[发明专利]一种河流水环境物理模型测量装置及方法

权利要求书

1.一种河流水环境物理模型测量装置，包括悬挂式轨道（5）、移动平台（1）、行走支撑（4）、水平滑轮（2）、伸缩杆（3）、球形轴承（6）、Kinect设备（7）和控制与通讯设备（8），其特征在于：在室内河流物理模型上方1.0～1.2m处平行布置两个所述悬挂式轨道（5），所述移动平台（1）的两端分别架设在两个所述悬挂式轨道（5）上并通过所述行走支撑（4）实现水平移动，所述水平滑轮（2）在所述移动平台（1）中滚动，所述伸缩杆（3）从所述水平滑轮（2）的中心向下延伸并在竖直方向上伸缩，所述Kinect设备（7）通过所述球形轴承（6）连接在所述伸缩杆（3）的底部，所述控制与通讯设备（8）安装上所述移动平台（1）上。

2.根据权利要求1所述的河流水环境物理模型测量装置，其特征在于：所述悬挂式轨道（5）的长度不小于室内河流物理模型的纵向长度，所述移动平台（1）的长度为室内河流物理模型的横向宽度。

3.根据权利要求1或2所述的河流水环境物理模型测量装置，其特征在于：所述悬挂式轨道（5）在其长度方向上划分出至少5个分区，每个所述分区分别设置一组配套的移动平台（1）、水平滑轮（2）、伸缩杆（3）、球形轴承（6）和Kinect设备（7）。

4.一种使用如权利要求1所述的河流水环境物理模型测量装置的河流水环境物理模型测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）数据准备：将实际河道地形的数据集转换为与其相似的一种室内河道标准物理模型的数据集，以模型一角为原点建立模型地形坐标系，将平面坐标系划分为尺寸为10mm×10mm的网格，将模型地形坐标及模型糙率范围赋值到对应坐标的网格中，根据试验要求确定比尺、加糙方式及其糙率，据此进行物理建模和人工加糙完成原始的室内河流物理模型；

（2）扫描测量：由控制与通讯设备（8）控制移动平台（1）在悬挂式轨道（5）上纵向前后移动，水平滑轮（2）带动Kinect设备（7）在移动平台（1）上横向左右逐行扫描，对于逐行扫描无法识别的局部复杂地形，控制与通讯设备（8）通过控制伸缩杆（3）的上下伸缩和球形轴承（6）的转动，实现Kinect设备（7）对局部复杂地形的三维扫描，Kinect设备（7）获得所述原始的室内河流物理模型的三维地形数据和人工加糙体数据；

（3）误差修正：将步骤（2）获得的原始的室内河流物理模型的三维地形数据和人工加糙体数据与室内河道标准物理模型的数据集进行顺序对比，设定误差范围，人工调整超过误差范围的室内河流物理模型区域的地形尺寸和加糙程度，最终得到修正的室内河流物理模型；

（4）扩散观测：在修正的室内河流物理模型上游放入清水，污染排口放入示踪剂进行染色模拟污染物的迁移扩散，重复步骤（2）由控制与通讯设备（8）控制移动平台（1）、水平滑轮（2）和伸缩杆（3）实现Kinect设备（7）的三维移动进行扫描，观测得到示踪剂的扩散图像，对获得的图像数据逐帧处理，研究污染物对于流域的影响状况。

5.根据权利要求4所述的河流水环境物理模型测量方法，其特征在于：步骤（1）所述人工加糙时对人工加糙体进行染色处理，步骤（2）所述人工加糙体数据通过Kinect设备（7）获得RGB图像用以识别人工加糙体，由深度图像获取人工加糙体尺寸得到人工加槽体糙率。