基于大尺度粒子图像测速技术的山区河道流量测验研究

论文摘要

山洪灾害近年来频繁发生,影响范围广,是山区经济发展的重要障碍因素之一。如何更为精确及时地监测特定山区河段的流速、水位、流量等水文要素,如何保障数据完整性和不间断传输,是对山洪预测预报、应急响应等方面的重要技术支持。本文在四川省都江堰市龙池镇白沙河站点搭建自动监测设备“基于立体视觉与LSPIV的河流水动力过程近距遥感测量系统（“SI-LSPIV系统”）,将大尺度粒子图像测速（LSPIV）和立体成像技术结合,旨在持续实时获取白沙河断面的水位、表面流场、断面流量等要素。在前人研发基础上,对SI-LSPIV系统硬件、软件进行改进:加强图像采集单元使之适用于更大水域面积的信息采集;调整数据存储单元,有效提高了系统稳定性;搭建无线传输单元,实现了实时数据访问下载和远程调试的功能,并为下一步实时数据处理单元的搭建打下了良好基础。同时,对SI-LSPIV系统所采用算法进行改写,使其具有更强的适应性和可移植性。采用算法为基于LSPIV和立体视觉技术的流速面积法,其突破了测深、测速垂线布设的限制,可根据实际计算需要由LSPIV提供的表面流速场插值得到流速信息,由立体视觉提供的三维点云中插值得到水位、河床高程信息,进行流量计算。将更新后的SI-LSPIV系统运用于面积大于15 00m2的白沙河水体表面计算流速分布,并结合系统测算的水位、断面高程等信息计算流量。在20180709、20180719两场洪水中,该系统测算的流量结果与白沙河杨柳坪水文站实测流量数据间归一化均方根误差分别为10.80%和12.66%,验证了 SI-LSPIV系统的测算精度较高,且十分适用于长期无人监测,为山洪监测、预报提供数据支持。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张丝苇

导师: 冉启华

关键词: 山洪,立体视觉,流速面积法,流量

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 浙江大学

分类号: P332.4

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.002429

总页数: 71

文件大小: 8887k

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