[发明专利]河岸侧蚀崩塌速率的试验测量系统及其量测方法

权利要求书

1.一种河岸侧蚀崩塌速率的试验量测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、试验准备，用颜色较深的模型沙精确制作出河岸侧蚀崩塌模型，所述河岸侧蚀崩塌模型侧面为具有倾角的梯型；然后在迎水面岸坡上用白色示踪剂进行均匀网格标记，形成等间距示踪网格，然后将白色示踪剂装入塑料瓶内，并在瓶盖上用针尖开一小孔，使得白色示踪剂可以挤射出为准，均匀网格则事先通过尺子在岸坡上用细线标出，然后再用白色示踪剂进行逐一标示，从而形成等间距的白色示踪网格，其中纵向网格线尽量设置为垂直水流流向，亦即平行于河岸侧蚀崩退方向；最后，将拍摄装置布置于水面上方，并与斜坡垂直，并采用较长焦距镜头以保证网格图像变形较小，并通过传输线将高清摄像头与计算机测量系统相连；

S2、进行侧蚀崩塌试验，采集模型网格灰度图像进行二值化处理；在河岸侧蚀崩塌试验过程中，受水流冲刷作用，迎水面岸坡不断崩退，包含白色示踪网格的土体不断坍塌入水中并被带走，通过计算机控制摄像头连续采集模型网格灰度图像，并对图像进行畸变校正；为了提取网格图像，首先需要通过下式进行二值化图像分割：

G(i,j)≥T(i,j)，G(i,j)＝255

G(i,j)＜T(i,j)，G(i,j)＝0

上式中，G(i,j)为图像中像素坐标为(i,j)处的灰度值，灰度值范围为(0-255)，0为黑色，255为白色；T(i,j)为进行二值化分割的阈值；设置该阈值时，要保证网格的连续性，同时也要尽量去除图像噪声；

S3、逐一搜寻各纵向网格线崩岸点位置；通过事先对图像标定，确定出每条网格线的图像横纵坐标变化范围；假设第k条纵向网格线的横坐标变化范围为(M₁＜I_k＜M₂)，纵坐标变化范围为(N₁＜J_k＜N₂)；先从(N₁～N₂)行进行纵向搜索，即从过水一侧逐渐向内侧岸坡方向搜索，对第j行(N₁＜j＜N₂)的像素，对在(M₁＜i＜M₂)范围内的像素进行逐个搜索，如果满足如下条件：

G(i,j)＝255，(M₁＜i＜M₂,N₁＜j＜N₂)

则第k条纵向网格线的崩塌点坐标X_k＝i，Y_k＝j；

图像坐标与模型坐标比例S可事先测定，识别出崩塌点并提取出该点坐标(X_k，Y_k)后，与图像与模型原点坐标(X₀，Y₀)相比，便可通过下式换算到模型崩岸点坐标：

x_k＝(X_k-X_o)×S

y_k＝(Y_k-Y_o)×S；

S4、计算河岸侧蚀崩退速率,依次对模型中的每条纵向网格线进行图像处理，提取出崩岸后网格节点坐标，并与对应纵向网格线初始岸线位置(x₀，y₀)对比，计算出每条纵向网格线的河岸侧蚀崩塌位移L，然后除以时间间隔Δt，便可获得河岸侧蚀崩塌速率v，即：

L=(xk-xo)2+(yk-yo)2]]>

v＝L/Δt。

2.根据权利要求1所述的河岸侧蚀崩塌速率的试验量测方法，其特征在于，S1中白色示踪剂由滑石粉掺兑20～40％左右的水搅拌而成。