CN109813222A - 井室坐标测量辅助装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种井室坐标测量辅助装置及测量方法，该井室坐标测量辅助装置，包括底座及安装在底座一侧的辅助杆，底座所在平面与辅助杆所在平面垂直，所述辅助杆上设置多个配合孔，在所述底座的另一侧对应辅助杆的位置处设有标记槽，相邻的配合孔之间的距离相等，所述配合孔有五个。通过该辅助装置进行井室坐标测量，测量人员无需下到井室底部即可测量计算获取井室三维坐标数据；不受井台及井口厚度的限制；不受井室内部横梯的影响；不受井室底部存积的泥水影响。

Description

井室坐标测量辅助装置及测量方法

技术领域

本发明涉及水利工程领域，具体为井室坐标测量辅助装置及测量方法。

背景技术

在水利工程中，井室是一种用于连接上下游管道、接入支管或设置在阀门等管道附件处供养护人员在其中操作检修用的专用地下构筑物。一般用砖砌、混凝土或钢筋混凝土现浇或预制结构砌筑，井口较厚，且整体较深，一般井室所处位置复杂，为更方便检修人员作业，多设有井台。

目前，行业中多用垂球进行测量作业，需要测量人员下到井室底部，当井室底部存有泥水时，不仅对测量人员的操作带来不便，还会影响到测量的准确性；而且有些进室内安装有横梯，横梯主要用于井室内管体的维护，但很多时候由于横梯的存在，垂球测量作业中，垂球是无法到达井室底部的，给垂球测量作业带来了极大的不便；另外由于井室较深，夏季作业中，井室底部闷热，测量人员长时间处于井下作业容易造成缺氧，不安全的同时会影响到测量人员的工作状态，影响测量结构。

除了垂球测量外，也可通过定位传感仪进行测量，相比垂球作业测量更精确，且操作便捷，但由于一般井台及井口较厚，多数情况下传感仪在井室内无法使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种井室坐标测量辅助装置及测量方法。

本发明的技术方案是：

一种井室坐标测量辅助装置，包括底座及安装在底座一侧的辅助杆，底座所在平面与辅助杆所在平面垂直，所述辅助杆上设置多个配合孔。

作为优选，在所述底座的另一侧对应辅助杆的位置处设有标记槽。

作为优选，相邻的配合孔之间的距离相等。

作为优选，所述配合孔有五个。

一种基于井室坐标测量辅助装置的测量方法，包括以下步骤：

S1.进行测量前的仪器选择和仪器校验；

S2.基于井室腔体内壁的平整度，选取测量区域Q1、Q2…Qn；

S3.在测量区域Q1处安置井室坐标测量辅助装置，使得辅助杆垂直于井室腔体的内壁；

S4.在井台上架设对中杆，调整固定对中杆三脚架，使对中杆竖直配合在其中一个配合孔内，该配合孔的几何中心对应第一参考点；

S5.在对中杆顶部安装测量装置，获取第一参考点三维坐标；

S6.调整固定对中杆三脚架，使对中杆竖直配合在另外的配合孔内，该配合孔的几何中心对应第二参考点，使用测量装置测量第二参考点三维坐标；

S7.基于第一参考点三维坐标和第二参考点三维坐标，已知各个配合孔2-1到测量区域Q1的距离，直线求解得出测量区域Q1内的测量基点P1的三维坐标；

S8.基于测量基点P1所在第一测量面，以测量基点P1为起点，通过测距仪测量，获得测量基点P1到A1的距离D1、测量基点P1到A2的距离D2、测量基点P1到其对立面的距离D3、测量基点P1到井室腔体顶面的距离D4及测量基点P1到井室腔体底面的距离D5；

S9.已知第一参考点三维坐标、第二参考点三维坐标、测量基点P1三维坐标及D1-D3的值，在第一测量面内求解，得出第一测量面内A1-A4四个点的三维坐标，结合D4和D5的值，计算得出井室腔体内八个顶点的三维坐标；

S10.依次选取测量区域Q2…Qn,重复S3-9操作，得出n组井室腔体内八个顶点的三维坐标，n组数据取均值，最终获得井室三维坐标数据。

本发明的有益效果是：

本发明具有如下优点：（1）测量人员无需下到井室底部即可测量计算获取井室三维坐标数据；（2）不受井台及井口厚度的限制。（3）不受井室内部横梯的影响；（4）不受井室底部存积的泥水影响。

附图说明

图1是测量过程示意图；

图2是井室的结构示意图；

图3是井室测量过程的截面示意图；

图4是第一测量面9内标记的示意图；

图5是井室坐标测量辅助装置的结构示意图；

图中：底座1、辅助杆2、标记槽1-1、配合孔1-2、井室腔体3、井口4、扶梯5、管道6、对中杆7、测量装置8、第一测量面9、第二测量面10。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的说明：

实施例一：参见图5，一种井室坐标测量辅助装置，包括底座1及安装在底座1一侧的辅助杆2，底座1所在平面与辅助杆2所在平面垂直，所述辅助杆2上设置多个配合孔2-1，配合孔2-1与。在所述底座1的另一侧对应辅助杆2的位置处设有标记槽1-1,可以在标记槽1-1内放置标记物，用于在井室腔体3内壁上做标记，便于在获取第一参考点和第二参考点后，通过标记的位置取其几何中心，即可确定测量区域Q1内的测量基点P1的位置，便于后续通过测距仪以测量基点P1为基准进行进一步的测量。相邻的配合孔1-2之间的距离相等，且各个配合孔1-2之间的距离及配合孔1-2到底座1的距离均为已知，便于代入计算获得井室三维坐标数据。

优选的，所述配合孔2-1有五个，参见图1和2，在井室三维坐标测量过程中，井室坐标测量辅助装置的使用位置是在井口处，靠近扶梯5的位置，更方便测量人员的作业，本申请优选配合孔2-1有五个，在求解计算过程中一般需要用到两个配合孔2-1对应的参考点的三维坐标数据，根据具体测量环境（井口的直径大小、扶梯5的位置）、以及基于井室内壁的平整度选取的测量区域等因素，能够确保有两个配合孔2-1能够处于对应井口的位置，便于对中杆7的安装。

实施例二：一种基于井室坐标测量辅助装置的测量方法，包括以下步骤：

S1.进行测量前的仪器选择和仪器校验；

S2.基于井室腔体3内壁的平整度，选取测量区域Q1、Q2…Qn，在选取测量区域时，可选用小型的垂直度检查仪，选取垂直度较高的区域，并用粉笔标记编号；

S3.在测量区域Q1处安置井室坐标测量辅助装置，使得辅助杆2垂直于井室腔体3的内壁，如图2所示；

S4.如图2，在井台上架设对中杆7，调整固定对中杆三脚架，使对中杆7竖直配合在其中一个配合孔2-1内，该配合孔2-1的几何中心对应第一参考点；

S5.在对中杆7顶部安装测量装置8，获取第一参考点三维坐标（X1,Y1,Z1），本申请中测量装置8为RTK测量设备，具体为广州南方卫星导航仪器有限公司生产的银河6 RTK测量仪器；

S6.调整固定对中杆三脚架，使对中杆7竖直配合在另外的配合孔2-1内，该配合孔2-1的几何中心对应第二参考点，使用测量装置8测量第二参考点三维坐标（X2,Y2,Z2）；

S7.基于第一参考点三维坐标和第二参考点三维坐标，已知各个配合孔2-1到测量区域Q1的距离，直线求解得出测量区域Q1内的测量基点P1的三维坐标；

S8.基于测量基点P1所在第一测量面9，如图4所示，以测量基点P1为起点，通过测距仪测量，获得测量基点P1到A1的距离D1、测量基点P1到A2的距离D2、测量基点P1到其对立面的距离D3、测量基点P1到井室腔体3顶面的距离D4及测量基点P1到井室腔体3底面的距离D5，本申请中选用的测距仪为江苏徕兹光电科技股份有限公司生产的BERKKA系列手持式激光测距仪，该测距仪质量轻、体积小、操作简单速度快而准确，在室内外均可测量，不会受到井台尺寸的影响而影响测量精度；

S9.已知第一参考点三维坐标、第二参考点三维坐标、测量基点P1三维坐标及D1-D3的值，在第一测量面9内求解，得出第一测量面9内A1-A4四个点的三维坐标，结合D4和D5的值，计算得出井室腔体3内八个顶点的三维坐标；

S10.依次选取测量区域Q2…Qn,重复S3-9操作，得出n组井室腔体3内八个顶点的三维坐标，n组数据取均值，最终获得井室三维坐标数据。

本实施例中，步骤S3中，由一位测量人员下放到井口下部完成操作，可用安全带固定在扶梯5上以保证测量过程的稳定和安全，安置井室坐标测量辅助装置后，可使用小型气泡水平仪辅助，以确保辅助杆2处于水平位置；步骤S4中由另一位测量人员在井台上进行操作，井台上的测量人员进行数据的记录。

步骤S5中，使用RTK测量设备获取第一参考点三维坐标，是本领域技术人员悉知的公知常识，因此无需赘述。

步骤S7中，如图4，假设第一参考点到测量基点P1的距离为L1，第二参考点与第一参考点之间的距离为L2,测量区域Q1内的测量基点P1的三维坐标为(X,Y,Z），那么由第一参考点（X1,Y1,Z1）和第二参考点（X2,Y2,Z2）确定的直线上，Z1=Z2=Z,那么在第一测量面9内第一参考点（X1,Y1,Z1）分段该直线所成比例α=L1/L2,则X1=(X+αX2)/(1+α)，Y1=(Y+αY2)/(1+α)；

得出X=X1（1+α）-αX2，Y=Y1(1+α)-αY2，即确定测量基点P1的三维坐标(X,Y,Z）；

步骤S8中，使用手持式激光测距仪测量距离时，可以辅助小型气泡水平仪，以获取更准确的测量数据，由于手持式激光测距仪具有一定的尺寸，因此测量获得的尺寸在经过计算之后方可获得实际的D1-D5的值，在计算时，以测量基点P1为基准，拿实测量数据减去手持式激光测距仪对应的尺寸即可；

步骤S9中，由于第一测量面9为水平的，且已知第一参考点三维坐标、第二参考点三维坐标、测量基点P1三维坐标及D1-D3的值，因此，可以在第一测量面9内求解得出A1-A4四个点的X值及Y值，其Z值均与测量基点P1相同；假设计算获得A1-A4四个点的三维坐标分别为A1（Xa，Ya，Z）、A2（Xb，Yb，Z）、A3（Xc，Yc，Z）、A4（Xd，Yd，Z）,即可得出井室腔体3内八个顶点的三维坐标为，（Xa，Ya，Z+D4）、（Xb，Yb，Z+D4）、（Xc，Yc，Z+D4）、（Xd，Yd，Z+D4）、（Xa，Ya，Z-D5）、（Xb，Yb，ZZ-D5）、（Xc，Yc，ZZ-D5）、（Xd，Yd，ZZ-D5）；

步骤S10中，如选取测量区域Q2，则在步骤S8中，就基于测量基点P2所在第二测量面10内进行测量，在步骤S9中在第二测量面10内求解，以此类推；

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种井室坐标测量辅助装置，其特征在于，包括底座1及安装在底座1一侧的辅助杆2，底座1所在平面与辅助杆2所在平面垂直，所述辅助杆2上设置多个配合孔2-1。

2.根据权利要求1所述的井室坐标测量辅助装置，其特征在于，在所述底座1的另一侧对应辅助杆2的位置处设有标记槽1-1。

3.根据权利要求1所述的井室坐标测量辅助装置，其特征在于，相邻的配合孔1-2之间的距离相等。

4.根据权利要求1所述的井室坐标测量辅助装置，其特征在于，所述配合孔2-1有五个。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的井室坐标测量辅助装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.进行测量前的仪器选择和仪器校验；

S2.基于井室腔体3内壁的平整度，选取测量区域Q1、Q2…Qn；

S3.在测量区域Q1处安置井室坐标测量辅助装置，使得辅助杆2垂直于井室腔体3的内壁；

S4.在井台上架设对中杆7，调整固定对中杆三脚架，使对中杆7竖直配合在其中一个配合孔2-1内，该配合孔2-1的几何中心对应第一参考点；

S5.在对中杆7顶部安装测量装置8，获取第一参考点三维坐标；

S6.调整固定对中杆三脚架，使对中杆7竖直配合在另外的配合孔2-1内，该配合孔2-1的几何中心对应第二参考点，使用测量装置8测量第二参考点三维坐标；

S7.基于第一参考点三维坐标和第二参考点三维坐标，已知各个配合孔2-1到测量区域Q1的距离，直线求解得出测量区域Q1内的测量基点P1的三维坐标；

S8.基于测量基点P1所在第一测量面9，以测量基点P1为起点，通过测距仪测量，获得测量基点P1到A1的距离D1、测量基点P1到A2的距离D2、测量基点P1到其对立面的距离D3、测量基点P1到井室腔体3顶面的距离D4及测量基点P1到井室腔体3底面的距离D5；

S9.已知第一参考点三维坐标、第二参考点三维坐标、测量基点P1三维坐标及D1-D3的值，在第一测量面9内求解，得出第一测量面9内A1-A4四个点的三维坐标，结合D4和D5的值，计算得出井室腔体3内八个顶点的三维坐标；

S10.依次选取测量区域Q2…Qn,重复S3-9操作，得出n组井室腔体3内八个顶点的三维坐标，n组数据取均值，最终获得井室三维坐标数据。