Monitoring of a laboratory-scale inland-delta formation using a structured-light system
| Autor: | Devrim Akca, Hansjörg Seybold |
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| Přispěvatelé: | Işık Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Işık University, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, Akça, Mehmet Devrim |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2016 |
| Předmět: |
Delta
Structured-Light System 010504 meteorology & atmospheric sciences Registration Co registration Digital Elevation Model (DEM) Digital instruments Surveying Rill development 3d scanning 02 engineering and technology Least squares approximations Laboratory scale 01 natural sciences Digital photogrammetry Debris flows 0202 electrical engineering electronic engineering information engineering Earth and Planetary Sciences (miscellaneous) Scanning 3D scanning Computers in Earth Sciences Geomorphological analysis Engineering (miscellaneous) 0105 earth and related environmental sciences Physics River Co-registration 3D comparison Close-range photogrammetry Soil-erosion Geomorphology Forestry Complexity Computer Science Applications Dynamics Close range photogrammetry 020201 artificial intelligence & image processing Laboratory experiment Sedimentation Cartography Humanities 3D surface |
| Popis: | A reduced complexity model, which simulates the process of fluvial inland-delta formation, has been developed in a previous study. The results have been compared and validated with a laboratory experiment. This work elaborates the laboratory investigation in which an experimental inland delta is generated and its eroding topography is measured using a structured-light 3D scanner. The least squares 3D (LS3D) co-registration and comparison method is used for alignment as well as for comparing data epochs both spatially and temporally. A spatial precision value of around ±50 μm (1/20 000) is achieved. A series of high-quality digital elevation models (DEMs) are generated and the space-time evolution of the inland delta is monitored and analysed, in terms of slope and topography dynamics, in the consecutive DEM layers. The combination of high-resolution scanning together with high-precision co-registration techniques allows investigation of the details of the space-time variability of the sedimentation-deposition patterns to be used for geomorphological analysis. Resume Un modele de complexite reduite, qui simule le processus de formation d'un delta interieur, a ete developpe dans une precedente etude. Les resultats ont ete compares et valides dans le cadre d'une experience en laboratoire qui est decrite dans cet article. Un delta interieur experimental est forme, et sa topographie sujette a l'erosion est mesuree au moyen d'un scanner 3D a lumiere structuree. La methode LS3D de recalage et comparaison par moindres carres est utilisee pour l'orientation et pour comparer, dans l'espace et dans le temps, les donnees acquises a differentes dates. Une precision spatiale de l'ordre de ±50 μm (1/20 000) est obtenue. Une serie de modeles numeriques de terrain (MNT) de haute qualite est produite et l’evolution spatio-temporelle du delta interieur est surveillee et analysee, en termes de pente et de dynamique topographique, dans les MNT consecutifs. La combinaison du scanner a haute resolution avec les techniques de recalage de haute precision permet d’etudier en detail la variabilite spatio-temporelle des motifs de depot sedimentaire pour l'analyse geomorphologique. Zusammenfassung In einer vorangegangenen Studie wurde ein sogenanntes “reduced complexity” Computermodel zur Simulation von Inlanddeltas vorgestellt, und die Resultate mit Experimenten und Feldmessungen verglichen. Hier vertiefen wir die Analyse des Experiments, welches die Erosions- und Ablagerungsprocesse der Deltadynamik auf Laborscalen nachbildet. Die Anderung der Oberflachentopographie wurde mit Hilfe eines hochauflosenden “structured light” Scanner gemessen. Zur Kombination und Co-registrierung der einzelnen Oberflachenteilstucke kam der LS3D Algorithmus zum Einsatz, welcher es erlaubt Oberflachenmodelle mit einer Prazission von ±50 μm (1/20 000) zu verschiedenen Zeiten des Experiments zu erzeugen. Diese hochaufgelosten und co-registrierten Oberflachenmodelle konnen dazu verwendet werden Veranderungen in der Topographie in Raum und Zeit zu beschreiben, was dabei hilft die Dynamik der zu grunde liegenden geomorphischen Prozesse besser zu verstehen. Resumen En un estudio previo se ha desarrollado un modelo de complejidad reducida, que simula el proceso de formacion en el interior-delta fluvial. Los resultados se han comparado y validado con un experimento de laboratorio. Este trabajo explica con detalle el experimento de laboratorio en el que se genera un delta interior experimental y, usando un escaner 3D de luz estructurada, se mide la topografia erosionada. Se usa el co-registro 3D de minimos cuadrados y el metodo LS3D tanto para la alineacion como para comparar datos espacial y temporalmente. Se alcanza una precision espacial alrededor de ±50 micras (1/20 000). Se han generado una serie de modelos de elevacion digital de alta calidad (DEM) monitorizandose y analizandose, en terminos de dinamica de pendiente y topografia, la evolucion espacio-temporal del delta interior mediante las capas DEM consecutivas. La combinacion de escaneo de alta resolucion junto con tecnicas de co-registro de alta precision permite la investigacion de los detalles de la variabilidad espacio-temporal de patrones de sedimentacion y deposicion que se han utilizado para el analisis geomorfologico. 摘要 在前面的研究中,已采用降阶的复杂模型来模拟河流内陆三角洲形成过程,并与实验室实验的结果进行了比较和验证。本文阐述了实验室验证中,制作了试验性的内陆三角洲,其侵蚀地形采用结构光三维扫描仪进行测量。采用三维最小二乘配准方法用来进行不同时间空间的侵蚀状态的配准,空间精度达到±50 μm (1/20 000)。利用序列高质量的数字高程模型,从坡度和地形动态方便,对内陆三角洲的侵蚀过程进行了监测和分析。组合高分扫描和高精度配准技术可用来调查地貌分析中沉积模式的连续时空变化细节。 |
| Databáze: | OpenAIRE |
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