三峡蓄水后，库区航道条件得到一定程度改善，但以铜锣峡为代表的部分河段仍存泡漩为主的复杂流态碍航现象，严重影响过往船舶安全。受限于设备技术水平和数据处理方法，传统测量方式难以对复杂泡漩流态结构和船舶安全保障进行深入研究。因此，开展泡漩结构监测技术及应用研究具有重要意义。
　　本文采用当前先进的大疆经纬M210无人机，配备RTK实时动态载波相位差分定位系统，搭载X5S高分辨率相机，组成空间分辨率高、采样频率高，姿态稳定性好、定位精度高的无人机图像采集系统；分析得到针对原型河段的大范围、长时段快速测量技术；基于高清图像，研发了适用于野外测量的泡漩流态识别提取算法和运动追踪算法，并应用于铜锣峡河段的泡漩监测与分析，得到以下几个创新点和主要研究成果：
　　(1)构建了适用于野外大范围泡漩流态监测的硬件系统，提出了针对原型河道复杂情况下的泡漩流态原型测量技术，能够完成对大范围水域高分辨率图像的高速拍摄，对于4万m2的大面积水域，空间分辨率可达5cm/pixel。提出了针对不同监测目标采用巡航式或是悬停式测量模式，形成了整套量测图像的标定和重构方法。
　　(2)提出了加权耦合的PIV-FMV表面速度场计算方法和图像抖动消除方法，实现了对流态紊乱水域流速较为准确的计算。结合双帧图像下的泡漩结构脉动速度场散度特征，研发了泡漩结构识别定位算法；提出了以任意点(i,j)为原点，任意长度K为半径的沿u、v方向可变长度的具有较高鲁棒性的多尺度泡漩中心区域判别算子，实现了对不同形态、不同尺寸泡漩的准确定位；提出了泡漩结构轮廓边界提取的标准化速度场卷积算子，提取出了较为准确的泡漩边界；并提出了多帧图像下的泡漩识别结果互校正方法，消除了水面光斑扰动对识别结果的影响，最终完成了泡漩结构的准确定位及主要边界提取。算法对单个泡漩结构的定位误差和边界提取误差均达到1m以下。
　　(3)提出了基于泡漩中心运动预估计的泡漩结构运动追踪方法，利用当前帧泡漩区域速度场与后续帧预估区域速度场进行归一化互相关计算，定位后续帧的泡漩中心，实现了连续帧序列下的泡漩结构位移场计算和迁移速度计算。算法对迁移速度大于0.24m/s的泡漩结构能够敏感响应。
　　(4)在寸滩水位H=174m，流量Q=32000m3/s的水流条件下，铜锣峡出口河段的泡漩流态易发于主流与两岸回流交汇的部位，该处泡漩通常沿水流方向呈连续带状簇发的特点，典型的泡漩簇发带最长可由8股泡水连片构成，其尺寸约为66m×13m；主流与回流交汇处存在流速小于1m/s的低流速带，处于低流速带上的泡漩结构运动速度均小于0.24m/s，而主流侧的泡漩结构和回流区内部的泡漩结构则随水流方向一起运动，其运动速度基本和其周围局部水流速度一致。