[發明專利]一種實驗水底地形觀測方法有效
| 申請號： | 201710254619.9 | 申請日： | 2017-04-18 |
| 公開（公告）號： | CN107179062B | 公開（公告）日： | 2019-06-21 |
| 發明（設計）人： | 詹杰民;馬文韜;龔也君;李雨田;羅瑩瑩;蔡文豪;趙陶;胡文清 | 申請（專利權）人： | 中山大學 |
| 主分類號： | G01B17/06 | 分類號： | G01B17/06 |
| 代理公司： | 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102 | 代理人： | 鄭永泉;邱奕才 |
| 地址： | 510275 廣東*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 地形剖面 水槽 觀測 水槽側壁 地形 任意時間點 變換矩陣 實驗過程 實驗效率 出水槽 基向量 記錄 兩組 泥沙 水體 推算 懸浮 測量 澄清 觀察 | ||
1.一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，其步驟如下：
在實驗過程中一直測量并記錄水槽側壁地形剖面；
S1：實驗開始，使水在水槽中進行流動；
S2：在某一個時間點停止水流，測量并記錄此時水槽中部地形剖面；
S3：對同時刻的水槽中部地形剖面及水槽側壁地形剖面進行同階數的多項式擬合，分別得到水槽中部地形曲線及水槽側壁地形曲線，并分別從得到的兩個多項式中提取系數，組成中部地形剖面向量及側壁地形剖面向量；
S4：重新打開水流，每隔一段的時間停止水流，測量并記錄水槽中部地形剖面，再重復步驟S3，直至得到的中部地形剖面向量、側壁地形剖面向量及多項式系數的數量均相同；
S5：若得到的多個中部地形剖面向量之間線性無關，多個側壁地形剖面向量之間也線性無關，則進入下一步，若否，則返回步驟S2；
S6：將多個中部地形剖面向量及多個側壁地形剖面向量轉換為兩組基向量，求出這兩組基向量之間的變換矩陣；
S7：在任何時間點記錄到的水槽側壁地形剖面通過該變換矩陣可得到同時刻的水槽中部地形剖面。
2.根據權利要求1所述的一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，所述步驟S3中根據水槽側壁地形剖面進行擬合后得到的多項式為a0+a1x+a2x2+…+am-1xm-1+amxm，根據水槽中部地形剖面進行擬合后得到的多項式為b0+b1x+b2x2+…+bm-1xm-1+bmxm，提取系數后得到的側壁地形剖面向量為中部地形剖面向量為所述m為非負整數。
3.根據權利要求1所述的一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，設所述步驟S6中多個側壁地形剖面向量得出的基向量為多個中部地形剖面向量得出的基向量為那么存在即可求出這兩組基向量之間的變換矩陣A，所述n為非負整數。
4.根據權利要求1所述的一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，所述步驟S7的具體步驟為：
S71：對任一時刻觀測到水槽側壁地形剖面進行與之前步驟S2相同階數的多項式擬合，提取該多項式的系數組成待處理向量；
S72：變換矩陣的逆矩陣乘待處理向量，得到目的向量；
S73：將目的向量提取為多項式的系數，得到水槽中部地形曲線的擬合多項式方程，最終可得到同時刻的水槽中部地形剖面。
5.根據權利要求1至4任一項所述的一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，通過超聲波測深儀測量并記錄水槽中部地形剖面。
6.根據權利要求1至4任一項所述的一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，水槽側壁為標有坐標軸及刻度的透明玻璃，通過相機拍攝水槽側壁地形的照片，再從該照片中提取出水槽側壁地形剖面。
7.根據權利要求1至4任一項所述的一種實驗水底地形觀測方法，其特征在于，所述多項式擬合采用最小二乘法實現，并且均為相同階數的擬合。
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