CN109914492A - 一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请的一个目的是提供了一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统及方法，通过根据建立的船体坐标系、所述船体的当地工程坐标信息及倾角信息确定坐标转换关系，根据所述坐标转换关系将激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息转换为所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息；利用所述激光扫描模块多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息，以确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。从而保证了数据准确性并节约了监测成本。
Description
技术领域
本申请涉及海上桩管测量领域，尤其涉及一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统及方法。
背景技术
全球海上风电场超过76％使用了单桩形式基础，位于不同地理位置的海洋具有不同的特点，其中单桩结构对于表层淤泥较薄地区的水深和地理条件是较为合理的基础结构形式，针对单桩基础垂直度控制方案将单桩基础分为有过渡段单桩基础和无过渡段单桩基础，使用有过渡段的单桩基础的成本占比非常高，阻碍了海上风电的进一步发展，因此研究设计了有过渡段单桩基础的替代方案无过段单桩基础，该方案的技术核心难题是对施工过程中单管桩垂直度的控制，而单管桩垂直度是保证施工质量和风机运营期安全的一个重要参数，根据风机基础施工技术要求，钢管桩沉桩允许偏差：位置允许偏差≤50cm，高程允许偏差≤5cm，基础顶法兰水平度(桩轴线垂直度)偏差≤2.75‰，因此对无过渡单桩基础的垂直度控制提出了非常高的要求，施工过程中，为了保证单桩基础垂直度始终在要求的范围之内，需要实时监测桩基垂直度，目前一些常规的监测手段虽然能够满足垂直度监测需要，但是存在诸多弊端，现阶段常用单管桩垂直度测量方法如下：
1.角度传感器直接测量法
通过在桩身上安装角度传感器，直接测量桩身的倾斜角度，不需要进行复杂的数学转换，角度传感器测量的为相对角度，所以在施工开始的时候需要对传感器进行校正工作，即保持桩管垂直的情况下，测得传感器的读数计为初始值，施工过程中读取到的测量值减去初始值为钢管桩的轴线倾斜角度，由于钢管桩直径较大，为避免钢管桩椭圆度的影响，所以在钢管桩不同标高位置安装几个角度传感器，对测量数据进行校核，提高测量的精度，角度传感器在施工过程中，受到的冲击较大，冲击和振动较易损害传感器，造成传感器的测量不准。
2.全站仪扫描法
通过全站仪观测桩身切边上两个不同高度(高差20m以上)的的水平投影差与高差计算该方向的桩身垂直度，全站仪安装位置同样要求晃动较小，否则对测量结果有较大的影响，而且全站仪的价格较高。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统及方法，解决现有技术中单管桩轴线垂直度实时监测数据不准确、使用工具费用高以及受环境影响大的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统，其中，所述系统包括：
船体、双轴倾角计、激光扫描模块、定位模块、数据采集处理模块，其中，
所述船体包括甲板和支撑部，所述支撑部垂直设置于所述甲板上；
所述定位模块设置于所述甲板上，用于测量所述激光扫描模块的位置坐标；
所述激光扫描模块位于所述支撑部上，用于获取单管桩的多个水平面轮廓的多个测点位置信息；
所述双轴倾角计位于所述甲板上，用于测量所述船体的纵向倾角和横向倾角；
所述数据采集处理模块，用于采集所述激光扫描模块、定位模块以及所述双轴倾角计获取到的数据信息，并对采集到的数据信息进行处理。
进一步地，所述定位模块包括第一定位模块、第二定位模块和第三定位模块，其中，所述第一定位模块和所述第三定位模块设置在所述船体的长边处并与所述船体的横向中心轴平行。
进一步地，所述激光扫描模块包括第一激光扫描模块和第二激光扫描模块，所述支撑部包括第一位置和第二位置，其中，所述第一激光扫描模块安装于所述第一位置，所述第二激光扫描模块安装于所述第二位置。
进一步地，所述第一位置和所述第二位置距离所述甲板所在水平面的高度不相同。
进一步地，所述数据采集处理模块包括：多串口卡、嵌入式工控机、集线器，所述嵌入式工控机与所述多串口卡连接，所述多串口卡分别与所述定位模块以及所述双轴倾角计连接；所述嵌入式工控机与所述集线器连接，所述集线器用于接收所述激光扫描模块采集的数据。
根据本申请的另一个方面，提供了一种使用所述单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法，其中，所述方法包括：
基于所述船体建立船体坐标系，确定所述激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息；
利用所述定位模块获取所述船体的当地工程坐标信息，以及利用所述双轴倾角计获取所述船体的倾角信息；
根据所述船体坐标系、所述船体的当地工程坐标信息以及所述船体的倾角信息确定所述船体坐标系与所述当地工程坐标系下的坐标转换关系，根据所述坐标转换关系将所述激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息转换为所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息；
利用所述激光扫描模块多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息；根据所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。
进一步地，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息，包括：
根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置确定所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息；
根据所述坐标变换关系、所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息将所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息转换为所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息。
进一步地，所述方法包括：
基于船体的纵向中轴线为第一坐标轴，利用右手定则建立坐标系。
进一步地，所述激光扫描模块包括第一激光扫描模块和第二激光扫描模块，利用所述激光扫描模块多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置包括：
利用所述第一激光扫描模块多次获取所述第一位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，利用所述第二激光扫描模块多次获取所述第二位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置。
进一步地，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置确定所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息包括：
从所述第一激光扫描模块多次获取到的多个测点位置中选取多组第一样本点，从所述第二激光扫描模块多次获取到的多个测点位置中选取多组第二样本点；
根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线；
根据所述第一位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，根据所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
进一步地，根据所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度，包括：
将所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述上桩芯的当地工程坐标信息，将所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述下桩芯的当地工程坐标信息；
根据所述上桩芯的当地工程坐标信息和所述下桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。
进一步地，所述根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线之后包括：
根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标；
根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。
进一步地，所述方法包括：
将所述第一目标中心坐标作为所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，将所述第二目标外形曲线作为所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
进一步地，其中，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标包括：
确定所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息；
根据所述剩余点的数量信息从多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标中筛选出第一目标中心坐标。
进一步地，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标包括：
确定所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息；
根据所述剩余点的数量信息从多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。
与现有技术相比，本申请提供了一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统，其中，所述系统包括：船体、双轴倾角计、激光扫描模块、定位模块、数据采集处理模块，其中，所述船体包括甲板和支撑部，所述支撑部垂直设置于所述甲板上；所述定位模块设置于所述甲板上，用于测量所述激光扫描模块的位置坐标；所述激光扫描模块位于所述支撑部上，用于获取单管桩的多个水平面轮廓的多个测点位置信息；所述双轴倾角计位于所述甲板上，用于测量所述船体的纵向倾角和横向倾角；所述数据采集处理模块，用于采集所述激光扫描模块、定位模块以及所述双轴倾角计获取到的数据信息，并对采集到的数据信息进行处理。
本申请还提供了一种使用所述单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法，通过基于所述船体建立船体坐标系，确定所述激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息；利用所述定位模块获取所述船体的当地工程坐标信息，以及利用所述双轴倾角计获取所述船体的倾角信息；根据所述船体坐标系、所述船体的当地工程坐标信息以及所述船体的倾角信息确定所述船体坐标系与所述当地工程坐标系下的坐标转换关系，根据所述坐标转换关系将所述激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息转换为所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息；利用所述激光扫描模块多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息；根据所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。从而利用激光扫描技术和定位技术使得对单管桩的桩芯测量和轴线垂直度测量能够在海面上实时进行，同时保证了数据准确性并节约了监测成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本申请的一个方面提供的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的框架示意图；
图2示出本申请又一优选实施例中的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的船体安装示意图；
图3示出本申请又一优选实施例中的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的激光扫描模块和支撑部的安装结构示意图；
图4示出根据本申请另一方面提供的一种使用所述单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法流程示意图；
图5示出本申请一优选实施例中的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中对样本点数据采样的方法示意图；
图6示出根据本申请另一个方面提供的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中建立船体坐标系的原理示意图；
图7示出本申请又一优选实施例中的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中获取目标曲线的结果数据示意图；
图8示出本申请又一优选实施例中的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中设定不同循环次数以及不同执行次数后获取目标曲线的结果数据示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
图1示出根据本申请的一个方面提供的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的框架示意图，所述系统包括：船体100、双轴倾角计200、激光扫描模块300、定位模块400、数据采集处理模块500，其中，所述船体100包括甲板101和支撑部102，所述支撑部102垂直设置于所述甲板101上；所述定位模块400设置于所述甲板101上，用于测量所述激光扫描模块300的位置坐标；所述激光扫描模块300位于所述支撑部102上，用于获取单管桩的多个水平面轮廓的多个测点位置信息；所述双轴倾角计200位于所述甲板101上，用于测量所述船体100的纵向倾角和横向倾角；所述数据采集处理模块500，用于采集所述激光扫描模块300、定位模块400以及所述双轴倾角计200获取到的数据信息，并对采集到的数据信息进行处理。从而利用激光扫描技术和定位技术使得对单管桩的桩芯测量和轴线垂直度测量能够在海面上实时进行，同时保证了数据准确性并节约了监测成本。
具体地，如图1所示，所述船体100包含甲板101和支撑部102，所述支撑部102垂直设立于所述甲板101上，优选地，所述支撑部102垂直设立于所述甲板101的船头位置。所述定位模块400设置于所述甲板101上，用于测量所述激光扫描模块300的位置坐标，在此，所述定位模块400优选为GPS定位模块，通过所述定位模块400能够获取所述船体100的当地工程坐标信息，同时能够测量所述激光扫描模块300的位置坐标。所述激光扫描模块300位于所述支撑部102上，用于获取单管桩的多个水平面轮廓的多个测点位置信息；所述双轴倾角计200位于所述甲板101上，用于测量所述船体100的纵向倾角和横向倾角。所述数据采集处理模块500，用于采集所述激光扫描模块300、定位模块400以及所述双轴倾角计200获取到的数据信息，并对采集到的数据信息进行处理，在此，所述数据处理模块500采集所述激光扫描模块300获取到的单管桩多个水平面轮廓的多个测点位置信息，结合所述双轴倾角计200获取到的船体100的纵向倾角和横向倾角以及所述定位模块400获取到的激光扫描模块300的位置坐标以及所述船体100的当地工程坐标信息，便能够通过所述数据处理模块500得到所述单管桩多个水平面轮廓的多个测点位置的当地工程坐标，从而使得对单管桩的桩芯测量和轴线垂直度测量能够在海面上实时进行，同时保证了数据准确性并节约了监测成本。
优选地，所述定位模块400包括第一定位模块401、第二定位模块402和第三定位模块403，其中，所述第一定位模块401和所述第三定位模块403设置在所述船体100的长边处并与所述船体100的横向中心轴平行。
图2示出本申请一实施例中的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的船体安装示意图，所述定位模块400包括第一定位模块401、第二定位模块402和第三定位模块403，所述第一定位模块401和所述第三定位模块403分别设置在所述船体100的两侧不同的长边处并与所述船体100的横向中心轴平行。优选地，所述第一定位模块401、所述第二定位模块402和所述第三定位模块403均为GPS定位模块，如图所示，所述第一定位模块401为GPS1，所述第二定位模块402为GPS2，所述第三定位模块403为GPS3；通过GPS定位得以获取所述船体100的当地工程坐标以及所述激光扫描模块300在船体100上的位置坐标。同时，所述第一定位模块401、所述第二定位模块402和所述第三定位模块403在船体100上可以设置在相对于所述甲板101所在平面的任意高度，但是所述第一定位模块401、所述第二定位模块402和所述第三定位模块403的安装位置上方不能有遮挡物。在此，所述第一定位模块401、所述第二定位模块402和所述第三定位模块403分别确定GPS1、GPS2和GPS3安装位置在船体坐标系中的坐标信息以及在当地的工程坐标信息，根据所述第一定位模块401、所述第二定位模块402和所述第三定位模块403确定的GPS1、GPS2和GPS3安装位置的当地工程位置信息和船体坐标系中的坐标信息以确定所述甲板101所处平面的当地工程坐标信息，进一步用以获取所述船体坐标系和所述船体101所处当地工程坐标信息之间的坐标转换关系。
优选地，所述激光扫描模块300包括第一激光扫描模块301和第二激光扫描模块302，所述支撑部102包括第一位置和第二位置，其中，所述第一激光扫描模块301安装于所述第一位置，所述第二激光扫描模块302安装于所述第二位置。
具体地，所述激光扫描模块300包括第一激光扫描模块301和第二激光扫描模块302，所述支撑部102具有一定的结构高度和结构宽度，所述第一激光扫描模块301安装于第一位置，所述第二激光扫描模块302安装于第二位置，即所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302安装于所述支撑部102的不同位置，以便于对单管桩的外部轮廓进行激光扫描时获取不同位置的测点，增加样本点的数量。在本申请一优选实施例中，所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302均为三维激光扫描仪。
优选地，所述第一位置和所述第二位置距离所述甲板101所在水平面的高度不相同。
具体地，图3示出本申请又一优选实施例中的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的激光扫描模块和支撑部的安装结构示意图。所述第一位置和所述第二位置距离所述甲板101所在水平面高度不相同。如图3所示，所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302安装于所述支撑部102的不同高度，以便于对单管桩的多个不同高度平面的外部轮廓进行激光扫描并获取多个不同高度平面的多个测点，通过多个不同高度平面的外部轮廓的多个测点得到单管桩位于多个不同高度平面的桩芯位置信息从而准确地得到所述目标单管桩的桩管垂直度。
优选地，所述数据采集处理模块500包括：多串口卡501、嵌入式工控机503、集线器502，所述嵌入式工控机503与所述多串口卡501连接，所述多串口卡501分别与所述定位模块400以及所述双轴倾角计200连接；所述嵌入式工控机503与所述集线器502连接，所述集线器502用于接收所述激光扫描模块300采集的数据。
具体地，如图1所示，所述多串口卡501分别与所述定位模块400以及所述双轴倾角计200连接，在本申请一优选实施例中，所述第一定位模块401、所述第二定位模块402、所述第三定位模块403和所述双轴倾角计200分别与所述多串口卡501相连；所述集线器502用于接收所述激光扫描模块300采集的数据，在本申请又一优选实施例中，所述集线器502用于接收所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302采集的数据并通过以太网经由光纤传输至所述集线器502，再由所述集线器502将所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302采集到的单管桩多个水平面外轮廓的多个测点的位置信息数据传输至所述嵌入式工控机503中。在此，所述嵌入式工控机503控制所述激光扫描模块300、所述定位模块400和所述双轴倾角计200的数据采集并对输入所述嵌入式工控机503的数据进行处理、展示和记录。
图4示出本申请另一个方面提供的一种使用所述单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法流程示意图，其中，所述方法包括：步骤S11，基于所述船体100建立船体坐标系，确定所述激光扫描模块300的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息；步骤S12，利用所述定位模块400获取所述船体100的当地工程坐标信息，以及利用所述双轴倾角计200获取所述船体100的倾角信息；步骤S13，根据所述船体坐标系、所述船体100的当地工程坐标信息以及所述船体100的倾角信息确定所述船体坐标系与所述当地工程坐标系下的坐标转换关系，根据所述坐标转换关系将所述激光扫描模块300的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息转换为所述激光扫描模块300的安装位置的当地工程坐标信息；步骤S14，利用所述激光扫描模块300多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块300的安装位置的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息；根据所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。从而利用激光扫描技术和定位技术使得对单管桩的桩芯测量和轴线垂直度测量能够在海面上实时进行，同时保证了数据准确性并节约了监测成本。
具体地，在步骤S11中，基于所述船体100建立船体坐标系，确定所述激光扫描模块300的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息。先确定船体100的船体坐标系，通过所述定位模块400对所述激光扫描模块300进行测量从而获取所述激光扫描模块300在所述船体坐标系内的坐标位置信息，在此所述定位模块400优选为GPS定位模块，通过GPS技术确定在船体坐标系中所述激光扫描模块300的坐标位置信息。
在步骤S12中，利用所述定位模块400获取所述船体100的当地工程坐标信息，以及利用所述双轴倾角计200获取所述船体100的倾角信息。在此，所述定位模块400优选为GPS定位模块，通过GPS获取所述船体100在当地的工程坐标信息，利用所述安装在甲板101上的双轴倾角计200获取所述船体100的倾角信息，从而能够确定在当地的所述船体100的三维位置坐标信息。
在步骤S13中，根据所述船体坐标系、所述船体100的当地工程坐标信息以及所述船体100的倾角信息确定所述船体坐标系与所述当地工程坐标系下的坐标转换关系，根据所述坐标转换关系将所述激光扫描模块300的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息转换为所述激光扫描模块300的安装位置的当地工程坐标信息。以所述船体坐标系为参照系获取所述激光扫描模块300的安装位置的坐标信息，其中，所述船体100的倾角信息包括纵向倾角和横向倾角，所述船体100的当地工程坐标信息优选地可视作所述船体坐标系原点的当地工程坐标，从而获取到基于所述船体100的船体坐标系和当地工程坐标的转换关系，参照所述转换关系将所述激光扫描模块300在船体坐标系内测量得到的安装位置坐标信息转换为所述激光扫描模块300安装位置的当地工程坐标信息，从而准确地获取到所述激光扫描模块300安装位置的当地工程坐标信息。
本申请一优选实施例中，在步骤S14中，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置确定所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息；根据所述坐标变换关系、所述激光扫描模块300的安装位置的当地工程坐标信息将所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息转换为所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息。
具体地，利用所述激光扫描模块300对多个水平面上对应的单管桩轮廓进行扫描来获取对应的多个测点位置，通过所述多个测点位置经过一系列的计算来确定所述多个平面上对应的单管桩桩芯在所述船体坐标系下的坐标位置信息，根据所述船体坐标系和当地工程坐标的坐标转换关系以及所述激光扫描模块300的安装位置的当地工程坐标信息将所述多个平面上对应的单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息转换为所述激光扫描模块300扫描得到的多个平面上对应的单管桩桩芯当地工程坐标信息。在此，图5示出本申请一优选实施例中的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中对样本点数据采样的方法示意图。所述激光扫描模块300优选为三维激光扫描仪，三维激光扫描仪能够在被扫描物体的截面上密集采集测点位置的三维坐标信息，也就是说，在所述激光扫描模块300对目标单管桩进行扫描时，会形成一个扫描样本平面，通过所述激光扫描模块300获取得到目标单管桩对应所述扫描样本平面的桩管外轮廓的多个样本点位置信息，通过所述集线器502和所述嵌入式工控机503获取所述激光扫描模块300的输出报文并进行解析得到多个样本点的三维位置信息，接着所述嵌入式工控机503计算所述多个样本点的位置信息为所述多个平面上对应的单管桩桩芯在所述船体坐标系下的三维坐标位置信息，并根据所述船体坐标系和当地工程坐标的坐标转换关系以及所述激光扫描模块300的安装位置的当地工程坐标信息将所述多个平面上对应的单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息转换为所述激光扫描模块300扫描得到的多个平面上对应的单管桩桩芯当地工程坐标信息。
本申请一优选实施例中，在步骤S11中，基于船体100的纵向中轴线为第一坐标轴，利用右手定则建立坐标系。
具体地，图6示出根据本申请另一个方面提供的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中建立船体坐标系的原理示意图，在本优选实施例中，基于船体100的纵向中轴线作为所述船体坐标系的第一坐标轴，所述第一坐标轴优选为X轴，接着利用右手定则建立船体坐标系，具体地，X轴上p向为横摇，Y轴上q向为纵摇，Z轴上r向为首摇。在此，所述船体坐标系是三维坐标系，基于地面坐标系P1与所述船体坐标系得到相对应的坐标转换关系。
本申请一优选实施例中，所述激光扫描模块300包括第一激光扫描模块301和第二激光扫描模块302，利用所述激光扫描模块300多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置包括：
利用所述第一激光扫描模块301多次获取所述第一位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，利用所述第二激光扫描模块302多次获取所述第二位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置。
具体地，所述激光扫描模块300包括第一激光扫描模块301和第二激光扫描模块302，其中所述第一激光扫描模块301安装在所述支撑部102的第一位置，所述第二激光扫描模块302安装在所述支撑部102的第二位置，优选地，所述第一位置和所述第二位置距离所述甲板101所在水平面高度不相同，也就是说所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302安装于所述支撑部102的不同高度；接着利用所述第一激光扫描模块301多次获取所述第一位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，利用所述第二激光扫描模块302多次获取所述第二位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置。
在此，图5示出本申请一优选实施例中的一种使用单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法中对样本点数据采样的方法示意图；图3示出本申请又一优选实施例中的一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统的激光扫描模块和支撑部的安装结构示意图。如图3所示，所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302分别安装在所述支撑部的第一位置和第二位置；接着，如图5所示，所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302分别扫描并采样对应激光扫描平面的单管桩外轮廓，获取到第一位置对应平面的单管桩外轮廓密集测点位置信息和第二位置对应平面的单管桩外轮廓密集测点位置信息，所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302的采样扫描过程均为多次扫描，从而确保有足够的样本点以减小计算后得到的目标单管桩桩芯位置信息和垂直度的误差。
本申请一优选实施例中，在步骤S14中，从所述第一激光扫描模块301多次获取到的多个测点位置中选取多组第一样本点，从所述第二激光扫描模块302多次获取到的多个测点位置中选取多组第二样本点；根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线；根据所述第一位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，根据所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
具体地，所述第一激光扫描模块301和所述第二激光扫描模块302分别扫描并采样对应激光扫描平面的单管桩外轮廓，获取到第一位置对应平面的单管桩外轮廓密集测点位置信息和第二位置对应平面的单管桩外轮廓密集测点位置信息。在此，将第一位置对应平面的单管桩外轮廓密集测点位置信息的单个扫描周期内得到的点的集合作为第一样本点的集合，将第二位置对应平面的单管桩外轮廓密集测点位置信息的单个扫描周期内得到的点的集合作为第二样本点的集合。接着，从所述第一激光扫描模块301多次获取到的多个测点位置中选取多组第一样本点，从所述第二激光扫描模块302多次获取到的多个测点位置中选取多组第二样本点。优选地，所述第一激光扫描模块301单次获取到的多个测点位置中选取一组第一样本点，所述第二激光扫描模块302单次获取到的多个测点位置中选取一组第二样本点。根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线；根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线；根据所述第一位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，根据所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。在此，根据所述多组第一样本点和所述多组第二样本点确定的多个所述单管桩在第一位置和第二位置所处平面的外形曲线均为一段圆弧，优选地，通过最小二乘法将所述得到的多个第一位置和第二位置所处平面对应的外形曲线分别拟合得到多个所述单管桩在第一位置和第二位置所处平面的外形曲线方程。
本申请一优选实施例中，以船体坐标系为参照系，获取到的多个测点坐标的水平面上的单管桩外轮廓曲线均视为椭圆，从而减小误差，因此所述外形曲线方程可以表示为圆锥曲线方程R1：
Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F＝0
为了避免所述曲线方程出现零解，参数设置一约束条件R2为：A+C＝1。在此，使用最小二乘法来确定所述曲线方程中的各个系数，可以通过求解以下目标函数R3的最小值来确定各个系数：
利用极值原理可以由所述目标函数R3得到等式 从而联立所述约束条件R2、目标函数R3以及所述等式R4求解得到A，B，C，D，E的值以确定所述椭圆曲线方程R1。通过所述多个单管桩在第一位置所处平面的外形曲线方程可以得到对应的多个上桩芯坐标(Xc1，Yc1)，即通过所述多个单管桩在第二位置所处平面的外形曲线方程可以得到对应的多个下桩芯坐标(Xc2，Yc2)。
本申请一优选实施例中，在步骤S14中，将所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述上桩芯的当地工程坐标信息，将所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述下桩芯的当地工程坐标信息；根据所述上桩芯的当地工程坐标信息和所述下桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。
具体的，所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述上桩芯的当地工程坐标信息，将所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述下桩芯的当地工程坐标信息。优选地，根据所述船体100的船体坐标系内原点在当地坐标系中的当地工程坐标信息以及所述双轴倾角计200采集到的所述船体100的纵向倾角和横向倾角得到所述坐标转换关系。根据所述上桩芯的当地工程坐标信息和所述下桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度，在此，所述单管桩的桩管轴线垂直度通过对所述上桩芯的当地工程坐标信息和所述下桩芯的当地工程坐标信息的计算处理后得到。
本申请一优选实施例中，在根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线且根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线之后，根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标；根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。
具体地，根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标。在此，将船体坐标系作为参照系获取所述多组第一样本点的坐标位置信息，根据单组第一样本点的坐标位置信息确定一个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，接着根据多组第一样本点的坐标信息分别确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线；针对所述多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，优选地，将所述多个外形曲线视作多个椭圆从而减小误差，根据所述多个外形曲线对应的多个椭圆的坐标位置信息以确定所有单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，接着从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标，其中，所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标均以所述船体坐标系作为参照系。根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。在此，将船体坐标系作为参照系获取所述多组第二样本点的坐标位置信息，根据单组第二样本点的坐标位置信息确定一个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线，接着根据多组第二样本点的坐标信息分别确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线；针对所述多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线，优选地，将所述多个外形曲线视作多个椭圆从而减小误差，根据所述多个外形曲线对应的多个椭圆的坐标位置信息以确定所有单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，接着从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标，其中，所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标均以所述船体坐标系作为参照系。
本申请一优选实施例中，在步骤S14中，将所述第一目标中心坐标作为所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，将所述第二目标外形曲线作为所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
具体地，所述第一目标中心坐标是所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的多个中心坐标筛选后的优选中心坐标，同理，所述第二目标中心坐标是所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的多个中心坐标筛选后的优选中心坐标；将所述第一目标中心坐标作为所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，将所述第二目标外形曲线作为所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，相较现有技术能够更为准确地获取到所述单管桩的上桩芯和下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
本申请一优选实施例中，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标，通过确定所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息；根据所述剩余点的数量信息从多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标中筛选出第一目标中心坐标。
具体地，为了从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标，通过确定所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息，其中，所述预设阈值是根据控制精度确定的偏差允许阈值。在此，通过所述第一激光扫描模块301多次扫描所述第一位置所在平面对应的所述单管桩的外轮廓得到多组第一样本点，优选为在所述第一激光扫描模块301的一个扫描周期内扫描得到的为一组第一样本点。在一组第一样本点内随机选取多个样本点数据确定一个对应的所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线以及对应所述外形曲线的一个中心坐标信息，其中，所述外形曲线优选为椭圆以减小误差。在所述一组第一样本点内去除用于确定所述外形曲线的样本点后得到所述一组第一样本点的剩余样本点，根据所述剩余样本点的坐标信息确定各个剩余样本点到所述已确定的所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线椭圆的距离是否满足所述预设阈值并统计满足所述预设阈值的剩余样本点的数量，接着对于剩余多组第一样本点重复上述过程得到多组扫描周期内满足所述预设阈值的对应多组的剩余样本点的数量、多组扫描周期对应的多个外形曲线以及对应多个外形曲线的多个中心点坐标信息。针对根据所述多组第一样本点确定的多个目标曲线以及对应多个目标曲线的多个中心点坐标信息，通过根据不同组第一样本点的剩余样本点的数量筛选出目标外形曲线以及所述目标外形曲线对应的中心点坐标信息，其中，所述目标外形曲线对应的中心点坐标信息是第一目标中心坐标。优选地，选取满足预设阈值的剩余样本点的数量最大的外形曲线为目标外形曲线。
本申请一优选实施例中，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标，通过确定所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息；根据所述剩余点的数量信息从多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。
具体地，为了从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标，通过确定所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息，其中，所述预设阈值是根据控制精度确定的偏差允许阈值。在此，通过所述第二激光扫描模块302多次扫描所述第二位置所在平面对应的所述单管桩的外轮廓得到多组第二样本点，优选为在所述第二激光扫描模块302的一个扫描周期内扫描得到的为一组第二样本点。在一组第二样本点内随机选取多个样本点数据确定一个对应的所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线以及对应所述外形曲线的一个中心坐标信息，其中，所述外形曲线优选为椭圆以减小误差。在所述一组第二样本点内去除用于确定所述外形曲线的样本点后得到所述一组第二样本点的剩余样本点，根据所述剩余样本点的坐标信息确定各个剩余样本点到所述已确定的所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线椭圆的距离是否满足所述预设阈值并统计满足所述预设阈值的剩余样本点的数量，接着对于剩余多组第二样本点重复上述过程得到多组扫描周期内满足所述预设阈值的对应多组的剩余样本点的数量、多组扫描周期对应的多个外形曲线以及对应多个外形曲线的多个中心点坐标信息。针对根据所述多组第二样本点确定的多个目标曲线以及对应多个目标曲线的多个中心点坐标信息，通过根据不同组第二样本点的剩余样本点的数量筛选出目标外形曲线以及所述目标外形曲线对应的中心点坐标信息，其中，所述目标外形曲线对应的中心点坐标信息是第二目标中心坐标。优选地，选取满足预设阈值的剩余样本点的数量最大的外形曲线为目标外形曲线。
本申请再一优选实施例中，以获取第一目标中心坐标为例。通过所述第一激光扫描模块301多次扫描所述第一位置所在平面对应的所述单管桩的外轮廓得到多组第一样本点，优选为在所述第一激光扫描模块301的一个扫描周期内扫描得到的为一组第一样本点。在一组第一样本点内随机选取6个样本点数据。以船体坐标系为参照系，获取到的多个测点坐标的水平面上的单管桩外轮廓曲线均视为椭圆，从而减小误差，因此所述外形曲线方程可以表示为圆锥曲线方程R1：
Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F＝O
为了避免所述曲线方程出现零解，参数设置一约束条件R2为：A+C＝1。在此，使用最小二乘法来确定所述曲线方程中的各个系数，可以通过求解以下目标函数R3的最小值来确定各个系数：
利用极值原理可以由所述目标函数R3得到等式 从而联立所述约束条件R2、目标函数R3以及所述等式R4求解得到A，B，C，D，E的值以确定所述椭圆曲线方程R1。在此，根据第一样本点内随机选取了6个样本点数据可以得到以下方程组T1：
将上述方程组T1转换为矩阵形式计算获取所述外形曲线方程的参数A，B，C，D，E:
确定一个对应的所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线以及对应所述外形曲线的一个中心坐标信息，其中，所述外形曲线优选为椭圆以减小误差。在此，使用上述最小二乘法确定所述外形曲线方程后可以得到对应的多个中心坐标(Xc，Yc)，即
接上述实施例，在所述一组第一样本点内去除用于确定所述外形曲线的6个样本点后得到所述一组第一样本点的剩余样本点，根据所述剩余样本点的坐标信息确定各个剩余样本点到所述已确定的所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线椭圆的距离是否满足所述预设阈值并统计满足所述预设阈值的剩余样本点的数量，其中，所述预设阈值为本实施例中预设的各个剩余点到已确定的外形曲线的允许偏差范围，所述预设阈值为0.1米。接着对于剩余多组第一样本点重复上述过程得到多组扫描周期内满足所述预设阈值的对应多组的剩余样本点的数量、多组扫描周期对应的多个外形曲线椭圆以及对应多个外形曲线椭圆的多个中心点坐标信息，图7示出在经过重复20次上述过程后得到的结果，图中表格内A列为到已确定椭圆的距离小于所述预设阈值的剩余点数量，B列为对应椭圆的中心点横坐标Xc，C列为对应外形曲线的中心点纵坐标Yc。设定扫描周期为20次，也就是说所述第一扫描模块301循环扫描20次后，针对获取到的所述20组第一样本点确定的20个目标曲线以及对应20个目标曲线的20个中心点坐标信息，通过根据不同组第一样本点的剩余样本点的数量筛选出目标外形曲线以及所述目标椭圆对应的中心点坐标信息，其中，所述目标椭圆对应的中心点坐标信息是第一目标中心坐标。如图7所示，在20组数据信息中，优选地，选择到已确定椭圆的距离小于所述预设阈值0.1米的剩余点数量最大为29的外形曲线为目标椭圆，对应的第一目标中心坐标为(122.1841655，2376.79719)。
接上述实施例，图8示出设定20、50、100次的扫描循环次数以及对应所述扫描循环次数、重复筛选所述第一中心坐标的程序执行次数后统计得到的椭圆中心坐标，图中符合率为筛选出目标椭圆的第一样本点中满足预设阈值的剩余点数量与对应的第一样本点中所有剩余点的数量的比值。从而减小获取到的第一目标椭圆和第一中心坐标的误差，以准确地得到上桩芯在船体坐标系内的坐标位置信息。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (15)
1.一种单管桩轴线垂直度实时监测的系统，其中，所述系统包括：
船体、双轴倾角计、激光扫描模块、定位模块、数据采集处理模块，其中，
所述船体包括甲板和支撑部，所述支撑部垂直设置于所述甲板上；
所述定位模块设置于所述甲板上，用于测量所述激光扫描模块的位置坐标；
所述激光扫描模块位于所述支撑部上，用于获取单管桩的多个水平面轮廓的多个测点位置信息；
所述双轴倾角计位于所述甲板上，用于测量所述船体的纵向倾角和横向倾角；
所述数据采集处理模块，用于采集所述激光扫描模块、定位模块以及所述双轴倾角计获取到的数据信息，并对采集到的数据信息进行处理。
2.根据权利要求1所述的系统，所述定位模块包括第一定位模块、第二定位模块和第三定位模块，其中，所述第一定位模块和所述第三定位模块设置在所述船体的长边处并与所述船体的横向中心轴平行。
3.根据权利要求1所述的系统，所述激光扫描模块包括第一激光扫描模块和第二激光扫描模块，所述支撑部包括第一位置和第二位置，其中，所述第一激光扫描模块安装于所述第一位置，所述第二激光扫描模块安装于所述第二位置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一位置和所述第二位置距离所述甲板所在水平面的高度不相同。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据采集处理模块包括：多串口卡、嵌入式工控机、集线器，所述嵌入式工控机与所述多串口卡连接，所述多串口卡分别与所述定位模块以及所述双轴倾角计连接；所述嵌入式工控机与所述集线器连接，所述集线器用于接收所述激光扫描模块采集的数据。
6.一种使用如权利要求1至5中任一项所述的单管桩轴线垂直度实时监测的系统的方法，其中，所述方法包括：
基于所述船体建立船体坐标系，确定所述激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息；
利用所述定位模块获取所述船体的当地工程坐标信息，以及利用所述双轴倾角计获取所述船体的倾角信息；
根据所述船体坐标系、所述船体的当地工程坐标信息以及所述船体的倾角信息确定所述船体坐标系与所述当地工程坐标系下的坐标转换关系，根据所述坐标转换关系将所述激光扫描模块的安装位置在所述船体坐标系下的坐标信息转换为所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息；
利用所述激光扫描模块多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息；根据所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置及所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息确定多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息，包括：
根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置确定所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息；
根据所述坐标变换关系、所述激光扫描模块的安装位置的当地工程坐标信息将所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息转换为所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法包括：
基于船体的纵向中轴线为第一坐标轴，利用右手定则建立坐标系。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述激光扫描模块包括第一激光扫描模块和第二激光扫描模块，利用所述激光扫描模块多次获取多个水平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置包括：
利用所述第一激光扫描模块多次获取所述第一位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置，利用所述第二激光扫描模块多次获取所述第二位置所处平面上的单管桩轮廓对应的多个测点位置。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其中，根据所述多个水平面上对应的单管桩轮廓的多个测点位置确定所述多个单管桩桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息包括：
从所述第一激光扫描模块多次获取到的多个测点位置中选取多组第一样本点，从所述第二激光扫描模块多次获取到的多个测点位置中选取多组第二样本点；
根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线；
根据所述第一位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，根据所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线确定所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，根据所述多个单管桩桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度，包括：
将所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述上桩芯的当地工程坐标信息，将所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息通过所述坐标转换关系转化为所述下桩芯的当地工程坐标信息；
根据所述上桩芯的当地工程坐标信息和所述下桩芯的当地工程坐标信息确定所述单管桩的桩管轴线垂直度。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线之后包括：
根据所述多组第一样本点确定多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标；
根据所述多组第二样本点确定多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线，确定所有单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法包括：
将所述第一目标中心坐标作为所述单管桩的上桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息，将所述第二目标外形曲线作为所述单管桩的下桩芯在所述船体坐标下的坐标位置信息。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，从所述多个中心坐标中筛选出第一目标中心坐标包括：
确定所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息；
根据所述剩余点的数量信息从多个所述单管桩在第一位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标中筛选出第一目标中心坐标。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，从所述多个中心坐标中筛选出第二目标中心坐标包括：
确定所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线上满足预设阈值的剩余点的数量信息；
根据所述剩余点的数量信息从多个所述单管桩在第二位置所处平面的外形曲线对应的中心坐标中筛选出第二目标中心坐标。
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