Ichiro Fujita, Yohei KunitaJournal 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

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

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簡報大綱前言LSPIV簡介LSPIV應用於 2006 淀川洪水量測討論結論

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前言

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

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介紹

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。

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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

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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

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PIV參數設定

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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

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應用

空載 LSPIV應用於 2006 yodo river flood

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

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木津川

淀川

宇治川

桂川

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。

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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

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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 )

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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

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宇治川

桂川

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

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討論

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

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結論

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。

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謝謝