图像法测流系统在山区河流监测中的应用

摘要

针对山区河流水位、流速及流量的在线监测,基于单台网络摄像机结合少量低成本的辅助测量设备开发了一套图像法测流系统.设计了一种模板图像配准法检测标准双色水尺的水位.由于无需字符识别及刻度线计数,对于复杂光照和气象条件下拍摄的低分辨率图像具有较好的鲁棒性,测量精度可达1cm.表面流速由天然模式示踪并采用基于快速傅里叶变换的时空图像测速法测量,能够在数分钟内获得测速垂线高达数百个的断面时均流速分布.经插值并换算为深度平均流速后,采用流速～面积法估计河流流量.初步测试结果表明,该系统相比传统流速仪在测量时间和空间分辨率上均具有显著优势.此外,免控制点流速标定方法在大尺度水面的应用,使得系统可快速架设于河岸一侧以倾斜视角探测,可显著提高现场安装及调试的效率和安全性.然而,鉴于方法受自然光照及天然示踪的制约,目前在夜间及低水条件下仍存在流速测量失效的问题,将通过后续对最佳人工光源、成像波段、偏振特性和观测几何的研究予以解决.