一种道路水深过程的监测方法与流程

本发明专利涉及道路积水监测领域，具体为一种道路积水深度过程的监测方法。

背景技术：

城市中人类的活动对水文循环过程产生了很大的影响，水文循环的主要环节蒸发、下渗、地表径流、地下径流等环节都在人类活动影响下发生了改变。近年来，城市降水径流过程与传统水文学的认识呈现出越来越大的差异，城市积水内涝问题突出。因此，城市地表径流、水深过程的精细监测对城市水循环研究、内涝风险评估和决策分析有着重要意义。在城市道路水深监测方面，现有的方法包括电子水尺、监控录像等，但一般需用交流电，且精度无法超过1cm，仍不能完全满足城市水文精细模拟和模型率定、验证的需要。

技术实现要素：

为提高道路水深过程监测的精度，解决城市径流方面数据欠缺的问题，本发明专利将提供一种道路水深过程的监测方法，该监测方法应能保证道路水深过程的较高测量精度，容易操作安装，适应多种路面条件，数据可信度较高。

为解决上述问题，本发明专利的技术方案如下：

一种道路水深过程的监测方法，使用设备有：高清摄像机、三脚架、参照标尺、浮标、充电设备。具体过程为：降雨前，选择较平整的一段路面，将高清摄像机、参照标尺按照一定距离要求布置于道路一边；参照标尺的尺面与地面夹30°角放置；

浮标为可浮于浅水面的荧光色塑料薄片，用线固定在参照标尺上，保证在高清摄像机拍摄范围内，帮助确认水位；

高清摄像机用三脚架或者其他固定装置沿道路方向、垂直于路面安装，镜头俯视60°角安置，使镜头轴心垂直于参照标尺面板，针对面板上的浮标与水面进行高清拍摄；

标尺面为60×60cm的正方形，绘有边长5cm的正方形网格及两排1mm精度刻度线。参照标尺也可据需要采用其他尺寸、网格密度。参照标尺下缘呈锯齿状，避免干扰横向水流。

为保证摄像精度，高清摄像机镜头与参照标尺的尺面的垂直距离以60cm以内最佳，可在保证摄像精度的前提下拉远，并保证高清摄像机不受溅水干扰；开始降雨后打开高清摄像机，对参照标尺上的水位线录像或连续拍摄，录像帧率不低于15帧/秒，连拍频率可设为1张/分钟、1张/3分钟或其他所需频率。在录像结束后，拆卸摄像机，回收录像资料；影像资料中，浮标与参照标尺的相对位置可指示水流方向，同时浮标位置可帮助验证水位线；在高清摄像中，参照标尺上水位线的位置应清楚可辨，水深加深时，参照标尺上的水位线会垂直于水流方向横移，由于直角三角形几何关系，参照标尺上水位线移动1cm，即表示水深增加0.5cm，因此监测水深精度应不低于0.5cm；利用参照标尺上的网格校正图像变形，并人工从参照标尺刻度上读取水位变化，或借助计算机识别水位线相对位置变化，读取水深过程序列，时间间隔可据需要自定(如果采用录像，时间间隔可达到1s，如果采用连拍，最小时间间隔即为连拍频率)。需注意的是，监测时需有研究人员在旁看护，或竖警示牌、设置护栏等，保障道路交通和仪器安全。

本发明专利提供的一种道路水深过程的监测方法，提高了道路水深过程的监测精度，有助于帮助城市径流研究。

本发明专利具有的有益效果如下：

1)本发明专利测量道路水深的精度较高，数据资料可靠，提高了对城市路面径流的认识；

2)本发明专利的新方法仪器成本较低，使用寿命较长，故障率低；

3)本发明专利的新方法节约空间，便于安装拆卸；

4)本发明专利的新方法不需交流电，安装、使用、拆卸全过程中对测量点周边几乎不造成影响；

5)本发明专利提出了一种监测道路水深过程的新方法，为城市水循环研究缺乏基础数据的难题提供了一个新的解决思路。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一使用法示意图；

图2是本发明的参照标尺结构示意图；

图3是本发明的实施例二半永久性安置法示意图。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

正常使用

本实施例是一种道路积水深度过程的监测设备，设备布置如图1所示。包括：高清摄像机1沿道路方向，借助三脚架2俯视60°，镜头朝着参照标尺3，安装在路缘石上道路边缘；参照标尺3放在待测道路边缘；安装时控制摄像机镜头主轴与参照标尺面垂直，且镜头与参照标尺3尺面相距尽量近；将充电设备4连接至高清摄像机1，浮标5用线固定在参照标尺3上。测量时设置警示牌、护栏，或有工作人员在近旁看护，保证道路和仪器安全。

本实施例的工作原理是：安装在路边的高清摄像机1，对参照标尺3、浮标5和路面积水进行摄像或连续拍照；通过摄像中水位线与参照标尺3的相对位置变化确认水深过程，由于参照标尺3的尺面与地面夹30°角，水面在参照标尺3上的读数变化1cm，即为水深变化0.5cm，所以测量精度至少可达0.5cm，借助浮标5验证水面位置、确认水流方向。

为保证拍摄效果，要求摄像机镜头1主轴垂直于参照标尺3尺面，镜头与参照标尺3尺面相距不超过60cm最佳，可在保证摄像精度的前提下拉远。所述高清摄像机1可安置在路边人行道或绿化带内，由测量人员看护或配设防护箱。所述参照标尺3沿水流方向放置在待测路面边缘，可在支撑面上安置配重(如石块等)，需以降低水流扰动为前提。如图2所示，参照标尺3标尺面为60×60cm的正方形，绘有边长5cm的正方形网格及两排1mm精度刻度线。也可据需要采用其他尺寸、网格密度。参照标尺3下缘呈锯齿状，避免干扰横向水流。

也可据需要采用其他尺寸、网格密度(如10×10cm、3×3cm、1×1cm等)。

此使用情景下，设备安置地点灵活，安装拆卸便捷，可在不同地点多次重复使用。

实施例二：

半永久性长期安置

本实施例是实施例一的改装，将快速拆装设备改为半永久性长期安置设备。

用铁箱6(或其他材质防护箱)代替三脚架，固定在监测点，在摄像头位置留出监视窗；铁箱6内置30°云台，固定高清摄像机1的俯角。采用蓄电池、太阳能电路板7为摄像机持续供电，一般高清摄像机功率5W左右，可按实验条件选择太阳能电路板。参照标尺以地胶固定在待测道路边缘，考虑到道路安全，可选择橡胶等材质。设备布置如图3所示。

为保证道路安全，半永久性安置应选在无机动车、人流量少的道路。

此使用情景下，设备半永久性留在监测点，不需拆卸、回收、充电，只需测量人员定期回收数据。同时设备不需交流电，采用太阳能供电，清洁环保，安装成本较低。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案(比如整个设备的布置、连接方式、参照标尺的样式、材质等)进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。