一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，包括：获取河流断面的水位序列；根据所述水位序列进行拉格朗日插值，确定网格化水位；获取河床高程信息；根据所述河床高程信息进行拉格朗日插值，确定网格化河床高程；根据所述网格化水位和所述网格化河床高程确定网格化水深；获取河流断面的流速值；根据所述流速值进行拉格朗日插值，确定网格化表面流速；根据所述网格化表面流速确定网格化断面平均流速；根据所述网格化断面平均流速和所述网格化水深确定河流的断面流量。本发明专利技术通过断面流速和水位信息对河流流量进行确定，提高了河流流量估算的准确性。流流量估算的准确性。流流量估算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法


[0001]本专利技术涉及河流流量估算领域，特别是涉及一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法。

技术介绍

[0002]河流流量的测量方法主要有直接测量法和遥感法。直接测量法采用直接和河流接触的测量方法，主要有基于流速计的水文站和和声学多普勒流速剖面仪，但受到经济因素和复杂环境的影响，部署难度大且探测成本高。传统的遥感法主要通过微波遥感器探测的河流宽度、水位或流速等参数，结合河流实测流量建立经验模型。该方法无需河流断面流速分布和河床高程信息，降低了探测难度，但泛在能力差，需根据具体的观测点进行特定经验模型的建立，且时空分辨率较低，体积和功耗大，无法通过单一传感器获得河流流量信息。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，通过断面流速和水位信息对河流流量进行确定，提高了河流流量估算的准确性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，包括：
[0006]获取河流断面的水位序列；
[0007]根据所述水位序列进行拉格朗日插值，确定网格化水位；
[0008]获取河床高程信息；
[0009]根据所述河床高程信息进行拉格朗日插值，确定网格化河床高程；
[0010]根据所述网格化水位和所述网格化河床高程确定网格化水深；
[0011]获取河流断面的流速值；
[0012]根据所述流速值进行拉格朗日插值，确定网格化表面流速；
[0013]根据所述网格化表面流速确定网格化断面平均流速；
[0014]根据所述网格化断面平均流速和所述网格化水深确定河流的断面流量。
[0015]可选的，所述获取河流断面的水位序列之前还包括：
[0016]对河流断面进行网格化处理。
[0017]可选的，所述网格化水位计算公式如下：
[0018][0019]其中，H
ri
为网格化水位，B
i
为网格位置，x
k
为第k个测量点的位置，x
j
为第j个测量点的位置，y
j
为第j个水位信息。
[0020]可选的，所述网格化河床高程的计算公式如下：
[0021][0022]其中，H
bi
为网格化河床高程，z
j
为第j个测量点位置的河床高度。
[0023]可选的，所述网格化水深的计算公式如下：
[0024]h
ri
＝H
ri
‑
H
bi
[0025]其中，h
ri
为网格化水深。
[0026]可选的，所述网格化表面流速的计算公式如下：
[0027][0028]其中，v
i
为网格化表面流速，v
j
为第j个测量点对应的流速。
[0029]可选的，所述网格化断面平均流速的计算公式如下：
[0030][0031]其中，为网格化断面平均流速，m为第一河床粗糙度相关参数，k
s
为第二和河床粗糙度相关参数。
[0032]可选的，所述河流的断面流量的计算公式如下：
[0033][0034]其中，Q
r
为河流的断面流量，B
up
为河流宽度的上界，B
down
为河流宽度的下界。
[0035]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0036]本专利技术提供了一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，根据水位序列进行拉格朗日插值，确定网格化水位；根据河床高程信息进行拉格朗日插值，确定网格化河床高程；根据网格化水位和网格化河床高程确定网格化水深；根据流速值进行拉格朗日插值，确定网格化表面流速；根据网格化表面流速确定网格化断面平均流速；根据网格化断面平均流速和网格化水深确定河流的断面流量。通过断面流速和水位信息对河流流量进行确定，提高了河流流量估算的准确性。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术提供的基于GNSS反射信号的河流流量估算方法流程图；
[0039]图2为河流的俯视图；
[0040]图3为河流的断面图；
[0041]图4为本专利技术提供的基于GNSS反射信号的河流流量估算方法具体工作流程图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0043]本专利技术的目的是提供一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，通过断面流速和水位信息对河流流量进行确定，提高了河流流量估算的准确性。
[0044]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0045]如图1所示，本专利技术提供的一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，包括：
[0046]步骤101：获取河流断面的水位序列。
[0047]步骤102：根据所述水位序列进行拉格朗日插值，确定网格化水位。其中，所述网格化水位计算公式如下：
[0048][0049]其中，H
ri
为网格化水位即河流水面到断面底部的距离，B
i
为网格位置，x
k
为第k个测量点的位置，x
j
为第j个测量点的位置，y
j
为第j个水位信息。
[0050]步骤103：获取河床高程信息。
[0051]步骤104：根据所述河床高程信息进行拉格朗日插值，确定网格化河床高程。其中，所述网格化河床高程的计算公式如下：
[0052][0053]其中，H
bi
为网格化河床高程即其中网格i对应的河床高程，z
j
为第j个测量点位置的河床高度。
[0054]步骤105：根据所述网格化水位和所述网格化河床高程确定网格化水深。
[0055]其中，所述网格化水深的计算公式如下：
[0056]h
ri
＝H
ri
‑
H
bi
[0057]其中，h
ri
为网格化水深。
[0058]步骤106：获取河流断面的流速值。
[0059]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，其特征在于，包括：获取河流断面的水位序列；根据所述水位序列进行拉格朗日插值，确定网格化水位；获取河床高程信息；根据所述河床高程信息进行拉格朗日插值，确定网格化河床高程；根据所述网格化水位和所述网格化河床高程确定网格化水深；获取河流断面的流速值；根据所述流速值进行拉格朗日插值，确定网格化表面流速；根据所述网格化表面流速确定网格化断面平均流速；根据所述网格化断面平均流速和所述网格化水深确定河流的断面流量。2.根据权利要求1所述的基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，其特征在于，所述获取河流断面的水位序列之前还包括：对河流断面进行网格化处理。3.根据权利要求1所述的基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，其特征在于，所述网格化水位计算公式如下：其中，H
ri
为网格化水位，B
i
为网格位置，x
k
为第k个测量点的位置，x
j
为第j个测量点的位置，y
j
为第j个水位信息。4.根据权利要求3所述的基于GNSS反射信号的河流流量估算方法，其特征在于，所述网格化河床高程的计算公式如下：其中，H
bi
为网格...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，牛明杰，张波，杨东凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：