本發(fā)明專利涉及道路積水監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體為一種道路積水深度過(guò)程的監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

城市中人類的活動(dòng)對(duì)水文循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生了很大的影響，水文循環(huán)的主要環(huán)節(jié)蒸發(fā)、下滲、地表徑流、地下徑流等環(huán)節(jié)都在人類活動(dòng)影響下發(fā)生了改變。近年來(lái)，城市降水徑流過(guò)程與傳統(tǒng)水文學(xué)的認(rèn)識(shí)呈現(xiàn)出越來(lái)越大的差異，城市積水內(nèi)澇問(wèn)題突出。因此，城市地表徑流、水深過(guò)程的精細(xì)監(jiān)測(cè)對(duì)城市水循環(huán)研究、內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和決策分析有著重要意義。在城市道路水深監(jiān)測(cè)方面，現(xiàn)有的方法包括電子水尺、監(jiān)控錄像等，但一般需用交流電，且精度無(wú)法超過(guò)1cm，仍不能完全滿足城市水文精細(xì)模擬和模型率定、驗(yàn)證的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提高道路水深過(guò)程監(jiān)測(cè)的精度，解決城市徑流方面數(shù)據(jù)欠缺的問(wèn)題，本發(fā)明專利將提供一種道路水深過(guò)程的監(jiān)測(cè)方法，該監(jiān)測(cè)方法應(yīng)能保證道路水深過(guò)程的較高測(cè)量精度，容易操作安裝，適應(yīng)多種路面條件，數(shù)據(jù)可信度較高。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明專利的技術(shù)方案如下：

一種道路水深過(guò)程的監(jiān)測(cè)方法，使用設(shè)備有：高清攝像機(jī)、三腳架、參照標(biāo)尺、浮標(biāo)、充電設(shè)備。具體過(guò)程為：降雨前，選擇較平整的一段路面，將高清攝像機(jī)、參照標(biāo)尺按照一定距離要求布置于道路一邊；參照標(biāo)尺的尺面與地面夾30°角放置；

浮標(biāo)為可浮于淺水面的熒光色塑料薄片，用線固定在參照標(biāo)尺上，保證在高清攝像機(jī)拍攝范圍內(nèi)，幫助確認(rèn)水位；

高清攝像機(jī)用三腳架或者其他固定裝置沿道路方向、垂直于路面安裝，鏡頭俯視60°角安置，使鏡頭軸心垂直于參照標(biāo)尺面板，針對(duì)面板上的浮標(biāo)與水面進(jìn)行高清拍攝；

標(biāo)尺面為60×60cm的正方形，繪有邊長(zhǎng)5cm的正方形網(wǎng)格及兩排1mm精度刻度線。參照標(biāo)尺也可據(jù)需要采用其他尺寸、網(wǎng)格密度。參照標(biāo)尺下緣呈鋸齒狀，避免干擾橫向水流。

為保證攝像精度，高清攝像機(jī)鏡頭與參照標(biāo)尺的尺面的垂直距離以60cm以內(nèi)最佳，可在保證攝像精度的前提下拉遠(yuǎn)，并保證高清攝像機(jī)不受濺水干擾；開(kāi)始降雨后打開(kāi)高清攝像機(jī)，對(duì)參照標(biāo)尺上的水位線錄像或連續(xù)拍攝，錄像幀率不低于15幀/秒，連拍頻率可設(shè)為1張/分鐘、1張/3分鐘或其他所需頻率。在錄像結(jié)束后，拆卸攝像機(jī)，回收錄像資料；影像資料中，浮標(biāo)與參照標(biāo)尺的相對(duì)位置可指示水流方向，同時(shí)浮標(biāo)位置可幫助驗(yàn)證水位線；在高清攝像中，參照標(biāo)尺上水位線的位置應(yīng)清楚可辨，水深加深時(shí)，參照標(biāo)尺上的水位線會(huì)垂直于水流方向橫移，由于直角三角形幾何關(guān)系，參照標(biāo)尺上水位線移動(dòng)1cm，即表示水深增加0.5cm，因此監(jiān)測(cè)水深精度應(yīng)不低于0.5cm；利用參照標(biāo)尺上的網(wǎng)格校正圖像變形，并人工從參照標(biāo)尺刻度上讀取水位變化，或借助計(jì)算機(jī)識(shí)別水位線相對(duì)位置變化，讀取水深過(guò)程序列，時(shí)間間隔可據(jù)需要自定(如果采用錄像，時(shí)間間隔可達(dá)到1s，如果采用連拍，最小時(shí)間間隔即為連拍頻率)。需注意的是，監(jiān)測(cè)時(shí)需有研究人員在旁看護(hù)，或豎警示牌、設(shè)置護(hù)欄等，保障道路交通和儀器安全。

本發(fā)明專利提供的一種道路水深過(guò)程的監(jiān)測(cè)方法，提高了道路水深過(guò)程的監(jiān)測(cè)精度，有助于幫助城市徑流研究。

本發(fā)明專利具有的有益效果如下：

1)本發(fā)明專利測(cè)量道路水深的精度較高，數(shù)據(jù)資料可靠，提高了對(duì)城市路面徑流的認(rèn)識(shí)；

2)本發(fā)明專利的新方法儀器成本較低，使用壽命較長(zhǎng)，故障率低；

3)本發(fā)明專利的新方法節(jié)約空間，便于安裝拆卸；

4)本發(fā)明專利的新方法不需交流電，安裝、使用、拆卸全過(guò)程中對(duì)測(cè)量點(diǎn)周邊幾乎不造成影響；

5)本發(fā)明專利提出了一種監(jiān)測(cè)道路水深過(guò)程的新方法，為城市水循環(huán)研究缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的難題提供了一個(gè)新的解決思路。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例一使用法示意圖；

圖2是本發(fā)明的參照標(biāo)尺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例二半永久性安置法示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例一：

正常使用

本實(shí)施例是一種道路積水深度過(guò)程的監(jiān)測(cè)設(shè)備，設(shè)備布置如圖1所示。包括：高清攝像機(jī)1沿道路方向，借助三腳架2俯視60°，鏡頭朝著參照標(biāo)尺3，安裝在路緣石上道路邊緣；參照標(biāo)尺3放在待測(cè)道路邊緣；安裝時(shí)控制攝像機(jī)鏡頭主軸與參照標(biāo)尺面垂直，且鏡頭與參照標(biāo)尺3尺面相距盡量近；將充電設(shè)備4連接至高清攝像機(jī)1，浮標(biāo)5用線固定在參照標(biāo)尺3上。測(cè)量時(shí)設(shè)置警示牌、護(hù)欄，或有工作人員在近旁看護(hù)，保證道路和儀器安全。

本實(shí)施例的工作原理是：安裝在路邊的高清攝像機(jī)1，對(duì)參照標(biāo)尺3、浮標(biāo)5和路面積水進(jìn)行攝像或連續(xù)拍照；通過(guò)攝像中水位線與參照標(biāo)尺3的相對(duì)位置變化確認(rèn)水深過(guò)程，由于參照標(biāo)尺3的尺面與地面夾30°角，水面在參照標(biāo)尺3上的讀數(shù)變化1cm，即為水深變化0.5cm，所以測(cè)量精度至少可達(dá)0.5cm，借助浮標(biāo)5驗(yàn)證水面位置、確認(rèn)水流方向。

為保證拍攝效果，要求攝像機(jī)鏡頭1主軸垂直于參照標(biāo)尺3尺面，鏡頭與參照標(biāo)尺3尺面相距不超過(guò)60cm最佳，可在保證攝像精度的前提下拉遠(yuǎn)。所述高清攝像機(jī)1可安置在路邊人行道或綠化帶內(nèi)，由測(cè)量人員看護(hù)或配設(shè)防護(hù)箱。所述參照標(biāo)尺3沿水流方向放置在待測(cè)路面邊緣，可在支撐面上安置配重(如石塊等)，需以降低水流擾動(dòng)為前提。如圖2所示，參照標(biāo)尺3標(biāo)尺面為60×60cm的正方形，繪有邊長(zhǎng)5cm的正方形網(wǎng)格及兩排1mm精度刻度線。也可據(jù)需要采用其他尺寸、網(wǎng)格密度。參照標(biāo)尺3下緣呈鋸齒狀，避免干擾橫向水流。

也可據(jù)需要采用其他尺寸、網(wǎng)格密度(如10×10cm、3×3cm、1×1cm等)。

此使用情景下，設(shè)備安置地點(diǎn)靈活，安裝拆卸便捷，可在不同地點(diǎn)多次重復(fù)使用。

實(shí)施例二：

半永久性長(zhǎng)期安置

本實(shí)施例是實(shí)施例一的改裝，將快速拆裝設(shè)備改為半永久性長(zhǎng)期安置設(shè)備。

用鐵箱6(或其他材質(zhì)防護(hù)箱)代替三腳架，固定在監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在攝像頭位置留出監(jiān)視窗；鐵箱6內(nèi)置30°云臺(tái)，固定高清攝像機(jī)1的俯角。采用蓄電池、太陽(yáng)能電路板7為攝像機(jī)持續(xù)供電，一般高清攝像機(jī)功率5W左右，可按實(shí)驗(yàn)條件選擇太陽(yáng)能電路板。參照標(biāo)尺以地膠固定在待測(cè)道路邊緣，考慮到道路安全，可選擇橡膠等材質(zhì)。設(shè)備布置如圖3所示。

為保證道路安全，半永久性安置應(yīng)選在無(wú)機(jī)動(dòng)車(chē)、人流量少的道路。

此使用情景下，設(shè)備半永久性留在監(jiān)測(cè)點(diǎn)，不需拆卸、回收、充電，只需測(cè)量人員定期回收數(shù)據(jù)。同時(shí)設(shè)備不需交流電，采用太陽(yáng)能供電，清潔環(huán)保，安裝成本較低。

最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳布置方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案(比如整個(gè)設(shè)備的布置、連接方式、參照標(biāo)尺的樣式、材質(zhì)等)進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。