【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及環境監測，具體涉及一種基于無人機的水體透明度快速測量方法。
技術介紹
1、當前快速獲取河流透明度的方法主要依賴于傳統工具和儀器，如塞氏盤和透明度計。盡管塞氏盤和透明度計在透明度測量方面有一定的應用價值，但它們存在若干技術問題。
2、塞氏盤是一種簡便的測量工具，通常由一個黑白相間的圓盤和一根測量桿組成。使用時，將塞氏盤緩慢放入水中，直至其消失不見，然后記錄該深度，作為透明度的指標。這種方法操作簡單，成本低廉，適用于各種水體環境，但塞氏盤的測量方法依賴于人工操作，主觀性較強，結果容易受到人為因素和環境條件的影響。不同的操作人員在不同的環境可能得到不同的測量結果，缺乏一致性和重復性。此外，塞氏盤在波浪、渾濁水體和深水環境中使用時，測量精度大大降低。
3、透明度計是一種更為現代化的儀器，利用光學原理進行測量。它通過發射光束穿過水體，并檢測穿透后的光強度來計算透明度。透明度計的測量精度較高，適合于精細化的水質監測。然而，其應用需要特定的設備和技術支持，設備成本較高，維護復雜，對操作人員的專業素質要求較高，且在野外復雜環境中，透明度計的使用受到設備便攜性和操作條件的限制，難以實現大范圍、快速的透明度監測。
4、因此現有技術在快速獲取河流透明度方面存在操作復雜、主觀性強、設備依賴性高等問題，難以滿足現代環境監測對快速、準確和自動化的需求。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請實施例提供一種基于無人機的水體透明度快速測量方法，本申請實施例的自動化程度
2、本申請實施例提供以下技術方案：一種基于無人機的水體透明度快速測量方法，包括：
3、控制無人機垂直飛行至水體上方的預定高度，所述無人機上搭載激光發射器、風速傳感器和攝像裝置；
4、控制所述激光發射器向水體發射激光束，采用光電探測器探測激光束在散射光路上不同位置和時間對應的散射光強度；
5、通過所述攝像裝置實時獲取散射光路上不同位置和時間對應的激光交點成像信息，將不同位置和時間對應的激光交點成像信息和不同位置和時間對應的散射光強度進行數據融合，獲得激光束在散射光路上不同位置和時間對應的原始散射光強度；
6、在散射實驗條件下模擬不同風速條件下的波浪特征，分析不同波浪特征參數對散射光強度的影響，定義波浪修正系數，創建不同風速下的波浪修正系數表；
7、根據所述風速傳感器實時獲取的散射光路上不同位置和時間對應的風速數據，根據所述風速數據在所述波浪修正系數表中進行匹配，獲得散射光路上不同位置和時間對應的波浪修正系數；
8、通過所述波浪修正系數對所述原始散射光強度進行修正，獲得散射光路上不同位置和時間對應的修正后的散射光強度；根據所述修正后的散射光強度計算當前水體透明度。
9、根據本申請一種實施例，根據所述修正后的散射光強度計算當前水體透明度，包括：
10、根據散射光強度、波浪修正系數與水體透明度之間的對應關系，建立水體透明度數據庫，根據所述修正后的散射光強度在所述水體透明度數據庫中進行匹配，獲得散射光路上不同位置和時間對應的參考透明度；
11、根據所述參考透明度、當前的散射光強度和對應的波浪修正系數，計算獲得所述當前水體透明度。
12、根據本申請一種實施例，根據散射光強度、波浪修正系數與水體透明度之間的對應關系，建立水體透明度數據庫，包括：
13、通過實驗獲取不同水體透明度條件下的激光成像數據，利用相位函數模擬不同水質條件下的光散射角度分布，根據相位函數計算出的理論散射光強度，記錄對應的散射光強度、波浪修正系數與水體透明度，獲得所述水體透明度數據庫。
14、根據本申請一種實施例，通過所述攝像裝置實時獲取散射光路上不同位置和時間對應的激光交點成像信息，包括：
15、根據所述攝像裝置實時獲取散射光路上不同位置和時間對應的二維激光交點成像信息，采用圖像濾波和去噪算法，對所述二維激光交點成像信息中的雜光和噪聲進行識別和去除；在所述二維激光交點成像信息中提取關鍵特征，所述關鍵特征包括散射光的散射角度、位置和散射光強度分布。
16、根據本申請一種實施例，根據下式，將不同位置和時間對應的激光交點成像信息和不同位置和時間對應的散射光強度進行數據融合，獲得激光束在散射光路上不同位置和時間對應的原始散射光強度，包括：
17、
18、其中，和分別為光電探測器和攝像裝置的數據權重，為從所述激光交點成像信息中獲得的散射光強度，為通過所述光電探測器獲得的散射光強度，為融合后的散射光強度。
19、根據本申請一種實施例，將不同位置和時間對應的激光交點成像信息和不同位置和時間對應的散射光強度進行數據融合后，還包括：
20、計算激光束的理論入射光強度，并計算融合后的散射光強度和所述理論入射光強度的比值，對所述融合后的散射光強度進行歸一化處理，將獲得的歸一化散射光強度作為所述原始散射光強度。
21、根據本申請一種實施例，在散射實驗條件下模擬不同風速條件下的波浪特征，分析不同波浪特征參數對散射光強度的影響，定義波浪修正系數，其中，所述波浪修正系數定義為下式：
22、
23、其中，為波浪修正系數，為入射角變化修正系數，為光路長度變化修正系數、為表面反射修正系數。
24、根據本申請一種實施例，所述波浪特征參數包括波幅、波長和波面傾斜角。
25、根據本申請一種實施例，通過所述波浪修正系數對所述原始散射光強度進行修正的公式如下：
26、=
27、其中，為修正后的散射光強度，為原始散射光強度，為波浪修正系數。
28、根據本申請一種實施例，根據所述參考透明度、當前的散射光強度和對應的波浪修正系數，通過下式計算獲得所述當前水體透明度：
29、
30、其中，tc為當前水體透明度，is為當前的散射光強度，為波浪修正系數，td（1.2...n）為參考透明度，n為水體透明度數據庫中匹配到的參考透明度值的數量。
31、與現有技術相比，本說明書實施例采用的上述至少一個技術方案能夠達到的有益效果至少包括：
32、1.本專利技術實施例通過實時調整激光和智能波浪校正算法，減少了環境干擾，確保了激光散射數據的準確性，大幅提高了水體透明度測量的精度。
33、2.本專利技術實施例采用無人機平臺和多傳感器融合技術，使系統能夠適應不同類型的水體和復雜環境，自動化程度高，減少了人為干預，提高了測量效率和數據獲取的便捷性。
34、3.本專利技術實施例利用激光反射數據與透明度數據庫匹配的技術，實現了水體透明度的實時計算和輸出，為環境監測和水資源管理提供了及時、準確的決策支持。此外，多傳感器數據融合和智能波浪校正算法確保了測量數據的可靠性和一致性，為后續的水質分析和污染評估提供了高質量的數據基礎本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據所述修正后的散射光強度計算當前水體透明度，包括：
3.根據權利要求2所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據散射光強度、波浪修正系數與水體透明度之間的對應關系，建立水體透明度數據庫，包括：
4.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，通過所述攝像裝置實時獲取散射光路上不同位置和時間對應的激光交點成像信息，包括：
5.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據下式，將不同位置和時間對應的激光交點成像信息和不同位置和時間對應的散射光強度進行數據融合，獲得激光束在散射光路上不同位置和時間對應的原始散射光強度，包括：
6.根據權利要求5所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，將不同位置和時間對應的激光交點成像信息和不同位置和時間對應的散射光強度進行數據融合后，還包括：
7.根據權利要求1所述
8.根據權利要求7所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，所述波浪特征參數包括波幅、波長和波面傾斜角。
9.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，通過所述波浪修正系數對所述原始散射光強度進行修正的公式如下：
10.根據權利要求2所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據所述參考透明度、當前的散射光強度和對應的波浪修正系數，通過下式計算獲得所述當前水體透明度：
...【技術特征摘要】
1.一種基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據所述修正后的散射光強度計算當前水體透明度，包括：
3.根據權利要求2所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據散射光強度、波浪修正系數與水體透明度之間的對應關系，建立水體透明度數據庫，包括：
4.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，通過所述攝像裝置實時獲取散射光路上不同位置和時間對應的激光交點成像信息，包括：
5.根據權利要求1所述的基于無人機的水體透明度快速測量方法，其特征在于，根據下式，將不同位置和時間對應的激光交點成像信息和不同位置和時間對應的散射光強度進行數據融合，獲得激光束在散射光路上不同位置和時間對應的原始散射光強度，包括：
6.根據權利要求5所述的基于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：顏旭，徐蘇士，陳吉吉，姜兵琦，王琛，董雷，陶蕾，荊紅衛，沈秀娥，郭婧，
申請(專利權)人：北京市生態環境監測中心，
類型：發明
國別省市：
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