[发明专利]一种实验水底地形观测方法

权利要求书

1.一种实验水底地形观测方法，其特征在于，其步骤如下：

在实验过程中一直测量并记录水槽侧壁地形剖面；

S1：实验开始，使水在水槽中进行流动；

S2：在某一个时间点停止水流，测量并记录此时水槽中部地形剖面；

S3：对同时刻的水槽中部地形剖面及水槽侧壁地形剖面进行同阶数的多项式拟合，分别得到水槽中部地形曲线及水槽侧壁地形曲线，并分别从得到的两个多项式中提取系数，组成中部地形剖面向量及侧壁地形剖面向量；

S4：重新打开水流，每隔一段的时间停止水流，测量并记录水槽中部地形剖面，再重复步骤S3，直至得到的中部地形剖面向量、侧壁地形剖面向量及多项式系数的数量均相同；

S5：若得到的多个中部地形剖面向量之间线性无关，多个侧壁地形剖面向量之间也线性无关，则进入下一步，若否，则返回步骤S2；

S6：将多个中部地形剖面向量及多个侧壁地形剖面向量转换为两组基向量，求出这两组基向量之间的变换矩阵；

S7：在任何时间点记录到的水槽侧壁地形剖面通过该变换矩阵可得到同时刻的水槽中部地形剖面。

2.根据权利要求1所述的一种实验水底地形观测方法，其特征在于，所述步骤S3中根据水槽侧壁地形剖面进行拟合后得到的多项式为a₀+a₁x+a₂x²+…+a_m-1x^m-1+a_mx^m，根据水槽中部地形剖面进行拟合后得到的多项式为b₀+b₁x+b₂x²+…+b_m-1x^m-1+b_mx^m，提取系数后得到的侧壁地形剖面向量为中部地形剖面向量为所述m为非负整数。

3.根据权利要求1所述的一种实验水底地形观测方法，其特征在于，设所述步骤S6中多个侧壁地形剖面向量得出的基向量为多个中部地形剖面向量得出的基向量为那么存在即可求出这两组基向量之间的变换矩阵A，所述n为非负整数。

4.根据权利要求1所述的一种实验水底地形观测方法，其特征在于，所述步骤S7的具体步骤为：

S71：对任一时刻观测到水槽侧壁地形剖面进行与之前步骤S2相同阶数的多项式拟合，提取该多项式的系数组成待处理向量；

S72：变换矩阵的逆矩阵乘待处理向量，得到目的向量；

S73：将目的向量提取为多项式的系数，得到水槽中部地形曲线的拟合多项式方程，最终可得到同时刻的水槽中部地形剖面。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种实验水底地形观测方法，其特征在于，通过超声波测深仪测量并记录水槽中部地形剖面。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种实验水底地形观测方法，其特征在于，水槽侧壁为标有坐标轴及刻度的透明玻璃，通过相机拍摄水槽侧壁地形的照片，再从该照片中提取出水槽侧壁地形剖面。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种实验水底地形观测方法，其特征在于，所述多项式拟合采用最小二乘法实现，并且均为相同阶数的拟合。