本专利属于水文地质和海洋工程领域，涉及基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法。
背景技术：
1、滑坡涌浪是一种由于滑坡体进入水体而引发的特殊波浪现象，涌浪具有高速度、大波高和强破坏力等特点，对沿海地区的人类活动和生态环境构成威胁。因此，对滑坡涌浪的观测和研究具有重要的科学和实际意义。
2、传统的滑坡涌浪观测方法主要依赖于现场观测和数值模拟。现场观测方法受限于观测设备的移动性和观测条件的限制，往往难以实现对滑坡涌浪的实时和全方位观测。数值模拟方法则依赖于对滑坡涌浪物理过程的准确建模和参数设置，但往往存在模型不确定性和参数选择困难等问题。
3、微波雷达技术作为一种遥感观测手段，具有高分辨率、高精度和全天候观测等优点。近年来，微波雷达技术在海洋观测、洪水监测和地质环境监测等领域得到了广泛应用。然而，将微波雷达技术应用于滑坡涌浪观测的研究还相对较少。
技术实现思路
1、本发明提出了一种基于基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，该方法通过设计和应用微波雷达系统，实现对滑坡涌浪的三维观测。该系统利用调频连续波(fmcw)雷达的高分辨率和高精度特性，通过多个雷达观测点全方位监测滑坡涌浪，结合数据处理算法和三维可视化技术，提供实时、全方位的滑坡涌浪观测数据。
2、为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
3、基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，包括如下步骤：
4、s1：采用钢丝线将滑坡涌浪试验场地等距划分，分割成多个矩形网格；
5、s2：选取多个雷达布置在网格上方，每个雷达监测一个网格区域，多个雷达紧密相连形成三维试验监测网络，俯视监测网格区域内的滑坡和涌浪；
6、s3：调整雷达波束形状为矩形，多个雷达监测区域合缝衔接，同时调整雷达的调频带宽以满足距离分辨率；
7、s4：采用同步器将多个雷达和爬高监测仪相连，并设定相同的涌浪监测频率，使雷达、爬高监测仪和同步器监测数据同步；
8、s5：雷达发射波束获取每个瞬态下涌浪表面点的三维坐标，将所有雷达监测数据放在同一坐标系，拼接获得整个流场的瞬态三维坐标；
9、s6：根据多瞬态的流场三维坐标提取涌浪波幅、波长、滑坡速度、涌浪波速、河道横断面流量，通过爬高监测仪获得涌浪岸坡爬高。
10、本发明的有益效果为：
11、(1)高精度监测与数据保留：本发明利用高精度的微波雷达技术，不仅能够在室内模型试验中实时捕捉滑坡和涌浪的细微变化，还能够完整保留整个试验过程中产生的所有数据。这种全面的数据记录为研究人员提供了宝贵的信息库，使得任何时刻的数据都能够被回溯和分析。
12、(2)全方位的观测能力：通过在试验场地周围精心布置的雷达观测网络，本发明实现了对模型滑坡涌浪的全方位监测。这种布局确保了从各个角度对滑坡全面捕捉，提高了数据的全面性和试验的准确性。
13、(3)实时数据获取与分析：本发明的系统能够实时捕捉并分析滑坡和涌浪的数据，为研究人员提供了即时反馈。这种实时性使得研究人员能够观察到滑坡和涌浪发展的动态过程，以及它们之间的相互作用。
14、(4)三维可视化效果：本发明通过三维可视化技术，将雷达监测到的点云数据转换为连续的曲面，生成滑坡和涌浪的直观三维图像。这种可视化技术不仅增强了数据的可理解性，而且便于研究人员分析和解释试验结果。
15、(5)后期数据处理的灵活性：本发明的系统设计允许在试验结束后对数据进行深入的后期处理和分析。研究人员可以根据研究需要，提取波高、波长、涌浪速度变化等关键参数，为滑坡涌浪的深入研究和模型建立提供了数据支持。
1.基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s3中，涌浪观测采用的是调频连续波雷达(2)，滑坡涌浪监测试验雷达监测距离分辨率需小于3mm，距离分辨率的计算方法为：
3.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s3中，雷达(2)采用自适应波束形成算法调整波束形状，控制雷达发射矩形波束，以使多个雷达(2)发射的波束合缝衔接，所述自适应波束形成算法为：
4.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s6中，涌浪在传播时的速度的计算和滑坡下滑速度的速度计算采用多普勒频移公式；
5.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s5中，获取涌浪三维坐标的方法包括，设雷达位于原点o(x0,y0,z0)，目标点p在三维空间中的坐标(x,y,z)通过以下公式计算：
6.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s5中，获得整个流场的瞬态三维坐标的方法包括：以其中一个雷达坐标为基准(t0,x0,y0,z0)，其余雷达拼接坐标，将不同雷达探测的数据配通过坐标点匹配的方法拼接到同一坐标系统中，得到一个瞬态中整个流场的三维坐标。
7.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s4中，同步每个雷达的的监测瞬态，以t＝0s为初始状态，设定雷达监测频率相同，监测时间相同，覆盖涌浪试验开始到结束状态，获得整个时间序列下试验的瞬态数据(t‘0～n,x’0～n,y’0～n,z‘0～n)。
8.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，在步骤s6中，涌浪波速和滑坡下滑速度v是选择两个相邻的瞬态数据进行计算，对于每个点，计算t2时刻相对于t1时刻的坐标变化，得到速度向量t2和t1为两相邻的瞬态数据，和分别是t2和t1时刻点的坐标，通过对每个坐标点同时求解速度向量，得到全场域涌浪速度场。
9.根据权利要求1所述的基于面阵微波雷达反射的滑坡涌浪物理试验观测方法，其特征在于，所述雷达(2)生成的涌浪三维点云使用曲面拟合技术，将点云数据转换为连续的曲面，生成涌浪三维图像。
