一种河流测流侧扫雷达流量反演方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及水文监测技术领域，具体公开了一种河流测流侧扫雷达流量反演方法及系统，技术方案包括利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速；按照断面表面流速，基于断面流的指标流速法或基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量。本发明专利技术能够避免质量差的径向流引入，减小误差；能够删除低质量合成矢量流，提高获取的流量数据的可信度，且雷达流量探测精度高；能够在雷达组网时对多个雷达的径向流进行融合，即使其中一个雷达无法正常工作，仍然能够保证合成矢量流，使得雷达网流量探测稳定性高。达网流量探测稳定性高。达网流量探测稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种河流测流侧扫雷达流量反演方法及系统


[0001]本专利技术属于水文监测
，尤其涉及一种河流测流侧扫雷达流量反演方法及系统。

技术介绍

[0002]河流流量作为最重要的水文资料，一直以来都是水文工作者最关心也是最难以掌握的水文信息之一。流量是一个无法直接通过仪器测量的量，往往需要利用测速仪器测量流体流速进而计算得到。至今为止，国内外应用最广泛的流量计算方法当属流速面积法。流速面积法要求在河道上选取一个断面，然后在断面上测量单点或者多点流速，最后通过流速与面积相乘得到流量。因此，河流流量监测必须完成两个重要的工作，一是断面流速测量，二是流速流量反演。
[0003]河流流量是一个无法直接用仪器测量的量，所以往往用河宽、水深、水位、流速等其他水文要素来反演。因此流量反演是河流流量监测中一个极其重要的点。现有的河流流量反演算法大体上可以分为两类：一类是利用河宽、水深或水位等而不利用流速进行反演。另一类是利用水流中的相关流速进行反演。
[0004]在侧扫雷达探测径向流的反演技术中，对于矢量流的合成普遍采用两类：1、通过单个雷达求解矢量流速及流向；2、通过两个雷达的径向流进行矢量合成。
[0005]对于通过两个雷达的径向流进行矢量合成，现有技术中，具有以下缺陷：参与矢量合成的径向流未进行质量标记，容易将质量差的径向流引入，增大误差；合成矢量流未进行矢量标记，致使无法删除低质量合成矢量流，使得获取的流量数据可信度较低，雷达流量探测精度低；由于只对两个雷达的径向流进行矢量合成，无法在雷达组网时对多个雷达的径向流进行融合，如果其中一个雷达无法正常工作，会导致无法合成矢量流，使得雷达网流量探测稳定性低。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例的目的在于提供一种河流测流侧扫雷达流量反演方法及系统，旨在解决
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种河流测流侧扫雷达流量反演方法，所述方法具体包括以下步骤：利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速；按照所述断面表面流速，基于断面流的指标流速法或基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量。
[0008]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速具体包括以下步骤：获取侧扫雷达测量的表面流场；从所述表面流场中，提取断面表面流速。
[0009]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述按照所述断面表面流速，基于断面流的指标流速法，反演计算河流流量具体包括以下步骤：从所述断面表面流速中，获取每一个流速点的指标流速；对多个所述指标流速进行数据分析，选择最佳指标流速；根据所述最佳指标流速，进行多种指标流速法公式建模并选择最优指标流速法模型；利用所述最优指标流速法模型，反演计算河流流量。
[0010]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述按照所述断面表面流速，基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量具体包括以下步骤：按照所述断面表面流速，以断面各个位置上的表面流速、断面表面最大流速以及断面表面中间区域的平均流速分别作为表面指标流速；利用所述表面指标流速，反演深层流速分布；使用流速面积法计算河流流量。
[0011]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述流速面积法的计算公式为：其中，β1，β
N
为岸边的垂线平均流速系数，v
i
为第i条垂线上的垂线平均流速，d
i
为第i条垂线处的水深，b
i
为从岸边的起始点到第i条垂线的距离，B为河宽，Q为河流流量。
[0012]一种河流测流侧扫雷达流量反演系统，所述系统包括表面流速提取单元和河流流量计算单元，其中：表面流速提取单元，用于利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速；河流流量计算单元，用于按照所述断面表面流速，基于断面流的指标流速法或基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量。
[0013]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述表面流速提取单元具体包括：表面流场获取模块，用于获取侧扫雷达测量的表面流场；表面流速提取模块，用于从所述表面流场中，提取断面表面流速。
[0014]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述河流流量计算单元具体包括：第一流量计算子单元，用于按照所述断面表面流速，基于断面流的指标流速法，反演计算河流流量；第二流量计算子单元，用于按照所述断面表面流速，基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量。
[0015]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述第一流量计算子单元具体包括：指标流速获取模块，用于从所述断面表面流速中，获取每一个流速点的指标流速；最佳流速选择模块，用于对多个所述指标流速进行数据分析，选择最佳指标流速；速法建模选择模块，用于根据所述最佳指标流速，进行多种指标流速法公式建模并选择最优指标流速法模型；第一流量计算模块，用于利用所述最优指标流速法模型，反演计算河流流量。
[0016]作为本专利技术实施例技术方案进一步的限定，所述第二流量计算子单元具体包括：按照所述断面表面流速，以断面各个位置上的表面流速、断面表面最大流速以及
断面表面中间区域的平均流速分别作为表面指标流速；利用所述表面指标流速，反演深层流速分布；使用流速面积法计算河流流量。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例通过利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速；按照断面表面流速，基于断面流的指标流速法或基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量。能够避免质量差的径向流引入，减小误差；能够删除低质量合成矢量流，提高获取的流量数据的可信度，且雷达流量探测精度高；能够在雷达组网时对多个雷达的径向流进行融合，即使其中一个雷达无法正常工作，仍然能够保证合成矢量流，使得雷达网流量探测稳定性高。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。
[0019]图1示出了本专利技术实施例提供的方法的流程图。
[0020]图2示出了本专利技术实施例提供的系统的应用架构图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0022]可以理解的是，对于通过两个雷达的径向流进行矢量合成，现有技术中，具有以下缺陷：参与矢量合成的径向流未进行质量标记，容易将质量差的径向流引入，增大误差；合成矢量流未进行矢量标记，致使无法删除低质量合成矢量流，使得获取的流量数据可信度较低，雷达流量探测精度低；由于只对两个雷达的径向流进行矢量合成，无法在雷达组网时对多个雷达的径向流进行融合，如果其中一个雷达无法正常工作，会导致无法合成矢量流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种河流测流侧扫雷达流量反演方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速；按照所述断面表面流速，基于断面流的指标流速法或基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量。2.根据权利要求1所述的河流测流侧扫雷达流量反演方法，其特征在于，所述利用侧扫雷达流场，提取断面表面流速具体包括以下步骤：获取侧扫雷达测量的表面流场；从所述表面流场中，提取断面表面流速。3.根据权利要求1所述的河流测流侧扫雷达流量反演方法，其特征在于，所述按照所述断面表面流速，基于断面流的指标流速法，反演计算河流流量具体包括以下步骤：从所述断面表面流速中，获取每一个流速点的指标流速；对多个所述指标流速进行数据分析，选择最佳指标流速；根据所述最佳指标流速，进行多种指标流速法公式建模并选择最优指标流速法模型；利用所述最优指标流速法模型，反演计算河流流量。4.根据权利要求1所述的河流测流侧扫雷达流量反演方法，其特征在于，所述按照所述断面表面流速，基于断面表面最大流速的指标流速法流量反演模型，反演计算河流流量具体包括以下步骤：按照所述断面表面流速，以断面各个位置上的表面流速、断面表面最大流速以及断面表面中间区域的平均流速分别作为表面指标流速；利用所述表面指标流速，反演深层流速分布；使用流速面积法计算河流流量。5.根据权利要求4所述的河流测流侧扫雷达流量反演方法，其特征在于，所述流速面积法的计算公式为：其中，β1，β
N
为岸边的垂线平均流速系数，v
i
为第i条垂线上的垂线平均流速，d
i
为第i条垂线处的水深，b
i
为从岸边的起始点到第i条垂线的距离，B为河宽，Q为河流流量。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿常杰，刘洪波，徐文腾，李佳成，葛晨光，马盛夏，许月勇，韩增勇，崔永超，
申请(专利权)人：山东利水天达信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：