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Monitoring of a Laboratory‐Scale Inland‐Delta Formation using a Structured‐Light System
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 ( LS 3D) 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 ( DEM s) 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. Un modèle de compléxité réduite, qui simule le processus de formation d'un delta intérieur, a été développé dans une précédente étude. Les résultats ont été comparés et validés dans le cadre d'une expérience en laboratoire qui est décrite dans cet article. Un delta intérieur expérimental est formé, et sa topographie sujette à l'érosion est mesurée au moyen d'un scanner 3D à lumière structurée. La méthode LS 3D de recalage et comparaison par moindres carrés est utilisée pour l'orientation et pour comparer, dans l'espace et dans le temps, les données acquises à différentes dates. Une précision spatiale de l'ordre de ±50 μm (1/20 000) est obtenue. Une série de modèles numériques de terrain ( MNT ) de haute qualité est produite et l’évolution spatio‐temporelle du delta intérieur est surveillée et analysée, en termes de pente et de dynamique topographique, dans les MNT consécutifs. La combinaison du scanner à haute resolution avec les techniques de recalage de haute précision permet d’étudier en détail la variabilité spatio‐temporelle des motifs de dépôt sédimentaire pour l'analyse géomorphologique. 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 Änderung der Oberflächentopographie wurde mit Hilfe eines hochauflösenden “structured light” Scanner gemessen. Zur Kombination und Co‐registrierung der einzelnen Oberflächenteilstücke kam der LS 3D Algorithmus zum Einsatz, welcher es erlaubt Oberflächenmodelle mit einer Präzission von ±50 μm (1/20 000) zu verschiedenen Zeiten des Experiments zu erzeugen. Diese hochaufgelösten und co‐registrierten Oberflächenmodelle können dazu verwendet werden Veränderungen in der Topographie in Raum und Zeit zu beschreiben, was dabei hilft die Dynamik der zu grunde liegenden geomorphischen Prozesse besser zu verstehen. En un estudio previo se ha desarrollado un modelo de complejidad reducida, que simula el proceso de formación 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 escáner 3D de luz estructurada, se mide la topografía erosionada. Se usa el co‐registro 3D de mínimos cuadrados y el método LS 3D tanto para la alineación como para comparar datos espacial y temporalmente. Se alcanza una precisión espacial alrededor de ±50 micras (1/20 000). Se han generado una serie de modelos de elevación digital de alta calidad ( DEM ) monitorizándose y analizándose, en términos de dinámica de pendiente y topografía, la evolución espacio‐temporal del delta interior mediante las capas DEM consecutivas. La combinación de escaneo de alta resolución junto con técnicas de co‐registro de alta precisión permite la investigación de los detalles de la variabilidad espacio‐temporal de patrones de sedimentación y deposición que se han utilizado para el análisis geomorfológico. 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。
Monitoring of a Laboratory‐Scale Inland‐Delta Formation using a Structured‐Light System
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 ( LS 3D) 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 ( DEM s) 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. Un modèle de compléxité réduite, qui simule le processus de formation d'un delta intérieur, a été développé dans une précédente étude. Les résultats ont été comparés et validés dans le cadre d'une expérience en laboratoire qui est décrite dans cet article. Un delta intérieur expérimental est formé, et sa topographie sujette à l'érosion est mesurée au moyen d'un scanner 3D à lumière structurée. La méthode LS 3D de recalage et comparaison par moindres carrés est utilisée pour l'orientation et pour comparer, dans l'espace et dans le temps, les données acquises à différentes dates. Une précision spatiale de l'ordre de ±50 μm (1/20 000) est obtenue. Une série de modèles numériques de terrain ( MNT ) de haute qualité est produite et l’évolution spatio‐temporelle du delta intérieur est surveillée et analysée, en termes de pente et de dynamique topographique, dans les MNT consécutifs. La combinaison du scanner à haute resolution avec les techniques de recalage de haute précision permet d’étudier en détail la variabilité spatio‐temporelle des motifs de dépôt sédimentaire pour l'analyse géomorphologique. 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 Änderung der Oberflächentopographie wurde mit Hilfe eines hochauflösenden “structured light” Scanner gemessen. Zur Kombination und Co‐registrierung der einzelnen Oberflächenteilstücke kam der LS 3D Algorithmus zum Einsatz, welcher es erlaubt Oberflächenmodelle mit einer Präzission von ±50 μm (1/20 000) zu verschiedenen Zeiten des Experiments zu erzeugen. Diese hochaufgelösten und co‐registrierten Oberflächenmodelle können dazu verwendet werden Veränderungen in der Topographie in Raum und Zeit zu beschreiben, was dabei hilft die Dynamik der zu grunde liegenden geomorphischen Prozesse besser zu verstehen. En un estudio previo se ha desarrollado un modelo de complejidad reducida, que simula el proceso de formación 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 escáner 3D de luz estructurada, se mide la topografía erosionada. Se usa el co‐registro 3D de mínimos cuadrados y el método LS 3D tanto para la alineación como para comparar datos espacial y temporalmente. Se alcanza una precisión espacial alrededor de ±50 micras (1/20 000). Se han generado una serie de modelos de elevación digital de alta calidad ( DEM ) monitorizándose y analizándose, en términos de dinámica de pendiente y topografía, la evolución espacio‐temporal del delta interior mediante las capas DEM consecutivas. La combinación de escaneo de alta resolución junto con técnicas de co‐registro de alta precisión permite la investigación de los detalles de la variabilidad espacio‐temporal de patrones de sedimentación y deposición que se han utilizado para el análisis geomorfológico. 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。
Monitoring of a Laboratory‐Scale Inland‐Delta Formation using a Structured‐Light System
Akca, Devrim (author) / Seybold, Hansjörg
2016
Article (Journal)
English
Inland Delta Building Activity of Kosi River
ASCE | 2021
|Inland delta building activity of Kosi river
Engineering Index Backfile | 1966
|Laboratory for Docks and Inland Waterways executive
Engineering Index Backfile | 1953