河道砂石的开采和管理对河势稳定、河道规划治理以及河流生态的保护具有重要意义。由于河道勘测较为困难,河道砂石资源开采优化利用方面研究起步较晚。目前,河道砂石开采量缺乏切实有效的计算方法,一般砂石开采量以相关用途和地区经济指标估算为准,例如以混凝土与砂石的比例以及消耗的水泥量粗估采砂量,以采砂船运输数量统计相应采砂量等方法。这些方法往往需要大量相关资料,数据收集具有不便性且计算结果粗略,实施困难,局限性较大。因此需对河道砂石开采量的计算方法进行研究,为我国生态文明的建设以及制定采砂监管规划提供参考依据。本文分别研究了基于图像处理和多波束断面差分法测量河道砂石开采量的计算模型,其中多波束断面差分法利用非接触式测量法减少了对河道的破坏,为河道砂石测量过程中水生生态系统平衡的保护提供了新的方法。随着图像处理技术以及多波束测深系统的不断发展,其在水利方面的应用逐渐凸显,本文将利用图像处理技术分别进行水位线和泥沙交换层的识别,建立河道砂石开采量测量模型;利用多波束测深系统进行外业数据的采集处理与计算模型的设计。本文的主要研究内容和创新点包括:（1）设计了河道砂石开采量模型,通过对水位尺前后景灰度差异以及颜色特征的分析,分别用最大类间方差法、RGB颜色空间以及HSV颜色空间色彩分割实现对水位标尺的定位,并结合数字模板识别确定水位尺刻度,根据图像尺寸与像素值的比例实现了水位线的有效计算,最后结合南水北调水池水位尺图像特性进行了实地测试与改进。（2）分别建立了方向梯度直方图+支持向量机（HOG+SVM）测量模型、局部二值模式+支持向量机（LBP+SVM）测量模型与卷积神经网络测量模型,并应用于泥沙交换层测量。通过对含沙量图像梯度、纹理等空间域特征的提取分析、对每个模型参数的设置进行误差对比,确定了LBP+SVM测量模型为泥沙交换层测量的最佳方法。最后结合水位线的识别设计了河道砂石开采量计算模型。（3）提出了基于多波束测深系统的断面差分法河道砂石开采量测量模型,利用多波束测深系统对河道砂石开采前后区域进行实地勘测获取三维坐标数据,并对采集的外业数据进行校正滤波等处理,利用最邻近范围逼近法对前后两次测量数据进行配准确定测量区域,建立三维可视化立体模型,利用垂线断面差分法进行高程差的计算,并进行河道砂石开采量体积的计算。本研究试图通过对河道砂石图像数据与多波束数据的采集处理,建立相关计算模型进行河道砂石开采量的测量,在研究方法上具有一定的创新性,对河道砂石开采量的量化研究以及采砂规划的制定具有一定的参考意义。