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 干灘監測方法

干灘監測內容

        干灘監測內容包括灘頂高程、干灘長度、干灘坡度。灘頂標高指沉積灘面與堆積壩外坡的交線,為沉積灘的最高點;干灘長度指由灘頂至庫內水邊長的水平距離。設計最高洪水位時的灘長稱作最小灘長。

       安全干灘長度有如下要求,見圖1所示。設現狀庫水位為Hs,同過設計沉積灘長[Lg]確定a點,測得a點標高Ha,當Ht = Ha – Hs≥ [ht] 時,即認為安全灘長(Ht)滿足設計要求。否則,不滿足。同理,也有安全超高檢測法。

圖1 安全干灘長度示意圖

干灘監測方式

        我公司干灘監測是采用紅外熱像技術、多目視覺技術、攝影測量技術的全自動非接觸式監測。此方法是在壩體合適位置安裝雙目視覺儀,通過對最初壩體和干灘像素特性的預設置,將定期獲取視頻圖像通過軟件內包含的雙目視覺技術、攝影測量技術自動解算像素,同時結合紅外熱像技術得到灘頂高程和干灘長度,進而計算出干灘坡度。

圖2 多目視覺儀

1)圖像分析技術

       在壩體架設兩臺雙目視覺儀,利用光學攝像機拍攝的現場干灘照片,將兩張照片進行校準,經過圖像分析處理得到干灘水際線輪廓,將得到的水際線輪廓與預先設定的參數進行算法處理,得到實際水線距離,即干灘長度。

圖3 圖像分析

2)雙目視覺技術

同時通過雙目視覺技術:兩個雙目視覺儀是平行且等距進行固定的,模擬人眼結構。兩個探頭同一時間拍攝的像片通過攝影測量技術,能夠構建出真實的三維立體場景,如果在視野內有絕對參考物體,則可得出三維立體圖內任意一點的絕對位置。此技術輔助上述圖像分析原理更加真實可靠的得到干灘相應參數。

 圖4 利用雙目視覺技術形成的干灘的三維界面

 3)紅外熱像技術

3所示為經過攝影測量的接近對比分析,在天氣晴好或者圖片效果好的情況下該方法有效;而天氣惡劣或者圖片效果不好的情況下會利用熱像圖譜分析法。因為水、尾砂的比熱容不同,存在較大溫度差。因此熱線圖譜和圖片類似,都具有共同的分析特征。原理與方法如下:

1)通過測量獲得設備安裝地點的三維坐標。

2)圖像圖譜獲得位置確定,定向定焦圖幅范圍確定,又有三維點云對照,因此圖像圖譜中可選擇若干點與三維點云對應,即若干點的真實三維坐標和圖像圖譜坐標一一對應。

3)獲得干灘長度:經過圖像圖譜分析很容易獲得干灘水線,模型的三維坐標也已經建立,可獲得干灘長度數據。

4)獲得灘頂高程:當壩頂形態改變,必然導致圖像圖譜與原始圖像圖譜不對應,也與三維模型不對應。但通過三角函數可獲得選擇點的高程值。

5)獲得干灘坡度:當已知干灘長度和灘頂高程,便可以計算出干灘坡度。

圖5 紅外熱像技術分析效果圖

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