, 250–259.
  • Lenzi, M. A., Marion, A., Comiti, F. (2003). Local scouring at grade-control structures in alluvial mountain rivers. Water Resources Research, 39(7), 1176–1188.
  • Novak, P., Moffat, A. I., Nalluri, C., Narayanan, R. (2006). Hydraulic Structures. London and New York: Taylor&Francis.
  • Mandlburger, G. Hauer, Ch., Wieser, M., Pfeifer, N. (2015). Topo-Bathymetric LiDAR for Monitoring River Morphodynamics and Instream Habitats–A Case Study at the Pielach River. Remote Sens. 7, 6160–6195.
  • Pagliara, S., Radecki-Pawlik, A., Palermo, M., Plesiński, K. (2017). Block ramps in curved rivers: morphology analysis and prototype data supported design criteria for mild bed slopes. River Research and Applications, 33(3), 427–437.
  • Peeri, S., Philpot, W. (2007), Increasing the Existence of Very Shallow-Water LIDAR Measurements Using the Red-Channel Waveforms, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 45, 5, 1217–1223.
  • Petts, G. E. (1977). Channel response to flow regulation: the case of the River Derwent, Derbyshire. in: K.J Gregory (ed.), River channel changes Chichester Wiley. Chichester: John Wiley and Sons, 145–164.
  • Smart, G., Bind, J., Duncan, M. (2009). River bathymetry from conventional LiDAR using water surface returns. 18th World IMACS / MODSIM Congress, Cairns, Australia 13–17 July 2009.
  • Ślizowski, R., Radecki-Pawlik, A. (2003). Weryfikacja formuł do obliczania rozmycia nieumocnionego dna poniżej budowli wodnej na podstawie pomiarów laboratoryjnych. Acta Scientiarium Polonorum Formatio Cirtumiectus, 3(3), 25–34.
  • Urbański, J. (2005). Rozwój miejscowego rozmycia w czasie na modelach jazu w dwóch skalach. Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 1(31), 67–75.
  • Urbański, J., Hejduk, L. (2014). The analysis of local scour size formed after flood event. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN, 20, 389–400.
  • Wehr, A., Lohr, U. (1999). Airborne laser scanning–an introduction and overview. ISPRS J Photogramm Remote Sens, 54, 68–82.
  • Wierzbicki, M., Hämmerling, M. (2011). Wpływ budowy progów stabilizujących na kształtowanie się układu zwierciadła wody i dna poniżej zbiornika Jeziorsko. Gospodarka Wodna, 6, 239–243.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikatory

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.agro-460a84fb-12a1-46d9-a5ba-6df4fdb60673
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.