需求日益复杂的社区正面临着越来越多的灾害(风暴潮、洪水、干旱、野火),这些灾害可能会影响当地和区域的商业、生态系统健康、人类健康和福祉、供水、交通和其他社区功能。ERDC 研发中心将通过提供开放数据和技术来量化当前和未来的灾害,并评估实现社区目标的替代方案,同时实现环境正义和社会公平等国家目标,从而支持具有韧性的社区。ERDC 将利用公私合作伙伴关系来发现、开发、演示和向社区过渡技术,以更快、更准确地提供解决方案。我们将汇集互补学科来解决具有地方、区域、国家和全球影响的问题。
此项工作由 CoP 工作结构委员会执行,委员会成员包括:美国陆军工程兵区瓦拉瓦拉的 Roger J. Fujan 先生;美国陆军工程兵区堪萨斯城的 Carl A. Broyles 先生;美国陆军工程兵区路易斯维尔的 Gerald L. Piotrowski 先生;美国陆军工程兵区西雅图的 Justin L. Jameson 先生;美国陆军工程兵区匹兹堡的 Brian M. Baker 先生;以及美国陆军工程兵研究与发展中心 (ERDC) 信息技术实验室 (ITL) 的 Stephen C. Spangler 先生。本文发表时,Mariangelica Carrasquillo-Mangual 女士是 CAD/BIM 技术中心分部的负责人;Jacqueline S. Pettway 博士是软件工程与信息学部的代理负责人;Robert M. Wallace 博士是工程弹性系统研究与发展领域的技术总监。 ERDC-ITL 副主任为 Patti S. Duett 女士,主任为 David A. Horner 博士。
我强烈地感觉到,为了实现我们的愿景,我们还需要提升我们的研发计划。我们正在努力扩大我们的研发计划,加强与学术机构的合作,以利用我们国家的科学家——他们带来的巨大能力——以便我们能够迎接 21 世纪的挑战。我相信,对研发的投资将帮助我们找到解决当今挑战的解决方案,例如有害藻华、干旱、野火、水库淤积,当然还有自然工程。
• 生态温室包含六个温控水浴,用于在 90% 透明圆柱形水箱内进行重复研究 • LAERF 温室内有二十个大型温控玻璃纤维水箱 • 两个较小的温室,用于植物繁殖和生物防治项目 • 开放式温室,配有十个水浴 • 四个塑料覆盖的冷床温室
• 生态温室包含六个温控水浴,用于在 90% 透明圆柱形水箱内进行重复研究 • LAERF 温室内有二十个大型温控玻璃纤维水箱 • 两个较小的温室,用于植物繁殖和生物防治项目 • 开放式温室,配有十个水浴 • 四个塑料覆盖的冷床温室
大气或环境风洞非常适合基础研究和应用物理建模,以及支持数值模型验证过程。美国陆军工程兵团工程研究与发展中心 (ERDC) 一直活跃于研究物理建模领域。ERDC 环境实验室 (EL)、寒冷地区研究与工程实验室 (CRREL) 和岩土与结构实验室 (GSL) 之间有一座历史性的、三座运行中的和一座未来计划中的大气风洞。每个设施都经过独特设计,以研究不同领域的大气现象。本报告回顾并强调了每个设施的特点及其目标研究应用。特别是,人们希望扩大 CRREL 环境风洞 (EWT) 物理建模能力的范围。将该能力扩展到雪堆建模之外,为在空地和潜在的空水界面进行几何全尺寸湍流边界层实验打开了大门。维护和改善内部风洞设施对于 ERDC 的任务至关重要,可以促进大气物理建模的创新和多功能性。
本特别报道的目的是记录在位于北卡罗来纳州达克的美国陆军工程兵团实地研究设施的沿海环境中从无人机载系统 (UAS) 获取的高空间分辨率图像数据的收集情况,以评估各种软件处理包的地理空间精度。使用固定翼 SenseFly eBee 无人机平台收集了来自两次任务(一次飞行于 2015 年 10 月,第二次飞行于 2016 年 9 月)的图像数据。使用了四种商业处理包来生成标准地理空间产品,包括数字表面模型和正高马赛克。通过分布在 70 公顷场地上的 11 个检查站评估地理空间精度。结果表明,精度因软件包而异,这可能部分与摄影测量处理方法有关。三维均方根误差范围为 0.54 至 0.06 米。该研究还表明,在尝试评估沿海环境中 UAS 平台的地理空间精度时,图像采集策略、摄像机参数设置和地面控制点/检查点设计的重要性。
多年来,惰性荧光染料罗丹明水示踪剂 (RWT) 一直广泛应用于淡水水生系统中,以量化大量水交换模式和作为水下除草剂运动的示踪剂。这种染料在水中溶解度高且可检测性强 (<0.01 μg/L),非常适合用于示踪工作。联邦指导方针将饮用水入口处的 RWT 水溶液浓度限制为 <10 μg/L。事实证明,低浓度的这种染料对水生生物和人类无害,而且价格相对便宜。自 1991 年以来,工程师研究与发展中心 (ERDC) 的研究人员一直使用 RWT 来模拟 12 个以上州的大型水动力系统中的水性除草剂应用。此类模拟通过将原位水交换过程与适当的除草剂选择和施用率联系起来,提高了除草剂处理的有效性。了解这些参数对于减少环境敏感环境以及饮用水和灌溉取水口周围的除草剂暴露至关重要。基于数据的水交换模式估计通常可以成功实现水下除草剂应用——既对目标植物有效,又对非目标植物的伤害有限。使用 RWT 染料模拟水下除草剂应用是实验和操作环境中重要的预测和实时工具。
本报告概述了智能无人系统 (UMS) 的自主系统测试和评估方法以及自主水平的现状。它旨在广泛回顾过去和正在进行的所有定义自主性和为军事应用相关的无人系统设定自主水平的努力。其中介绍了自主系统的当前性能指标、自主系统采用的当前标准以及评估自主水平和自主任务性能的主要框架。目前,机器人社区尚未采用任何定义 UMS 自主水平的框架。本报告总结了该领域的当前研究,并就充分定义自主性和自主任务性能所需的步骤提出了建议。
静态基础设施与动态多样景观的结合为导航、风暴损害减少和生态系统健康带来了管理挑战,而这些挑战在自然灾害期间会加剧。为了完成美国陆军工程兵团 (USACE) 的洪水风险管理 (FRM) 任务,需要准确和更新地识别环境、物理和基础设施特征。美国陆军工程兵团已经确定了许多有助于降低灾害风险的研究和开发 (R&D) 机会,包括具有成本效益的技术,例如用于准确、详细和及时的二维和三维监测沿海和河流景观的无人机系统 (UAS) 技术。为此,美国陆军工程兵团洪水和沿海系统研发计划已启动一项工作,重点是确定和开发可防御且一致的基于 UAS 的方法和数据产品,以帮助实现 FRM 目标。具体而言,本报告重点关注确定 UAS 技术在支持与 FRM 相关的环境任务和应用方面的作用。虽然它没有涉及已经建立和发布的操作分类、指导和政策,但该报告确实包括了对 USACE 相关环境需求的区域反馈的技术审查,并评估了基于 UAS 的数据产品研究和开发的作用。