，如果存在侧向流动，则利用侧向(左右)运动速度确定平均流速的修正系数。最后，利用最大运动速度、最小运动速度求取平均值，经修正系数修正后即为断面位置的表层平均流速。
[0039]计算河流的平均流速和流量的步骤:用于根据河道断面和表层水流流速参数计算河流的平均流速和流量。
[0040]利用正射纠正后的照片提取水面宽等参数。有了上述两组参数后计算河流断面平均流速和流量的过程为:
以图5为例，说明根据表面流速计算断面流量和平均流速的算法步骤:
(I)根据实测的表面流速拟合出断面表面流速的曲线，以此曲线计算出断面形状控制点对应的水面处的流速，如左岸点(?, zws)处表面流速为Vtlws,点(Xl，Z1)表面流速为V1,(x2，z2)表面流速为V2，……，Up Zi)表面流速为V,.，(xi+1, zi+1)处表面流速为Vi+1，……，(Χμ，ζλΗ)处表面流速为U，(xn，zws)处表面流速为Vnws (其中ws表示水面高度)。图5中的(Xcrztl)和(xn，z0)是已经超越了水面的河岸边的点，因此，流量和流速均为零，可以不与考虑，但作为特殊点予以标记。
[0041]应当说明的是本实施例与其他各实施例，及其相应的附图所述的坐标系中的X、Y、Z分别代表河流的宽度方向，水流方向和水深。
[0042](2)以断面形状控制点计算出的表面流速为基础，依据垂线流速成对数或抛物线形状，拟合出该垂线位置上的流速分布曲线，积分得到垂线位置的平均流速。将每个形状控制点对应的垂线平均流速依次记为I^lev? ^2evJ ，^iev7 ^(i+l) evJ ，^(/rl) ev
J ^nwse vJ ^nev
(用脚标ev表示平均值)。
[0043](3)以单元J B C /??例说明通过此单元面积5；.的流量Qi,通过此单元的流速以J _垂线平均流速IjP B嫌]垂线平均流速V (i+1)w的平均值作为通过单元的平均流速那么可以计算依次类推，计算出其他单元的过流流量兑作，Q0wsev, Qlev,
02er，….，Q(?+?) ev^，^nwsevj Qnev°
[0044](4)将上述单元过流流量求和即可得到整个断面的过流流量β将上述单元面积求和即可得到整个过流面积5；那么就可以得到断面平均流速Vev:QlS。
[0045]实施例六:
本实施例是实施例五的改进，是实施例六关于“计算色斑位移的步骤”的细化，本实施例所述的“计算色斑位移的步骤”包括以下子步骤，以下子步骤均对应单个照片的处理:提取照片生成时间。根据照片的拍摄时间对获取的多张图片进行排列。
[0046]改正照片中因拍摄角度、位置而引起的像点位移。由于拍摄镜头的位置偏差，以及空间造成的透视效果，使获取的图像照片总有一些偏差，因此，先要对各个图像进行校正，以便之后的软件进行自动识别。
[0047]根据颜色属性对色斑区域进行识别和亮度增强。本步骤和下面的步骤可以使用Visual Basic语言编写了自动处理程序，实现了数据采集、参数计算和分析自动化。
[0048]对色斑区域的像素点进行统计，提取色斑统计信息，包括色斑质点位置及色斑前后左右位置坐标。本步骤用于计算特征点的坐标变化。
[0049]本实施例的优点是可以采用计算机直接进行自动处理，效率较高，更加精确。
[0050]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(比如整个系统各个要素的位置关系、步骤的先后顺序、各个装置的连接关系等)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。
【主权项】
1.一种河道枯季流量测量系统，其特征在于，包括:设在河道中的定位标志，发射固态示踪剂的弹射装置，设置在河道上方的采样单元和设在河岸上的测控单元，所述的采样单元包括:能够精确记录拍摄时间的数码取像装置，测量采样单元到被测水面距离的测距装置；所述的测控单元包括:与数码取像装置连接的图像处理装置，所述的图像处理装置与计算装置连接，所述的弹射装置、测距装置、取像装置与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述的弹射装置是气枪，所述气枪发射的子弹头部安装固态示踪剂。
3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述的弹射装置设置在采样单元中，包括:多个导向管，多个所述导向管中设有蓄能弹簧和激发器，所述的蓄能弹簧一端固定在导向管一端，另一端放置被弹射的固态示踪剂。
4.根据权利要求1-3之一所述的测量系统，其特征在于，所述的取像装置是照相机、摄像头中的一种。
5.一种使用权利要求1所述系统的河道枯季流量测量方法，其特征在于，所述方法的步骤如下: 对准被测水流的步骤:用于通过吊锁将采样单元移动到河道被测水流的上方； 设置的步骤:用于利用测距装置测量采样单元到达水面的距离，并记录各个定位标志之间的距离，设定数码取像装置的取景范围，保证能够确定被测水流相对位置的定位标志在取景框内，且使各个所述定位标志所框定的测试区域在取景框中的面积尽可能的大；发射示踪剂的步骤:用于开启弹射装置，将固态示踪剂发射到被测水面； 拍摄的步骤:用于等待固体示踪剂在水面融化并形成色斑后，开启取像装置对测试区域进行拍摄，对所拍摄的照片进行评估，如果不够满意则回到设置的步骤，如果满意则进入下一步骤； 图像处理的步骤:用于对拍摄的各个测试图像进行处理，对图像进行校正，并准确找出测试区域中色斑的坐标； 计算色斑位移的步骤:用于利用不同照片间的时间间隔信息和色斑坐标位置信息计算色斑特征点位移速度； 计算表层水流流速参数的步骤:用于根据色斑运动距离和时间参数，分别计算色斑的最大运动速度、最小运动速度、质心运动速度、左右运动速度各参数； 计算河流的平均流速和流量的步骤:用于根据河道断面和表层水流流速参数计算河流的平均流速和流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的“计算色斑位移的步骤”包括以下子步骤，以下子步骤均对应单个照片的处理: 提取照片生成时间； 改正照片中因拍摄角度、位置而引起的像点位移； 根据颜色属性对色斑区域进行识别和亮度增强； 对色斑区域的像素点进行统计，提取色斑统计信息，包括色斑质点位置及色斑前后左右位置坐标。
【专利摘要】本发明涉及一种河道枯季流量测量系统和方法，包括：定位标志，弹射装置，采样单元和测控单元，采样单元包括：数码取像装置，测距装置；测控单元包括：与数码取像装置连接的图像处理装置，图像处理装置与计算装置连接，弹射装置、测距装置、取像装置与控制器电连接。本发明与传统方式相比的优点：使水流检测具有科学依据，能够在测试区域内进行多次试验和观测，利用统计学原理可以使观测更加精确。记录过程更加客观，人为影响和误差较小。能够实现最大流速、最小流速、质心流速、弥散速度等多个特征流速的直接观测和计算，使平均流速的观测和计算更加科学和准确。本发明所述系统可以充分利用成熟的硬件和软件，经济性好。
【IPC分类】G01F1-708
【公开号】CN104535126
【申请号】CN201510022972
【发明人】龚家国, 冶运涛, 褚俊英, 王浩, 贾仰文, 刘扬
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月16日