[发明专利]一种基于城市影像资料确定洪水中人体稳定性的方法

权利要求书

1.一种基于城市影像资料确定和检验洪水中人体失稳时水流条件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)，提出影像资料中人体与实际人体的比尺关系的方法，进而确定人体所在位置的水深大小，具体步骤如下：

步骤(1.1)，若影像资料中的人体附近具有已知实际长度的参照物，根据参照物的实际长度与图上长度确定比例关系；

步骤(1.2)，若影像资料中没有具有已知实际长度的参照物，以影像资料所在地区的平均身高为参考依据，利用人体的身高与臂长的关系，确定人体的手臂长度，再确定资料中物体实际长度与图上长度的比例关系；

步骤(1.3)，根据步骤(1.1)或步骤(1.2)确定的比例关系，计算相应的来流水深；

步骤(2)，将影像资料分为具有漂浮物的视频资料、图片资料和没有漂浮物的视频资料，然后根据视频资料中漂浮物移动距离计算视频资料中的水流流速，根据伯努利方程计算图片或没有漂浮物的视频资料中的水流流速，具体步骤如下：

步骤(2.1)，对于具有漂浮物的视频资料，根据一段时间内漂浮物移动的距离确定水面流速，考虑水面流速与垂线平均流速的关系，计算人体前方水流的平均流速；

步骤(2.2)，对于图片或没有漂浮物的视频资料，测量出人体所在位置的壅水高度，再采用伯努利方程求解人体前方的水流的平均流速；

步骤(3)，利用已建立的洪水中人体失稳曲线检验步骤1、2得到的洪水中人体失稳水流条件即来流水深和来流流速的准确性，具体步骤如下：

步骤(3.1)，通过理论分析，建立洪水中人体失稳的临界流速公式，并采用模型人体失稳的水槽数据率定该公式的相关参数，率定后的洪水中人体失稳的临界流速公式为：

式中：H为影像资料中实际水深，H_P为影像资料中人体的实际身高，M_P为影像资料中人体的实际体重，ρ为水流密度；a₁，b₁，a₂，b₂是与人的身体特征相关的参数，a₁＝0.633、b₁＝0.367，a₂＝1.015×10^-3m³/kg、b₂＝-4.937×10^-3m³；α＝3.472，β＝0.188；

步骤(3.2)，利用步骤(3.1)中率定的公式，绘制不同水深情况下真实人体失稳的曲线；

步骤(3.3)，将步骤(1)和步骤(2)中的得到的洪水中人体失稳的水流条件即来流水深和来流流速的试验数据与步骤(3.2)绘制的曲线进行对比，检验步骤1、2得到的洪水中人体失稳水流条件即来流水深和来流流速的准确性；

所述步骤(2.1)中，用视频资料中人体附近的垂线平均流速U_VL近似代表人体前方水流的平均流速U，视频资料中人体前方水流的平均流速U的计算公式为：

其中，U_max为视频资料中水面的实际流速，ΔT为时间段，ΔL为在ΔT的时间段内图上的运动距离；S为影像资料的比尺；

所述步骤(2.2)中，先测量出人体所在位置的壅水高度ΔH，再采用伯努利方程求解人体前方水流的平均流速：

其中，ΔH为壅水高度，g为重力加速度，S为影像资料的比尺。

2.根据权利要求1所述基于城市影像资料确定和检验洪水中人体失稳时水流条件的方法，其特征在于：

所述步骤(1.1)中，影像资料的比尺S为：

其中，L_p为影像资料中已知长度的参照物的实际长度，L_s为影像资料中已知长度的参照物的图上长度；选取的已知长度的参照物应靠近洪水中的人体。