基于無人機自標定的表面流場測量方法

陳 誠，王 新，李子陽，徐 磊，高 柱

(1.南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；2. 河海大學水利水電學院，江蘇 南京 210098； 3.南通大學交通與土木工程學院，江蘇 南通 226019)

流速數據是水利工程建設和河流管理的基礎數據，表面流場測量對于獲取復雜水流運動信息至關重要，可為開展水沙運動基本理論研究及數值模擬驗證提供數據支撐，對于河道整治、防洪減災、水環境治理等都具有重要意義。

流速儀作為常見的測流儀器被廣泛應用于江河、湖泊、渠道、水庫、徑流實驗站等，其中以轉子式流速儀的使用最為普遍，目前仍是國內外測流的常用儀器，也常作為其他流速測量儀器的比測基準[1]。但轉子流速儀存在以下缺點：長期的機械轉動使得設備容易損壞；設備需要定期校準，費用比較高；對環境的要求比較高，一旦有雜物纏繞，設備就無法使用，精度相對比較差；另外使用過程也相對復雜。聲學多普勒流速儀 (acoustic Doppler velocimetry，ADV) 可用于流量小、河道窄的山區小型河流中流速測量，測得二維或三維流速[2]。聲學多普勒流速剖面儀(acoustic Doppler current profilers，ADCP)是目前較為先進的流速測量方法[3]，能較好地實現對河流或渠道中水流流速的實時連續測量。其特點是能夠測量不同水層的三維流速和流向，即測出河流的流速剖面，具有測驗歷時短、精度高、資料完整豐富的特點，適合于流態復雜條件下的測驗。雷達流速儀利用雷達多普勒效應實現流速測量[4-5]，其精度主要受測頻精度和波浪兩個因素影響?！?br>