CN107036679B - 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法 - Google Patents

一种用于峡谷水道水位测量装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107036679B
CN107036679B CN201710348767.7A CN201710348767A CN107036679B CN 107036679 B CN107036679 B CN 107036679B CN 201710348767 A CN201710348767 A CN 201710348767A CN 107036679 B CN107036679 B CN 107036679B
Authority
CN
China
Prior art keywords
measuring
static
point
dynamic
platform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710348767.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107036679A (zh
Inventor
陈松生
郑亚慧
谭良
李云中
樊云
叶德旭
黄童
柳长征
全小龙
聂金华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Three Gorges Hydrology And Water Resources Survey Bureau Bureau Of Hydrology Yangtze River Water Conservancy Commission
Original Assignee
Three Gorges Hydrology And Water Resources Survey Bureau Bureau Of Hydrology Yangtze River Water Conservancy Commission
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Three Gorges Hydrology And Water Resources Survey Bureau Bureau Of Hydrology Yangtze River Water Conservancy Commission filed Critical Three Gorges Hydrology And Water Resources Survey Bureau Bureau Of Hydrology Yangtze River Water Conservancy Commission
Priority to CN201710348767.7A priority Critical patent/CN107036679B/zh
Publication of CN107036679A publication Critical patent/CN107036679A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107036679B publication Critical patent/CN107036679B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

一种用于峡谷水道水位测量装置和方法,装置包括设在岸边的固定测量平台、及由无人机携带的移动测量平台；固定测量平台包括静态北斗/GPS定位设备、静态数据储中心、静态控制中心、静态无线数据接收和发射模块；移动测量平台包括动态北斗/GPS定位装置、超声波测量装置、动态无线数据接收和发射模块、动态控制中心；所述北斗/GPS定位装置实测移动测量平台位置；所述超声测量装置通过向水平发射超声波、并接收反射回来的超声波以测量移动测量平台与水面的距离。方法包括基点数据测量、移动点空间定位、移动点垂直下方水面数据采集。本发明的优点在于，可以提高峡谷地区水位测量精度，还可以加快测量的速度。

Description

一种用于峡谷水道水位测量装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于峡谷水道水位测量装置和方法，特别涉及无法设置人工测量平台的高山峡谷地区。
技术背景
水位控制测量作为河道观测的一个重要环节，直接关系到水下地形测量的精度和质量。多年来，传统的水位观测方法具有较好的可靠性得到广泛应用，但存在一定的局限性。近年来，众多新设备、新方法在水道地形观测中大量应用，但是能否应用于精度要求更高的水位控制，仍需进行比测和试验。特别是对于高山峡谷地区，测量人员无法经常去测量，造成类似地区的水位，只能通过下流的数距进行反推，其精度大受影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供用于峡谷水道水位测量装置和方法，可以提高峡谷地区水位测量精度，还可以加快测量的速度。
本发明的目的是这样实现的：一种用于峡谷水道水位测量装置包括设在岸边的固定测量平台、及由无人机携带的移动测量平台；
所述的固定测量平台包括静态北斗/GPS定位设备、静态数据储中心、静态控制中心、静态无线数据接收和发射模块，静态北斗/GPS定位设备、静态数据储中心、静态无线数据接收和发射模块分别与静态控制中心连接；
所述移动测量平台包括动态北斗/GPS定位装置、超声波测量装置、动态无线数据接收和发射模块、动态控制中心，动态北斗/GPS定位装置、超声波测量装置、动态无线数据接收和发射模块分别与动态控制中心连接；
所述静态无线数据接收和发射模块与动态无线数据接收和发射模块无线连接组成无线数据交换网络，动态控制中心与静态控制中心通过无线数据交换网络进行数据传输；
所述超声波测量装置通过向水面发射超声波、并接收反射回来的超声波以测量移动测量平台与水面的距离。
进一步讲，一种用于峡谷水道水位测量装置还包括设在岸边的太阳能发电装置，太阳能发电装置与固定测量平台的电源连接。
进一步讲，一种用于峡谷水道水位测量装置还包括设在固定测量平台上的增强无线电信接收、发射器，增强无线电信接收、发射器与静态控制中心连接。
进一步讲，所述固定测量平台上还设有图像采集装置，图像采集装置与静态控制中心连接。
一种用于峡谷水道水位测量方法包括基点数据测量、移动点空间定位、移动点垂直下方水面数据采集；
所述基点数据测量，在峡谷岸边设置固定点为基点，预先将固定点位置信息、及对应的河底位置信息进行采集，并将固定点位置信息与对应的河底位置信息与固定点位置信息进行关联；
所述移动点空间定位，用无人机携带移动测量平台称为移动点，动态控制中心利用静态北斗/GPS定位设备位置信息与动态北斗/GPS定位装置实测信息对无人机的位置进行精确定位，即通过固定点位置信息计算出移动点空间位置；
所述移动点垂直下方水面数据采集，利用无人机携带移动测量平台上的超声波测量装置测量移动点与水面的垂直距离；
计算移动点空间位置绝对标高减去移动点与水面的垂直距离得到水位绝对标高。
进一步讲，基点选在河底相对平坦的河段，以基点为中点上五米与下五米，总计十米的河底高度差不超过1米。
本发明的优点在于，预先对固定测量平台位置及对应河底的信息进行采集，并将其与固定测量平台进行关联，无人机携带移动测量平台经过固定测量平台时，通过静态北斗/GPS定位设备位置信息与动态北斗/GPS定位装置实测信息测量移动测量平台与固定测量平台距离并推算出移动测量平台绝对标高，利用超声波测量装置测移动测量平台与水面的距离，结合移动测量平台绝标高及移动测平台与水面的距离，移动测量平台下方水面的绝对标高。利用无人机对峡谷进行测量时可以加快测量速度，以三峡为例，测量一次全程也仅需要四个多小时，其测量精度也大幅度提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明优选结构示意图。
图3为用于峡谷水道水位测量方法工作原理图。
如图，固定测量平台1、移动测量平台2、增强无线电信接收、发射器3、静态北斗/GPS定位设备11、静态数据储中心12、静态无线数据接收和发射模块13、静态控制中心14、测距装置15、动态北斗/GPS定位装置21、超声波测量装置22、动态无线数据接收和发射模块23、反射装置24、动态控制中心25。
具体实施方式
参见图1，一种用于峡谷水道水位测量装置包括设在岸边的固定测量平台1、及由无人机携带的移动测量平台2；
所述的固定测量平台1包括静态北斗/GPS定位设备11、静态数据储中心12、静态控制中心14、静态无线数据接收和发射模块13，静态北斗/GPS定位设备11、静态数据储中心12、静态无线数据接收和发射模块13分别与静态控制中心14连接，优选的，一种用于峡谷水道水位测量装置还包括设在岸边的太阳能发电装置，太阳能发电装置与固定测量平台1的电源连接，工作时，因为固定测量平台1设在峡谷岸边，人员上去一次极为麻烦，如果采用人工更换电瓶的方式，会增加维护成本，通过设置太阳能发电装置可以利用太阳能对因定测量平台进行补电，从而增加了固定测量平台1使用时间，减少了维护成本，工作时，静态无线数据接收和发射模块13接收、或发射数据，数据存储中点12用于存储固定测量平台1位置信息（包括标高、经度、纬度及地理位置等）、及对应河段河底的位置信息（包括河段的起止标高、经度、纬度及地理位置等）；
所述移动测量平台2包括动态北斗/GPS定位装置21（优选的，动态北斗/GPS定位装置21可以利用无人机上的定位系统，因为在空中受风或自然条件的影响无人机偏离预设航线的可能性很大，具在定位时受技术条件的影响无法精确进行定位，本专利中，通过固定测量平台1上的静态北斗/GPS定位设备11可以实测效正无人机的位置，使其精确定位，同时也便于精确无人机位置信息采集）、超声波测量装置22、动态无线数据接收和发射模块23，动态北斗/GPS定位装置21、超声波测量装置22、动态无线数据接收和发射模块23分别与动态控制中心25连接；
优选的，固定测量平台1上还设有测距装置，所述移动测量平台上设有反射装置；
测距装置15与反射装置24（可以在无人机外涂装上涂上增强反射村料）配合能测量出固定测量平台与移动测量平台之间的直线距离，测距装置15为微波测距装置，当测距装置15发出的微波被反射装置24反射后，测距装置15即可测出固定测量平台1与移动测量平台2之间的直线距离，静态控制中心14将直线距离通过静态无线数据接收和发射模块13与动态无线数据接收和发射模块23组成的无线数据网络输送给动态控制中心25。
工作时，静态无线数据接收和发射模块13与动态无线数据接收和发射模块23组成无线数据网络，静态北斗/GPS定位设备11将固定测量平台1内的位置信息通过无线数据网络传输给动态控制中心25，动态北斗/GPS定位装置21将实测的动态位置信息输入动态控制中心25，动态控制中心25根据二者的信息即可无人机即移动测量平台2的位置进行定位，生成无人机纬度、经度、高度三维信息，测距装置15实测的固定测量平台1与移动测量平台2之间的直线距离可以帮助态太控制中心25根据静态北斗/GPS定位设备11数据进行无人机的位置进行进一步效正；
超声波测量装22置通过向水面发射超声波、并接收反射回来的超声波以测量移动测量平台与水面的距离，工作时，超声波与水面相接触时的回波与水面以下的反射的回波波形不相同，进行可以测量出装置超声测量装置22的移动测量平台2与水平面的距离。
如图2中，优选的，一种用于峡谷水道水位测量装置还包括设在固定测量平台上的增强无线电信接收、发射器3，增强无线电信接收、发射器3与静态控制中心14连接，工作时，静态控制中心14接收动态控制中心25数据后，通过增强无线电信接收、发射器3将动态控制中心25的数据传输出总控中心，通过此设计可以有效减轻无人机携带重量，无人机仅需要携带重量较轻的信号发射器与固定测量平台建立无线数据交换网络即可，而无仅携带远距离数据传输设备。
如图3中，一种用于峡谷水道水位测量方法包括基点数据测量、移动点空间定位、移动点垂直下方水面数据采集；
基点数据测量，在峡谷岸边设置固定点为基点（可以采用固定测量平台1为基点，优选的，基点选在河底相对平坦的河段，以基点为中点上五米与下五米，总计十米的河底高度差不超过1米），预先将固定点位置信息、及对应的河底位置信息进行采集，并将固定点位置信息与对应的河底位置信息与固定点位置信息进行关联，选译河底相对较平的区域设置基点，能减少水面浪花对测量数据的干扰；
移动点空间定位，用无人机携带移动测量平台称为移动点，态动控制中心利用静态北斗/GPS定位设备位置信息与动态北斗/GPS定位装置实测信息对无人机的位置进行精确定位，即通过固定点位置信息计算出移动点空间位置（x1、y1、h1），对上述方案的做如下说明，无人机与基点的距离是可以通过微波或是其它设备进行测量的，并可利用无人机与基点的距离通过计算对无人机进行位置的效正；
移动点垂直下方水面数据采集，利用无人机携带移动测量平台上的超声波测量装置测量移动点与水面的垂直距离，假设移动点与水面的垂直距离为h2；
计算移动点空间位置绝对标高（无人机的绝对标高h1）减去移动点与水面的垂直距离h2得到水位绝对标高h3,即生成无人机对应点的水面数据（x1、y1、h3）。
工作时，基点可以沿河岸二侧每隔一段距离进行布设多个，无人机携带移动测量平台移动时，不断的与基点进行数据连接，从而完成河面水位高度的测量。

Claims (2)

1.一种用于峡谷水道水位测量装置，其特征在于：所述测量装置包括设在岸边的固定测量平台、及由无人机携带的移动测量平台；
所述的固定测量平台包括静态北斗/GPS定位设备、静态数据储中心、静态控制中心、静态无线数据接收和发射模块，静态北斗/GPS定位设备、静态数据储中心、静态无线数据接收和发射模块分别与静态控制中心连接；
所述移动测量平台包括动态北斗/GPS定位装置、超声波测量装置、动态无线数据接收和发射模块、动态控制中心，动态北斗/GPS定位装置、超声波测量装置、动态无线数据接收和发射模块分别与动态控制中心连接；
所述静态无线数据接收和发射模块与动态无线数据接收和发射模块无线连接组成无线数据交换网络，动态控制中心与静态控制中心通过无线数据交换网络进行数据传输；
所述超声波测量装置通过向水面发射超声波、并接收反射回来的超声波以测量移动测量平台与水面的距离; 所述固定测量平台上还设有测距装置，所述移动测量平台上设有反射装置；
测距装置与反射装置配合能测量出固定测量平台与移动测量平台之间的直线距离；
所述测量装置还包括设在岸边的太阳能发电装置，太阳能发电装置与固定测量平台的电源连接;
所述测量装置还包括设在固定测量平台上的增强无线电信接收、发射器，增强无线电信接收、发射器与静态控制中心连接。
2.一种用于峡谷水道水位测量方法，其特征在于:所述方法包括基点数据测量、移动点空间定位、移动点垂直下方水面数据采集；
所述基点数据测量，在峡谷岸边设置固定点为基点，预先将固定点位置信息、及对应的河底位置信息进行采集，并将固定点位置信息与对应的河底位置信息与固定点位置信息进行关联；
所述移动点空间定位，用无人机携带移动测量平台称为移动点，动态控制中心利用静态北斗/GPS定位设备位置信息与动态北斗/GPS定位装置实测信息对无人机的位置进行精确定位，即通过固定点位置信息计算出移动点空间位置；
所述移动点垂直下方水面数据采集，利用无人机携带移动测量平台上的超声波测量装置测量移动点与水面的垂直距离；
计算移动点空间位置绝对标高减去移动点与水面的垂直距离得到水位绝对标高;
所述基点选在河底相对平坦的河段，以基点为中点上五米与下五米，总计十米的河底高度差不超过1米。
CN201710348767.7A 2017-05-17 2017-05-17 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法 Active CN107036679B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710348767.7A CN107036679B (zh) 2017-05-17 2017-05-17 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710348767.7A CN107036679B (zh) 2017-05-17 2017-05-17 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107036679A CN107036679A (zh) 2017-08-11
CN107036679B true CN107036679B (zh) 2023-09-12

Family

ID=59537555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710348767.7A Active CN107036679B (zh) 2017-05-17 2017-05-17 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107036679B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113048953A (zh) * 2021-03-24 2021-06-29 天地伟业技术有限公司 一种水位流速流量监测无人机及方法
CN115112093B (zh) * 2022-08-29 2023-01-31 国家海洋技术中心 绝对海面高程测量系统、测量方法及卫星高度计定标系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9324157D0 (en) * 1993-11-24 1994-01-12 Jones Richard W Water level measurement
JPH11304484A (ja) * 1998-04-16 1999-11-05 Hitachi Ltd 河川状態計測方法および装置
WO2002001258A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-03 Saab Ab Method and system for detecting water level variations
CN204944615U (zh) * 2015-09-16 2016-01-06 中兴长天信息技术(北京)有限公司 一种雷达式水位计
WO2017043929A1 (ko) * 2015-09-09 2017-03-16 순천대학교 산학협력단 무선 조정 비행장치를 이용한 하천 측량 시스템
CN206847728U (zh) * 2017-05-17 2018-01-05 长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局 一种用于峡谷水道水位测量装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2910909A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Cgg Data Services Ag Autonomous vehicle for airborne electromagnetic surveying

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9324157D0 (en) * 1993-11-24 1994-01-12 Jones Richard W Water level measurement
JPH11304484A (ja) * 1998-04-16 1999-11-05 Hitachi Ltd 河川状態計測方法および装置
WO2002001258A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-03 Saab Ab Method and system for detecting water level variations
WO2017043929A1 (ko) * 2015-09-09 2017-03-16 순천대학교 산학협력단 무선 조정 비행장치를 이용한 하천 측량 시스템
CN204944615U (zh) * 2015-09-16 2016-01-06 中兴长天信息技术(北京)有限公司 一种雷达式水位计
CN206847728U (zh) * 2017-05-17 2018-01-05 长江水利委员会水文局长江三峡水文水资源勘测局 一种用于峡谷水道水位测量装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
测量机器人在峡谷河道测量中的应用;章茂林;谭良;邱晓峰;阮文莉;;水利水电快报(07);正文全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107036679A (zh) 2017-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017041402A1 (zh) 一种浮标式高频地波雷达系统
CN105317626B (zh) 确定风力涡轮的偏航方向
CN202178871U (zh) 用于室内飞艇的定位系统
CN108387169B (zh) 一种基于实时大气产品的gnss形变监测系统
CN108413926A (zh) 用于海上风电场群桩桩基水下地形高程高精度测量的方法
CN102866384A (zh) 大型水下吊装结构物位置姿态实时测量装置
RU115929U1 (ru) Гидроакустический комплекс для дистанционного мониторинга гидрофизических параметров в мелководных акваториях
CN109029460A (zh) 深海运载器对水面监控平台测距的导航方法、系统及装置
CN107036679B (zh) 一种用于峡谷水道水位测量装置和方法
CN111536951A (zh) 一种实时动态水深测量系统
CN106382972B (zh) 一种单孔地下水位监测方法及实时监控装置
CN102508268A (zh) 一种地基导航信号观测数据生成方法
CN106840113A (zh) 一种基于星基差分增强技术的深远海波浪和潮位测量方法
CN110988934A (zh) 多模式接收机星基增强技术装置及处理方法
CN105873210B (zh) 一种移动趋向混合定位方法
KR101442676B1 (ko) 이동 단말기를 이용한 파고측정 장치 및 방법
CN105527606A (zh) 一种虚拟伪卫星方法
CN111123345A (zh) 一种基于gnss测量的经验电离层模型数据驱动方法
CN110118546A (zh) 一种测量独立构筑物高程的方法
KR101063255B1 (ko) 지피에스를 이용한 실시간 조석 관측 시스템
KR20070065319A (ko) 위성을 이용한 상대 측위 방법 및 상대 측위 시스템
CN206847728U (zh) 一种用于峡谷水道水位测量装置
CN106053490B (zh) 一种基于4g信号的无源雷达大气水汽反演法
CN105203995B (zh) 一种室内gps系统精度检测方法
CN203443583U (zh) 一种基于jscors的水上无验潮测量系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant