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基于影像分析测定河水表面流速的新技术

  2016年4月27日,日本神户大学声明开发了一款名为“神户大学时空影像速度测量系统(KU-STIV)”的软件,可以通过河流影像测定河水表面的流速,该技术可以简易准确地获取河水流速,有助于制定有效应对洪水风险的对策。

  日本几乎每年都遭遇洪水灾害,洪水对当地造成了很大的损失。准确的降水量和河水流量是创建洪水风险处理对策的关键因素。由于雷达技术的发展,降雨量测定已经具有很高的精度,然而,河水径流量的测定依然采用在河流表面放置棍形漂浮物,通过漂浮物的行进速度测定河水表面流速的这种老式方法。大洪水发生时由于危险等缘故,采用该方法就很难准确测定流速,而且,在洪水高峰期等诸多情况下无法采用此方法进行流速的测定。

  KU-STIV系统采用相机和无人机拍摄的影像测定河水流速。该系统叠加影像片段中的“引线”(searching lines)(10~20 m)作为测定标准,通过河水表面水流特征和漂浮物交错轨迹的流动时间计算流动速度,然后分析其分布并间接地计算水流速度。采用该系统测定的流速和采用声学多普勒(ADCPs)方法测得的数据十分接近,而且与既定的方法相比,具有更快更安全的优点。

  KU-STIV系统已经被日本国土、设施、交通和旅游等领域的众多河流专家和管理局所采用,并在兵库县开始部署影像河流监测系统。该系统的英文版也已经上市。近期,受加纳研究人员邀请,日本国际合作机构(JICA)将开展对该技术使用方法的培训。该系统的开发人员指出,通过升级系统将实现对水流速度的实时计算和监测,同时该技术有望成为日本及海外国家测定河水水流速度的标准方法。