《圖像識別法河流流量測驗規(guī)范》編制說明

編制說明

一、工作簡況

1.1.任務來源

流量是水災害防治、水資源管理、水生態(tài)環(huán)境保護與水科學研究

的重要基礎信息，現有的傳統流量接觸式測驗設施存在建站成本高、

需人員值守、安裝維護困難等問題，且單套設備無法滿足低水、中水

和高水全量程監(jiān)測需求，成為制約智慧水利基礎感知體系建設、阻礙

現代水利建設發(fā)展的短板。

十四五”時期是加快水利改革發(fā)展的關鍵期，也是全面實現智慧

水利的攻堅期。智慧水利是新時期水利高質量發(fā)展的六大實施路徑之

一，水利智能感知技術與體系建設，是實現數字水利、智慧水利的關

鍵支撐。亟需大力推進流量監(jiān)測新技術新設備研發(fā)和推廣應用，加強

基礎研究與科技創(chuàng)新，充分運用現代科技手段，打造自動、智能、高

效的流量監(jiān)測預報分析評價全流程系統。

隨著計算機視覺技術在各個行業(yè)取得了重大突破，圖像識別技術

在河道流量測量中得到應用，相較傳統監(jiān)測手段在測驗效率、成本、

環(huán)境適應性方面均表現出巨大優(yōu)勢。該技術先進、成熟、可靠，目前

已經在貴州省、福建省、安徽省、四川省等20余省份水文測站和淠

史杭大型灌區(qū)及南水北調中線等重大工程得到應用。但行業(yè)內尚無圖

像識別法測流相關的技術標準和規(guī)程，不利于該技術產品的推廣與應

用因此，編制該標準能夠填補圖像識別法流量測驗標準規(guī)范的空白，

有利于圖像識別法測流技術的推廣，為非接觸式流量測驗帶來技術革

新，為推動水利高質量提供有力科技支撐和強力驅動，具有顯著的經

濟和社會效益。

本標準的主編單位：武漢大學、長江水利委員會水文局。

本標準的參編單位：黃河水利委員會水文局、海河水利委員會水

文局、珠江水利委員會水文局、貴州省水文水資源局、福建省水文水

資源勘測中心、湖北省水文水資源中心、四川省水文水資源勘測中心、

浙江省水文管理中心、廣東省水文局、安徽省水文局、河北省水文勘

測研究中心、湖南省水文中心、陜西省水文水資源勘測中心、山東省

水文中心、郴州市水利局、武漢大水云科技有限公司、河南黃河水文

科技有限公司、杭州?？低晹底旨夹g股份有限公司。

1.2.主要工作過程

1.2.1成立標準編制組

2021年10月，武漢大學和長江水利委員會水文局組建了由黃河

水利委員會水文局、海河水利委員會水文局、珠江水利委員會水文局、

等單位的行業(yè)專家及一線人員組成的標準編制組，制定了標準編制工

作方案，開展標準編制工作。標準編制前期，編制組首先進行了相關

資料的收集整理，調研了相關的國家或行業(yè)標準，如《河流流量測驗

規(guī)范》GB50179-2015、《聲學多普勒流量測驗規(guī)范》SL337-2006、

《水文自動測報系統技術規(guī)范》SL61-2015等相關標準和資料，對上

述資料進行了認真分析、學習和研討，明確了圖像識別法測流技術的

技術要求和適用范圍，初步理順了標準編制的方向和思路，確定了標

準編制框架、各項工作完成時間節(jié)點及各參編人員的任務分工。

2022年3月10日，標準編制組完成《視頻測流測驗規(guī)范》標準

立項申請書和標準初稿，提交中國水利學會進行初審，并通過中國水

利學會標準化工作辦公室審核。

1.2.2標準立項

2022年3月29日，中國水利學會以現場會議和線上會議相結合

的方式組織召開立項專家論證會，會議成立了專家組，聽取了標準提

案單位對標準立項背景、必要性、可行性、應用前景、已有工作基礎

及與相關標準協調關系等的情況匯報。經質詢討論，立項論證專家組

同意該標準立項，同時提出了修改意見和建議。專家組意見及建議主

要包括：

（1）鑒于“測流”和“測驗”的概念問題，建議將標準名稱改

為《圖像識別法河流流量測驗規(guī)范》。

（2）應明確布設視頻采集裝置的方法和相應條件，在安裝規(guī)定

中描述采集視頻的角度、高度、方向相關要求，標準中可提出測驗工

作時視頻信號采集和工作模式布設的建議或要求。

（3）應明確結果準確度、攝像頭視距、清晰度等指標；同時在

使用時需要調整的內容應進行規(guī)范，參數率定、場景布設等條文要求，

需進行核定和細化。

（4）應明確適用的測驗條件，如測驗前是否需了解含沙量情況、

河面穩(wěn)定性情況、漂浮物干擾情況等，若表面大風、浮冰等情況，是

否有環(huán)境限定條件；

（5）制定標準時需嚴格注意定性和定量問題，建議將“4.1a”

中的“測驗河段順直度”改為“測驗河段順直”；補充章節(jié)明確視頻

測流的基本組成，包含系統的組成和一些組件的功能、性能指標等；

（6）需明確提出流速測驗假設證據，率定時明確參考值的選擇

方式（是采用流速儀率定、走航式ADCP率定、H-ADCP率定還是二

線能坡法）；對于率定結果，應盡可能保留于數據庫中，若可以分區(qū)

段進行率定，也可考慮多手段進行結合。

（7）需補充說明對于無穩(wěn)定的220伏50赫茲的單向供電電流情

況下，如山區(qū)或偏遠地帶，是否可以通過太陽能、光伏發(fā)電、蓄電池

等方式供電；

根據立項論證專家意見，標準編制組逐條進行討論，對標準初稿

進行了多次修改與完善。

2022年6月15日，中國水利學會發(fā)布該標準立項公示，詳見《“水

學〔2022〕88號”》文件。

1.2.3形成征求意見稿

2022年6月至2022年7月，根據專家組意見，標準編制組多次

組織會議討論，對標準初稿進行了逐條修改，于2022年7月19日形

成初稿第二稿。在聽取中國水利學會的建議后，由編寫組組織，于7

月29日召開專家意見內部咨詢會，在此基礎上，形成《圖像識別法

河流流量測驗規(guī)范》（征求意見稿）上報。

1.3.主要起草人及其所做的工作

表1主要起草人及其工作內容

序號姓名工作內容

作為標準的主要負責人，負責制定標準編制

的技術路線、標準章節(jié)主要框架及內容，組

陳華

織實施標準編制工作，審定標準文本及編制

說明。

作為標準的主要技術負責人，參與制定標準

劉炳義編制的技術路線、標準章節(jié)主要框架及內容，

指導編制標準文本及編制說明等。

作為標準的主要技術負責人，指導制定標準

王俊編制的技術路線、標準章節(jié)主要框架內容、

編制標準文本及編制說明等。

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

張亭

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

王兵

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

李蘭濤

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

李春麗

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

熊佳

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

王衡生

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

王貝

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

吳瓊

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

鄧山

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

陳璽

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

林云發(fā)

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

閆金波

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

李樹森

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

拓展翔

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

徐嘉

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

吳益華

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

李建梅

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

楊珍

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

李翔

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

胥金

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

何錫君

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

曾維漢

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

化鋒

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

紀春學

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

李廣源

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

董號強

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

衣學軍

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

劉繼軍

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

胡林涓

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

鄭曉燕

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

劉維高

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

項伍林

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

嵇瑩

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

孫豹

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

陳定

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

景揚斌

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

黃凱霖

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

毛成

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

汪蕓

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

譚豐俊

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

高亞芬

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

王偉鵬

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

欽照明

編制說明等技術報告

作為標準的主要編制人員，編制標準文本及

楊愷

編制說明等技術報告

二、主要內容說明及來源依據

2.1.主要內容

本標準共包括6章，分別為：范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定

義、基本規(guī)定、儀器安裝、流速和流量測驗。

（1）范圍

規(guī)定了圖像識別法用于河流流量測驗所涉及基本要求、技術要求

及適用范圍。所定范圍的寫法與GB50179-2015河流流量測驗規(guī)范

等基本一致。

本標準適用于天然河流和人工河渠的流速流量測驗。

（2）規(guī)范性引用文件

本章說明了標準引用的相關國家標準、相關行業(yè)標準及技術規(guī)范

等文件。

（3）術語和定義

本章對本標準中出現的特定術語名詞進行解釋定義，包括圖像識

別法、代表流場、測速線、流速時空圖像法、地面標定點等作出了專

門的釋義。

（4）基本規(guī)定

本章針對圖像識別法測流的適用條件進行了規(guī)定，對測驗河段的

性質、環(huán)境，現場供電、通訊網絡設施情況，測驗河段的穩(wěn)定性進行

調查，對水位流量關系進行定線和檢驗，以確保極端條件下流量數據

的獲取。

本標準所指圖像識別法適用于時空圖像法，時空圖像法作為當前

成熟應用的方法；相較之下粒子圖像法對水面有漂浮物有較高要求，

有一定局限性，是前期用的較多的方法；光流法以通過大量的比測論

證，但投入實用的實例不多。三者均屬于圖像識別法范疇，對河流流

量測驗所涉及的基本要求一致，均可通過設置測速線計算表面流速，

故此次一并進行規(guī)范。

（5）儀器安裝

本章對圖像識別法流量測驗儀器的安裝進行了規(guī)范。對測驗河段

順直長度、水面波紋特征、測驗斷面，攝像機像素所覆蓋的河寬情況、

圖像資料相關參數作出了具體要求；對圖像識別法測流的主要儀器的

兩種類型進行了說明，即邊緣終端型和后臺計算型；對安裝步驟包括

主件設備、攝像機、立桿、供電及通訊設施進行了規(guī)范，安裝完成后

需檢查檢驗重點進行了詳細說明；同時對攝像機標定及標定誤差參數

范圍進行了規(guī)定。

（6）流速和流量測驗

本章對圖像識別法測流的水位數據、測速頻次、測流時刻進行了

規(guī)范，測速線的數目、位置、長度、起點距的設置進行了說明，對表

面流速測驗、斷面流量測驗的原理及操作步驟進行了規(guī)范。

對比測率定作出了基本規(guī)定，包括需要進行比測率定的場景、水

文條件、頻次以及誤差范圍。規(guī)范了樣本要求，測速線流速選擇要求，

換算關系率等，闡述了不具備比測條件的斷面如何進行成果合理性檢

查，以及水位流量關系曲線的定線與檢驗方式。

本章對圖像識別法測流的誤差來源及相應的誤差控制措施進行

了明確，其中誤差來源包括坐標系誤差、環(huán)境因素誤差、河段信息誤

差、流速插補誤差、攝像機精度誤差等，并針對以上誤差進行相應的

控制措施進行對應。

（7）附錄A

附錄A為規(guī)范性附錄，給出了圖像識別法河流流量計算表和圖

像識別法測流成果表，用于記錄測驗河段斷面流量流速面積法測驗相

關測驗成果。

（8）附錄B

附錄B為資料性附錄，主要闡述了時空圖像法流速測驗原理，

表明如何通過河流表面亮度的變化獲取河流表面流速大小。

2.2.主要來源依據

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是

注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修

訂版均不適用于本標準。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用

于本標準。

(1)GB50179河流流量測驗規(guī)范

(2)GB/T50095水文基本術語和符號標準

(3)GB/T15966水文儀器基本參數及通用技術條件

(4)GB/T41368水文自動測報系統技術規(guī)范

(5)GB/T28181安全防范視頻監(jiān)控聯網系統信息傳輸、交換、控制技

術要求

(6)GB/T15408安全防范系統供電技術要求

(7)GB50348安全防范工程技術規(guī)范

(8)SL651水文監(jiān)測數據通信規(guī)約

(9)SL/T247水文資料整編規(guī)范

三、專利情況說明

無。

四、與相關標準的關系分析

4.1.與國際、國外同類標準水平的對比情況，或與測試的國外樣品、

樣機的有關數據對比情況

目前國內外暫無專門針對圖像識別法測流的技術標準，暫無對比

情況。

4.2.與國內相關標準協調性分析

本標準參照現行了國家標準和行業(yè)標準，與現行國家、行業(yè)等標

準有較好的協調性。具體如下：

本標準與GB50179《河流流量測驗規(guī)范》在技術內容上相互協

調一致，其中測驗河段選擇參照GB50179中測驗河段的相關要求，

宜選用順直、穩(wěn)定、水流集中，無分流岔流、斜流、回流、死水等現

象，順直河段長度宜大于洪水時主河槽