基于颗粒识别分析系统的碎屑流堆积物颗粒识别和统计方法研究

陈达, 许强, 郑光, 彭双麒, 王卓, 何攀. 基于颗粒识别分析系统的碎屑流堆积物颗粒识别和统计方法研究[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(1): 60-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.201911033
引用本文: 陈达, 许强, 郑光, 彭双麒, 王卓, 何攀. 基于颗粒识别分析系统的碎屑流堆积物颗粒识别和统计方法研究[J]. 水文地质工程地质, 2021, 48(1): 60-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.201911033
CHEN Da, XU Qiang, ZHENG Guang, PENG Shuangqi, WANG Zhuo, HE Pan. Particle identification and statistical methods of a rock avalanche accumulation body based on the particle analysis system[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2021, 48(1): 60-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.201911033
Citation: CHEN Da, XU Qiang, ZHENG Guang, PENG Shuangqi, WANG Zhuo, HE Pan. Particle identification and statistical methods of a rock avalanche accumulation body based on the particle analysis system[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2021, 48(1): 60-69. doi: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.201911033

基于颗粒识别分析系统的碎屑流堆积物颗粒识别和统计方法研究

  • 基金项目: 国家创新研究群体科学基金(41521002);国家自然科学基金重点项目(41630640);地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自主研究课题(SKLGP2015Z023)
详细信息
    作者简介: 陈达(1995-),男,硕士研究生,主要从事地质灾害机理及防治方面研究。E-mail: 296846153@qq.com
    通讯作者: 许强(1968-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事地质灾害预测评价及防治处理方面的教学与研究工作。E-mail: xq@cdut.edu.cn
  • 中图分类号: P642.21

Particle identification and statistical methods of a rock avalanche accumulation body based on the particle analysis system

More Information
  • 碎屑流堆积物颗粒识别和统计是碎屑流灾害的研究重点。文章基于图像处理孔隙(颗粒)及裂隙图像识别与分析系统(PCAS),以贵州纳雍普洒村崩塌-碎屑流为例,结合纳雍崩塌堆积物粒径实测结果,通过阐释识别过程中阈值、孔喉封闭半径、最小孔隙面积的参数意义,研究PCAS软件在碎屑流颗粒识别与统计中的应用,并提出了颗粒识别时这些参数的选取方法。分析结果表明:(1)PCAS能自动准确地识别碎屑流堆积物颗粒与孔隙,相比人工计数更精细,所识别堆积物各区小颗粒比重较大,0~2 m颗粒粒径各区占比都在50%以上;(2)当阈值为170(像素)时能获得精细的二值图像,颗粒与孔隙得到了准确地区分;(3)不同参数取值下获得堆积物颗粒粒径分布结果不同,碎屑流堆积物颗粒识别宜采用较大的孔喉封闭半径和较小孔隙面积,当二者比值为3/30(像素)时能更好地反应颗粒粒径分布情况;(4)PCAS具有较高的可行性,统计结果显示,各粒径含量变化趋势与人工统计相近,两种统计方法各粒径占比、分布规律基本吻合,说明利用PCAS可以实现对崩塌碎屑流颗粒粒径分布的高效便捷分析。

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  • 图 1  PCAS图像识别分析步骤

    Figure 1. 

    图 2  PCAS在T/r/S0=170/1/10时的颗粒识别结果

    Figure 2. 

    图 3  崩塌堆积分区示意图[2]

    Figure 3. 

    图 4  分区颗粒粒径累计曲线[2]

    Figure 4. 

    图 5  各区域不同粒径等级所占比例

    Figure 5. 

    图 6  PCAS在不同阈值下的二值化结果

    Figure 6. 

    图 7  PCAS在r/S0=0.5/5与r/S0=4/40时的颗粒识别结果

    Figure 7. 

    图 8  不同参数取值下各区域颗粒粒径累计曲线

    Figure 8. 

    图 9  不同参数取值下各区域不同粒径等级所占比例

    Figure 9. 

    图 10  PCAS统计方法在T/r/S0=170/3/30时与人工统计各区颗粒块数对比图

    Figure 10. 

    表 1  三个参数的组合情况

    Table 1.  Combinations of the three parameters

    颗粒粒径累计
    曲线编号
    阈值(T 孔喉封闭
    半径(r
    最小孔隙面积
    S0
    N1 170 1 10
    N2 20
    N3 30
    N4 40
    N5 2 10
    N6 20
    N7 30
    N8 40
    N9 3 10
    N10 20
    N11 30
    N12 40
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出版历程
收稿日期:  2019-11-14
修回日期:  2020-02-27
刊出日期:  2021-01-15

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