1.一种无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，本方法中通过无人机搭载摄像机对河流进行航拍并根据拍摄内容进行计算获得河流表面流场，其特征在于，包括以下步骤：a对无人机搭载的摄像机进行标定，建立不同飞行高度下单个像素与实际长度之间的对应比例关系；b设定无人机巡航拍摄路径并计算拍摄点位，设定拍摄过程参数，再按照设定情况进行拍摄；c根据各个拍摄点位拍摄的图像，进行图像分析，得到图像坐标系下的表面流场；d根据图像坐标系到作为原型的河流坐标系的映射关系，进行坐标系转换，得到河流坐标系下的表面流场。

2.如权利要求1所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，所述a步骤中，对无人机搭载的摄像机进行标定具体过程如下：控制无人机升至不同高度并垂直向下拍摄，得到摄像机画面中ABCD四个角点的图像坐标序列分别为(uAi,vAi)、(uBi,vBi)、(uCi,vCi)、(uDi,vDi)，对应的高度序列为hi，其中i＝1,2,…；

高度为hi时，图像中单个像素对应的实际长度为：

上述公式(1)中，各字符意义为：

H：矩形ABCD的长；

W:矩形ABCD的宽；

(uAi,vAi)：不同飞行高度下A点图像坐标序列，i＝1,2,…；

(uBi,vBi)：不同飞行高度下B点图像坐标序列，i＝1,2,…；

(uCi,vCi)：不同飞行高度下C点图像坐标序列，i＝1,2,…；

(uDi,vDi)：不同飞行高度下D点图像坐标序列，i＝1,2,…；

hi:飞行高度序列，i＝1,2,…；

li：不同飞行高度下，每个像素对应的实际长度序列，i＝1,2,…；

再对(hi,li)序列，采用最小二乘法，得到摄像机标定函数：

l＝k×h+c                      (2)

公式(2)中h为飞行高度，l为单个像素对应实际长度，k、c为标定系数。

3.如权利要求1所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，所述b步骤具体包括如下步骤：1)先确定无人机飞行高度，无人机飞行高度在无人机限飞高度范围内，以满足摄像机摄像清晰度要求为前提按最大高度确认；

2)再设定无人机巡航拍摄路径并计算拍摄点位；对于测量河段，设定多个断面，相邻断面之间以避免出现漏拍区域并最大程度减小重复区域为原则确认相邻端面间距，无人机沿断面进行巡航，每个断面设置多个悬停点，每个悬停点对应1个测量区域，悬停点位置和间距按照能够拍摄完整个断面所在河流表面，且相邻测量区域之间最大程度减小重复区域为原则确认，悬停点采用的坐标系和被测河流坐标系一致；

3)再确认拍摄过程为，控制无人机从第一个断面靠近起始侧河岸的第一个悬停点开始，飞行至该第一个悬停点后悬停设定的拍摄时间，并垂直向下拍摄水流运动画面，拍摄完成后，沿该断面飞至下一个悬停点拍摄，直至该断面所有悬停点拍摄完毕后，控制无人机沿直线返回到起始河岸的下一个断面的第一个悬停点，以此重复完成待测量河段的所有设计断面的拍摄。

4.如权利要求3所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，控制无人机拍摄过程中，无人机在相邻悬停点之间以及相邻断面之间飞行时，以在控制范围内的最高速飞行。

5.如权利要求3所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，每个悬停点设定的拍摄时间为10秒。

6.如权利要求3所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，摄像机在拍摄时，要求摄像机画面长边方向与断面线垂直。

7.如权利要求1所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，所述c步骤中，具体为采用基于水流纹理特征图像分析方法或传统PIV图像分析方法，对每一个悬停点所对应的测量区域处水流运动图像进行分析，得到图像坐标系下的表面流场：(u,v,Vu,Vv)，并记录无人机飞行高度h；

其中图像坐标系为uov，横轴为u，纵轴为v；

(u,v)：流速矢量的图像坐标位置；

(Vu,Vv)：分别表示图像坐标系下u方向和v方向的速度分量。

8.如权利要求1所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，所述d步骤中，作为原型的河流坐标系采用WGS-84坐标系。

9.如权利要求8所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，所述d步骤中，进行坐标系转换前先计算飞行器飞行偏航角；偏航角为断面线与正北方向的夹角；已知每一个断面上悬停点坐标序列为：(xij,yij),其中i＝1,2,3,…M，j＝

1,2,3,…,N，i为断面编号，j为悬停点编号；每个断面上的悬停点均在一条直线上，据此得到每个断面上无人机飞行偏航角θi为：其中，(xij,yij)：河流所在坐标系下的无人机悬停点的坐标，其中i＝1,2,3,…M，j＝1,

2,3,…,N，i为断面编号，j为悬停点编号，M为总的断面数，N为断面总的悬停点数；θi：无人机飞行偏航角，i＝1,2,3,…M，i表示断面编号。

10.如权利要求9所述的无控制点条件下的无人机超宽河流表面流场快速测量方法，其特征在于，所述d步骤中，坐标系转换具体过程为：对于每一个测区，无人机悬停坐标与悬停高度已知，且无人机悬停位置位于摄像机视场投影平面的正中间，测区长边与断面线垂直，无人机与河流均采用同一坐标系，根据该限定性条件，建立图像坐标系到河流坐标系的映射关系如下；

某断面某个测区处的河流坐标系与图像坐标系，xy坐标轴代表河流坐标系，uv坐标轴代表图像坐标系，X轴平移参数为aij，Y轴平移参数为bij，偏航角为θi，比例系数为K；其中i＝

1,2,3,…M，j＝1,2,3,…,N，i为断面编号，j为悬停点编号，M为总的断面数，N为断面总的悬停点数；

其中，河流坐标系固定不变，由于无人机悬停位置不同，导致每个测区的平移参数aij和bij均不同，需要计算每个测区的平移参数；

偏航角θi根据式(3)求得；

无人机悬停高度为h，根据式(2)得到：K＝k×h+c；

设某断面某个悬停点坐标为(xij,yij)，对应的图像坐标为(u0,v0)，由于无人机悬停位置位于摄像机视场投影平面的正中间，则u0和v0分别为画面长度、短边分辨率一半，为常数，如对于4K分辨率的摄像机，其画面中心点图像坐标u0＝2048，v0＝1080；

根据两坐标轴的旋转及平移几何关系，得到：

则测区映射关系常数aij,bij为：

对于图像坐标系下流场(u,v,Vu,Vv)，流速矢量位置坐标(u,v)，按照下式将其转换到河流坐标系下(x,y)，即(u,v)→(x,y)：再进行速度矢量坐标系转换；

将水流特征点速度矢量场(u,v,Vu,Vv)中的速度矢量(Vu,Vv)转换到河流坐标系中，即(Vu,Vv)→(Vx,Vy)，转换公式如下：式中Vx为河流坐标系下x方向的流速分量，Vy为河流坐标系下y方向的流速分量；

这样，通过上述步骤，将图像坐标系下流场(u,v,Vu,Vv)，转换到河流坐标系中，得到(x,y,Vx,Vy)；在得到河流坐标系下，每个断面、每个测区的表面流场后，再采用常规数据插值及数据拼接方法，即可得到河流坐标系下全河段表面流场。