23的下端部连通 用以通过水压将阀芯24顶起从而使第一通道21贯通；壳体14在水平面上时，第一通道21 被封闭，当壳体14进入河水中，河水通过收缩腔27、扩散腔28以及稳定腔29,且随着壳体 14逐渐深入河水中，稳定腔29内的液体压力也逐渐增大，阀芯24被稳定腔29中的水压顶 起，并克服弹簧25的弹力向上运动，当壳体14下潜到一定深度时，阀孔26与第一通道21 连通，水流通道第一通道21，计量单元22测量该深度下的水流流量；该设计将第一通道21 设置成封闭式自动开启结构，当壳体14下潜到一定深度时，阀芯24自动开启，计量单元22 才能够测量水流流量，使采样模块具有了到达设定深度才开始测量流量的功能。
[0035] 容纳腔23与阀芯24均为柱体状，容纳腔23的长度为L，阀芯24与容纳腔23的底 面积相等并且阀芯24的长度为4/7L，弹簧25长3/7L，且弹簧25顶在容纳腔23上部，阀芯 24位于容纳腔23下部，第一通道21的直径为1/7L，阀孔26开设在阀芯24上端部的2/4 处，阀芯24的上1/4处封堵在第一通道21上，并且阀芯24向上运动1/7L距离，阀孔26就 与第一通道21连通；该设计规范了容纳腔23与阀芯24的长度比例，从而使阀芯24开启 时更加流畅稳定。
[0036] 弹簧25的线径公式为
其中，Nc为弹簧25有效 圈数，Dm3为弹簧25的中径，P为待测量河道的河水密度，g为重力加速度，h为壳体14在 河水中的深度，也就是阀芯24的开启深度，S1为阀芯24的底面积，S 2为阀孔26与第一通 道21连通时弹簧25的压缩量，G为弹簧25的刚性模数，由弹簧25的制造材料本身决定； &为1/7L，所以仅有h是变量，使用者可以先设计h的值，然后根据所需要的深度来设计弹 簧25的线径，即通过改变弹簧25的线径来调节阀芯24的开启深度；该设计能够供使用者 来设计弹簧25的线径，从而预设阀芯24开启时壳体14在水中的深度h。
[0037] 在取得流量数据后，进行水文压力等级评测的具体方法如下：先从美国地质调查 局网站下载获取90m分辨率的为美国太空总署、国防部国家测绘局以及德国与意大利航天 机构共同测绘完成的DEM数据（Digital Elevation Model，数字高程模型），接着在ArcGIS 软件下，采用地表径流漫流模型计算获取河网水系，这样就降低了成本，而且体现了河流的 自然特征，具体步骤为：通过DEM计算水流的方向，利用水流方向计算汇流累积量，因为汇 流累积量达到一定的值就会产生地表水，所以需要设置一个汇流量阈值，超过阈值的汇流 量就会生成水流路径，形成河网，最后根据河流单一性、不回流等特点进行河网水系的删 减，体现出河流的自然特征。
[0038] 分类单元确定模块以DEM提取的河网水系图为基础，对河流水系进行分段；具体 为：在ArcGIS软件下，目视并标示水系中河流的交汇点，以交汇点为分割点实现河流分段， 以河流交汇点为河段分割点，操作简便，减少工作量。
[0039] 分类指标计算模块计算分类的指标并确定分类标准，分类的指标有河流坡降、河 流蜿蜒度和河流等级。
[0040] 河流坡降指河流上游的海拔与河流下游的海拔之差与河流本身的长度之比：
[0041 ] P = (Eu-Ed) /Lr
[0042] 其中，P为坡降，Eu为所测河段上游的海拔，Ed为河段下游的海拔，Lr为所测河段 本身的长度，Eu和Ed是在ArcGIS软件下利用DEM提取的，Lr是通过ArcGIS软件计算得 到的。
[0043] 坡降的分类采用聚类分析的方法，聚类操作在R软件下进行，聚类方法采用目前 应用最广泛的ward聚类法，该方法可以保证组内方差最小，组件方差最大，能将对象很好 的分开，根据聚类结果将坡降进行分类，坡降（P)分类标准采用聚类的方法，标准开放，便 于推广。
[0044] 蜿蜒度的计算方法与分类标准：
[0045] 河流的蜿蜒度是由河流本身的长度与河流上下游两点间的距离的比值决定的：
[0046] S = Lr/Lv,
[0047] 其中，S为蜿蜒度，Lr是所测河段本身的长度，Lv是所测河段两点间的直线距离， Lr和Lv都是利用ArcGIS软件计算得到的。
[0048] 蜿蜓度的分类标准为S〈l. 2为低度蜿蜓河流，S = 1. 2~1. 4为中度蜿蜓河流， S>1. 4为高度蜿蜒河流。
[0049] 河流等级的计算方法与分类标准：
[0050] 在ArcGIS软件下，根据Strahler法定义河流顶端的没有支流的河流为最低等级， 即一级河流，再根据相同等级的河流交汇时河流等级增加1级，所以两个1级河流汇流后形 成2级河流，如此下去分别为3级、4级……一直到河网的出水口为止。
[0051] 河流等级的分类标准为：1、2级河流为源头溪流，3、4级河流为中等支流，5、6级河 流为大型河流。
[0052] 分类模块根据分类标准对河流进行分类；首先根据坡降的分类标准将河段分为m 类，每一类再根据蜿蜒度的分类标准进一步分为η类，这样河流初步被分为m*n类，最后再 根据河流等级的分类标准将m*n类河流每一类分成p个子类，完成分类，总共m*n*p种河流 类型。
[0053] 命名模块根据指标的分类顺序依次对河段分类结果进行命名，在命名中可以体现 指标所表征的河流特征，例如：坡降较小中度蜿蜒中等支流，坡降很大高度蜿蜒源头溪流， 坡度较大低度蜿蜒大型河流等。
[0054] 采用的DEM数据易获取，易操作，在ArcGIS软件下均可完成，本发明选取的指标能 够体现河段的综合特征，而且速度快，容易计算，适合各种河流类型，便于推广。
[0055] 其中，数据采集仪包括：高度控制子模块、飞行控制子模块、数据采集子模块、通 讯子模块，数据采集子模块包括温度采集仪、湿度采集仪、地表数据采集仪。
[0056] 高度控制子模块控制数据采集仪的悬浮高度，使得数据采集仪可以悬浮在一定高 度对近地面数据进行采集。
[0057] 飞行控制子模块控制数据采集仪进行移动，使得数据采集仪可以移动的制定的地 点进行近地面数据采集。
[0058] 通讯子模块可以与地面控制中心建立通讯，将采集的近地面数据转化为DEM数据 并传输给地面控制中心。
[0059] 数据采集子模块可以采集近地面数据，其包括温度采集仪、湿度采集仪、地表数据 采集仪，温度采集仪对数据采集仪所处位置的温度数据进行采集；湿度采集仪对数据采集 仪所处位置的湿度数据进行采集；地表数据采集仪对数据采集仪下方的地表数据进行采 集；近地面数据包括温度数据、湿度数据和地表数据。
[0060] 为了提高采集的温度数据的准确性，采用的温度采集仪为多个，每个温度采集仪 每秒钟采集一次温度，每分钟的所有温度进行计算，得到温度的平均温值$，其计算公式 为：
[0061] ⑴
[0062] 其中，Elj的计算公式为：
[0063]
[0064] CN 105157777 A ~P 8/9 页
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[0065] 上式中，X为所求的温度平均值，Xlj为第j个温度采集仪测量的第i秒的温度，η 为温度采集仪的数量，η,为测量的时间长度，单位为秒，e u为第j个温度采集仪测量的第 i秒的温度的判断值，E1,为第j个温度采集仪测量的第i秒的温度的判定值，δ (E』为单 位冲激函数，R(ei])为判断值k的整数部分，S(e J为判断值的ei]小数部分。
[0066] 单位冲激函数为：
[0067] (4)
[