王庆凯
- 作品数：27 被引量：70H指数：7
- 供职机构：大连理工大学水利工程学院海岸和近海工程国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金全球变化研究国家重大科学研究计划更多>>
- 相关领域：天文地球水利工程交通运输工程理学更多>>
- 基于视频图像获取冰面特征的自动检测算法研究
- 2021年
- 基于船基或岸基平台拍摄视频图像,来获取冰凌块体几何参数的方法越来越成熟,而冰凌块表面特征信息提取还在发展之中。其技术难点在于如何自动化地处理批量图像,以提高工作效率。本文以船基图像中提取北极海冰表面融池分布信息参数为例,首先讨论了阈值法、K-means聚类算法、分水岭分割、支持向量机和随机森林算法提取冰面特征值的优缺点;然后对海冰表面特征检测开源算法OSSP进行改进,成功地将其应用到区分海冰图像中的冰雪、开阔水域与融池等表面特征;最后利用北极现场海冰图像及其他方法处理的结果进行对比,验证改进方法自动化地处理图像的可行性。发现本改进方法是自动提取船基海上流冰和岸基河冰流凌视频图像中冰面特征参数的一种潜在新方法。
- 周嘉儒卢鹏王庆凯解飞李润玲
- 关键词：视频图像
- 辽河口附近海冰单轴压缩强度的试验与统计特征被引量：3
- 2014年
- 为研究影响海冰单轴压缩强度的因素,在渤海辽河口附近海域采集冰坯,加工成方柱状冰样.在试验温度分别为-3℃,-5℃,-7℃,-10℃和-15℃下,对225个冰样沿平行和垂直自然冰表面方向进行加载.研究试样温度,加载方向,应变速率和孔隙率对海冰单轴压缩强度的影响.试验结果表明:海冰单轴强度随试样温度的降低而增加;垂直方向冰样的峰值强度高于水平方向,海冰表现为各向异性.利用试验结果建立了韧性区内海冰单轴压缩强度与应变速率和孔隙率的统计关系.
- 王庆凯卢燕郭可彩李志军
- 关键词：海冰温度应变速率孔隙率
- 冰下静止悬浮冰花厚度力学测量技术原理和实践被引量：1
- 2023年
- 为有效获取冰下静止悬浮冰花层厚度信息,提出了一种基于冰花阻力特性的测厚技术,并制作了电子冰花尺。应用该装置时,主要是将具有刻度尺的高强度空心探杆从冰孔垂直插入冰花层内,利用高精度拉压力传感器所采集的冰花层阻力突变位置来判断冰花层厚度,即冰花层阻力突增位置作为冰花层表面,阻力突减位置作为底面,两位置的垂直距离为冰花层厚度。在低温实验室内开展了该技术的模拟验证试验,测得冰花层厚度为0.192~0.204 m之间,与试验前直尺测量的0.2 m相近。2023年2月10日在黄河什四份子弯道开展了实践应用,该装置现场组装简单、操作方便,测得弯道局部冰花层厚度为1.023~1.213 m之间。未来可改进增加贯入仪器等外力装置,将探杆插入密实度大的冰花层,选用更大量程的拉压力传感器,推广应用到不同冰下环境条件中。
- 张晗李春江靳兰旭吴帅王庆凯李志军
- 关键词：冰花厚度测量黄河
- 冰层弯曲强度和弹性模量与等效冰温的试验关系被引量：9
- 2016年
- 采用原位悬臂梁方法对内蒙古乌梁素海淡水冰层进行弯曲强度与弹性模量测定。应用材料力学理论,在假设冰层为均质各向同性材料;梁的根部刚性连接;没有水浮力支承条件下,计算冰层弯曲强度与弹性模量。同时试验时冰层温度垂直剖面。首先用冰层中间处温度,建立弯曲强度和弹性模量与冰温之间的初始关系;然后将冰温垂直剖面分布式带入弹性模量与冰温的初始关系式中,得到弹性模量垂直剖面,据此确定冰层弯曲破坏时中性轴的近似位置。在利用中性轴近似位置处冰温,再次建立弹性模量与冰温之间的关系,利用迭代思想确定更加精确的中性轴位置。迭代四次之后,得到中性轴精确位置。将中性轴精确位置处的冰温作为冰层的等效温度,并依次建立弯曲强度和弹性模量同等效冰温的试验关系。分析结果表明,温度从-1.831℃到-7.726℃,弯曲强度在436.12kPa到750.31kPa之间,弹性模量在3.62GPa到6.71GPa之间。它们的总体走势是随着冰温的降低,弯曲强度和弹性模量呈现增加趋势。
- 王建康曹晓卫王庆凯闫利辉李志军
- 关键词：冰层中性轴弹性模量
- 实测冰-水侧向界面热力学融化速率被引量：8
- 2016年
- 在融冰期的乌梁素海人工挖凿开敞水域以模拟浮冰-水道系统,连续观测冰-水侧向界面的热力学侧向融化。根据实测数据,分析冰-水侧向界面的形状变化和影响融化速率的因素。结果显示,冰-水侧面中部形状近似直线,下部呈圆弧状,上部受气温影响向内或向外倾斜。气温是影响融化速率的主要因素,平均气温越高,融化速率越大。风速越大融化速率越低,既表现在高风速与低气温往往同时出现,又表现在风速加速了水体蒸发而降低水温。风拖曳表层水体运动,加速迎风侧水体的热量对流,降低水温,降低融化速率;通过二元回归分析建立融化速率、气温和风速之间的关系的相关关系。
- 王庆凯李志军曹晓卫闫利辉
- 关键词：热力学气温风速风向
- 全球定位系统跟踪冰块运动的技术设计和实践被引量：2
- 2023年
- 为有效获取湖泊冰块运动信息,本文设计应用全球定位系统(北斗+GPS)跟踪湖冰碎块运动。试验选用大容量电池GPS定位器,通过防水密封和六面体外侧木方框架保护,解决GPS续航、冰面GPS防水防撞击和挤压破损等问题;并利用钻孔再冻结方式使其整体固定于冰面,提高其稳定性。2023年4月在青海湖布设11个GPS开展实践应用,大部分GPS完整记录了冰块运动轨迹,仅有3个GPS因电量耗尽或信号较弱发生丢失,记录的主要运动方向为东南方向,符合相应时段风向变化规律。未来可布设GPS定位器矩阵小范围记录单个浮冰旋转轨迹,也可推广应用于其他冬季结冰河流或湖泊开展流冰跟踪。
- 陈书超李春江富翔张晗王庆凯李志军
- 关键词：湖冰河冰全球定位系统
- 湖冰侧、底部融化现场观测与热力学分析被引量：8
- 2018年
- 为深入了解湖冰在弱水动力条件下消融的热力学过程,在融冰期对乌梁素海湖开敞水域处冰层开展侧、底部消融的原位测量,并观测了太阳辐射、气/冰/水/泥温和风等气象及水文要素。观测结果表明冰层侧壁随深度增加逐渐向内侧倾斜融化,冰层厚度逐渐减薄;开敞水域处水温和冰温均呈分层变化,上层水温和冰温日变化幅度较大。通过分析冰层侧、底部融化速率与气象及水文要素之间的变化关系,建立了用净太阳辐照度和水温来表达融化速率的参数化模型。冰底热通量是一项重要的热力学参数,基于冰底薄层的能量平衡,利用观测数据确定了开敞水域处冰层的平均冰底热通量,为11.47~135.61W·m^(-2),表明冰下水体不断向冰层传递热量。
- 王庆凯方贺李志军祖永恒李国玉
- 关键词：湖冰水温太阳辐射
- 基于冰面自动检测算法的北极夏季冰面特征分布研究
- 基于移动或者固定平台对海冰进行数字摄影从而获取冰面特征是目前常用的冰情观测技术,其技术难点在于如何自动化地批量处理图像从而高效提取冰面特征。本文以从船基拍摄图像中提取北极冰面特征为例,介绍了一种基于随机森林分类并可实现海...
- 周嘉儒卢鹏王庆凯李志军张航
- 关键词：海冰数字图像
- 文献传递
- 辽河入海口地区倾斜面太阳辐射研究
- 2023年
- 文章利用在辽河入海口地区测得的太阳辐射数据,比较了现有的17个倾斜面太阳辐射计算模型在不同天气工况下的准确性。分析结果表明:阴天工况下Gueymard模型精度最高,其次是各向同性模型;多云工况下,Willmott模型与实测值较为吻合;晴天工况下,Reindl模型的综合表现状况最好;在不区分天气工况下,Willmott模型和Reindl模型的精度较高。同时,通过改写Reindl模型的各向同性组分建立新的计算模型,用实测数据分析在不区分天气条件下新模型的精度,结果显示新模型的计算精度明显提高。利用logistic函数建立小时散射辐射分数与小时晴空指数的关系,并采用新模型计算辽河入海口地区冬季不同倾斜面单位面积所接收的太阳辐照量,结果表明,对于冬季的辽河入海口地区,太阳能采集装置布置的最佳方位角为-20~30°、倾角为50~70°,总太阳辐射量最高可达1200 MJ/m2。
- 李兆全解飞王庆凯卢鹏李志军
- 关键词：太阳辐射
- 基于船基图像的北极冰面融池形态研究
- 2024年
- 基于中国第12次北极科学考察期间获取的船侧倾斜拍摄海冰图像,研究了北极冰面融池大小和形态参数的空间分布及统计特征。应用自动检测算法将图像划分为水、冰、融池三种表面类别,经倾斜校正后计算每种类别的面积分数及单个融池的大小和形态。结果显示,融池的面积分数随纬度升高先增大后减小,较短的融化时间和较早的再冻结导致高纬度地区融池面积分数一直较低。融池的面积、周长和平均钳测直径随纬度升高具有相似变化规律,均为先增大后减小。不同大小融池面积的频率分布与幂律函数相吻合,对应指数均在1.4~1.8范围内,具有一定相似性。融池的分形维数随纬度升高分布较均匀,而周长与面积比值随纬度变化较大。不同纬度融池边缘凸度与圆形的对应值π相差较大,而各纬度融池圆度平均值为2.39±0.23;融池圆度和凸度与其面积成正比,周长与面积比值则与融池面积成反比,表明融池边缘随着融池面积增加而变得更长更曲折。冰面融池变化引起的平均海表反照率空间差异较大,随着纬度升高在0.24~0.67之间变化,变化率为0.10(°N)^(-1)。本文研究的融池大小和形态参数可为融池演变模拟及遥感反演算法改进提供重要观测依据和地面验证。
- 邵华伟周嘉儒王庆凯张航卢鹏李志军
- 关键词：北极海冰
