水文和其他科学家使用声学多普勒目前的分析器（ADCP）来测量水流量，或排放，河流和其他水道的体积速度。放电测量用于预测洪水和低水条件。虽然这种测量是有价值的，但ADCPS提供的数据也可用于在河流中创建更详细的水速分布的图片。
内置MATLAB的速度映射工具箱（VMT）®，使美国地质调查局(USGS)能够快速处理adcp记录的所有原始数据。结果是更好地理解空间流量分布和时间流量变化，使车辆行驶里程成为各种应用的有价值的工具。环境科学家用它来检测野生动物栖息地附近建筑物周围的水流分布。能源公司利用它来确定潮汐涡轮机的最佳位置。
美国地质调查局在各种项目和研究中使用了车辆行驶里程。例如，他们用它帮助美国陆军工程兵团评估密西西比河和俄亥俄河汇合处的流量分布，以便驳船能够在2011年创纪录的洪水期间安全地航行。美国地质勘探局的科学家利用车辆行驶时间研究河流中的弯道，确定在哪些地方需要保护海岸线以防止侵蚀，可视化五大湖近岸和河口地区的流动，以了解污染物的迁移，并帮助海滩健康研究，研究大湖支流运输亚洲鲤鱼卵的能力，以确定入侵物种的适宜产卵生境。
车辆行驶里程和adcp增加了依赖血流数据的研究步伐。在ADCP引入之前，研究人员使用声学多普勒测速仪或机械测流仪，基本上同时对水柱中的一点进行采样，而不是对整个水柱进行采样。团队可能花几天时间进行流量测量，花几个月时间用电子表格处理数据。今天，VMT可以在几分钟内完成同样的分析。
收集数据
通过将河流，流或配备有ADCP的船舶（图1）来收集流量数据。
ADCP将声音脉冲传输到水中，并处理流体中移动的粒子反射回来的回声(图2)。
通过确定发射脉冲返回ADCP的多普勒频移，可以计算粒子的速度先验了解传感器的几何和三角关系。当船移动时，ADCP使用GPS记录其位置。利用脉冲频率测量以及俯仰、横摇、航向和位置数据，该仪器计算并记录仪器下方水柱的三维速度数据向量。此外，ADCP还记录了水深、水面温度和声波后向散射(水柱中粒子反射的声音的数量)。经过适当的校正，声波后向散射能指示水中悬浮的泥沙量。
数据收集是一个迭代过程，垂直速度剖面至少每秒测量一次，从而产生大量的数据。为了准确测量流经水体的流量，美国地质调查局的研究人员完成了河流的多个断面，每个断面由数百到数千个垂直样本组成。垂直样本由一组向量表示，这些向量可能包含数十个单独的3D速度测量值。一个大型河流断面的数据集包含超过100,000个数据点是很正常的，而一个完整的研究可能需要10到30个断面。
开发速度映射工具箱
VMT是从MATLAB代码为过去的研究项目开发的。为了允许研究人员处理和可视化他们自己的ADCP数据，VMT背后的代码被修改为通用用途。对应用程序的修改包括添加新的特性和增强的数据分析和可视化功能。利用MATLAB中的鲁棒内插技术，开发了一种新的多断面结果聚合算法。通过使用Mapping Toolbox™功能，VMT能够生成测量流场的演示质量地理参考可视化，这一功能使研究人员能够在进行测量的物理环境中设置他们的分析。
VMT的发展包括为ADCP数据添加更多的可视化工具。例如，研究人员可以比较不同深度和地层的流速数据，绘制初级和次级环流模式，并在航空地图上绘制深度平均流速(图3)。
车辆行驶里程的图形界面的开发使研究人员更容易从ASCII文件导入数据或mat文件由adcp(图4)。研究人员可以使用此接口来加载和处理数据文件,创建易于理解的2 d和3 d MATLAB块速度数据(图5),导出处理过的数据和图形以进行进一步的分析和可视化，或访问与车辆行驶里程相关的数据处理工具，使数据可以用于其他程序，如地理信息系统(GIS)和谷歌Earth®．使用MATLAB Compiler™，VMT的开发人员创建了应用程序的独立可执行版本，研究人员无需安装MATLAB即可使用该版本。
革新速度的映射
除了VMT之外，USGS研究人员还使用MATLAB开发用于分析时间序列流量数据的工具，以及可用于校准来自ADCP或类似的多普勒的基于多普勒的仪器的工具，用于现有USGS的持续悬挂沉积物监测。USGS甚至向ADCP制造商提供了MATLAB代码，以帮助他们改进其计算整体放电的算法。这些工具与VMT一起有助于改变全世界地表水水文学的研究和数据分析程序。
研究人员分析与VMT数据的速度导致了研究的重大变化。今天，研究人员可以在现场笔记本电脑上运行VMT，并立即在近实时处理ADCP数据。必要时，结果用于指导该地区的进一步数据收集。过去根本无法实现这种方法，因为流量分析可能需要数月才能完成和生产较低分辨率的结果。
启用开放开发
VMT不仅仅是一种原型，而是一种具有界面的生产应用，即使是没有Matlab经验的科学家和研究人员，也可以轻松使用。使用MATLAB开发应用程序的一个关键优势是USGS科学家可以将他们的专业知识应用于水文学家，而不是依赖程序员创造生产软件。在整个工具箱的开发过程中，VMT开发人员纳入了来自科学MATLAB用户社区的许多想法和脚本。
来自USGS的VMT开发人员最近聘请了MathWorks顾问来帮助提高MATLAB代码的效率和性能，并增强界面布局。作为这项工作的一部分，VMT代码变得更加模块化，这有助于其他用户改进和增强它，作为开源开发工作的一部分。源代码可以从谷歌code下载。
关于主要USGS VMT开发人员
P. Ryan Jackson博士是一个水道学家，弗兰克L·恩格尔博士是美国地质调查的地理学家。在土木工程博士杰纳·坎帕尼亚议员，伊利诺伊州伊利诺伊大学举行博士学位，以及地理博士。杰克逊博士专注于环保流体力学，并配对采用水质仪器的ADCP，以研究全国各地的河流和湖泊的运输和混合问题。恩格尔博士专门从事氟的几何和研究蜿蜒溪流和河流流动进化与沉积物交通的相互作用。
