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Ichiro Fujita, Yohei Kunita Journal of Hydro-environment Research 5 (2011) 323e331 指導教授：詹勳全

Application of aerial LSPIV to the 2006 flood of the Yodo River using a helicopter mounted high density video camera 應用空載 LSPIV 於 2006 淀川洪水量測. Ichiro Fujita, Yohei Kunita Journal of Hydro-environment Research 5 (2011) 323e331 指導教授：詹勳全 授課教授：謝平城 報 告 人：吳子佳. 簡報大綱. 前言 LSPIV 簡介

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Ichiro Fujita, Yohei Kunita Journal of Hydro-environment Research 5 (2011) 323e331 指導教授：詹勳全

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Presentation Transcript

  1. Application of aerial LSPIV to the 2006 flood of the Yodo River usinga helicopter mounted high density video camera應用空載LSPIV於2006淀川洪水量測 Ichiro Fujita, Yohei Kunita Journal of Hydro-environment Research 5 (2011) 323e331 指導教授：詹勳全 授課教授：謝平城 報 告 人：吳子佳

  2. 簡報大綱 • 前言 • LSPIV簡介 • LSPIV應用於2006 淀川洪水量測 • 討論 • 結論

  3. 前言

  4. 前言 • 傳統PIV影像分析侷限於數平方公分，而應用於洪水的量測需要使用LSPIV(大尺度質點影像量測法) • 運用衛星影像量測河面的流場，需要長時間且精度相對不高，因此用空載攝影機拍攝照片，在分析影像時能有較高的精度

  5. 介紹

  6. 空載LSPIV介紹 • LSPIV(Large Scale particle image velocity) • 大尺度質點影像量測法 • PIV的延伸應用，可提供較大尺度範圍之水面流速分佈情形。 • 空載LSPIV以攝影機架設在直升機上錄攝空拍影片，但相機會隨直升機飛行角度而傾斜，因此要針對飛行影響所作校正並且只擷取流場部分作分析。

  7. 切除背景影像移位 • Vector correction method • 向量校正方法 • 1.將連續重疊的影像部分作PIV(質點影像量測法) • 2.將重疊的影像替換成不同張並與步驟一比較向量變化即可做校正 • 透過地表控制點(GCPs)視為靜止點

  8. 切除背景影像移位 • Image correction method • 圖像校正方法 • 1. 將照片轉成正射影像 • 2. 透過轉點(Tie points) 將座標和多項式改正

  9. PIV參數設定

  10. 空載LSPIV追蹤質點 • 在洪水流動情況，表面存在的追蹤質點約可分為三種型式 • A. 表面因為紊動產生的波紋 • B. 浮在水面的物體 像是漂流木或垃圾 • C. 因為洪水帶動泥沙所造成水的顏色差異

  11. 應用

  12. 空載LSPIV應用於2006yodo river flood 桂川 • 2006.9.19 中午左右開始，量測面積為下游河段三條支流部分，直升機約飛行40分鐘 • 總共約10km長 宇治川 淀川 木津川

  13. 水流表面情況 • 大部分觀察到的表面都與水的表面粗糙度有關，因此透過A型(表面波紋)來追蹤。 • 其中Kizu支流(木津川)透過BC型(漂流物或水的顏色)來追蹤，因為太陽光的方向與其他河流不同。 • 河段某些部分沒有顯示任何類型的表面特徵，也就是表面顏色分佈幾乎是均勻，沒有明顯的特徵。

  14. PIV參數調整 • 取29.8KP這條斷面 • 比較連續照片間隔時間的影響 • 比較像素大小的影響

  15. 2D流場速度分布 • 淀川在下游29.6-30.4KP的河道直但有輕微的弧度 • 長800m寬270m的河道可清楚地用typeA(波紋)來追蹤 • 速度分布幾乎是均勻的2m/s 但河道一側速度略快(深度較深)

  16. 2D流場速度分布 • 上游35.4-36.4KP的河道 • 因為河道曲率影響流速分布不均勻 • 宇治川的最大流速相對小於桂川的流速 桂川 宇治川

  17. 2D流場速度分布 • 木津川0.0-0.8KP 的流速分布 • 主要跟著河段窄縮速度變快，河段變寬速度變緩

  18. 討論

  19. 結果與討論 • 下游29.8KP計算出流量為2980m3/s • 上游支流36.4KP計算出流量1190m3/s • 上游支流36.2KP計算出流量850m3/s • 上游支流2.1KP計算出流量760m3/s • 上下游相差約6%流量 • 空載LSPIV要拍攝到河道兩岸和地面控制點 • 地面控制點的個數會影響準確性 • 直升機速度要放慢(25m/s左右)使得兩張連續照片間有足夠分析的重疊空間

  20. 結論

  21. 結論 • 最大的難題在於追蹤質點(非人工)的選定和追蹤 • TypeA 為主要追蹤質點，不過當太陽光方向使得表面波紋不明顯時就換成TypeB或C • 當河寬小於10m可以以人工追蹤質點(Ex 2002 Takehara用米菓) • 這次洪水發生在白天因此拍攝清楚好分析，但若發生在晚上或是河道更寬或許就不能分析 • 空載LSPIV得到的2D流速分布可用來模擬3D模型。

  22. 謝謝

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