基于无人机自标定的表面流场测量方法

陈 诚，王 新，李子阳，徐 磊，高 柱

(1.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京 210029；2. 河海大学水利水电学院，江苏 南京 210098； 3.南通大学交通与土木工程学院，江苏 南通 226019)

流速数据是水利工程建设和河流管理的基础数据，表面流场测量对于获取复杂水流运动信息至关重要，可为开展水沙运动基本理论研究及数值模拟验证提供数据支撑，对于河道整治、防洪减灾、水环境治理等都具有重要意义。

流速仪作为常见的测流仪器被广泛应用于江河、湖泊、渠道、水库、径流实验站等，其中以转子式流速仪的使用最为普遍，目前仍是国内外测流的常用仪器，也常作为其他流速测量仪器的比测基准[1]。但转子流速仪存在以下缺点：长期的机械转动使得设备容易损坏；设备需要定期校准，费用比较高；对环境的要求比较高，一旦有杂物缠绕，设备就无法使用，精度相对比较差；另外使用过程也相对复杂。声学多普勒流速仪 (acoustic Doppler velocimetry，ADV) 可用于流量小、河道窄的山区小型河流中流速测量，测得二维或三维流速[2]。声学多普勒流速剖面仪(acoustic Doppler current profilers，ADCP)是目前较为先进的流速测量方法[3]，能较好地实现对河流或渠道中水流流速的实时连续测量。其特点是能够测量不同水层的三维流速和流向，即测出河流的流速剖面，具有测验历时短、精度高、资料完整丰富的特点，适合于流态复杂条件下的测验。雷达流速仪利用雷达多普勒效应实现流速测量[4-5]，其精度主要受测频精度和波浪两个因素影响。……