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7 @3 C7 n$ p8 T/ P, O! _% v# U 作为水利工作的重要基础，水文工作通过对流量、水位、降水、蒸发、泥沙、水质、地下水、水温等水文要素的长期、连续观测，收集系统、全面的水文资料，并通过水文情报预报、水资源分析计算和评价等工作，为流域综合治理开发、防汛抗旱、工程建设、水资源开发和可持续利用和保护等提供基本信息和科学的决策依据。 , {5 W& e' P( K3 R3 |4 w9 J
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而传统的流量测量方法，例如流速仪法、浮标法、人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量等手段费工费时，效率低下，无法满足信息化时代对流量测量的需求。 7 E0 I* J: B" f4 i
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声学多普勒流速剖面仪（简称：ADCP）是一种融合水声物理、水声换能器设计、电子技术和信号处理等多学科而研制的测速声纳设备，利用声波的散射和回波延时来确定流速和方向。 1 d/ C1 z- P& A( b! q9 D% ^; u+ ?
无人船搭载ADCP走航式测流，具有精度高、测验时间短、分辨率高、资料完善、信息量大等特点，可满足河宽较大、泥沙等多因素影响较大的水文测量需要。这种方式的应用对于水文现代化和信息化具有重大意义，也将成为水利系统现代化建设的发展趋势。 4 d) Y3 P0 b0 m( `, r4 y( X* u3 G
合众思壮UB115搭载ADCP系统组成 1 @0 X* h: N* C+ w- | ^+ M) K
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合众思壮UB115无人船采用M体船型设计，船体小，重量轻，便于搬运携带。其任务载荷系统采用模块化设计，核心部件及搭载设备可灵活更换，使其在野外复杂水域中具有极强的适应性。可搭载多款ADCP进行走航测量，并能够外接罗经、北斗/GNSS和无线电台等多种设备，能直接测出断面的流速剖面，不扰动流场，测验历时短，测速范围大。ADCP分别记录下底跟踪速度和断面水流速度信息，用测流软件可以分析得到水流速度及流速在整个断面的分布情况，进而计算出整个断面的流量。 . B9 |/ B- P9 a0 O* H
: n _5 m" {; i/ x 项目应用 2 }2 r4 {2 I+ \2 A
6 ^" s' |1 W2 F7 o' w6 o' k Project Application - T! @! O4 A7 b" n7 T: j% M3 P/ ~
项目地点：广西壮族自治区某水文站
" i; v6 {' A4 C! h1 C( ~3 R 项目设备 - o0 J& u: G# C* f, H
：合众思壮UB115无人船+ADCP
7 e+ S( d3 f: A! k4 b9 g 项目要求
8 G ?$ `/ n* q$ q; t ：采集河道断面流速流量数据，船速小于流速，速度均匀横渡 A2 i6 g% C8 v x) \# F8 ]
项目成果：规划好作业航线后，利用UB115无人船自动巡航功能，来回往返2趟，共采集4组数据。采集数据后，对数据进行分析、剪切，实现单次数据图。2 n) N( T: t9 J$ x/ ~9 F, v
与传统缆测数据对比，无人船测量更加便捷高效，两个测回即可满足测量精度，测量人员只需在岸边进行操作，以更少的时间精力轻松完成测量，降低了测量人员劳动强度。经过多次实测，无人船系统采集的测景数据准确、可靠，稳定性高，在保障更高效率作业的基础上，减少人力物力的投入，运作成本更低，一举两得。
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测验数据
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8 n; q2 R- C7 \: l 优势总结
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; M. m3 Z* M% I7 ^ Summary of Advantages
- E: p& u! |' h6 g G8 B2 ?9 Q7 T 从理论上讲，无人船搭载ADCP流量测验原理与传统的人工船测、桥测、缆道测量和涉水测量的基本原理一样，都是在测流断面上布设多条测速垂线，在每条测速垂线处测量水深并测量多点的流速，经计算得到垂线平均流速。但与传统测流方式相比，无人船搭载ADCP走航式测流，优势显著：
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1.传统流速仪是静态方法，流速仪固定于水中不同深度逐点施测。而无人船搭载ADCP测流方法是动态方法，其在随测船移动过程中持续发射脉冲波进行测量。 % \" t* X' z* h: _/ b
2.传统流速仪测量方法一个断面只能布设若干个测点，且需要进行人工计算流量值，而无人船搭载ADCP走航式测流方法相当于在断面上布设了密度更大的测点，采集率更高，获得的流量数据自然精度更高。 - t: }8 }8 t- K! a" n" S
3.传统方式中，通常都是将测流断面与河岸垂直。而采用无人船搭载ADCP进行测量时，其测量结果并未与船只至河流此岸到彼岸间航线存在联系，无论是斜线或者是曲线的轨迹都可以，从而将测量工作进一步简化。
/ E9 |: N6 S. w% W6 g6 q 4.传统的断面测量需要借助桥梁对固定断面进行测量，或者以租用有人船的方式在河流断面上测量。而运用全自动测量无人船搭载相应的ADCP，即可无须局限于固定位置，不用人工进行测量，借助全自动、高精度的导航系统，可实现比人工测量更笔直的断面测线，确保每次测量都是同一个断面测线，使数据准确性大大提高。 * r9 k+ o5 y, @) h6 x
5.可根据无人船设置航线，按照既定航线进行数据采集，走航式ADCP测量船易于保养，且故障率低，可靠性好。 5 r, Z7 y& S7 i L$ d3 ], ]
' Q9 ~& I0 y- T" J2 s3 @& [ ▲无人船走航测量示意图
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$ r' m; V6 ~% a1 [5 h 作者 |武汉空间 吴迪
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编辑 | 王维璟 校对 | 李心玉
8 O9 ?2 E9 I% y6 e, r1 a * 温馨提醒 * & U3 @8 O; |1 ]
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